【优化分配】基于注水算法求解宽带无线通信资源分配优化问题附Matlab代码-优快云博客

本文介绍了在宽带无线通信系统中，如何使用注水算法解决资源分配问题以提高系统容量和频谱效率。作者通过Matlab仿真展示了算法的性能，并展示了在不同参数下的仿真结果，证实了其有效性。

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🔥 内容介绍

1. 引言

宽带无线通信系统中，资源分配是一个关键问题。资源分配的目的是将有限的资源分配给不同的用户，以最大限度地提高系统容量和频谱效率。资源分配问题是一个NP难问题，因此很难找到最优解。为了解决这个问题，人们提出了各种启发式算法，如注水算法。

2. 注水算法

注水算法是一种基于贪婪思想的启发式算法。该算法首先将所有资源分配给一个用户，然后逐个用户地将资源从该用户转移到其他用户，直到所有资源都被分配完毕。在转移资源时，注水算法会考虑资源的利用率和用户的服务质量，以确保系统容量和频谱效率的最大化。

3. 基于注水算法的宽带无线通信资源分配优化问题求解

在宽带无线通信系统中，资源分配优化问题可以表述为：

为了求解该优化问题，可以采用基于注水算法的启发式算法。该算法的具体步骤如下：

将所有资源分配给一个用户。
逐个用户地将资源从该用户转移到其他用户，直到所有资源都被分配完毕。
在转移资源时，考虑资源的利用率和用户的服务质量，以确保系统容量和频谱效率的最大化。

📣 部分代码

% in this programe a highly scattered enviroment is considered. The % Capacity of a MIMO channel with nt transmit antenna and nr recieve % antenna is analyzed. The power in parallel channel (after % decomposition) is distributed as water-filling algorithm  % the pdf of the matrix lanada elements is depicted too.  clear all close all clc  nt_V = [1 2 3 2 4]; nr_V = [1 2 2 3 4];  N0 = 1e-4; B  = 1; Iteration = 1e4; % must be grater than 1e2  SNR_V_db = [-10:3:20]; SNR_V    = 10.^(SNR_V_db/10);  color = ['b';'r';'g';'k';'c']; notation = ['-o';'->';'<-';'-^';'-s'];  for(k = 1 : 5)     nt = nt_V(k);     nr = nr_V(k);     for(i = 1 : length(SNR_V))         Pt = N0 * SNR_V(i);         for(j = 1 : Iteration)             H = random('rayleigh',1,nr,nt);             [S V D] = svd(H);             landas(:,j)  = diag(V);             [Capacity(i,j) PowerAllo] = WaterFilling_alg(Pt,landas(:,j),B,N0);         end     end      f1 = figure(1);     hold on     plot(SNR_V_db,mean(Capacity'),notation(k,:),'color',color(k,:))          f2 = figure(2);     hold on     [y,x] = hist(reshape(landas,[1,min(nt,nr)*Iteration]),100);     plot(x,y/Iteration,'color',color(k,:));     clear landas end  f1 = figure(1); legend_str = []; for( i = 1 : length(nt_V))     legend_str =[ legend_str ;...         {['nt = ',num2str(nt_V(i)),' , nr = ',num2str(nr_V(i))]}]; end legend(legend_str) grid on set(f1,'color',[1 1 1]) xlabel('SNR in dB') ylabel('容量位/s/Hz')  f2 = figure(2);legend(legend_str) grid on set(f2,'color',[1 1 1]) ylabel('pdf of elements in matrix landa in svd decomposition of marix H')