基于多因素的stdma自組織網(wǎng)絡(luò)動態(tài)時隙分配方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種基于多因素的STDMA自組織網(wǎng)絡(luò)動態(tài)時隙分配方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中語音、視頻等業(yè)務(wù)發(fā)送時延高的問題，包括如下步驟：1)確定各影響因素對數(shù)據(jù)發(fā)送的影響程度，獲得各節(jié)點(diǎn)發(fā)送因子的表達(dá)式；2)隨機(jī)確定一組時隙分配方案；3)尋找當(dāng)前分配方案中的多組等價節(jié)點(diǎn)；4)記錄各節(jié)點(diǎn)發(fā)送因子大??；5)判斷網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫欠褡兓?，若是，調(diào)整等價節(jié)點(diǎn)的時隙順序，否則重新確定時隙分配方案，并重復(fù)步驟3)～步驟5)。本發(fā)明采用基于多因素的動態(tài)時隙分配方法，綜合考慮多種因素對節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的影響，更真實(shí)地反映實(shí)際場景，為語音、視頻等多媒體業(yè)務(wù)提供保障，能夠適應(yīng)不同實(shí)際應(yīng)用的開發(fā)或協(xié)議的設(shè)計需求。
【專利說明】
基于多因素的STDMA自組織網(wǎng)絡(luò)動態(tài)時隙分配方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種網(wǎng)絡(luò)動態(tài)時序分配方法，具體設(shè)及一種基于 多因素的STDMA自組織網(wǎng)絡(luò)動態(tài)時隙分配方法，綜合考慮各節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級、鄰節(jié)點(diǎn)密度和鏈路 質(zhì)量等影響數(shù)據(jù)發(fā)送的因素，根據(jù)自組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，通過對網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的發(fā)送 時隙進(jìn)行動態(tài)分配，在保證自組織網(wǎng)絡(luò)性能的前提下，降低了高優(yōu)先級、高鄰節(jié)點(diǎn)密度和鏈 路質(zhì)量好的節(jié)點(diǎn)的時延，可用于提高語音和視頻等業(yè)務(wù)的傳輸效率。
【背景技術(shù)】
[0002] 通信技術(shù)的廣泛使用，使現(xiàn)代人類之間的交流變得越來越方便，并且給人們帶來 了非常多的便利。覆蓋全球的各種通信網(wǎng)絡(luò)，如電話網(wǎng)，移動通信網(wǎng)和Internet,使得人與 人之間能"隨時隨地"地交流。眾多通信方式中，根據(jù)是否依賴通信媒質(zhì)，分為有線通信和無 線通信。無線通信根據(jù)接口又分為兩類:一類是一對一，或稱分布式網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)呈對等形態(tài)； 另一類是一對多，或稱集中式網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)呈非對等形態(tài)。
[0003] 分布式和集中式網(wǎng)絡(luò)的最大的區(qū)別在于是否需要預(yù)先布置網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備。在某些 特殊場合，預(yù)先構(gòu)架網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施不現(xiàn)實(shí)。比如，地震或洪潰災(zāi)害的救援，野外科考，臨時組 織的大型會議等。運(yùn)些場合不可能有預(yù)先布置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來支持通信，即使有預(yù)先布置的 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，但也有可能因?yàn)?zāi)害毀壞而失去作用。因此需要一種無需預(yù)先構(gòu)架基礎(chǔ)設(shè)施， 自己可W臨時組建起來的網(wǎng)絡(luò)，即為自組織網(wǎng)絡(luò)?？偨Y(jié)起來，自組織網(wǎng)絡(luò)有如下顯著特點(diǎn)：
[0004] (1)獨(dú)立性和自組織性：自組織網(wǎng)絡(luò)不需要網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的支持，可W隨時隨地的 快速組建起來，因此具有獨(dú)立性。
