[发明专利]基于最小时延抖动的TDMA通信网络时隙均匀分配方法

说明书

本发明属于电子通信领域，尤其涉及随机状态转移算法和TDMA通信网络时隙均匀分配方案.本发明针对TDMA通信网络时隙分配方案研究的不完善，提出一种基于最小时延抖动的TDMA通信网络时隙均匀分配方法，即以TDMA通信网络协议为依据，基于随机状态转移理论，在已知可用且分布不均匀的时隙中，求解一种时隙分配方案使之达到最小的时延抖动，并结合实际做了分配效果评估，对TDMA通信网络的组网规划提供理论支撑，具有很强的现实意义。

技术领域

本发明属于电子通信领域，尤其涉及随机状态转移算法和TDMA通信网络时隙均匀分配方案。

背景技术

时延抖动是TDMA通信网络的重要技术指标，指的是TDMA通信网络通信时延的变化，也就是通信网络的不稳定性。TDMA通信网络对时延抖动的要求是TDMA通信网络组网规划阶段的关键部分，寻求一种科学有效的时隙分配方法意义重大。在TDMA通信网络的时隙分配中常常使用的二叉树的固定时隙分配方案，保证了各个网络用户通信需求的同时，也保证了所分配的时隙块在数据链的一个通信时间单位内的均匀性，使得通信网络的工作稳定性大大提高，不足在于无法满足在不同时间单位的总体均匀性(如图1)。在TDMA通信网络实际的运用中，如果给所有网络用户分配固定的时隙块，往往会造成时隙资源的浪费，降低数据链的工作效率。更合理的运用是固定分配方式与争用方式等多种分配方式搭配使用，提高通信链的资源利用率，但这会造成可用时隙的不均匀性，为之后的时隙均匀分配造成障碍。

随着新理论的不断出现，关于TDMA通信网络时隙最优分配的研究也在不断探索和深入。传统对TDMA通信网络时隙分配主要依靠二叉树的分配方法，分配方法主要考虑了时隙在一个时间单位内的最小时延抖动和分配方案的可行性，然而整个TDMA通信网络的基本通信时间单位循环往复，并且在不同的分配方案中所付出的时延抖动代价也不尽相同，依靠传统的分配方法显然存在很多局限性和不准确性。目前已经有少量学者利用图论有向边的思想实现了某型数据链的时隙均匀分配，但是局限在时隙较少的情况下，而且没有针对实际做出算法优化，导致算法复杂度大大增加。

发明内容

本发明针对TDMA通信网络时隙分配方案研究的不完善，提出一种基于最小时延抖动的TDMA通信网络时隙均匀分配方法，即以TDMA通信网络协议为依据，基于随机状态转移理论，在已知可用且分布不均匀的时隙中，求解一种时隙分配方案使之达到最小的时延抖动，并结合实际做了分配效果评估，对TDMA通信网络的组网规划提供理论支撑，具有很强的现实意义。

基于最小时延抖动的TDMA通信网络时隙均匀分配方法，包括如下步骤：

S1、根据TDMA通信网络相关协议作出假设，定义时延抖动的代价函数，具体为：

S11、TDMA通信网络的单位时间为一个时帧，一个时帧的时隙数为M个，其中，M为不为零的自然数；

S12、当前可用于分配时隙的数量为N个，当前需要给某个网络用户分配L个时隙，其中，L为不为零的自然数；

S13、在理想的时隙分配方案中相邻的时隙间隔为个，在实际的时隙分配方案中相邻的时隙i与时隙j的间隔为其中，tab(j)为时隙j的标号，tab(i)为时隙i的标号，i＝1,2,3,...,N，j＝1,2,3,...,N；

S14、分配时隙i,j付出的抖动代价函数为

S2、根据TDMA通信网络相关协议和随机状态转移理论进行建模，具体为：

S21、把每一种可用于分配的时隙认为是一个独立的状态s，则有状态集合S＝{s₁,s₂,…,s_i,…,s_N-1,s_N}；