CN103391182B - 帧检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种帧检测方法，包括：持续接收信号；判断是否接收到CP信号；如果接收到所述CP信号，则判断是否接收到CM信号；如果检测接收到CM信号，则判定正在接收的信号是一个新的数据帧。本发明实施例可以适应低信噪比环境，抗干扰能力强，算法实现复杂度较低。

Description

帧检测方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种帧检测方法及装置。

背景技术

在许多通信系统中，都采用帧来传输数据，接收端在接收到一串帧后，可以通过帧边界检测的方法来检测出各帧的帧边界，再根据各帧的帧边界来区分各帧。其中帧包括一个或多个Preamble(前导)符号和需要传输的数据等，Preamble符号进一步包括有循环前导符号(CP)和(CM)两种符号，CM和CP两种符号之间相位相差180度，当检测到CM符号时，可以认为一个帧已经到来，可以对该数据帧中的填充数据进行解码。

现有技术有两种对CM进行检测的方法，一种是根据接收到的前导鼓号的相关函数的峰值进行相关的帧边界检测方法，在该种方法采用的是接收到的前导符号，因此，可以称为自相关法，其缺点是，抗干扰能力较差。

另一种是对接收到的前导符号和原始前导符号进行互相关，原始前导符号为事先已知的保存在接收端本地的序列，根据得到的互相关函数的峰值进行帧边界检测，当应用于电力线信道时，由于采用的前导符号较长，造成算法复杂，成本较高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种帧检测方法，以实现在低信噪比环境下降低帧检测的复杂度。

为实现上述的目的，本发明实施例一方面提供了一种帧检测方法，所述方法包括：

持续接收信号；

判断是否接收到CP信号；

如果接收到所述CP信号，则判断是否接收到CM信号；

如果检测接收到CM信号，则判定正在接收的信号是一个新的数据帧；

其中，所述判断是否接收到CP信号包括：

对所述正在接收的所述信号进行采样，在得到2N个采样点的样点序列之后，进行M次相关运算，获取M个相关峰值r(i),每次相关运算中，将2N个采样点，分为两组相关运算样点序列，将所述两组相关运算样点序列，得到相关峰值，其中，N为循环前导符号CP中包含的采样点个数，所述2N个采样点为持续更新的先入先出的采样点序列，M为整数，i为大于0且小于M的整数；

对所述M个相关峰值进行平滑滤波，获取第一平滑相关峰值r_a0；

获得连续的2N个采样点的平均功率P(n)；

如果所述第一平滑相关峰值r_a0大于或等于S₁*P(n)，其中，S₁为预设的自相关系数门限值，则判断接收到CP信号，

如果检测到所述CM信号，则判定正在接收的信号是一个新的数据帧，

其中，所述判断是否接收到CM信号包括：

接收到CP信号之后，将以及接收到的2N个采样点的样点序列数值平均，以获取N个平滑样点序列，所述N个平滑样点序列为第一相关运算序列；

将所述第一相关运算序列与第二相关运算序列进行K次相关运算，所述第二相关运算序列为持续接收到的信号中的得到的N点的先入先出样点序列，获取所述K次相关运算获取到的相关值的均值r(K)；

当所述均值r(K)r(k)小于-S₄*P(n)，判定接收端接收到与所述循环前导符号相位相反的CM符号，从而判定接收端接收到一个新的数据帧，其中，所述P(n)为2N个采样点的平均功率，S₄为第一设定自相关系数门限值。

基于第一方面，在第一种可能的实施方式中，对所述正在接收的所述信号进行采样，在得到2N个采样点的样点序列之后，进行M次相关运算，获取M个相关峰值r(i),其中，

进行每次相关运算时，在所述的2N个采样点的样点序列中的第2N个样点序列的数值是新接收到的采样点的样点序列数值与移出的采样点的样点序列数值的平均值。

基于第一方面的第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，如果接收到所述CP信号，则判断是否接收到CM信号，在判定接收到所述CP信号之后，还包括：

将判定接收到的信号为CP信号之后的状态记为第一状态，在所述第一状态，每次滑动一个接收到的采样点的样点序列，获取X个N个采样点的的样点序列对应的相关值，每隔N点计算一次平均相关峰值r_a(n)，并在其中取N₁个平均相关峰值r_a(n)，其中X和N₁为正整数；

将所述N₁个平均相关峰值r_a(n)与所述r_a0之和记为r_a1，同时获取N₁个N个采样点的功率均值，将所述N₁个N个采样点的功率均值之和记为P_a1；

当所述r_a1满足不小于S₂*P_a1时，进入第二状态，所述S₂为第二设定自相关系数门限值；

在所述第二状态下，执行判断是否接收到CM信号的操作。

基于第一方面的第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，在当所述r_a1满足不小于S₂*P_a1时，进入第二状态，之后，还包括：