[0005] (2)多跳路由：多跳路由指的是通過中間節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)分組的路由。節(jié)點(diǎn)為了與其一跳 之外的其它節(jié)點(diǎn)通信，需要經(jīng)過中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)才可W完成。
[0006] (3)動態(tài)拓?fù)洌鹤越M織網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)溆捎诠?jié)點(diǎn)的移動性隨時可能發(fā)生變化，而且變化 的速度和方式也是未知的。
[0007] (4)特殊的無線信道特性：自組織網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率受限，只能與其一跳之 內(nèi)的鄰節(jié)點(diǎn)通信，收不到一跳之外節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)。
[000引（5)有限的無線傳輸帶寬:無線信道提供的帶寬遠(yuǎn)低于有線信道能提供的。另外， 信號衰減、噪聲干擾和信道互擾等因素又導(dǎo)致實(shí)際帶寬比理論最大帶寬要小很多。
[0009]目前自組織網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議主要基于CSMA/CA的802.1 lx系列或802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，但當(dāng) 網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)較多或業(yè)務(wù)量較重時，作為競爭型多址接入?yún)f(xié)議，CSMA/CA協(xié)議不能很好的保 證節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)的QoS。為了實(shí)現(xiàn)具有QoS保證的大規(guī)模自組織網(wǎng)絡(luò)，考慮采用TDMA機(jī)制來減少 碰撞，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。基于TDMA的自組織網(wǎng)絡(luò)多址接入方法有許多，不過運(yùn)些方法大多引 入時隙競爭協(xié)議來實(shí)現(xiàn)時隙占用，網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)較大。另外還有一些協(xié)議采用非競爭方法，非競 爭方法則需要得到全網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，會造成較大的網(wǎng)絡(luò)開銷。此外，基于TDMA機(jī)制的MAC協(xié) 議無法充分復(fù)用信道，信道利用率較低。因此現(xiàn)有的一些協(xié)議通過引入空分復(fù)用時分多址 (Space Time Division Multiple Access,STDMA)機(jī)制來充分利用自組織網(wǎng)絡(luò)的信道。
[0010] STDMA協(xié)議是自組織網(wǎng)絡(luò)的一種無線MAC機(jī)制，通過讓遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)占用相同時隙傳 輸來增加網(wǎng)絡(luò)容量。STDMA是TDMA的一種擴(kuò)展，在網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量較大的情況下能夠有效地減少 網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包的沖突。但是當(dāng)用戶規(guī)模較大時，網(wǎng)絡(luò)中因用戶之間競爭加劇而造成通信延 時甚至通信失敗。而固定的時隙分配方式不適合高動態(tài)性、高強(qiáng)實(shí)時性的情況，因此，人們 對于STDMA的時隙分配算法進(jìn)行了深入的研究：楊恩等人提出了一種可變帖長的STDMA算 法，算法具備良好的實(shí)時性和擴(kuò)展性，但對不同用戶時隙需求的相異性考慮不周，使高優(yōu)先 級數(shù)據(jù)不能夠及時發(fā)送。王源瑕等人提出了基于優(yōu)先級的動態(tài)時隙分配方法，算法的帖結(jié) 構(gòu)采用預(yù)約請求時隙和數(shù)據(jù)時隙相結(jié)合的方法，按優(yōu)先級進(jìn)行排隊(duì)，考慮到了不同優(yōu)先級 用戶時隙需求相異性，提高了高優(yōu)先級用戶服務(wù)質(zhì)量。