CN111917521A - 检测帧起始定界符的方法、装置、设备及计算机存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种检测SFD的方法、装置、设备及计算机存储介质；该方法可以包括：基于不同SNR环境下，根据SFD序列的正确接收概率确定不同SNR所对应的判定阈值，建立用于SFD检测时SNR与判定阈值之间的映射关系；利用接收数据帧的导频域进行SNR估计，获取当前无线信道的SNR；基于所述当前无线信道的SNR以及所述映射关系，获取当前无线信道对应的判定阈值；基于所述当前无线信道对应的判定阈值对利用SFD接收序列进行相关运算所获得的待判定的相关结果进行判定，相应于所述待判定的相关结果大于所述当前无线信道对应的判定阈值，确定接收数据中的SFD序列已被检测到。

Description

检测帧起始定界符的方法、装置、设备及计算机存储介质
技术领域
本发明实施例涉及无线通信技术，尤其涉及一种检测帧起始定界符（SFD，Startof Frame Delimiter）的方法、装置、设备及计算机存储介质。
背景技术
帧起始定界符（SFD，Start of Frame Delimiter）是无线通信系统所采用的帧结构中的一段重要数据区域。通常用来区分帧结构中的导频部分以及有效数据部分。并且在超宽带（UWB，Ultra Wide Band）系统所适用的帧结构中，SFD区域之后的第一个码片chip是系统收发双发约定的时间戳，能够用来计算在无线通信信道的传输时间，从而获取收发双方的距离。基于此，准确地在SFD区域的结束位置正确检测出SFD，是影响UWB系统测距性能的重要因素。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种检测SFD的方法、装置、设备及计算机存储介质；能够提高SFD的检测准确度，以提升检测性能。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种检测SFD的方法，所述方法应用于接收机，所述方法包括：
基于不同信噪比（SNR，Signal Noise Ratio）环境下，根据SFD序列的正确接收概率确定不同SNR所对应的判定阈值，建立用于SFD检测时SNR与判定阈值之间的映射关系；
利用接收数据帧的导频域进行SNR估计，获取当前无线信道的SNR；
基于所述当前无线信道的SNR以及所述映射关系，获取当前无线信道对应的判定阈值；
基于所述当前无线信道对应的判定阈值对利用SFD接收序列进行相关运算所获得的待判定的相关结果进行判定，相应于所述待判定的相关结果大于所述当前无线信道对应的判定阈值，确定接收数据中的SFD序列已被检测到。
第二方面，本发明实施例提供了一种检测SFD的装置，所述装置包括：建立部分、估计部分、获取部分以及判定部分；其中，
所述建立部分，经配置为基于不同SNR环境下，根据SFD序列的正确接收概率确定不同SNR所对应的判定阈值，建立用于SFD检测时SNR与判定阈值之间的映射关系；
所述估计部分，经配置为利用接收数据帧的导频域进行SNR估计，获取当前无线信道的SNR；
所述获取部分，经配置为基于所述当前无线信道的SNR以及所述映射关系，获取当前无线信道对应的判定阈值；
所述判定部分，经配置为基于所述当前无线信道对应的判定阈值对利用SFD接收序列进行相关运算所获得的待判定的相关结果进行判定，相应于所述待判定的相关结果大于所述当前无线信道对应的判定阈值，确定接收数据中的SFD序列已被检测到。
第三方面，本发明实施例提供了一种接收机设备，所述接收机设备包括：通信接口，存储器和处理器；其中，
所述通信接口，用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送；
所述存储器，用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序；
所述处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行第一方面所述检测SFD的方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机可读介质存储有检测SFD的程序，所述检测SFD的程序被至少一个处理器执行时实现第一方面所述的检测SFD的方法的步骤。
本发明实施例提供了一种检测SFD的方法、装置、设备及计算机存储介质；通过针对不同信噪比（SNR，Signal Noise Ratio）设定判定阈值，从而提高SFD的检测准确度以提升检测性能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种网络环境示意图。
图2为本发明实施例提供的一种通信系统架构示意图。
图3为本发明实施例提供的一种帧结构示意图。
图4为本发明实施例提供的一种检测SFD的方法流程示意图。
图5为本发明实施例提供的一种训练序列及滑动窗口的示意图。
图6为本发明实施例提供的一种相关运算的硬件实现示意图。
图7为本发明实施例提供的相关运算结果的情况示意图。
图8为本发明实施例提供的一种数学表达形式示意图。
图9为本发明实施例提供的一种相关运算结果的概率分布示意图。
图10为本发明实施例提供的检测SFD的方法的实施架构示意图。
图11为本发明实施例提供的另一种相关运算结果的概率分布示意图。
图12为本发明实施例提供的仿真对比示意图。
图13为本发明实施例提供的一种检测SFD的装置组成示意图。