在第二状态下，每次滑动一个接收到的采样点的样点序列，获取Y个N个采样点的样点序列对应的的相关值，每隔N点计算一次平均相关峰值r_a(n)，并在其中取N₂个平均相关峰值r_a(n)，其中Y和N₂为正整数；

将所述N₂个平均相关峰值r_a(n)与所述r_a1之和记为r_a2，同时获取N₂个N个采样点的功率均值，将所述N₂个N个采样点的功率均值之和记为P_a2；

当所述r_a2满足不小于S₃*P_a2时，进入第三状态，所述S₃为第三设定自相关系数门限值；

在所述第三状态下，执行所述判断是否接收到CM信号的操作。

第二方面，本发明实施例提供了一种帧检测装置，所述装置包括：

接收单元，用于持续接收信号；

处理单元，用于判断是否接收到CP信号；

如果接收到所述CP信号，则判断是否接收到CM信号；

如果检测接收到CM信号，则判定正在接收的信号是一个新的数据帧；

其中，所述判断是否接收到CP信号包括：

对所述正在接收的所述信号进行采样，在得到2N个采样点的样点序列之后，进行M次相关运算，获取M个相关峰值r(i),每次相关运算中，将2N个采样点，分为两组相关运算样点序列，将所述两组相关运算样点序列，得到相关峰值，其中，N为循环前导符号CP中包含的采样点个数，所述2N个采样点为持续更新的先入先出的采样点序列，M为整数，i为大于0且小于M的整数；

对所述M个相关峰值进行平滑滤波，获取第一平滑相关峰值r_a0；

获得连续的2N个采样点的平均功率P(n)；

如果所述第一平滑相关峰值r_a0大于或等于S₁*P(n)，其中，S₁为预设的自相关系数门限值，则判断接收到CP信号，

如果检测到所述CM信号，则判定正在接收的信号是一个新的数据帧，

其中，所述判断是否接收到CM信号包括：

接收到CP信号之后，将以及接收到的2N个采样点的样点序列数值平均，以获取N个平滑样点序列，所述N个平滑样点序列为第一相关运算序列；

将所述第一相关运算序列与第二相关运算序列进行K次相关运算，所述第二相关运算序列为持续接收到的信号中的得到的N点的先入先出样点序列，获取所述K次相关运算获取到的相关值的均值r(K)；

当所述均值r(K)r(k)小于-S₄*P(n)，判定接收端接收到与所述循环前导符号相位相反的CM符号，从而判定接收端接收到一个新的数据帧，其中，所述P(n)为2N个采样点的平均功率，S₄为第一设定自相关系数门限值。

基于第二方面，在第一种可能的实施方式中，所述对所述正在接收的所述信号进行采样，在得到2N个采样点的样点序列之后，进行M次相关运算，获取M个相关峰值r(i)),其中，

进行每次相关运算时，在所述的2N个采样点的样点序列中的第2N个样点序列的数值是新接收到的采样点的样点序列数值与移出的采样点的样点序列数值的平均值。

基于第二方面的第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，所述处理单元还用于：如果接收到所述CP信号，则判断是否接收到CM信号，在判定接收到所述CP信号之后：

将判定接收到的信号为CP信号之后的状态记为第一状态，在所述第一状态，每次滑动一个接收到的采样点的样点序列，获取X个N个采样点的的样点序列对应的相关值，每隔N点计算一次平均相关峰值r_a(n)，并在其中取N₁个平均相关峰值r_a(n)，其中X和N₁为正整数；

将所述N₁个平均相关峰值r_a(n)与所述r_a0之和记为r_a1，同时获取N₁个N个采样点的功率均值，将所述N₁个N个采样点的功率均值之和记为P_a1；

当所述r_a1满足不小于S₂*P_a1时，进入第二状态，所述S₂为第二设定自相关系数门限值；

在所述第二状态下，执行判断是否接收到CM信号的操作。

基于第二方面的第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，所述处理单元还用于：

在当所述r_a1满足不小于S₂*P_a1时，进入第二状态，之后：

在第二状态下，每次滑动一个接收到的采样点的样点序列，获取Y个N个采样点的样点序列对应的的相关值，每隔N点计算一次平均相关峰值r_a(n)，并在其中取N₂个平均相关峰值r_a(n)，其中Y和N₂为正整数；

