[发明专利]一种静态与动态相融合的TDMA时隙分配方法

权利要求书

1.一种静态与动态相融合的TDMA时隙分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将整个时帧划分为交替分布的静态时隙和动态时隙，其中，所有静态时隙组成静态时隙池，所有动态时隙组成动态时隙池；

(2)对于静态时隙池采用二叉树块内均法进行时隙分配；其中，采用时隙组、起始索引号、重复率值三个变量来定义时隙块，每一时隙块由一个或多个同类型时隙组成，并采用非根节点到根节点的唯一路径上的反序二进制串对二叉树的每一个非根节点进行编码；所述时隙组用于指定时隙块所属的时隙池，起始索引号是时隙块在时隙池中的起始位置，重复率值是时隙块占用时隙个数的以2为底的对数；

(3)当一个数据链节点需求的时隙需要多个时隙块共同提供时，则最终所选的多个时隙块，其两两之间的间隔BI的总和取最大值；其中，若两个时隙块位于二叉树的同一级中，则这两个时隙块的间隔BI为：

BI＝|2^N-1-|2^N-1-|Value(Code1)-Value(Code2)|||

式中，N为两个时隙块的所在级别，Code1和Code2分别代表两个时隙块的编码，Value()表示将二进制转化为十进制；

若两个时隙块位于二叉树的不同级中，则这两个时隙块的间隔为，低等级时隙块的与高等级时隙块同级别的祖先，与高等级时隙块之间的间隔；

(4)在通过二叉树块内均法将静态时隙按需分配给各个数据链节点之后，若静态时隙池中仍有剩余的残留时隙，则将残留时隙赋予与动态时隙相同的权利，归入动态时隙池中；

(5)当用户有突发性、长报文发送需求时，数据链的从节点在其所占的静态时隙向数据链主节点发送时隙预约请求帧，时隙预约请求帧包括从节点MAC地址、帧类型、占用时隙数；当有多个从节点的预约请求帧同时到达主节点时，主节点根据预先设置的帧类型优先级进行时隙分配；如果低优先级的请求正在被处理，则此时高优先级到达时，等低优先级请求被处理完成之后再处理；

(5)当数据链从节点接收到数据链主节点发送的新的时隙分配帧之后，在所分配的时隙发送数据；发送完成之后，将动态时隙释放，并广播给所有数据链节点，然后开启下一轮预约发送；如果数据链从节点没有收到数据链主节点的预约应答，则在下一个预约周期重新发送预约请求。

2.根据权利要求1所述的一种静态与动态相融合的TDMA时隙分配方法，其特征在于，在进行动态时隙分配时，采用遗传算法对其进行优化，选择出在当前动态时隙池中最优的分配方案；具体方式为：

1)建立用于求解分配给数据链节点的相邻时隙的间隔V₁,V₂,V₃,……,V_(P+M)的最优化问题数学模型，其中：

优化目标为使时隙抖动变量取最小值，i＝1,2,3,……,(P+M)；

其中，一个时帧包含L个时隙，分别为S₁,S₂,S₃,……,S_L，动态时隙池中有N个空闲时隙，NL；I为理想情况下，从N个空闲时隙中选择M个时隙与节点原有的P个静态时隙组成均匀性最优的组合分配给数据链从节点时相邻时隙的间隔，M≤N；Q₁,Q₂,Q₃,……,Q_(P+M)为实际分配的所有时隙位置序列，Q_i为分配给数据链某节点的第i个时隙在整个时帧中的位置，i≤(P+M)，Q_i≤L，其中包含静态时隙位置序列A₁,A₂,A₃,……,A_P，A_j为分配给数据链某节点的第j个静态时隙在整个时帧中的位置，j≤P，A_j≤L；当i＝(P+M)时，V_i＝Q₁+L-Q_(P+M)表示本时帧选取的的最后一个时隙与下一时帧选取的第一个时隙之间的间隔；

2)基于遗传算法进行动态时隙分配；其中，采用实数编码方式对动态时隙进行编码，每个基因表示时隙在时帧中的实际位置；采用随机数生成法设定初始种群；采用最佳个体保留法进行选择运算；通过均匀交叉产生新的个体；采用均匀变异增加种群的多样性；当适应度小于截止值或迭代达到最大遗传代数时终止遗传；

适应度函数通过对时隙抖动变量Var应用指数变化法得到：