基于MATLAB的OFDMA系统最大-最小公平性子载波分配算法实现

资 源 简 介

该项目利用MATLAB实现了OFDMA系统下的公平性子载波分配算法，通过优化资源分配策略，最大化系统中最小用户的传输速率，确保多用户场景下的公平性，适用于无线通信系统的性能分析与仿真。

详 情 说 明

基于OFDMA系统的最大-最小公平性子载波分配算法

项目介绍

本项目实现了一个OFDMA（正交频分多址）系统中基于最大-最小公平性原则的子载波分配算法。该算法旨在保证系统中所有用户的公平性，通过优化子载波分配策略，最大化系统中最小用户的传输速率。系统支持多用户场景下的动态资源分配，能够根据用户信道状态信息自适应调整资源分配方案，确保在满足总功率约束的条件下实现用户间的公平性保障。

功能特性

• 最大-最小公平性优化：采用凸优化理论，确保系统中最差用户的性能最优
• 动态资源分配：根据实时信道状态信息自适应调整子载波分配
• 多约束处理：支持总功率约束和可选的最小速率需求约束
• 高效算法实现：基于拉格朗日对偶分解和迭代水填充算法
• 完整性能分析：输出分配结果、收敛曲线和公平性指标

使用方法

输入参数说明

1. 用户信道增益矩阵：N×K维矩阵（N为子载波数，K为用户数）
2. 总功率约束：标量值，单位W
3. 噪声功率谱密度：标量值，单位W/Hz
4. 用户最小速率需求向量：K维向量（可选参数）
5. 系统带宽参数：标量值，单位Hz

输出结果

1. 最优子载波分配矩阵：N×K维二进制矩阵
2. 各用户功率分配向量：K维向量，单位W
3. 各用户最终achievable rate：K维向量，单位bps
4. 算法收敛曲线：迭代次数与目标函数值关系图
5. 公平性指标：如Jain公平指数

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• 优化工具箱（Optimization Toolbox）
• 信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）

文件说明

主程序文件实现了算法的核心功能，包括系统参数初始化、信道模型建立、最大-最小公平性优化问题的建模与求解。具体涵盖了拉格朗日对偶分解方法的实施、迭代水填充算法的执行过程，以及最终的资源分配结果计算与性能分析。该文件还负责生成算法的收敛特性曲线和公平性指标评估，为用户提供完整的算法性能可视化分析。