基于能量检测的频谱感知与噪声分析MATLAB实现

资 源 简 介

该MATLAB项目通过能量检测算法，在加性白噪声环境中分析信号能量并与预设阈值比较，判断频段占用状态。支持自定义信号生成与噪声模拟，适用于实时频谱感知场景。

详 情 说 明

基于能量检测的频谱感知与噪声分析系统

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB实现的频谱感知算法系统，核心采用能量检测方法。该系统能够在含有加性白高斯噪声的环境中，对特定频段的占用状态进行自动判断。通过计算接收信号的能量值并将其与预设或计算得出的检测阈值进行比较，系统能够实现高效的实时频谱状态监测。本程序集成了信号生成、噪声模拟、时频分析、能量统计及结果可视化等功能，为无线通信频谱监测和认知无线电研究提供了一个实用的仿真与分析平台。

功能特性

• 核心检测算法：实现经典的基于能量检测的频谱感知算法，能够有效判断频谱空穴。
• 灵活的信号模拟：支持生成自定义参数（载波频率、带宽、采样率等）的仿真信号，并可注入指定信噪比（SNR）的加性白高斯噪声（AWGN）。
• 外部信号支持：提供接口，允许用户导入自己的时域信号（如IQ数据）进行分析。
• 自适应阈值设定：检测阈值可由用户手动设定，或根据指定的虚警概率（Pfa）自动计算得出。
• 全面的结果输出：

* 判决结果：输出二值判决（1/0），明确指示频谱占用状态。 * 统计信息：提供信号能量、噪声能量、信噪比估计等关键统计量。 * 可视化分析：生成原始信号时域波形、频谱图、能量分布图以及检测性能曲线（如ROC曲线）。 * 文本报告：汇总并输出检测阈值、虚警概率、检测概率等核心参数。

使用方法

1. 运行主程序：在MATLAB环境中运行主脚本。
2. 参数配置：根据提示或修改脚本内的参数设置区，输入所需的信号参数、噪声参数（SNR或噪声功率）以及检测阈值（固定值或虚警概率）。
3. 选择信号源：选择使用内部生成的仿真信号或导入外部的时域信号文件。
4. 执行与分析：程序将自动执行频谱感知流程，并在命令行窗口输出文本结果，同时生成一系列图形化分析结果。
5. 结果解读：根据输出的判决结果、统计值和图表，分析特定频段的占用情况以及检测算法的性能。

系统要求

• 操作系统：Windows、macOS 或 Linux。
• 软件环境：MATLAB R2016a 或更高版本。
• 必要工具箱：需要安装 Signal Processing Toolbox（信号处理工具箱）。若需使用更高级的绘图或统计功能，建议安装 Statistics and Machine Learning Toolbox。

文件说明

主程序脚本整合了系统的核心流程，其功能包括：初始化系统参数与检测配置，生成或导入待分析的时域信号，模拟加性白高斯噪声信道，执行频谱能量计算与阈值判决，最终对检测结果进行统计分析与图形化展示。