将所述N₂个平均相关峰值r_a(n)与所述r_a1之和记为r_a2，同时获取N₂个N个采样点的功率均值，将所述N₂个N个采样点的功率均值之和记为P_a2；

当所述r_a2满足不小于S₃*P_a2时，进入第三状态，所述S₃为第三设定自相关系数门限值；

通过本发明实施例，先对接受到的信号进行平滑滤波区噪声后，再对接收到的信号序列进行固定延时自相关、并对自相关值进行平滑，在根据平滑后的自相关值判决是否接收到CP符号，并且根据接收到序列的自相关值判断是否接收到与CP信号相位相反的CM符号，实现方案简单，并且可以在低信噪比环境下提高帧检测准确率的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明帧检测方法适用的帧结构示意图；

图2是本发明实施例提供的帧检测方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的帧检测方法的应用状态示意图；

图4是本发明实施例提供的帧检测装置的一种实施例的结构图；

图5是本发明实施例提供的帧检测装置的另一种实施例的结构图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明实施例适用于具有前导(Preamble)符号的数据帧检测，帧检测的主要目的就是检测一个帧的到来以及Preamble符号的位置，主要依赖于Preamble符号的结构。特别是如图1所示的帧结构，即帧中包含Preamble符号，Preamble符号包含多个重复的循环前导CP序列和与CP相位相差180度的CM序列，CP序列具有较好的自相关特性。这种带有重复序列的典型帧结构广泛应用于很多通信系统，比如：IEEE1901、homeplug、wifi、wimax、G.hn等等。

如图2所示，本发明实施例提供了一种帧检测方法，图2是该方法一种实施例的流程图，由图2可见，所述方法包括：

201，持续接收信号；

202，判断是否接收到CP信号；

其中，所述判断是否接收到CP信号包括：

对所述正在接收的所述信号进行采样，在得到2N个采样点的样点序列之后，进行M次相关运算，获取M个相关峰值r(i)),每次相关运算中，将2N个采样点，分为两组相关运算样点序列，将所述两组相关运算样点序列，得到相关峰值，其中，N为循环前导符号CP中包含的采样点个数，所述2N个采样点为持续更新的先入先出的采样点序列，M为整数，i为大于0且小于M的整数；

对所述M个相关峰值进行平滑滤波，获取第一平滑相关峰值r_a0；

获得连续的2N个采样点的平均功率P(n)；

如果所述第一平滑相关峰值r_a0大于或等于S₁*P(n)，其中，S₁为预设的自相关系数门限值，则判断接收到CP信号，

203，如果接收到所述CP信号，则判断是否接收到CM信号；

其中，所述判断是否接收到CM信号包括：

接收到CP信号之后，将以及接收到的2N个采样点的样点序列数值平均，以获取N个平滑样点序列，所述N个平滑样点序列为第一相关运算序列；

将所述第一相关运算序列与第二相关运算序列进行K次相关运算，所述第二相关运算序列为持续接收到的信号中的得到的N点的先入先出样点序列，获取所述K次相关运算获取到的相关值的均值r(K)；

当所述均值r(K)r(k)小于-S₄*P(n)，判定接收端接收到与所述循环前导符号相位相反的CM符号，从而判定接收端接收到一个新的数据帧，其中，所述P(n)为2N个采样点的平均功率，S₄为第一设定自相关系数门限值。

204，如果检测接收到CM信号，则判定正在接收的信号是一个新的数据帧；

更具体的，在步骤202中，由于每个CP符号包含N个采样点，本发明实施例采用的是N点相关的计算方法，接收端必须要接收完2N个采样点之后，才能进行第一次的自相关运算。

在接收到2N个采样点之后，按照循环移位的方式，计算M次N个采样点的样点序列的相关运算。

更具体的，例如第一个符号包含的序列为【0、1、2、3、4】包含5个采样点，第二个符号也包含5个采样点[5、6、7、8、9]，第一次用来计算相关值的2N个采样点为{0、1、2、3、4、5、6、7、8、9}，则第一次获取到的相关运算值为【0、1、2、3、4】与[5、6、7、8、9]得到的相关值。

而由于本发明实施例中采用的是滑动移位的方式进行N点采样值相关，则第二次用于计算相关值的序列为【1、2、3、4、5】与【6、7、8、9、10】其中采样点10为新接收到的一个采样点，而原有的采样点0已经被移出运算序列，依次类推：

为了更好的去噪功能，在本发明实施例中，在将一个采样点对应的样点序列移出运算序列时，会将新接收到的采样点对应的样点序列与移出的采样点对应的样点序列进行平均，将均值作为用于计算相关值的序列中的新序列，例如，采样点10为新接收到的一个采样点，而原有的采样点0被移出运算序列后，第二次用于计算相关值的序列为【1、2、3、4、5】与【6、7、8、9、5】.