然而，運(yùn)種方法卻僅僅將用戶的優(yōu)先 級考慮在內(nèi)，并未對影響用戶數(shù)據(jù)發(fā)送的鄰節(jié)點(diǎn)密度、鏈路質(zhì)量等其他因素加 W分析，導(dǎo)致 鄰節(jié)點(diǎn)密度高、鏈路質(zhì)量好的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)不能及時發(fā)送，增加了網(wǎng)絡(luò)的時延，使得目前對自 組織網(wǎng)絡(luò)中考慮多因素的動態(tài)時隙分配的研究仍存在空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)存在的缺陷，提出了一種基于多因素的STDMA自 組織網(wǎng)絡(luò)動態(tài)時隙分配方法，通過結(jié)合各節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級、鄰節(jié)點(diǎn)密度和鏈路質(zhì)量等影響數(shù)據(jù) 發(fā)送的因素，解決了現(xiàn)有技術(shù)中語音、視頻等業(yè)務(wù)發(fā)送時延高的問題，提高了網(wǎng)絡(luò)性能，并 且可W動態(tài)地對自組織網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行時隙分配，從而適應(yīng)不同實(shí)際場景中STDMA 自組織網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)或協(xié)議設(shè)計需求。
[0012] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案，包括如下步驟：
[0013] 步驟1，確定自組織網(wǎng)絡(luò)中影響各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送的強(qiáng)相關(guān)影響因素，并確定該影響 因素對數(shù)據(jù)發(fā)送的影響程度，獲得各節(jié)點(diǎn)發(fā)送因子的表達(dá)式，實(shí)現(xiàn)步驟如下：
[0014] 步驟la,統(tǒng)計自組織網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)發(fā)送過程中的影響因素，利用相關(guān)系數(shù)分析方法， 得到眾多影響因素與節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送的相關(guān)性，并利用該相關(guān)性得到多個與節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送強(qiáng) 相關(guān)的影響因素；
[0015] 步驟Ib，確定得到的多個強(qiáng)相關(guān)的影響因素中各影響因素對數(shù)據(jù)發(fā)送的影響程 度，并利用該影響程度構(gòu)建多個強(qiáng)相關(guān)影響因素間兩兩比較之后的正互反矩陣A;
[0016] 步驟Ic，計算構(gòu)建的兩兩比較判斷矩陣的最大特征值對應(yīng)的特征向量；
[0017 ]步驟1 d，對最大特征值對應(yīng)的特征向量進(jìn)行歸一化；
[0018] 步驟le，提取歸一化后的特征向量中的各個元素，作為強(qiáng)相關(guān)因素對數(shù)據(jù)發(fā)送的 影響因子，并根據(jù)該影響因子確定發(fā)送因子的表達(dá)式Q = d ω d+p ω P+1 ω 1，其中，d、P和1分別 為鄰節(jié)點(diǎn)密度、各節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級和鏈路質(zhì)量，Wd、wp和ωι分別為鄰節(jié)點(diǎn)密度、各節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級 和鏈路質(zhì)量的影響因子；
[0019] 步驟2,隨機(jī)確定一組滿足空分復(fù)用的時隙分配方案；
[0020] 步驟3,從確定的時隙分配方案中，尋找自組織網(wǎng)絡(luò)中的多組等價節(jié)點(diǎn)；
[0021 ]步驟4，自組織網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)各發(fā)送一組當(dāng)前時隙內(nèi)的數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲得的各 節(jié)點(diǎn)發(fā)送因子的表達(dá)式，記錄所有節(jié)點(diǎn)的發(fā)送因子大小；
[0022]步驟5,判斷自組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是否變化，若是，執(zhí)行步驟6,否則，根據(jù)記錄的所 有節(jié)點(diǎn)發(fā)送因子的大小，在每組等價節(jié)點(diǎn)內(nèi)部由大到小依次排列等價節(jié)點(diǎn)的時隙順序，并 執(zhí)行步驟4;