图14为本发明实施例提供的一种接收机设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参见图1，其示出了能够适用于本发明实施例所阐述技术方案的网络环境100示意图，作为解说性示例而非限定，以无线通信设备102为例，无线通信设备102能够在该网络环境100内与处于该无线通信设备102近程的其他无线通信设备进行无线通信，其他无线通信设备比如打印机104、个人数字助理（PDA，Personal Digital Assistant）106、照相机108和接入点110，此外，还可以通过接入点110与通信耦合至接入点110的扬声器系统112和无线网络114进行无线通信。网络环境100中的所有无线通信设备均可利用任何适当的无线标准诸如802.11x或超宽带（UWB）进行无线通信。
需要说明的是，在图1所示的网络环境100中，术语“无线通信设备”也可以被本领域技术人员称之为移动站（MS）、订户站、移动单元、订户单元、无线单元、远程单元、移动设备、无线设备、远程设备、移动订户站、接入终端（AT，Access Termination）、移动终端、无线终端、远程终端、手持机、终端、用户代理、移动客户端、客户端、或某个其他合适的术语；并且，无线通信设备在某些示例中不一定需要具有移动能力，也可以是驻定的；此外，无线通信设备可包括大小、形状被设定成并且被布置成有助于实施无线通信的数个硬件结构组件，此类组件可包括彼此电耦合的天线、天线阵列、射频（RF，Radio Frequency）链、放大器、一个或多个处理器等等。另外，在一些非限定性示例中，除了以上所述的打印机、PDA、照相机、接入点、扬声器系统和无线网络以外，无线通信设备的其他非限定性示例还包括移动设备、蜂窝（蜂窝小区）电话、智能电话、会话发起协议（SIP，Session Initiation Protocol）电话、膝上型设备、个人计算机（PC，Personal Computer）、笔记本、上网本、智能本、平板设备、以及广泛多样的嵌入式系统，例如，对应于“物联网”（IoT）。附加地，无线通信设备可以是汽车或其他运输车辆、遥感器或致动器、机器人或机器人设备、卫星无线电、全球定位系统（GPS，Global Positioning System）设备、对象跟踪设备、无人机、多轴飞行器、四轴飞行器、遥控设备、消费者和/或可穿戴设备（诸如眼镜）、可穿戴相机、虚拟现实设备、智能手表、健康或健身跟踪器、数字音频播放器（例如，MP3播放器）、相机、游戏控制台等。附加地，无线通信设备还可以是数字家用或智能家用设备，诸如家用音频、视频和/或多媒体设备、电器、自动售货机、智能照明设备、家用安全系统、智能仪表等。附加地，无线通信设备也可以是智能能源设备，安全设备，太阳能电池板或太阳能电池阵，控制电力、照明、水等的市政基础设施设备（例如，智能电网）；工业自动化和企业设备；物流控制器；农业装备；军事防御装备、车辆、飞机、船和武器等。
针对上述无线通信设备102，其能够在网络环境100中与其他无线通信设备任意一个实现双向的无线通信以形成通信系统200，如图2所示的通信系统200架构示意图，该通信系统200可以包括发射机202（比如图1所示的网络环境100中的无线通信设备102）和接收机206（比如图1所示的网络环境100中的其他无线通信设备的任一个），其中，发射机202可以包括一个或多个发射天线204(例如，N1个发射天线)，并且接收机206包括一个或多个接收天线208(例如，N2个接收天线)。发射机202通过发射天线204传送数据流，数据流经过无线信道210到达接收机206的每个接收天线208，接收机206可以接收来自每个接收天线208信号对数据流进行重构。
结合图1所示的网络环境100的示意图以及图2所示的通信系统200示意图，以UWB为例，用于基于UWB的数据流传输的标准帧结构300如图3所示，可以包括三个数据区域：导频域、SFD域以及数据域。
对于导频域来说，如图3中的点填充框所示，可以包括多个同步符号，具体来说，导频域中可以包括L个同步符号，其中每个同步符号由N个元素的导频序列Ci并且每个Ci中的元素之间插入3个0组合而成；详细来说，根据IEEE802.11.4所限定的内容，导频序列Ci优选为三进制符号序列，即Ci中的每个元素取值仅限于-1、0、1，在本发明实施例中，也可相应地表示为：-、0、+；按照长度可以将Ci划分为8个长度-31的三进制代码（即N=31）以及16个长度-127的三进制代码（即N=127）；具体的代码如表1及表2所示，其中，表1示出了8个长度-31的三进制代码，表2示出了16个长度-127的三进制代码，在表1以及表2中，Ci的三进制代码可以通过标记值ID依次进行标识。
表1
Figure 386593DEST_PATH_IMAGE002
表2
Figure 241417DEST_PATH_IMAGE004
23 000++0+0-+-0-00-0+0+0++0+--00+0000-000+00+00-+++0-0+00000+0++-+00++-0+-+++--0--00-0--000+-00+-0-+0+000++---0000++-000-0+00-+000
24 +0+-0-000++-+00000+00--0+-0000-0-000000+--0-+0+--++00+----++0+00+00+0-0-+-0-0+0+00+++000++00+0-+00--000-0++-+0--+00+000+0000++0