也就是说，进行每次N个采样点的相关运算时，在所述的2N个采样点中的第2N个采样点的数值是新接收到的采样点与移出的采样点的平均值。

具体而言，一次相关值的运算为，在该步骤中i为从0开始的小于M的整数。

$r\left(i\right)=\frac{1}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\Σ}}{y}_a(i-k)y_a(i-k-N)=r(i-1)-y_a\left(i\right)y_a(i-N)-y_a(i-N)y_a(i-2N)$

通过上述的运算，可以获得M个相关峰值。

之后，对所述M个相关峰值进行平滑滤波，获取第一平滑相关峰值r_a0；

$r_a\left(m\right)=\frac{1}{M}\underset{i=0}{\overset{M-1}{\Σ}}r(m-i)=r_a(m-1)+r\left(m\right)-r(m-M)$

在本步骤中，进行平滑滤波的目的是去除峰值运算中的噪声信号造成的数值不均匀情况，也可以将r_a(m)记为r_a0，如果将帧检测状态分为几个状态阶段，r_a0为0零状态的相关值。

其中，所述2N个采样点的平均功率可以通过如下方式计算：

$P\left(n\right)=\frac{1}{2N}\underset{i=0}{\overset{2N-1}{\Σ}}{y}_a(n-i)y_a(n-i)=P_1(n-1)+\frac{1}{2N}{y}_a\left(n\right)y_a\left(n\right)-\frac{1}{2N}{y}_a(n-2N)y_a(n-2N)$

在满足该条件时，接收端初步可以判定，接收到的采样点为CP符号，相反，如果r_a0不能满足第一判决条件，则不进入下一步，接收端认为接收到的不是CP符号序列。

在步骤203中，在判定接收到的采样点为循环前导符号后，将存储的2N个采样点数值平均，以获取N个平滑采样点，所述N个平滑采样点为第一相关运算序列；

具体而言，在满足步骤203的条件下，接收端可以将相关运算序列中的2N个采样点中前N个采样点和后N个采样点中的采样点数值一一相加之后，数值之和除以2，获取到N个平滑采样点，所述N个平滑采样点为第一相关运算序列。

在步骤203中在进行N点相关运算时，前N个采样点数值保持不变，只更新后面的个采样点的数值，也就是第二相关运算序列中的采样点，第二相关运算序列为N点的先入先出序列。

例如，第一相关运算序列中的数值为【0、1、2、3、4】，第二相关运算序列中的数值则可以是从[5、6、7、8、9]，移位变为[6、7、8、9、10]、[7、8、9、10、11]，每一次相关运算中，第二相关运算序列中的数值都是滑动一个采样点后的，当然上述的数值，只是为了描述方便，实际上每个运算序列中的不同采样点数值可能相同，也可能不同。

采用与步骤202相同的运算方式，计算K个相关值，之后，可以直接将K个相关值进行平均获取相关值的均值r(K)。

在本实施例中，由于CM符号与CP符号相位相反，因此当r(k)小于-S₄*P(n)时，即可，判定接收端接收到与所述循环前导符号相位相反的CM符号，从而判定接收端接收到一个新的数据帧，其中，所述P(n)为2N个采样点的平均功率，S₄为第一设定自相关系数门限值。

通过本发明实施例，先对接受到的信号进行平滑滤波区噪声后，再对接收到的信号序列进行固定延时自相关、并对自相关值进行平滑，在根据平滑后的自相关值判决是否接收到CP符号，并且根据接收到序列的自相关值判断是否接收到与CP信号相位相反的CM符号，实现方案简单，并且可以在低信噪比环境下提高帧检测准确率的目的。

由于在通信信道中可能存在噪声干扰，使得本来不能满足第一判决条件的相关值满足了设定条件，因此为了帧检测更加准确，在另一种优选的实施方式中，在所述第一平滑相关峰值r_a0满足第一判决条件时，则判定接收到的采样点为循环前导符号，之后，还包括：

将判定接收到的采样点为循环前导符号之后的状态记为第一状态，在所述第一状态，每次滑动一个接收到的采样点，获取X个N个采样点的相关值，每隔N点计算一次平均相关峰值r_a(n)，并在其中取N₁个平均相关峰值r_a(n)，其中X和N₁为正整数；

将所述N₁个平均相关峰值r_a(n)与所述r_a0之和记为r_a1，同时获取N₁个N个采样点的功率均值，将所述N₁个N个采样点的功率均值之和记为P_a1；

当所述r_a1满足不小于S₂*P_a1时，进入第二状态，所述S₂为第二设定自相关系数门限值；相反，如果r_a1不能满足不小于S₂*P_a1的条件，则证明在步骤202中运算时的采样序列中存在噪声干扰，接收到的并不是CP符号，则返回0状态。