[0023] 步驟6,根據(jù)記錄的所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送因子的大小，計算所有滿足空分復(fù)用的時隙分配 方案的時隙參數(shù)，選取其中時隙參數(shù)最小的時隙分配方案；
[0024] 步驟7,重復(fù)步驟3~步驟5。
[0025] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0026] 本發(fā)明由于在為自組織網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)確定時隙分配方案時，采用基于多因素的 動態(tài)時隙分配方法，綜合考慮多種因素對各節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的影響，能夠更真實(shí)的反映實(shí)際 場景，使發(fā)送因子較大的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時的時延更小，與現(xiàn)有技術(shù)采用的基于優(yōu)先級的動 態(tài)時隙分配方法相比，在保證自組織網(wǎng)絡(luò)性能的前提下，降低了高優(yōu)先級、高鄰節(jié)點(diǎn)密度和 鏈路質(zhì)量好的節(jié)點(diǎn)的時延，有效地保證了語音、視頻等多媒體業(yè)務(wù)的傳輸質(zhì)量。
【附圖說明】：
[0027] 圖1為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)流程框圖；
[0028] 圖2為本發(fā)明獲得各節(jié)點(diǎn)發(fā)送因子表達(dá)式的流程框圖；
[0029] 圖3為本發(fā)明自組織網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0030] 圖4為本發(fā)明時隙數(shù)和時隙參數(shù)的仿真圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] W下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：
[0032] 參照圖1，本發(fā)明包括如下步驟：
[0033] 步驟1，在影響自組織網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送的因素中，例如節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級、鄰節(jié)點(diǎn)密 度、鏈路質(zhì)量、周邊環(huán)境狀況和產(chǎn)品質(zhì)量等，確定其中與各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送的強(qiáng)相關(guān)影響因 素，并確定該影響因素對數(shù)據(jù)發(fā)送的影響程度，獲得各節(jié)點(diǎn)發(fā)送因子的表達(dá)式，實(shí)現(xiàn)步驟如 下：
[0034] 步驟la,統(tǒng)計自組織網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)發(fā)送過程中的影響因素，利用相關(guān)系數(shù)分析方法
，得到眾多影響因素與節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送的相關(guān)系數(shù)r，選取其中|r|> 6.5的影響因素作為與節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送強(qiáng)相關(guān)的影響因素。
[0035] 步驟Ib，確定多個影響因素的影響程度，通常采用層分析法或模糊邏輯等方法，其 中模糊邏輯能夠通過精確的數(shù)字手段處理模糊的評價對象，能對蘊(yùn)藏信息呈現(xiàn)模糊性的資 料做出比較科學(xué)、合理、貼近實(shí)際的量化評價，而且結(jié)果是一個矢量，而不是一個點(diǎn)值，包含 的信息比較豐富，既可W比較準(zhǔn)確的刻畫被評價對象，又可W進(jìn)一步加工，得到參考信息， 因此本實(shí)施例采用模糊邏輯方法分別將鄰節(jié)點(diǎn)密度、各節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級和鏈路質(zhì)量量化為屯個 等級，確定得到的多個強(qiáng)相關(guān)的影響因素中各影響因素對數(shù)據(jù)發(fā)送的影響程度，并利用該 影響程度構(gòu)建多個強(qiáng)相關(guān)影響因素間兩兩比較之后的正互反矩陣。
[0036] 步驟Ic，確定矩陣的最大特征值及特征向量，通常采用和法或幕法，由于正互反矩 陣的最大特征值A(chǔ)max是單重特征值，且對于其他特征值λ有λη3χ〉|λ|，而幕法是處理運(yùn)類矩陣 求最大特征值及特征向量的一個簡單而有效的方法，因此本實(shí)施例采用幕法計算構(gòu)建的兩 兩比較判斷矩陣的最大特征值對應(yīng)的特征向量，其步驟如圖2所示。
