其中，第一个矩阵元素的计算规则满 λΕ
，表不Si- S S i/X- S 2- S i两种状态转移的代价期望；
[0058] 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;^:和对应的 Path(3):
1?
[0061] S263、其他元素和更高阶的期望矩阵的计算根据S262类推；
[0062] S27、设定约束条件，具体为：
[0063] 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，
[0064] 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，
[0065] 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η步代价矩阵Pjn)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〃X"，任何数值与〃X"的运算都会得到〃X"， 例如，
[0066] 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 = mindiag{Pe(N)}，Pe(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；
[0067] S3、如图5所示，根据S2所述模型整合数据Μ、N、L计算代价函数，对S25所述 己(η)进行数据简化，剔除无意义的状态转移，计算η步代价矩阵，更新S26所述路径矩阵 Path (η)，选出分配方案；
[0068] S4、整合S3所述结果，验证结果是否正确。
[0069] 实施例、
[0070] 1、设定参数，实例计算。
[0071] 根据TDMA通信网络相关协议，设定参数、计算时延抖动的代价值。
[0072] 根据TDMA通信网络协议，假设M= 16，N = 5，L = 4(如图6)，即：一个时帧内的 时隙数为16个；一个时帧内可用于的时隙数为5个；某用户需要从这5个时隙中分配4个 时隙。
[0073] 计算时延抖动的代价。
[0076] 根据
的定义，其中
，并结合 interval (i, j)的计算方法，得到一步状态转移时的时延抖动代价值
[0078] 根据随机状态转移理论和TDMA通信网络相关协议，建立模型，根据可用时隙 数量，定义随机状态集合为可用时隙依次分配随机转移状态Si，得到随机状态集合S = {Si, s2, s3, s4, s5}:
[0080] 状态转移时延抖动所付出的代价值构成代价矩阵
，由 于状态转移概率是相等的，得到一步状态转移代价矩阵
[0081] 模型描述：
[0082] 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C = min diag{Pe(4)}，约束条件为：1)、16 > 5,即满足可用于分配的时隙数量小于一个时帧的时隙 总数；2)、5 > 4,即满足某个用户的需求时隙数量小于可用于分配的时隙数量；3)、n步代价 矩阵Ρ。(η) (0 < η < 4)的第i行第j列元素满足：
[0083] 根据运算流程图计算，得到最小时延抖动代价分配方案：简化数据，剔除无意义的 状态转移。利用约束条件算出：
[0085] 得到一步状态转移代价矩阵
，记录其中的对应元素的 路径，更新路径矩阵
[0086] 使用相同方法计算二步代价矩阵Pc (2)和Path (2):
，其中，"/"表示不同的状态转移路径的代 价期望。
[0088] 记录其中的对应元素的路径，更新路径矩阵
[0090] 使用相同方法计算Pc (3)和Path (3):
[0091]
[0092] 记录其中的对应元素的路径，更新路径矩阵
[0094] 根据运算流程图计算规则，取匕⑶与P。相同的行与列做期望运算即可：
[0095]
[0096] "/"表示不同的状态转移路径的代价期望。
[0097] 记录其中的对应元素的路径，更新的路径矩阵Path(4):
[0099] 2、整合计算结果，验证计算结果是否正确。
[0100] 根据计算所得的四步代价矩阵P。(4)，可以看出最小的时延抖动代价的期望值 2/5,并且时延代价最小的方案中有四种，从Path(4)中可以得到时延抖动代价期望最小的 方案为（如图7):{1，2,3,4，1}{1，2,3,5，1}，时延抖动代价最大的方案为：{1，3,4,5，1}。
[0101] 经过计算检验{1，2, 3,4,1} {1，2, 3, 5,1}所付出的时延抖动代价都为2/5, {1，3， 4,5，1}付出的时延抖动代价为22/5。那么经检验结果正确。
【主权项】
1.基于最小时延抖动的TDM通信网络时隙均匀分配方法，其特征在于，包括如下步 骤： 51、 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： 511、TDMA通信网络的单位时间为一个时帧，一个时帧的时隙数为Μ个，其中，Μ为不为 零的自然数； 512、 当前可用于分配时隙的数量为Ν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； -妨- 513、 在理想的时隙分配方案中相邻的时隙间隔为f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; 514、 分配时隙i，j付出的抖动代价函数爻52、 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： 521、 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= {Si, S2, ···, Si, ···, SN !, SN}； 522、 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{Si=si|S〇=so,Si=s!, ···,S； !=siJ=P{Si=sils； !=siJ；523、 定义一步代价矩阵] ;中，所述一步代价矩阵P中的元 素含义为从状态Si到状态S士,; 524、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P可知η(1 <η<N)的状态转移矩阵$， 其中，一步状态转移期望代价为一步状态转移代价矩阵为525、η步代价矩阵表示为 526、 定义路径矩阵Path(] 527、 设定约束条件，具体为： 模型中可用于分配的时隙数量N小于一个时帧的时隙总数M， 模型中某个用户的需求时隙数量L小于可用于分配的时隙数量N， 模型中必须保证已分配的时隙数量与所剩的时隙数量不小于所需要的时隙数量，即当 η步代价矩阵Ρ。(η)的第i行第j列元素若满5，则将此元素对应的状 态转移视为无意义的状态转移，将其置为〃X"，任何数值与〃X"的运算都会得到〃X"; 528、 设完成时隙分配后总的时延抖动代价期望值为C，则模型目标为C= mindiag{Pe(N)}，Pe(N)矩阵中最小对角元素所对应的Path(N)元素为最小的时延抖动分配 方案； 53、 根据S2所述模型整合数据M、N、L计算代价函数，对S25所述Ρε (η)进行数据简化， 剔除无意义的状态转移，计算η步代价矩阵，更新S26所述路径矩阵Path(η)，选出分配方 案； 54、 整合S3所述结果，验证结果是否正确。2.根据权利要求1所述的基于最小时延抖动的TDMA通信网络时隙均匀分配方法，其特 征在于：S26所述定义路径矩阵Path(η)的具体步骤为： 5261、 设$为状态集{Sl，s2}的一步状态转移所付出的代价期望矩阵有 ca_其中，第一个矩阵元素的计算规则满 足[a + +C，表不Si-SSi/X-S2-Si两种状态转移的代价期望； 5262、P(2)对应的路爸祠样有其 中，a+a+a/b+c+a/a+b+c/b+d+c表;^:和对应的Path(3): S!-S丄一S丄一Si/s!-S2一S!-Si/S!-S!-S2一Si/s!-S2一S2一SρS263、其他元素和更高阶的期望矩阵的计算根据S262类推。
【专利摘要】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。
【IPC分类】H04L12/911
【公开号】CN105262702
【申请号】CN201510770651
【发明人】李万春, 王斌, 田正武, 唐遒, 魏平
【申请人】电子科技大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月12日