对于SFD域来说，其作用为指示导频域的结束，具体来说，SFD域可以包括M个符号，其中每个符号是在导频域符号的基础上乘以设定的SFD序列的元素组合而成。详细来说，根据IEEE802.11.4所限定的内容，SFD序列包括长度为8以及长度为64的两种序列。相应于Ci，SFD序列同样优选为三进制符号序列，基于IEEE802.11.4的限定，在本发明实施例中，长度为8的第一SFD序列具体为：[0+0-+00-]，长度为64的第二SFD序列具体可以为：[0+0-+00-0+0-+00--00+0-0+0+000-0-0-00+0--0-+0000++00---+-++0000++]。需要说明的是，由于上述两种SFD序列具有良好的自相关特性，并且其循环移位排列具有较低的互相关性，能够有效地降低误报概率。因此，在IEEE802.11.4中，上述两种SFD序列成为IEEE相关标准所限定的SFD序列，也就是说，在发射机202向无线信道210所发射的数据帧中必须使用上述SFD序列；相应于其良好的自相关特性，通常接收机206在接收过程中，也会采用上述SFD序列来对接收到的数据帧进行相关运算，用于检测SFD，此时，接收机206为了检测SFD对接收到的数据帧进行相关运算所采用的SFD序列可以被称为SFD接收序列。
此外，在UWB系统中，SFD域不仅指示导频域的结束，而且SFD域结束之后的数据域的第一个chip为时间戳，如图3中的箭头所示，接收机206可以用该时间戳的信息计算数据帧在无线信道210的传输时长，进而能够实现测距。因此，接收机206需要准确地检测SFD。
目前常规方案中，接收机206检测SFD通常采用两步相关操作，具体来说，首先，针对接收数据帧中一个SFD符号与导频序列进行相关运算，本发明实施例中可以称之为首次相关运算；其次，利用SFD接收序列对前述步骤所得的首次相关结果再次进行相关运算，本发明实施例中可称之为二次相关运算；最后，根据设定阈值对最终获得的相关结果进行判定：如果最终获得的相关结果大于设定的阈值就认为接收数据帧中的SFD已检出，否则，认为接收数据帧中SFD未被检出。对于上述常规方案，阈值设定后便不再更改，无法适应不同噪声背景下的无线信道210，因此容易导致SFD的误检或漏检的情况发生。为了避免上述情况的发生以提高SFD的检测准确度。本发明实施例期望提供一种新的检测SFD的方案，通过针对不同信噪比（SNR，Signal Noise Ratio）设定判定阈值，从而提高SFD的检测准确度以提升检测性能。基于此，参见图4，其示出了本发明实施例提供的一种检测SFD的方法，该方法可以应用于前述图2中所述的接收机206，所述方法可以包括：
S401：基于不同SNR环境下，根据SFD序列的正确接收概率确定不同SNR所对应的判定阈值，建立用于SFD检测时SNR与判定阈值之间的映射关系；
S402：利用接收数据帧的导频域进行SNR估计，获取当前无线信道的SNR；
S403：基于所述当前无线信道的SNR以及所述映射关系，获取当前无线信道对应的判定阈值；
S404：基于所述当前无线信道对应的判定阈值对利用SFD接收序列进行相关运算所获得的待判定的相关结果进行判定，相应于所述待判定的相关结果大于所述当前无线信道对应的判定阈值，确定接收数据中的SFD序列已被检测到。
对于图4所示的技术方案，步骤S401通常可以预先利用设定的训练序列执行并建立映射关系，从而在执行SFD检测时，可以直接根据估计获取到的SNR确定对应的判定阈值并将其用于进行SFD检测的判定。在一些可能的实现方式中，步骤S401中所述基于不同SNR环境下，根据SFD序列的正确接收概率确定不同SNR所对应的判定阈值，包括：
将导频序列以及SFD序列依次进行拼合，获得训练序列，并根据所述SFD序列长度设定一滑动窗口；
针对每个设定的SNR值，执行以下步骤：
将所述滑动窗口逐元素地针对所述训练序列向后滑动并与所述SFD序列进行相关运算，获取每次滑动的相关结果所对应的概率分布函数，直至获取均值最高的概率分布函数；
根据所有获得的概率分布函数确定所述SFD序列在所述设定的SNR值所对应的正确接收概率；
基于所述正确接收概率确定对应的偏移范围，并将所述偏移范围内的最大值确定为所述设定的SNR值所对应的判定阈值。
需要说明的是，基于接收机206可能的工作环境确定上述不同SNR环境中所包含的所有的SNR值；接着，针对每个SNR值，均可以按照上述实现方式获取其对应的判定阈值；最终在获得所有SNR值对应的判定阈值之后，就可以建立所述用于SFD检测时SNR与判定阈值之间的映射关系。
在一些示例中，以表1中ID=1的Ci（下称Ci-1）以及第一SFD序列为例，可以发现，Ci-1中包括16个非零元素，并且Ci-1进行相关运算后的结果服从高斯分布，假定环境噪声服从均值为0，方差为1的正态分布，则Ci-1进行相关运算后的结果服从均值为16v，方差为16的高斯分布；其中，v表示发射机202所发射的Ci-1中每一元素的幅度值，与SNR有关。用N表示上述高斯分布，则可以获得统一的表示方式为：当导频序列中非零元素个数为N p 时，其相关运算后的结果服从分布为：N~（N p v，N p ）。
根据上述Ci-1相关结果的分布特征，训练序列如图5所示，其中，标记为N的表示第一SFD序列中的元素，标记为C的表示为Ci-1中的元素，滑动窗口如图中虚线框所示，长度与第一SFD序列一致，图5中为了能够清楚表示滑动窗口，因此将其描绘的略大于序列长度，并非对此做出限定；滑动窗口的滑动方向如箭头所示的方向向后滑动。上述窗口滑动且进行相关运算的具体硬件实现可以如图6所示的具有8个抽头的滤波器以实现，其中，SFDC0至SFDC7分别表示第一SFD序列中的元素，D为延时器，可以指示滑动窗口的滑动。
图6中所示的输入的训练序列可以包括三种情况：1、输入数据处于导频域，或者在SFD域内使用SFD序列中元素1加扰的符号，此时输入就是导频序列的相关值本身，可以认为其系数为1；2、输入序列在SFD域内使用第一SFD序列中元素0加扰的符号，此时输入的是0，可以认为是导频序列的相关值乘上系数0；3、输入序列在SFD域内使用第一SFD序列中的元素-1加扰的符号，此时输入的是导频序列的相关值乘上-1。
在滑动过程中，训练序列与第一SFD序列之间的相关运算可以被区分为如图7所示的9种情况；对应于这9种情况，利用图6所示滤波器的实现过程，参见图8所示的数学表达形式，随着窗口滑动，由该矩阵的第一行开始，逐行地与第一SFD序列进行相关运算，以形成9种情况，具体地，不同情况下所对应的相关结果如下：