在所述第二状态下，执行将存储的2N个采样点数值平均，以获取N个平滑采样点，所述N个平滑采样点为第一相关运算序列的操作。

为了更精确的进行帧检测，在另一种可能的实施方式中，在当所述r_a1满足不小于S₂*P_a1时，进入第二状态，之后，还包括：

在第二状态下，每次滑动一个接收到的采样点，获取Y个N个采样点的相关值，每隔N点计算一次平均相关峰值r_a(n)，并在其中取N₂个平均相关峰值r_a(n)，其中Y和N₂为正整数；

将所述N₂个平均相关峰值r_a(n)与所述r_a1之和记为r_a2，同时获取N₂个N个采样点的功率均值，将所述N₂个N个采样点的功率均值之和记为P_a2；

当所述r_a2满足不小于S₃*P_a2时，进入第三状态，所述S₃为第三设定自相关系数门限值；

类似的，如果r_a2不能满足不小于S₃*P_a3的条件，则运算时的采样序列中存在噪声干扰，接收到的并不是CP符号，则返回0状态。

在所述第三状态下，执行将存储的2N个采样点数值平均，以获取N个平滑采样点，所述N个平滑采样点为第一相关运算序列的操作。

上述实施例的应用过程可参考图3，通过本发明实施例，先对接受到的信号进行平滑滤波区噪声后，再对接收到的信号序列进行固定延时自相关、并对自相关值进行平滑，在根据平滑后的自相关值判决是否接收到CP符号，并且根据接收到序列的自相关值判断是否接收到与CP信号相位相反的CM符号，实现方案简单，并且可以在低信噪比环境下提高帧检测准确率的目的。

图4为本发明实施例提供的一种帧检测装置的示意图，在本实施例中，所述装置包括：

接收单元401，用于持续接收信号；

处理单元402，用于判断是否接收到CP信号；

如果接收到所述CP信号，则判断是否接收到CM信号；

如果检测接收到CM信号，则判定正在接收的信号是一个新的数据帧；

其中，所述判断是否接收到CP信号包括：

对所述正在接收的所述信号进行采样，在得到2N个采样点的样点序列之后，进行M次相关运算，获取M个相关峰值r(i),每次相关运算中，将2N个采样点，分为两组相关运算样点序列，将所述两组相关运算样点序列，得到相关峰值，其中，N为循环前导符号CP中包含的采样点个数，所述2N个采样点为持续更新的先入先出的采样点序列，M为整数，i为大于0且小于M的整数；

对所述M个相关峰值进行平滑滤波，获取第一平滑相关峰值r_a0；

获得连续的2N个采样点的平均功率P(n)；

如果所述第一平滑相关峰值r_a0大于或等于S₁*P(n)，其中，S₁为预设的自相关系数门限值，则判断接收到CP信号，

如果检测到所述CM信号，则判定正在接收的信号是一个新的数据帧，

其中，所述判断是否接收到CM信号包括：

接收到CP信号之后，将以及接收到的2N个采样点的样点序列数值平均，以获取N个平滑样点序列，所述N个平滑样点序列为第一相关运算序列；

将所述第一相关运算序列与第二相关运算序列进行K次相关运算，所述第二相关运算序列为持续接收到的信号中的得到的N点的先入先出样点序列，获取所述K次相关运算获取到的相关值的均值r(K)；

当所述均值r(K)r(k)小于-S₄*P(n)，判定接收端接收到与所述循环前导符号相位相反的CM符号，从而判定接收端接收到一个新的数据帧，其中，所述P(n)为2N个采样点的平均功率，S₄为第一设定自相关系数门限值。

具体的，所述对所述正在接收的所述信号进行采样，在得到2N个采样点的样点序列之后，进行M次相关运算，获取M个相关峰值r(i),其中，进行每次相关运算时，在所述的2N个采样点的样点序列中的第2N个样点序列的数值是新接收到的采样点的样点序列数值与移出的采样点的样点序列数值的平均值。

在一种可能的实施方式中，所述处理单元402所述处理单元还用于：如果接收到所述CP信号，则判断是否接收到CM信号，在判定接收到所述CP信号之后：

将判定接收到的信号为CP信号之后的状态记为第一状态，在所述第一状态，每次滑动一个接收到的采样点的样点序列，获取X个N个采样点的的样点序列对应的相关值，每隔N点计算一次平均相关峰值r_a(n)，并在其中取N₁个平均相关峰值r_a(n)，其中X和N₁为正整数；

