[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

摘要

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。

主权项

基于最小时延抖动的TDMA通信网络时隙均匀分配方法，其特征在于，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}；S22、设每个状态到下一个状态的转移概率是等概率的，则根据随机过程相关理论可知P{S_i＝s_i|S₀＝s₀,S₁＝s₁,…,S_i‑1＝s_i‑1}＝P{S_i＝s_i|S_i‑1＝s_i‑1}；S23、定义一步代价矩阵其中，所述一步代价矩阵Ρ中的元素含义为从状态s_i到状态s_j所付出的概率；S24、分配N个时隙需要N步的状态转移，则由马尔可夫链的齐次性和S23所述一步代价矩阵Ρ可知n(1＜n＜N)的状态转移矩阵为其中，一步状态转移期望代价为一步状态转移代价矩阵为S25、n步代价矩阵表示为S26、定义路径矩阵Path(n)，所述定义路径矩阵Path(n)的具体步骤为：S261、设为状态集{s₁,s₂}的一步状态转移所付出的代价期望矩阵有其中，第一个矩阵元素的计算规则满足表示s₁→s₁→s₁/s₁→s₂→s₁两种状态转移的代价期望；S262、P(2)对应的路径同样有其中，a+a+a/b+c+a/a+b+c/b+d+c表示和对应的Path(3)：s₁→s₁→s₁→s₁/s₁→s₂→s₁→s₁/s₁→s₁→s₂→s₁/s₁→s₂→s₂→s₁，$Path\left(3\right)=\left[\begin{array}{cc}\frac{\frac{\left\{1111\right\}}{\left\{1211\right\}}}{\frac{\left\{1121\right\}}{\left\{1221\right\}}}& *\\ *& *\end{array}\right];$S263、其他元素和更高阶的期望矩阵的计算根据S262类推；S27、设定约束条件，具体为：模型中可用于分配的时隙数量N小于一个时帧的时隙总数M，模型中某个用户的需求时隙数量L小于可用于分配的时隙数量N，模型中必须保证已分配的时隙数量与所剩的时隙数量不小于所需要的时隙数量，即当n步代价矩阵Ρ_c(n)的第i行第j列元素若满足则将此元素对应的状态转移视为无意义的状态转移，将其置为"×"，任何数值与"×"的运算都会得到"×"；S28、设完成时隙分配后总的时延抖动代价期望值为C，则模型目标为C＝min diag{Ρ_C(N)}，Ρ_C(N)矩阵中最小对角元素所对应的Path(N)元素为最小的时延抖动分配方案；S3、根据S2所述模型整合数据M、N、L计算代价函数，对S25所述Ρ_C(n)进行数据简化，剔除无意义的状态转移，计算n步代价矩阵，更新S26所述路径矩阵Path(n)，选出分配方案；S4、整合S3所述方案，验证结果是否正确。