小樣本條件下非對(duì)稱無(wú)線通信信息交換傳輸技術(shù)

張成娟

（青海建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，青海 西寧 810001）

當(dāng)樣本容量中自變量e的實(shí)值條件小于50時(shí)，用于構(gòu)造統(tǒng)計(jì)量的數(shù)據(jù)則不能借助大樣本理論。此時(shí)，統(tǒng)計(jì)量的分布狀態(tài)有別于傳統(tǒng)的正態(tài)分布形式，于是產(chǎn)生了小樣本分布理論，也叫小樣本條件。小樣本理論是傳統(tǒng)樣本理論的一個(gè)分支，樣本的最終分布狀態(tài)與樣本自變量e有關(guān)，而所謂小樣本則是指e的表現(xiàn)值始終較小，也有人稱其為精確樣本理論[1-2]。這種分析方法是關(guān)于統(tǒng)計(jì)量性質(zhì)的刻畫，可在研究固定樣本容量數(shù)值的同時(shí)，推斷待統(tǒng)計(jì)信息可能具備的數(shù)學(xué)性能。

在非對(duì)稱無(wú)線通信領(lǐng)域，小樣本條件可用來(lái)描述信息參量的原始存在形態(tài)，通常情況下，通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積越大，樣本容量區(qū)間中自變量的實(shí)際數(shù)值也就越接近50[3-4]。然而隨著信息傳輸時(shí)間的延長(zhǎng)，一部分通信數(shù)據(jù)可能會(huì)出現(xiàn)明顯的滯留行為，從而難以實(shí)現(xiàn)對(duì)通信數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換與傳輸處理。傳統(tǒng)PCS型數(shù)據(jù)交互手段雖能準(zhǔn)確記錄信息節(jié)點(diǎn)的所在位置，但卻很難從根本上實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)參量的對(duì)稱性規(guī)劃。為解決上述問(wèn)題，引入小樣本條件，設(shè)計(jì)一種新型的非對(duì)稱無(wú)線通信信息交換與傳輸方法，在通信適配器等硬件執(zhí)行元件的作用下，完成對(duì)信息參量的降維處理，從而降低通信數(shù)據(jù)在單位時(shí)間內(nèi)的滯留總量。

1 非對(duì)稱無(wú)線通信信息交換

小樣本條件下的非對(duì)稱無(wú)線通信信息交換由交換平臺(tái)搭建、信息非對(duì)稱性定義、通信適配器連接三部分組成，具體操作方法如下。

1.1 交換平臺(tái)搭建

在小樣本條件的支持下，非對(duì)稱無(wú)線通信信息的交換平臺(tái)由信息推送層、信息處理層、信息轉(zhuǎn)化層三部分組成。其中，信息推送層包含配置器、處理器、交換主機(jī)三類執(zhí)行元件，在不出現(xiàn)明顯信息錯(cuò)誤傳輸行為的情況下，三類主機(jī)既可以同時(shí)閉合也可以分別獨(dú)立，但無(wú)論哪種傳輸狀態(tài)，都能保證對(duì)非對(duì)稱型通信信息進(jìn)行較好的聚合處理[5-6]。信息處理層在無(wú)線空間與信息數(shù)據(jù)庫(kù)的同步作用下，一方面可以檢測(cè)非對(duì)稱型通信數(shù)據(jù)的現(xiàn)有傳輸情況，另一方面也可實(shí)現(xiàn)對(duì)這些信息的適配化調(diào)節(jié)。信息轉(zhuǎn)化層位于交換平臺(tái)最底部，包含與推送層主機(jī)相對(duì)立的三類執(zhí)行元件，負(fù)責(zé)將無(wú)線通信信息由上層執(zhí)行組織傳輸至下級(jí)執(zhí)行組織[7]。通信信息交換平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 通信信息交換平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