情况1：输入的序列完全是Ci-1中的元素，需要说明的是，滑动窗口在滑动过程中如果 窗口内全部为Ci-1中的元素，则不在图6中示出，此时得到的都是导频序列的相关值，即所 有输入的系数都是1，相关表达式可以近似表示为：
Figure 21154DEST_PATH_IMAGE005
，可以看出，该式中的第一个 数组是图8所示矩阵中第一行的系数，第二个数组是第一SFD序列，后续情况相应地，相关表 达式中的第一个数组由相应情况对应的行所组成，第二个数组为第一SFD序列。通过相关表 达式计算得到的结果就决定SFD相关的高斯分布的均值。所以，情况1对应的相关结果满足 均值为0，方差为4N p 的高斯分布，即N 1 ~（0，4N p ）。
情况2：输入的序列中，第一个符号为第一SFD的元素，其他符号为Ci-1中的元素，此时SFD相关的结果满足均值为N p v，方差为4N p 的高斯分布，即N 2 ~（N p v，4N p ）。
情况3：输入的序列中，前二个符号为第一SFD的元素，其他符号为Ci-1中的元素，此时SFD相关的结果满足均值为0，方差为4N p 的高斯分布，即N 3 ~（0，4N p ）。
情况4：输入的序列中，前三个符号为第一SFD的元素，其他符号为Ci-1中的元素，此时SFD相关的结果满足均值为N p v，方差为4N p 的高斯分布，即N 4 ~（N p v，4N p ）。
情况5：输入的序列中，前四个符号为第一SFD的元素，其他符号为Ci-1中的元素，此时SFD相关的结果满足均值为N p v，方差为4N p 的高斯分布，即N 5 ~（N p v，4N p ）。
情况6：输入的序列中，前五个符号为第一SFD的元素，其他符号为Ci-1中的元素，此时SFD相关的结果满足均值为N p v，方差为4N p 的高斯分布，即N 6 ~（N p v，4N p ）。
情况7：输入的序列中，前六个符号为第一SFD的元素，其他符号为Ci-1中的元素，此时SFD相关的结果满足均值为0，方差为4N p 的高斯分布，即N 7 ~（0，4N p ）。
情况8：输入的序列中，前七个符号为第一SFD的元素，其他符号为Ci-1中的元素，此时SFD相关的结果满足均值为-N p v，方差为4N p 的高斯分布，即N 8 ~（-N p v，4N p ）。
情况9：输入的序列刚好和第一SFD序列对齐，此时SFD相关的结果满足均值为4N p v，方差为4N p 的高斯分布，即N 9 ~（4N p v，4N p ）。
结合上述9种情况的相关结果，一共包括四种概率分布，如图9所示，其为SNR=-5dB 时，上述9种情况对应的相关结果的概率分布，可以理解地，由于多种情况存在所对应的相 关结果的概率分布一致，因此，图9中仅示出不同的概率分布图，定义一个阈值t（如图9中的 虚线对应x轴的值）可以设定小于该阈值的概率记为，则图9中不同情况对应的概率分别是
Figure 354046DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 168418DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 928564DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure DEST_PATH_IMAGE009
。考虑导频域的符号数是L，则SNR=-5dB时，第一SFD序列接收正 确的概率为
Figure DEST_PATH_IMAGE010
；式中的概率上标中的数字表示该概率 对应的分布在一次SFD检测中可能出现的次数。
根据上述概率，可以在设定的范围内进行偏移，那么在该偏移范围内所能得到的最大值，就可以是SNR= -5dB时所对应的最优的判定阈值。根据以上示例，针对上述不同SNR环境中所包含的所有的SNR值均进行实施，从而就可以获得用于SFD检测时不同的SNR与判定阈值之间的映射关系，具体可以用关系表来进行表征，本发明实施例不做赘述。
针对图4所示的技术方案，在步骤S404之前，仍旧需要参照目前的常规方案进行两次相关运算，在一种可能的实现方式中，还可以包括：
将接收数据帧中一个SFD符号与导频序列进行首次相关运算获得首次相关运算结果；
将所述首次相关运算结果与所述SFD接收序列进行二次相关运算，获得所述待判定的相关结果。
对于上述实现方式，具体来说，一个SFD符号可以由导频序列Ci插入M个0组成的，如图3中所示，通过已知的Ci以及接收数据帧中的一个SFD符号进行相关运算，从而获得上述实现方式中的所述的首次相关运算结果。
结合前述实现方式所获得的用于SFD检测时SNR与判定阈值之间的映射关系，以及上述实现方式所阐述的二次相关运算过程，参见图10，其示出了完整实现图4所示的检测SFD的方法的实施架构示意图，图10所示的架构中，可以包括两个相关运算器，一个选择器以及一个比较器；选择器接收由导频序列估计获得的SNR值，并根据该SNR值从SNR与判定阈值之间的映射关系中选择对应的判定阈值；接收数据帧中的导频序列经过一个相关运算器的首次相关运算后，将首次相关运算结果再与SFD接收序列通过另一个相关运算器进行二次相关运算，从而获得待判定的相关结果。比较器将待判定的相关结果与判定阈值进行比较，向待判定的相关结果大于判定阈值时，则可以认为接收数据帧中的SFD已被检测出。从图10中可以看出，获取待判定的相关结果以及SNR估计可以并行实施，没有明确的先后之分，所以本发明实施例对于上述两个过程的实施先后顺序不做具体限定。