[0037] 步驟Id,利用公式
對最大特征值對應(yīng)的特征向量X化)進(jìn)行歸一化。
[0038] 步驟le，提取歸一化后的特征向量X化)中的各個元素 ωι，作為強(qiáng)相關(guān)因素對數(shù)據(jù) 發(fā)送的影響因子，并根據(jù)該影響因子確定發(fā)送因子的表達(dá)式Q = dWd+pWp+lC0l。
[0039] 步驟2,隨機(jī)確定一組滿足空分復(fù)用的時隙分配方案。
[0040] 步驟3,從確定的時隙分配方案中，根據(jù)公式
，確定自組織網(wǎng)絡(luò)中 的多組等價節(jié)點(diǎn)，其中δ i j表示節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j是否能夠直接通信，δ i j = 1表示節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j 能夠直接通信，Sij = 0表示節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j不能直接通信。
[0041 ]步驟4，自組織網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)各發(fā)送一組當(dāng)前時隙內(nèi)的數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲得的各 節(jié)點(diǎn)發(fā)送因子的表達(dá)式Q = d ω d+p ω P+1 ω 1，記錄所有節(jié)點(diǎn)的發(fā)送因子Q大小。
[0042] 步驟5,判斷自組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是否變化，若是，執(zhí)行步驟6,否則，根據(jù)記錄的所 有節(jié)點(diǎn)發(fā)送因子的大小，在每組等價節(jié)點(diǎn)內(nèi)部由大到小依次排列等價節(jié)點(diǎn)的時隙順序，并 執(zhí)行步驟4;。
[0043] 步驟6,根據(jù)記錄的所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送因子的大小，計算所有滿足空分復(fù)用的時隙分配 方案的時隙參數(shù)，選取其中時隙參數(shù)最小的時隙分配方案。
[0044] 步驟7,重復(fù)步驟3~步驟5。
[0045] 參照圖2,步驟Ic中，計算構(gòu)建的兩兩比較判斷矩陣的最大特征值對應(yīng)的特征向 量，按如下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0046] 步驟ICI，由于正互反矩陣的最大特征值A(chǔ)max是單重特征值，且對于其他特征值λ有 Amax〉I λ I。設(shè)Ν階正互反矩陣A有Ν個不同的特征值，分別為λι，λ2，…，λη，有如下性質(zhì)：I λι I〉I入2 I〉…〉|λη|，對應(yīng)的Ν個線性無關(guān)的特征向量為山，U2，···，Un。
[0047] 步驟1 c2，對于其Ν維線性空間中任意一個向量X，均可w用上述Ν個特征向量進(jìn)行 表示，則可表示呆
其中m為其中一個特征向量，αι為其所對應(yīng)的系數(shù)。
[004引步驟lc3,利用公式X化+1)=Αχ化)對向量X進(jìn)行迭代，得到：
[0052]當(dāng)k充分大時可得
[0化3]
[0054] 步驟lc4,若|λι|〉1，當(dāng)k充分大時，|Ai|k會變得很大，給計算帶來困難;若|λι|<1， 貝1J當(dāng)k充分大時，|M|k會很接近于零，運(yùn)對于計算來說亦是問題。為了計算方便，采用對每次 迭代產(chǎn)生的向量處理為最大分量為1的向量的方法，即利用下列公式，并且令a=max{x化)i 1 = 1,2,---11}：
[0055]
，其中y為歸一化的向量X化）。
[0056] 步驟lc5,設(shè)ε = 0.005,判斷α和β的差值是否小于ε，若是，β即為最大特征值的近似 值，X化)即為相應(yīng)的特征向量，否則執(zhí)行步驟lc6。
[0化7] 步驟lc6,將β的值賦給α，重復(fù)步驟lc4~步驟lc5。
[0058] W下結(jié)合仿真實(shí)驗(yàn)，對本發(fā)明的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明：
[0化9] 1、仿真條件和內(nèi)容：
[0060] 仿真軟件:采用MATLAB;
[0061] 仿真場景：自組織網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淦浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示；