将所述N₁个平均相关峰值r_a(n)与所述r_a0之和记为r_a1，同时获取N₁个N个采样点的功率均值，将所述N₁个N个采样点的功率均值之和记为P_a1；

当所述r_a1满足不小于S₂*P_a1时，进入第二状态，所述S₂为第二设定自相关系数门限值；

在所述第二状态下，执行判断是否接收到CM信号的操作。

在一种可能的实施方式中，所述处理单元402还用于：

在当所述r_a1满足不小于S₂*P_a1时，进入第二状态，之后：

在第二状态下，每次滑动一个接收到的采样点的样点序列，获取Y个N个采样点的样点序列对应的的相关值，每隔N点计算一次平均相关峰值r_a(n)，并在其中取N₂个平均相关峰值r_a(n)，其中Y和N₂为正整数；

将所述N₂个平均相关峰值r_a(n)与所述r_a1之和记为r_a2，同时获取N₂个N个采样点的功率均值，将所述N₂个N个采样点的功率均值之和记为P_a2；

当所述r_a2满足不小于S₃*P_a2时，进入第三状态，所述S₃为第三设定自相关系数门限值；

在所述第三状态下，执行所述判断是否接收到CM信号的操作。

通过上述实施例，接收端先对接受到的信号进行平滑滤波区噪声后，再对接收到的信号序列进行固定延时自相关、并对自相关值进行平滑，在根据平滑后的自相关值判决是否接收到CP符号，并且根据接收到序列的自相关值判断是否接收到与CP信号相位相反的CM符号，实现方案简单，并且可以在低信噪比环境下提高帧检测准确率的目的。

图5为本发明实施例提供的帧检测装置的示意图，如图所示，本实施例包括网络接口51、处理器52和存储器53。系统总线54用于连接网络接口51、处理器52和存储器53。

网络接口51用于与发送端通信。

存储器53可以是永久存储器，例如硬盘驱动器和闪存，存储器53中具有软件模块和设备驱动程序。软件模块能够执行本发明上述方法的各种功能模块；设备驱动程序可以是网络和接口驱动程序。

在启动时，这些软件组件被加载到存储器53中，然后被处理器52访问并执行如下指令：

持续接收信号；

判断是否接收到CP信号；

如果接收到所述CP信号，则判断是否接收到CM信号；

如果检测接收到CM信号，则判定正在接收的信号是一个新的数据帧；

其中，所述判断是否接收到CP信号包括：

对所述正在接收的所述信号进行采样，在得到2N个采样点的样点序列之后，进行M次相关运算，获取M个相关峰值r(i),每次相关运算中，将2N个采样点，分为两组相关运算样点序列，将所述两组相关运算样点序列，得到相关峰值，其中，N为循环前导符号CP中包含的采样点个数，所述2N个采样点为持续更新的先入先出的采样点序列，M为整数，i为大于0且小于M的整数；

对所述M个相关峰值进行平滑滤波，获取第一平滑相关峰值r_a0；

获得连续的2N个采样点的平均功率P(n)；

如果所述第一平滑相关峰值r_a0大于或等于S₁*P(n)，其中，S₁为预设的自相关系数门限值，则判断接收到CP信号，

如果检测到所述CM信号，则判定正在接收的信号是一个新的数据帧，

其中，所述判断是否接收到CM信号包括：

接收到CP信号之后，将以及接收到的2N个采样点的样点序列数值平均，以获取N个平滑样点序列，所述N个平滑样点序列为第一相关运算序列；

将所述第一相关运算序列与第二相关运算序列进行K次相关运算，所述第二相关运算序列为持续接收到的信号中的得到的N点的先入先出样点序列，获取所述K次相关运算获取到的相关值的均值r(K)；

当所述均值r(K)r(k)小于-S₄*P(n)，判定接收端接收到与所述循环前导符号相位相反的CM符号，从而判定接收端接收到一个新的数据帧，其中，所述P(n)为2N个采样点的平均功率，S₄为第一设定自相关系数门限值。

具体的，所述对所述正在接收的所述信号进行采样，在得到2N个采样点的样点序列之后，进行M次相关运算，获取M个相关峰值r(i),其中，

进行每次相关运算时，在所述的2N个采样点的样点序列中的第2N个样点序列的数值是新接收到的采样点的样点序列数值与移出的采样点的样点序列数值的平均值。

可选的，如果接收到所述CP信号，则判断是否接收到CM信号，在判定接收到所述CP信号之后：

将判定接收到的信号为CP信号之后的状态记为第一状态，在所述第一状态，每次滑动一个接收到的采样点的样点序列，获取X个N个采样点的的样点序列对应的相关值，每隔N点计算一次平均相关峰值r_a(n)，并在其中取N₁个平均相关峰值r_a(n)，其中X和N₁为正整数；