1.2 信息非對(duì)稱性定義

信息非對(duì)稱性是關(guān)于無(wú)線通信能力的描述，在交換處理平臺(tái)中，隨待傳輸信息總量的提升，與數(shù)據(jù)參量相關(guān)的信息定義靈活性也會(huì)隨之增加。若不考慮其他物理影響因素，信息的非對(duì)稱性只受到原始樣本空間、定頻傳輸交換步長(zhǎng)兩項(xiàng)物理量的直接影響[8]。原始樣本空間也叫通信信息的最小樣本空間，可表示為Emin，隨數(shù)據(jù)平均傳輸時(shí)間的延長(zhǎng)，該項(xiàng)物理量的表現(xiàn)實(shí)值始終保持不斷上升的變化趨勢(shì)，但最大表現(xiàn)量也始終不會(huì)高于小樣本條件中的自變量實(shí)值e。定頻傳輸交換步長(zhǎng)常表示為L(zhǎng)′，具備相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值承受能力，隨通信時(shí)間等各項(xiàng)物理量的改變，該項(xiàng)數(shù)值的表現(xiàn)行為也始終保持不變。在上述物理量的支持下，設(shè)β代表必要性信息非對(duì)稱條件，則可將無(wú)線通信信息的非對(duì)稱性定義為：

其中，φ、λ分別代表兩個(gè)不同的小樣本參量信息。

1.3 通信適配器連接

為實(shí)現(xiàn)對(duì)非對(duì)稱無(wú)線通信信息的交換處理，通信適配器包含polling-a、polling-b、polling-c 3種組成形式。其中，polling-a型適配器可直接感知交換平臺(tái)中的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸需求，并根據(jù)信息所屬的傳輸類別，將其分配至合理的交換節(jié)點(diǎn)處，再去除其中摻雜的非必要通信參量。polling-b型適配器具備較強(qiáng)的傳輸適應(yīng)性，可與交換平臺(tái)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化器相連，在獲取其中已存儲(chǔ)信息參量的同時(shí)，建立元件體與下級(jí)執(zhí)行設(shè)備的物理連接，以實(shí)現(xiàn)對(duì)非對(duì)稱無(wú)線通信環(huán)境的初步完善[9-10]。polling-c型適配器具備一定的隨動(dòng)性，可與小樣本自變量信息保持相同的變化狀態(tài)，當(dāng)已存儲(chǔ)通信信息達(dá)到可交換條件時(shí)，適配器元件開啟連接狀態(tài)，并在最短時(shí)間內(nèi)，將內(nèi)部信息完全輸送至下級(jí)應(yīng)用設(shè)備體之中。

2 非對(duì)稱無(wú)線通信信息傳輸

在上述信息交換理論的支持下，按照傳輸目錄搭建、信息文件制定、通信維度確定的處理流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息傳輸環(huán)境的完善，兩相結(jié)合，完成基于小樣本條件的非對(duì)稱無(wú)線通信信息交換傳輸方法設(shè)計(jì)。

2.1 傳輸目錄構(gòu)成

非對(duì)稱無(wú)線通信信息的傳輸目錄由一級(jí)結(jié)構(gòu)體、中間結(jié)構(gòu)體、末級(jí)結(jié)構(gòu)體、其他結(jié)構(gòu)體四部分組成。其中，一級(jí)結(jié)構(gòu)體存在于傳輸目錄的最頂端，負(fù)責(zé)對(duì)非對(duì)稱型無(wú)線通信信息下達(dá)執(zhí)行命令，并可根據(jù)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)處的實(shí)際傳輸需求，更改指令信號(hào)的具體輸出頻率[11]。中間結(jié)構(gòu)體存在于一級(jí)結(jié)構(gòu)體下部，負(fù)責(zé)對(duì)傳輸指令實(shí)施中間轉(zhuǎn)發(fā)處理，所能直接應(yīng)用的結(jié)構(gòu)體數(shù)量較多，能夠保證最初的執(zhí)行指令得到妥善的傳輸處理與應(yīng)用。末級(jí)結(jié)構(gòu)體存在于傳輸目錄最下端，負(fù)責(zé)對(duì)非對(duì)稱型無(wú)線通信信息進(jìn)行整合處理，具備較強(qiáng)的應(yīng)用適應(yīng)性，但可應(yīng)用結(jié)構(gòu)體的數(shù)量較少，不具備任何存儲(chǔ)信息的能力[12-13]。其他結(jié)構(gòu)體散亂分布于傳輸目錄內(nèi)部，可跟隨非對(duì)稱型無(wú)線通信信息執(zhí)行命令的變動(dòng)形式。具體信息傳輸目錄的構(gòu)成形式如表1所示。