[0062] 仿真內(nèi)容:利用W上仿真場景和仿真條件，對本發(fā)明在圖3所示的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下 的時隙數(shù)和時隙參數(shù)進(jìn)行仿真，其結(jié)果如圖4所示。
[0063] 2、仿真結(jié)果分析：
[0064] 參考圖3,根據(jù)其中節(jié)點(diǎn)1，節(jié)點(diǎn)2和節(jié)點(diǎn)3的通信范圍可W確定A，B，CS個簇，因此， 根據(jù)空分復(fù)用的概念，可將除節(jié)點(diǎn)1，節(jié)點(diǎn)2和節(jié)點(diǎn)3W外的16個節(jié)點(diǎn)分在6個時隙之中，其中 4個時隙中有3個節(jié)點(diǎn)，2個時隙中有2個節(jié)點(diǎn)。首先，為了避免同一簇中各節(jié)點(diǎn)在發(fā)送過程中 相互干擾，需要將同一簇中的節(jié)點(diǎn)分在不同的時隙中。當(dāng)所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送完一組數(shù)據(jù)后，根據(jù) 發(fā)送因子的表達(dá)式，記錄所有節(jié)點(diǎn)的發(fā)送因子。若網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳蛔儠r，則根據(jù)記錄的所有節(jié)點(diǎn) 發(fā)送因子的大小，在每組等價節(jié)點(diǎn)內(nèi)部由大到小依次排列等價節(jié)點(diǎn)的時隙順序;否則，依據(jù) 當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋀及時隙分配，將所有符合空分復(fù)用的時隙分配方案中各節(jié)點(diǎn)的發(fā)送因子 乘W節(jié)點(diǎn)所對應(yīng)的時隙號，得到時隙參數(shù)，選取其中時隙參數(shù)最小的時隙分配方案為當(dāng)前 所有節(jié)點(diǎn)分配時隙，并重復(fù)W上過程。
[0065] 參照圖4,圖中的橫坐標(biāo)表示當(dāng)前各節(jié)點(diǎn)所處的6個時隙，縱坐標(biāo)表示處于各時隙 中節(jié)點(diǎn)的時隙參數(shù)，圖中每個時隙均對應(yīng)4個參數(shù)，分別為發(fā)送因子Q，節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級，鄰節(jié)點(diǎn) 密度W及鏈路質(zhì)量。從圖中可W看出，隨著發(fā)送時號的增加，節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級呈現(xiàn)下降的趨 勢，但是鄰節(jié)點(diǎn)密度和鏈路質(zhì)量的下降趨勢并不明確，運(yùn)是因?yàn)?，?jié)點(diǎn)的優(yōu)先級相對于鄰節(jié) 點(diǎn)密度和鏈路質(zhì)量來說，對節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送的影響程度更大，若發(fā)送數(shù)據(jù)時對不同影響因素 的具體要求，可W對各因素對數(shù)據(jù)發(fā)送的影響加 W調(diào)整，使本發(fā)明能夠適應(yīng)不同實(shí)際應(yīng)用 的開發(fā)或協(xié)議的設(shè)計需求。另外，隨著發(fā)送時隙號的增加，發(fā)送因子逐漸減小，運(yùn)就表明本 發(fā)明所提出的動態(tài)時隙分配方案，減小了發(fā)送因子較小的節(jié)點(diǎn)的發(fā)送時延，能夠保證語音、 視頻等多媒體業(yè)務(wù)的傳輸質(zhì)量。
[0066] W上描述僅是本發(fā)明的一個具體實(shí)例，不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制，顯然對于本 領(lǐng)域的專業(yè)人員來說，在了解了本
【發(fā)明內(nèi)容】
和原理后，都可能在不背離本發(fā)明原理、結(jié)構(gòu)的 情況下，進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種修正和改變，但是運(yùn)些基于本發(fā)明思想的修正和改變?nèi)?在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于多因素的STDMA自組織網(wǎng)絡(luò)動態(tài)時隙分配方法，包括如下步驟： (1) 確定自組織網(wǎng)絡(luò)中影響各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送的強(qiáng)相關(guān)影響因素，并確定該影響因素對 數(shù)據(jù)發(fā)送的影響程度，獲得各節(jié)點(diǎn)發(fā)送因子的表達(dá)式，實(shí)現(xiàn)步驟如下： (la) 統(tǒng)計自組織網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)發(fā)送過程中的影響因素，利用相關(guān)系數(shù)分析方法，得到眾 