将所述N₁个平均相关峰值r_a(n)与所述r_a0之和记为r_a1，同时获取N₁个N个采样点的功率均值，将所述N₁个N个采样点的功率均值之和记为P_a1；

当所述r_a1满足不小于S₂*P_a1时，进入第二状态，所述S₂为第二设定自相关系数门限值；

在所述第二状态下，执行判断是否接收到CM信号的操作。

在当所述r_a1满足不小于S₂*P_a1时，进入第二状态，之后：

在第二状态下，每次滑动一个接收到的采样点的样点序列，获取Y个N个采样点的样点序列对应的的相关值，每隔N点计算一次平均相关峰值r_a(n)，并在其中取N₂个平均相关峰值r_a(n)，其中Y和N₂为正整数；

将所述N₂个平均相关峰值r_a(n)与所述r_a1之和记为r_a2，同时获取N₂个N个采样点的功率均值，将所述N₂个N个采样点的功率均值之和记为P_a2；

当所述r_a2满足不小于S₃*P_a2时，进入第三状态，所述S₃为第三设定自相关系数门限值；

在所述第三状态下，执行所述判断是否接收到CM信号的操作。

通过上述实施例，接收端先对接受到的信号进行平滑滤波区噪声后，再对接收到的信号序列进行固定延时自相关、并对自相关值进行平滑，在根据平滑后的自相关值判决是否接收到CP符号，并且根据接收到序列的自相关值判断是否接收到与CP信号相位相反的CM符号，实现方案简单，并且可以在低信噪比环境下提高帧检测准确率的目的。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种帧检测方法，其特征在于，包括：

持续接收信号；

判断是否接收到CP信号；

如果接收到所述CP信号，则判断是否接收到CM信号；

如果检测接收到CM信号，则判定正在接收的信号是一个新的数据帧；

其中，所述判断是否接收到CP信号包括：

对所述正在接收的所述信号进行采样，在得到2N个采样点的样点序列之后，进行M次相关运算，获取M个相关峰值r(i),每次相关运算中，将2N个采样点，分为两组相关运算样点序列，将所述两组相关运算样点序列进行滑动移位处理，得到相关峰值，其中，N为循环前导符号CP中包含的采样点个数，所述2N个采样点为持续更新的先入先出的采样点序列，M为整数，i为大于0且小于M的整数；

对所述M个相关峰值进行平滑滤波，获取第一平滑相关峰值r_a0；

获得连续的2N个采样点的平均功率P(n)；

如果所述第一平滑相关峰值r_a0大于或等于S₁*P(n)，其中，S₁为预设的自相关系数门限值，则判断接收到CP信号，

如果检测到所述CM信号，则判定正在接收的信号是一个新的数据帧，

其中，所述判断是否接收到CM信号包括：

接收到CP信号之后，将已经接收到的2N个采样点的样点序列数值平均，以获取N个平滑样点序列，所述N个平滑样点序列为第一相关运算序列；

将所述第一相关运算序列与第二相关运算序列进行K次相关运算，所述第二相关运算序列为持续接收到的信号中的得到的N点的先入先出样点序列，获取所述K次相关运算获取到的相关值的均值r(K)；

当所述均值r(K)r(i)小于-S₄*P(n)，判定接收端接收到与所述循环前导符号相位相反的CM符号，从而判定接收端接收到一个新的数据帧，其中，所述P(n)为2N个采样点的平均功率，S₄为第一设定自相关系数门限值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述正在接收的所述信号进行采样，在得到2N个采样点的样点序列之后，进行M次相关运算，获取M个相关峰值r(i),其中，

进行每次相关运算时，在所述的2N个采样点的样点序列中的第2N个样点序列的数值是新接收到的采样点的样点序列数值与移出的采样点的样点序列数值的平均值。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，如果接收到所述CP信号，则判断是否接收到CM信号，在判定接收到所述CP信号之后，还包括：

将判定接收到的信号为CP信号之后的状态记为第一状态，在所述第一状态，每次滑动一个接收到的采样点的样点序列，获取X个N个采样点的样点序列对应的相关值，每隔N点计算一次平均相关峰值r_a(n)，并在其中取N₁个平均相关峰值r_a(n)，其中X和N₁为正整数；

将所述N₁个平均相关峰值r_a(n)与所述r_a0之和记为r_a1，同时获取N₁个N个采样点的功率均值，将所述N₁个N个采样点的功率均值之和记为P_a1；

当所述r_a1满足不小于S₂*P_a1时，进入第二状态，所述S₂为第二设定自相关系数门限值；

在所述第二状态下，执行判断是否接收到CM信号的操作。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在当所述r_a1满足不小于S₂*P_a1时，进入第二状态，之后，还包括：