表1 無(wú)線通信信息傳輸目錄組成

2.2 核心通信信息文件制定

核心通信信息文件是執(zhí)行交換傳輸指令時(shí)，最先用于檢測(cè)的信號(hào)參量，可在傳輸目錄結(jié)構(gòu)體中大量堆積，并根據(jù)小樣本條件下，自變量信息被賦予的初始數(shù)值，而更改數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)處樣本信息的實(shí)際表現(xiàn)形式。在一個(gè)傳輸時(shí)長(zhǎng)內(nèi)，核心通信信息的存儲(chǔ)總量越大，待制定的文件體結(jié)構(gòu)也就越復(fù)雜，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，二者之間基本存在一種明確的單向制約關(guān)系[14-15]。規(guī)定在單位傳輸時(shí)間內(nèi)，核心通信信息的最大存儲(chǔ)量可以達(dá)到f，而在數(shù)據(jù)值達(dá)到該應(yīng)用條件之前，文件內(nèi)部的信號(hào)參量只能保持不斷累積的變化趨勢(shì)。受到小樣本條件的影響，核心通信信息文件的制定必須參考傳輸極值r0與r1的作用影響，r0是指最小的單向傳輸信息量，r1是指最大的單向傳輸信息量，在由上述兩項(xiàng)參數(shù)定義的物理區(qū)間內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)非對(duì)稱性無(wú)線通信信息的自主交換處理。在上述物理量的支持下，聯(lián)立公式（1），可將核心通信信息文件的制定表達(dá)式定義為：

式（2）中，q代表與信息文件相關(guān)的既定傳輸分析系數(shù)，T代表非對(duì)稱無(wú)線通信信息的單位傳輸時(shí)長(zhǎng)，代表小樣本條件下的信息參量均值。

2.3 傳輸通信維度

通信維度確定是非對(duì)稱無(wú)線通信信息交換與傳輸方法研究的末尾處理環(huán)節(jié)，通常情況下，維度數(shù)據(jù)的實(shí)值水平越低，與之相關(guān)的信息傳輸處理能力也就越強(qiáng)[16]。參考小樣本條件下與信息參量相關(guān)的最大數(shù)據(jù)處理權(quán)限，設(shè)Y代表已存儲(chǔ)的無(wú)線通信信息總量條件，χ1代表固定節(jié)點(diǎn)處的最大信息傳輸頻率，χ0代表固定節(jié)點(diǎn)處的最小信息傳輸頻率，聯(lián)立公式（2），可將小樣本條件下的信息傳輸通信維度表示為：

其中，ξ代表非對(duì)稱環(huán)境下的無(wú)線通信系數(shù)，g′代表慣常性信息傳輸向量。至此，完成各項(xiàng)理論應(yīng)用系數(shù)的計(jì)算，在小樣本條件的支持下，完成非對(duì)稱無(wú)線通信信息交換傳輸方法的搭建。

3 應(yīng)用能力檢測(cè)