可以理解地，在通用的SFD检测方案中，通常会使用协议规定的SFD序列来进行操作，也就是说，接收机206在进行SFD检测过程中，同样仅能够使用前述第一SFD序列以及第二SFD序列作为SFD接收序列。但是从图9中可以看出，在SNR= -5dB的时候，概率分布之间的重叠面积比较大，该现象同样会影响SFD检测的性能，当然，图9中所期望的是图中最右的N9所示的分布与其他分布的间隔越宽越好，重叠面积越小越好。基于此，前述SFD检测方案还可以包括优化SFD接收序列的方案以获得最优SFD接收序列，具体可以包括：
将导频序列以及发射机采用的SFD序列依次进行拼合，获得训练序列，并根据所述发射机采用的SFD序列长度设定一滑动窗口；
根据所述发射机采用的SFD序列长度以及设定的取值范围确定多个备选SFD接收序列；
针对每个备选SFD接收序列，在每个设定的SNR值条件下，执行以下步骤：
将所述滑动窗口逐元素地针对所述训练序列向后滑动并与所述备选SFD接收序列进行相关运算，获取每次滑动的相关结果所对应的概率分布函数，直至获取均值最高的概率分布函数；
将所有概率分布函数中的最高均值以及次高均值之差作为每个备选SFD接收序列在所述设定的SNR值条件下的评估参数；
将最大评估参数对应的备选SFD接收序列确定为在所述SNR值条件下的最优SFD接收序列。
结合前述技术方案的阐述，需要说明的是，SNR值同样能够影响SFD的检测性能，因此，不同的SNR环境也同样会有相应的最优SFD接收序列。
在一些示例中，设定发射机采用的SFD序列为第一SFD序列，接收机206可用的SFD接收序列可以设为[a0，a1，a2，a3，a4，a5，a6，a7]，其中每一个元素可以取-1、0、1三个取值，由此可以获知，备选SFD接收序列就有38=6561种可能性，将上述每个备选SFD接收序列按照前述图5至图8所示的方案进行实施，均能够对应获得类似于图9所示的概率分布图。通过遍历所有的备选SFD接收序列，计算出每一个备选SFD接收序列对应各个高斯分布的均值，当最高均值与次高均值之间的差最大时，可以认为的概率分布图中最右的分布N 9 的均值与其最近的高斯分布的均值差最大，重叠面积小，此时对应的备选SFD接收序列则为最优SFD接收序列。上述方案简单且性能优越。
尽管还有一种理论上获取最优SFD接收序列的方案，即对每一个备选SFD接收序列所得到的分布，按照前述技术方案获取判定阈值及正确接收概率；然后从中将最大的正确接收概率对应的备选SFD接收序列确定为最优SFD接收序列并得到最优的判定阈值，这种方案由于需要对每一个备选SFD接收序列所得到的正确接收概率进行偏移且需要偏移所有可能的范围，即使性能能够达到最优，但是由于复杂度太高，并不适用于实际应用。
基于上述实力，获得最优SFD接收序列为[-1 +1 -1 -1 +1 0 0 -1]。对比该最优SFD接收序列和发射机采用的SFD序列可以获知，保持发射机采用的SFD序列中的非0元素一致，改变0元素上的值来得到最优接收。根据上述最优SFD接收序列，按照图6所示窗口滑动并进行相关运算，仍然可以得到以下9种情况，各情况的概率分布分别为：N 1 ~（-2N p v，6N p ）、N 2 ~（-N p v，6N p ）、N 3 ~（-2N p v，6N p ）、N 4 ~（-N p v，6N p ）、N 5 ~（-N p v，6N p ）、N 6 ~（-N p v，6N p ）、N 7 ~（-N p v，6N p ）、N 8 ~（-3N p v，6N p ）和N 9 ~（4N p v，6N p ）。根据这9种情况对应的概率分布，获得如图11所示的分布图。将图11与图9进行比较，可以看出图11中最右的概率分布与其他概率分布的间隔明显比图9中的大，也就是说，采用最优SFD接收序列，概率分布曲线的重叠面积会减小。此外，对应于协议规定的第一SFD序列作为SFD接收序列以及上述优化后获得的最优SFD接收序列，参见图12，图中横轴表示SNR的大小，纵轴表示接收正确的概率，从仿真结果中可以看出，使用优化后的最优接收序列比使用协议规定的第一SFD序列接收时性能优化了约2.5dB。
除了性能优化以外，使用优化后的最优接收序列对于发射机202是透明的，且不用对协议做任何改变，可以扩展到所有的设备上，即使收发双方不是同一家公司的设备也能够适用。
可以理解地，本发明实施例仅采用了第一SFD序列作为例子进行阐述，可以理解地，本领域技术人员同样能够将上述技术方案及相关阐述内容适用于第二SFD序列，本发明实施例对此不做赘述。
基于前述技术方案相同的发明构思，参见图13，其示出了本发明实施例提供的一种检测SFD的装置130的组成，所述装置130可以包括：建立部分1301、估计部分1302、获取部分1303以及判定部分1304；其中，
所述建立部分1301，经配置为基于不同SNR环境下，根据SFD序列的正确接收概率确定不同SNR所对应的判定阈值，建立用于SFD检测时SNR与判定阈值之间的映射关系；
所述估计部分1302，经配置为利用接收数据帧的导频域进行SNR估计，获取当前无线信道的SNR；
所述获取部分1303，经配置为基于所述当前无线信道的SNR以及所述映射关系，获取当前无线信道对应的判定阈值；
所述判定部分1304，经配置为基于所述当前无线信道对应的判定阈值对利用SFD接收序列进行相关运算所获得的待判定的相关结果进行判定，相应于所述待判定的相关结果大于所述当前无线信道对应的判定阈值，确定接收数据中的SFD序列已被检测到。
在一些示例中，所述建立部分1301，经配置为：
将导频序列以及SFD序列依次进行拼合，获得训练序列，并根据所述SFD序列长度设定一滑动窗口；
针对每个设定的SNR值，执行以下步骤：
将所述滑动窗口逐元素地针对所述训练序列向后滑动并与所述SFD序列进行相关运算，获取每次滑动的相关结果所对应的概率分布函数，直至获取均值最高的概率分布函数；
根据所有获得的概率分布函数确定所述SFD序列在所述设定的SNR值所对应的正确接收概率；
基于所述正确接收概率确定对应的偏移范围，并将所述偏移范围内的最大值确定为所述设定的SNR值所对应的判定阈值。
在一些示例中，所述装置130还包括第一优化部分1305，经配置为：