在第二状态下，每次滑动一个接收到的采样点的样点序列，获取Y个N个采样点的样点序列对应的的相关值，每隔N点计算一次平均相关峰值r_a(n)，并在其中取N₂个平均相关峰值r_a(n)，其中Y和N₂为正整数；

将所述N₂个平均相关峰值r_a(n)与所述r_a1之和记为r_a2，同时获取N₂个N个采样点的功率均值，将所述N₂个N个采样点的功率均值之和记为P_a2；

当所述r_a2满足不小于S₃*P_a2时，进入第三状态，所述S₃为第三设定自相关系数门限值；

在所述第三状态下，执行所述判断是否接收到CM信号的操作。

5.一种帧检测装置，其特征在于，所述装置包括：

接收单元，用于持续接收信号；

处理单元，用于判断是否接收到CP信号；

如果接收到所述CP信号，则判断是否接收到CM信号；

如果检测接收到CM信号，则判定正在接收的信号是一个新的数据帧；

其中，所述判断是否接收到CP信号包括：

对所述正在接收的所述信号进行采样，在得到2N个采样点的样点序列之后，进行M次相关运算，获取M个相关峰值r(i),每次相关运算中，将2N个采样点，分为两组相关运算样点序列，将所述两组相关运算样点序列进行滑动移位处理，得到相关峰值，其中，N为循环前导符号CP中包含的采样点个数，所述2N个采样点为持续更新的先入先出的采样点序列，M为整数，i为大于0且小于M的整数；

对所述M个相关峰值进行平滑滤波，获取第一平滑相关峰值r_a0；

获得连续的2N个采样点的平均功率P(n)；

如果所述第一平滑相关峰值r_a0大于或等于S₁*P(n)，其中，S₁为预设的自相关系数门限值，则判断接收到CP信号，

如果检测到所述CM信号，则判定正在接收的信号是一个新的数据帧，

其中，所述判断是否接收到CM信号包括：

接收到CP信号之后，将已经接收到的2N个采样点的样点序列数值平均，以获取N个平滑样点序列，所述N个平滑样点序列为第一相关运算序列；

将所述第一相关运算序列与第二相关运算序列进行K次相关运算，所述第二相关运算序列为持续接收到的信号中的得到的N点的先入先出样点序列，获取所述K次相关运算获取到的相关值的均值r(K)；

当所述均值r(K)r(i)小于-S₄*P(n)，判定接收端接收到与所述循环前导符号相位相反的CM符号，从而判定接收端接收到一个新的数据帧，其中，所述P(n)为2N个采样点的平均功率，S₄为第一设定自相关系数门限值。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述对所述正在接收的所述信号进行采样，在得到2N个采样点的样点序列之后，进行M次相关运算，获取M个相关峰值r(i),其中，

进行每次相关运算时，在所述的2N个采样点的样点序列中的第2N个样点序列的数值是新接收到的采样点的样点序列数值与移出的采样点的样点序列数值的平均值。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理单元还用于：如果接收到所述CP信号，则判断是否接收到CM信号，在判定接收到所述CP信号之后：

将判定接收到的信号为CP信号之后的状态记为第一状态，在所述第一状态，每次滑动一个接收到的采样点的样点序列，获取X个N个采样点的的样点序列对应的相关值，每隔N点计算一次平均相关峰值r_a(n)，并在其中取N₁个平均相关峰值r_a(n)，其中X和N₁为正整数；

将所述N₁个平均相关峰值r_a(n)与所述r_a0之和记为r_a1，同时获取N₁个N个采样点的功率均值，将所述N₁个N个采样点的功率均值之和记为P_a1；

当所述r_a1满足不小于S₂*P_a1时，进入第二状态，所述S₂为第二设定自相关系数门限值；

在所述第二状态下，执行判断是否接收到CM信号的操作。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理单元还用于：

在当所述r_a1满足不小于S₂*P_a1时，进入第二状态，之后：

在第二状态下，每次滑动一个接收到的采样点的样点序列，获取Y个N个采样点的样点序列对应的的相关值，每隔N点计算一次平均相关峰值r_a(n)，并在其中取N₂个平均相关峰值r_a(n)，其中Y和N₂为正整数；

将所述N₂个平均相关峰值r_a(n)与所述r_a1之和记为r_a2，同时获取N₂个N个采样点的功率均值，将所述N₂个N个采样点的功率均值之和记为P_a2；

当所述r_a2满足不小于S₃*P_a2时，进入第三状态，所述S₃为第三设定自相关系数门限值；

在所述第三状态下，执行所述判断是否接收到CM信号的操作。