多影響因素與節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送的相關(guān)性，并利用該相關(guān)性得到多個與節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送強(qiáng)相關(guān)的 影響因素； (lb) 確定得到的多個強(qiáng)相關(guān)的影響因素中各影響因素對數(shù)據(jù)發(fā)送的影響程度，并利用 該影響程度構(gòu)建多個強(qiáng)相關(guān)影響因素間兩兩比較之后的正互反矩陣A; (lc) 計算構(gòu)建的兩兩比較判斷矩陣的最大特征值對應(yīng)的特征向量； (1 d)對最大特征值對應(yīng)的特征向量進(jìn)行歸一化； (le)提取歸一化后的特征向量中的各個元素，作為強(qiáng)相關(guān)因素對數(shù)據(jù)發(fā)送的影響因 子，并根據(jù)該影響因子確定發(fā)送因子的表達(dá)式Q = d〇d+pc〇p+l on，其中，d、p和1分別為鄰節(jié) 點(diǎn)密度、各節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級和鏈路質(zhì)量，《d、分別為鄰節(jié)點(diǎn)密度、各節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級和鏈路 質(zhì)量的影響因子； (2) 隨機(jī)確定一組滿足空分復(fù)用的時隙分配方案； (3) 從確定的時隙分配方案中，尋找自組織網(wǎng)絡(luò)中的多組等價節(jié)點(diǎn)； (4) 自組織網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)各發(fā)送一組當(dāng)前時隙內(nèi)的數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲得的各節(jié)點(diǎn)發(fā) 送因子的表達(dá)式，記錄所有節(jié)點(diǎn)的發(fā)送因子大?。? (5) 判斷自組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是否變化，若是，執(zhí)行步驟(6)，否則，根據(jù)記錄的所有節(jié) 點(diǎn)發(fā)送因子的大小，在每組等價節(jié)點(diǎn)內(nèi)部由大到小依次排列等價節(jié)點(diǎn)的時隙順序，并執(zhí)行 步驟(4); (6) 根據(jù)記錄的所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送因子的大小，計算所有滿足空分復(fù)用的時隙分配方案的 時隙參數(shù)，選取其中時隙參數(shù)最小的時隙分配方案； (7) 重復(fù)步驟(3)~步驟(5)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多因素的STDMA自組織網(wǎng)絡(luò)動態(tài)時隙分配方法，其特征在 于，步驟(lb)中所述的確定強(qiáng)相關(guān)影響因素對數(shù)據(jù)發(fā)送的影響程度，采用模糊邏輯方法。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多因素的STDMA自組織網(wǎng)絡(luò)動態(tài)時隙分配方法，其特征在 于，步驟(lc)中所述的特征向量，采用冪法計算，按照如下步驟實(shí)現(xiàn)： (lcl)設(shè)正互反矩陣A有N個的特征值，該N個特征值對應(yīng)有N個線性無關(guān)的特征向量； (lc2)利用對應(yīng)的N個線性無關(guān)的特征向量，表示線性空間中任意一個向量X，表達(dá)式為 Λ' = Σ%""其中m為其中一個特征向量，αι為其所對應(yīng)的系數(shù)； (lc3)利用公式x(k+l)=Ax(k)，對表示的線性空間中任意一個向量X進(jìn)行迭代，獲得 (lc4)令a=max{x(k)i I i = l，2, ·ι}，利用下列公式計算β: r =丄λ.⑷ ' a x(k) = Jv ,..其中y為歸一化的向量x (k); 二 max '1 .'·(左)..j / 1,2,…j· (lc5)設(shè)ε=0.005,判斷α和β的差值是否小于￡，若是，β即為最大特征值的近似值，x(k) 即為相應(yīng)的特征向量，否則執(zhí)行步驟(lc6); (1 c6)將β的值賦給α，重復(fù)步驟(1C4)~步驟(1 c5)。
【文檔編號】H04W72/10GK105873217SQ201610334079
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月19日
【發(fā)明人】蔡雪蓮, 岳文偉, 李長樂, 宋月陽
【申請人】西安電子科技大學(xué)