将导频序列以及发射机采用的SFD序列依次进行拼合，获得训练序列，并根据所述发射机采用的SFD序列长度设定一滑动窗口；
根据所述发射机采用的SFD序列长度以及设定的取值范围确定多个备选SFD接收序列；
针对每个备选SFD接收序列，在每个设定的SNR值条件下，执行以下步骤：
将所述滑动窗口逐元素地针对所述训练序列向后滑动并与所述备选SFD接收序列进行相关运算，获取每次滑动的相关结果所对应的概率分布函数，直至获取均值最高的概率分布函数；
将所有概率分布函数中的最高均值以及次高均值之差作为每个备选SFD接收序列在所述设定的SNR值条件下的评估参数；
将最大评估参数对应的备选SFD接收序列确定为在所述SNR值条件下的最优SFD接收序列。
在一些示例中，所述装置130还包括第二优化部分1306，经配置为：
将导频序列以及发射机采用的SFD序列依次进行拼合，获得训练序列，并根据所述发射机采用的SFD序列长度设定一滑动窗口；
根据所述发射机采用的SFD序列长度以及设定的取值范围确定多个备选SFD接收序列；
针对每个备选SFD接收序列，在每个设定的SNR值条件下，执行以下步骤：
将所述滑动窗口逐元素地针对所述训练序列向后滑动并与所述备选SFD接收序列进行相关运算，获取每次滑动的相关结果所对应的概率分布函数，直至获取均值最高的概率分布函数；
根据所有获得的概率分布函数确定所述备选SFD接收序列在所述设定的SNR值所对应的正确接收概率；
基于所述正确接收概率确定对应的偏移范围，并将所述偏移范围内的最大值确定为所述备选SFD接收序列在所述设定的SNR值所对应的判定阈值；
将最大的正确接收概率对应的备选SFD接收序列确定为最优SFD接收序列并得到最优的判定阈值。
可以理解地，在本实施例中，“部分”可以是部分电路、部分处理器、部分程序或软件等等，当然也可以是单元，还可以是模块也可以是非模块化的。
另外，在本实施例中的各组成部分可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并非作为独立的产品进行销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中，基于这样的理解，本实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）或processor（处理器）执行本实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM， Read Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
因此，本实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有检测SFD的程序，所述检测SFD程序被至少一个处理器执行时实现上述技术方案中所述检测SFD方法步骤。
根据上述检测SFD的装置130以及计算机存储介质，参见图14，其示出了本发明实施例提供的一种能够实施上述检测SFD的装置130的接收机设备140的具体硬件结构，该计算设备140可以为无线装置、移动或蜂窝电话（包含所谓的智能电话）、个人数字助理（PDA）、视频游戏控制台（包含视频显示器、移动视频游戏装置、移动视频会议单元）、膝上型计算机、桌上型计算机、电视机顶盒、平板计算装置、电子书阅读器、固定或移动媒体播放器，等。接收机设备140包括：通信接口1401，存储器1402和处理器1403；各个组件通过总线系统1404耦合在一起。可理解，总线系统1404用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统1404除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图14中将各种总线都标为总线系统1404。其中，
所述通信接口1401，用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送；
所述存储器1402，用于存储能够在所述处理器1403上运行的计算机程序；
所述处理器1403，用于在运行所述计算机程序时，执行以下步骤：
基于不同SNR环境下，根据SFD序列的正确接收概率确定不同SNR所对应的判定阈值，建立用于SFD检测时SNR与判定阈值之间的映射关系；
利用接收数据帧的导频域进行SNR估计，获取当前无线信道的SNR；
基于所述当前无线信道的SNR以及所述映射关系，获取当前无线信道对应的判定阈值；
基于所述当前无线信道对应的判定阈值对利用SFD接收序列进行相关运算所获得的待判定的相关结果进行判定，相应于所述待判定的相关结果大于所述当前无线信道对应的判定阈值，确定接收数据中的SFD序列已被检测到。
可以理解，本发明实施例中的存储器1402可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、可编程只读存储器 （Programmable ROM，PROM）、可擦除可编程只读存储器（Erasable PROM，EPROM）、电可擦除可编程只读存储器（Electrically EPROM，EEPROM）或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器（Random Access Memory，RAM），其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器（Static RAM，SRAM）、动态随机存取存储器 （Dynamic RAM，DRAM）、同步动态随机存取存储器（Synchronous DRAM，SDRAM）、双倍数据速率同步动态随机存取存储器（DoubleData Rate SDRAM，DDRSDRAM）、增强型同步动态随机存取存储器（Enhanced SDRAM，ESDRAM）、同步连接动态随机存取存储器（Synchlink DRAM，SLDRAM）和直接内存总线随机存取存储器（Direct Rambus RAM，DRRAM）。本文描述的系统和方法的存储器1402旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
