基于MATLAB的认知无线电频谱检测与动态分配系统

资 源 简 介

本MATLAB项目实现了认知无线电环境下的频谱检测与动态分配功能，通过经典感知算法和概率建模分析频段占用情况，动态优化频谱资源分配，确保次级用户通信质量。

详 情 说 明

认知无线电环境频谱检测与动态分配计算系统

项目介绍

本项目实现了一个基于认知无线电技术的频谱分析与动态分配系统。系统能够对指定频段的无线电信号进行处理，通过先进的信号处理与概率建模算法，检测频谱中的空闲与占用状态。核心目标在于识别并动态分配可用的频谱资源（即"频谱空洞"）给次级用户，在满足主用户干扰约束的前提下，最大化频谱利用效率。系统支持实时流式与离线批处理两种模式，适用于科研、教学及原型系统开发等多种场景。

功能特性

• 频谱感知与空穴检测：采用能量检测算法，结合可配置的噪声阈值，准确判断频谱中各频点的占用状态。
• 高精度功率谱分析：基于快速傅里叶变换(FFT)进行功率谱密度估计，提供精细的频谱能量分布视图。
• 动态频谱分配：依据检测结果和预设的干扰约束条件，为次级用户计算并推荐可用的频段及发射功率限制。
• 多频段并行处理：能够同时处理多个不同中心频率与带宽的频段数据。
• 可视化与分析报告：生成频谱占用状态图、可用频谱列表及频谱利用效率分析图表等丰富的输出结果。

使用方法

1. 准备输入数据：配置输入参数，包括信号采样数据文件路径、目标频段范围、采样率、噪声阈值及感知周期等。
2. 运行系统：启动主程序，系统将根据配置自动进行频谱数据加载、预处理、感知计算与动态分配。
3. 获取结果：系统运行结束后，将在指定输出目录生成包含频谱占用报告、可用频谱列表、分析图表等结果文件。

典型的参数配置示例： % 设置频段范围为900MHz至915MHz frequencyRange = [900e6, 915e6]; % 设置采样率为20MHz samplingRate = 20e6; % 设置噪声阈值为-100 dBm noiseThreshold = -100;

系统要求

• 操作系统：Windows 10/11, Linux (如Ubuntu 18.04+), 或 macOS
• 软件环境：MATLAB R2020b 或更高版本
• 硬件建议：至少4GB内存，推荐8GB或以上，以保证大数据量处理时的流畅性

文件说明

主程序文件集成了系统的核心工作流程。它首先负责读取和预处理输入的无线电信号数据。接着，调用频谱感知模块，通过计算信号的功率谱密度并应用能量检测算法来分析频谱占用情况。然后，基于感知结果和用户设定的参数，执行动态频谱分配计算，以确定可供次级用户安全使用的频段。最后，它负责协调结果的生成与输出，包括文本报告和可视化图表的创建。