為驗(yàn)證小樣本條件下非對(duì)稱無(wú)線通信信息交換與傳輸方法的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，設(shè)計(jì)如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)。在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中，布設(shè)完整的信息交換與傳輸環(huán)境，在數(shù)據(jù)傳輸流趨于穩(wěn)定后，將等量的無(wú)線通信信號(hào)作為實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的監(jiān)測(cè)對(duì)象，分別將這些信號(hào)輸入實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的控制主機(jī)中，實(shí)驗(yàn)組網(wǎng)原理如圖2所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)組網(wǎng)原理

無(wú)線通信數(shù)據(jù)的傳輸對(duì)稱度與單位時(shí)間內(nèi)的信息滯留量，均能反映無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的信息傳輸能力，通常情況下，對(duì)稱度越高、滯留量越少，傳輸能力也就越強(qiáng)，反之則越弱。表2反映了應(yīng)用實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組監(jiān)測(cè)方法后，無(wú)線通信數(shù)據(jù)傳輸對(duì)稱度及滯留量的具體變化情況。

表2 無(wú)線通信數(shù)據(jù)傳輸對(duì)稱度

分析表2可知，在理想狀態(tài)下，無(wú)線通信數(shù)據(jù)的傳輸對(duì)稱度始終保持不變，且平均數(shù)值水平始終低于70%；實(shí)驗(yàn)組無(wú)線通信數(shù)據(jù)傳輸對(duì)稱度則基本保持不斷上升的變化趨勢(shì)，全局最大值達(dá)到81%，與理想化極值相比，上升了12%；對(duì)照組無(wú)線通信數(shù)據(jù)傳輸對(duì)稱度的變化趨勢(shì)相對(duì)平穩(wěn)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的上升幅度相對(duì)較小，全局最大值僅達(dá)到46%，與理想極值相比，下降了23%，遠(yuǎn)低于實(shí)驗(yàn)組數(shù)值水平。綜上可知，隨著新型交換與傳輸方法的應(yīng)用，無(wú)線通信信息的對(duì)稱性得到大幅提升，對(duì)非對(duì)稱性傳輸問(wèn)題的解決，起到一定的促進(jìn)作用。

單位時(shí)間內(nèi)的信息滯留量結(jié)果如表3所示。

分析表3可知，在理想狀態(tài)下，單位時(shí)間內(nèi)的信息滯留量水平相對(duì)較高；實(shí)驗(yàn)組的信息滯留量在小幅上升后，開始逐漸趨于穩(wěn)定，雖仍出現(xiàn)一次明顯的數(shù)值下降，但對(duì)整體數(shù)值變化形式的影響并不明顯；實(shí)驗(yàn)前期，對(duì)照組的信息滯留量一直不斷下降，達(dá)到最小值2.1×108T后，開始趨于穩(wěn)定，全局最大值達(dá)到2.7×108T，與實(shí)驗(yàn)組極值相比，上升了0.9×108T。綜上可知，隨著新型交換與傳輸方法的應(yīng)用，非對(duì)稱性無(wú)線通信信息在單位時(shí)間內(nèi)的滯留量開始不斷下降，可實(shí)現(xiàn)對(duì)通信數(shù)據(jù)的及時(shí)交換與傳輸處理。

表3 單位時(shí)間內(nèi)的信息滯留量

4 結(jié)束語(yǔ)

在傳統(tǒng)PCS型數(shù)據(jù)交互手段的支持下，新型非對(duì)稱性無(wú)線通信信息交換傳輸技術(shù)可以通過(guò)定義對(duì)稱數(shù)據(jù)的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)通信適配器的定向性連接。隨著小樣本條件的施加性作用，構(gòu)建必要的傳輸目錄樣本，再聯(lián)合已制定的核心通信信息文件，確定與數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)的通信維度條件。對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)線通信數(shù)據(jù)的傳輸對(duì)稱度明顯提升，而單位時(shí)間內(nèi)的信息滯留總量卻大幅下降，可從根本上解決因非對(duì)稱無(wú)線通信而造成的信息滯留問(wèn)題。