而处理器1403可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器1403中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器1403可以是通用处理器、数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array， FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程 存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器1402，处理器1403读取存储器1402中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
可以理解的是，本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路（ApplicationSpecific Integrated Circuits，ASIC）、数字信号处理器（Digital Signal Processing，DSP）、数字信号处理设备（DSP Device，DSPD）、可编程逻辑设备（Programmable LogicDevice，PLD）、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。
对于软件实现，可通过执行本文所述功能的模块（例如过程、函数等） 来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。
具体来说，处理器1403还配置为运行所述计算机程序时，执行前述技术方案中所述检测SFD的方法步骤，这里不再进行赘述。
需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种检测帧起始定界符SFD的方法，其特征在于，所述方法应用于接收机，所述方法包括：
基于不同信噪比SNR环境下，根据SFD序列的正确接收概率确定不同SNR所对应的判定阈值，建立用于SFD检测时SNR与判定阈值之间的映射关系；
利用接收数据帧的导频域进行SNR估计，获取当前无线信道的SNR；
基于所述当前无线信道的SNR以及所述映射关系，获取当前无线信道对应的判定阈值；
基于所述当前无线信道对应的判定阈值对利用SFD接收序列进行相关运算所获得的待判定的相关结果进行判定，相应于所述待判定的相关结果大于所述当前无线信道对应的判定阈值，确定接收数据中的SFD序列已被检测到。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于不同SNR环境下，根据SFD序列的正确接收概率确定不同SNR所对应的判定阈值，包括：
将导频序列以及SFD序列依次进行拼合，获得训练序列，并根据所述SFD序列长度设定一滑动窗口；
针对每个设定的SNR值，执行以下步骤：
将所述滑动窗口逐元素地针对所述训练序列向后滑动并与所述SFD序列进行相关运算，获取每次滑动的相关结果所对应的概率分布函数，直至获取均值最高的概率分布函数；
根据所有获得的概率分布函数确定所述SFD序列在所述设定的SNR值所对应的正确接收概率；
基于所述正确接收概率确定对应的偏移范围，并将所述偏移范围内的最大值确定为所述设定的SNR值所对应的判定阈值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，相应于所述SFD序列为[0+0-+00-]且SNR=- 5dB，所述SFD序列所对应的正确接收概率为
Figure 227652DEST_PATH_IMAGE001
，其中，
Figure 221016DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 913029DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 650040DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 609644DEST_PATH_IMAGE005
为在滑动过程中，所述训练序列与所述SFD序列之间的相关运算结果 所包括四种概率分布；导频域的符号数是L。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述接收数据帧中一个SFD符号与导频序列进行首次相关运算获得首次相关运算结果；
将所述首次相关运算结果与所述SFD接收序列进行二次相关运算，获得所述待判定的相关结果。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将导频序列以及发射机采用的SFD序列依次进行拼合，获得训练序列，并根据所述发射机采用的SFD序列长度设定一滑动窗口；
根据所述发射机采用的SFD序列长度以及设定的取值范围确定多个备选SFD接收序列；
针对每个备选SFD接收序列，在每个设定的SNR值条件下，执行以下步骤：
将所述滑动窗口逐元素地针对所述训练序列向后滑动并与所述备选SFD接收序列进行相关运算，获取每次滑动的相关结果所对应的概率分布函数，直至获取均值最高的概率分布函数；
将所有概率分布函数中的最高均值以及次高均值之差作为每个备选SFD接收序列在所述设定的SNR值条件下的评估参数；
将最大评估参数对应的备选SFD接收序列确定为在所述SNR值条件下的最优SFD接收序列。
6.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将导频序列以及发射机采用的SFD序列依次进行拼合，获得训练序列，并根据所述发射机采用的SFD序列长度设定一滑动窗口；
根据所述发射机采用的SFD序列长度以及设定的取值范围确定多个备选SFD接收序列；
针对每个备选SFD接收序列，在每个设定的SNR值条件下，执行以下步骤：
将所述滑动窗口逐元素地针对所述训练序列向后滑动并与所述备选SFD接收序列进行相关运算，获取每次滑动的相关结果所对应的概率分布函数，直至获取均值最高的概率分布函数；
根据所有获得的概率分布函数确定所述备选SFD接收序列在所述设定的SNR值所对应的正确接收概率；
基于所述正确接收概率确定对应的偏移范围，并将所述偏移范围内的最大值确定为所述备选SFD接收序列在所述设定的SNR值所对应的判定阈值；
将最大的正确接收概率对应的备选SFD接收序列确定为最优SFD接收序列并得到最优的判定阈值。
7.一种检测帧起始定界符SFD的装置，其特征在于，所述装置包括：建立部分、估计部分、获取部分以及判定部分；其中，
所述建立部分，经配置为基于不同SNR环境下，根据SFD序列的正确接收概率确定不同SNR所对应的判定阈值，建立用于SFD检测时SNR与判定阈值之间的映射关系；
所述估计部分，经配置为利用接收数据帧的导频域进行SNR估计，获取当前无线信道的SNR；
所述获取部分，经配置为基于所述当前无线信道的SNR以及所述映射关系，获取当前无线信道对应的判定阈值；
所述判定部分，经配置为基于所述当前无线信道对应的判定阈值对利用SFD接收序列进行相关运算所获得的待判定的相关结果进行判定，相应于所述待判定的相关结果大于所述当前无线信道对应的判定阈值，确定接收数据中的SFD序列已被检测到。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述建立部分，经配置为：
将导频序列以及SFD序列依次进行拼合，获得训练序列，并根据所述SFD序列长度设定一滑动窗口；
针对每个设定的SNR值，执行以下步骤：
将所述滑动窗口逐元素地针对所述训练序列向后滑动并与所述SFD序列进行相关运算，获取每次滑动的相关结果所对应的概率分布函数，直至获取均值最高的概率分布函数；
根据所有获得的概率分布函数确定所述SFD序列在所述设定的SNR值所对应的正确接收概率；
基于所述正确接收概率确定对应的偏移范围，并将所述偏移范围内的最大值确定为所述设定的SNR值所对应的判定阈值。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一优化部分，经配置为：
将导频序列以及发射机采用的SFD序列依次进行拼合，获得训练序列，并根据所述发射机采用的SFD序列长度设定一滑动窗口；
根据所述发射机采用的SFD序列长度以及设定的取值范围确定多个备选SFD接收序列；
针对每个备选SFD接收序列，在每个设定的SNR值条件下，执行以下步骤：
将所述滑动窗口逐元素地针对所述训练序列向后滑动并与所述备选SFD接收序列进行相关运算，获取每次滑动的相关结果所对应的概率分布函数，直至获取均值最高的概率分布函数；
将所有概率分布函数中的最高均值以及次高均值之差作为每个备选SFD接收序列在所述设定的SNR值条件下的评估参数；
将最大评估参数对应的备选SFD接收序列确定为在所述SNR值条件下的最优SFD接收序列。
10.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第二优化部分，经配置为：
将导频序列以及发射机采用的SFD序列依次进行拼合，获得训练序列，并根据所述发射机采用的SFD序列长度设定一滑动窗口；
根据所述发射机采用的SFD序列长度以及设定的取值范围确定多个备选SFD接收序列；
针对每个备选SFD接收序列，在每个设定的SNR值条件下，执行以下步骤：
将所述滑动窗口逐元素地针对所述训练序列向后滑动并与所述备选SFD接收序列进行相关运算，获取每次滑动的相关结果所对应的概率分布函数，直至获取均值最高的概率分布函数；
根据所有获得的概率分布函数确定所述备选SFD接收序列在所述设定的SNR值所对应的正确接收概率；
基于所述正确接收概率确定对应的偏移范围，并将所述偏移范围内的最大值确定为所述备选SFD接收序列在所述设定的SNR值所对应的判定阈值；
将最大的正确接收概率对应的备选SFD接收序列确定为最优SFD接收序列并得到最优的判定阈值。
11.一种接收机设备，其特征在于，所述接收机设备包括：通信接口，存储器和处理器；其中，
所述通信接口，用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送；
所述存储器，用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序；
所述处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行权利要求1至6任一项所述检测SFD的方法的步骤。
12.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机可读介质存储有检测SFD的程序，所述检测SFD的程序被至少一个处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的检测SFD的方法的步骤。
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