本发明属于测试，具体涉及一种超宽带信号参数自动检测方法。
背景技术：
1、超宽带(ultrawideband，uwb)技术是一种基于ieee 802.15.4a/4z标准的定位技术，具有极其精确、安全可靠、低时延、低功耗等特点。相比于蓝牙、wifi等定位技术，uwb传输带更宽(大于500mhz)、覆盖范围更广、定位精度更高、可扩展性更强等优势，广泛应用于手机、汽车钥匙、工业机器人、虚拟现实等领域。
2、非增强定位设备(ranging device,rdev)uwb信号的物理层协议数据单元(phyprotocol data unit,ppdu)结构如图1所示。
3、sync字段由nsync个重复的si符号组成，si是三元码ci通过扩频长度为l的函数δl扩频得到。ci是ieee 802.14a/4z预定义的码序列，当ci的码长为31时，一共存在8个预定义的码序列(码索引为1-8)；当ci的码长为127时，一共存在16个预定义的码序列(码索引为9-24)。sfd字段是长度为8个符号或者64个符号的三元码序列。phr字段长度为19比特(编码前)，其组成如表1所示。psdu字段是物理层载荷，采用系统rs(reed-solomen)编码和系统卷积编码，经过突发位置二元相移键控(burst position modulation binary phase-shiftkeying,bpm-bpsk)调制后得到三元码流。
4、表1phr字段格式
5、 比特0-1 比特2-8 比特9 比特10 比特11-12 比特13-18 数据速率 帧长度 定位 预留 前导长度 secded
6、rdev uwb信号的一个符号的结构和定时如图2所示，一个长度为tdsym的符号划分为两个bpm区间，每个区间长度为tbpm。一个突发由ncpb个连续的码元组成，每个码元的长度为tc，突发的长度为tburst，每个符号由nc个可能的码元位置组成。为了限制由多径引起的符号间干扰，uwb信号通过时间跳的形式解决多用户接入干扰问题。因此，每个tbpm周期只有前半部分包含突发，即只有前nhop个可能的突发位置是候选跳突发位置。
7、目前，在对rdev uwb信号进行解调分析时，对sync字段测量时，需要配置码索引、扩频长度l，sync长度nsync；对sfd字段测量时，需要配置符号长度；对phr/psdu测量时，需要配置跳突发个数nhop，每个突发的码元个数ncpb。
8、现有的rdev uwb信号解调分析技术具有以下缺点：一是需要花费大量的时间解读ieee 802.15.4a/4z标准规范，根据规范在解调界面配置多个参数，测试效率低；二是当uwb信号解调结果，如shr的归一化均方根误差(normalized root mean squared error,nrmse)、phr nrmse、psdu nrmse等结果与理想的结果不一致时，容易忽略参数配置造成的误差，需要花费大量的时间进行误差定位。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种超宽带信号参数自动检测方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种超宽带信号参数自动检测方法，包括如下步骤：
4、步骤1：根据公式(1)，计算数据平均脉冲重复频率即数据平均prf；
5、
6、其中，t为设置的测量时间，n为该测量时间范围内突发的个数；
7、uwb信号存在3种可能的数据平均prf，即prfset＝{3.90mhz,15.60mhz,62.40mhz}；当prf≤3.90mhz时，数据平均prf取值3.90mhz；当prf≤15.60mhz时，数据平均prf取值15.60mhz；当prf≤62.40mhz时，数据平均prf取值62.40mhz；
8、步骤2：计算sync字段的长度；
9、步骤3：计算起始帧定界符sfd字段的符号长度；
10、步骤4：物理层头phr/物理层服务数据单元psdu测量。
11、优选地，步骤2具体包括如下步骤：
12、步骤2.1：根据公式(2)，计算前导峰值prf；
13、前导峰值prf＝数据平均prf×2 (2)；
14、即7.80mhz对应3.90mhz、31.2mhz对应15.60mhz、124.8mhz对应62.4mhz；
15、步骤2.2：计算前导码ci和扩频长度l；
16、步骤2.3：计算sync字段的长度。
17、优选地，步骤2.2中，
18、当前导峰值prf为31.20mhz时，前导码ci长度为31，扩频长度l＝16；
19、当前导峰值prf为7.80mhz时，前导码ci长度为31，扩频长度l＝64；
20、当前导峰值prf为124.80mhz时，前导码ci长度为127，扩频长度l＝4；
21、前导码ci是预定义的码序列，一个码索引对应一个特定的前导码；
22、当ci的码长为31时，一共存在8个预定义的码序列，前导码ci的码索引为1-8；当ci的码长为127时，一共存在16个预定义的码序列，前导码ci的码索引为9-24；
23、将所有的码索引对应的前导码组成一个标准的三元码序列，将三元码序列的每一个前导码分别和采集的数据进行互相关，互相关峰值最大的前导码对应的码索引即为想要的前导码。
24、优选地，步骤2.3中，根据扩频长度l和前导码ci，扩频后得到si，由于si的重复次数nsync可能的取值有4种，即16、64、1024、4096；则si重复nsync次后生成4种可能的sync字段，这4种可能的sync字段分别和采集的数据进行互相关，互相关峰值最大的snyc字段即为接收信号对应的sync字段，此时nsync的值即为si的重复次数，sync字段的长度等于si的长度乘以nsync。
25、优选地，步骤3中，sfd字段是长度为8个符号或者64个符号的三元码序列；长度为8个符号三元码序列为短sfd本地序列，长度为64个符号的三元码序列为长sfd本地序列；
26、将短sfd本地序列和长sfd本地序列，分别与采集的数据进行互相关，得到sfd字段的符号长度。
27、优选地，步骤4具体包括如下步骤：
28、步骤4.1：计算跳突发个数；
29、根据数据平均prf，计算跳突发个数nhop；
30、当数据平均prf＝3.90mhz时，跳突发个数nhop＝32；当数据平均prf＝15.60mhz时，跳突发个数nhop＝8；当数据平均prf＝62.40mhz时，跳突发个数nhop＝2；
31、步骤4.2：计算突发个数；
32、根据ieee 802.15.4标准规定，uwb峰值prf为499.2mhz，突发个数
33、nburst＝峰值prf÷数据平均prf；同时，也能够根据nburst＝4×nhop得到突发个数；
34、步骤4.3：计算数据比特速率；
35、步骤4.4：计算帧长度；
36、步骤4.5：计算phr比特速率；
37、如果数据比特速率大于等于0.85mbps，则phr比特速率为0.850mbps；如果数据比特等于0.11mbps，则phr比特速率为0.11mbps；
38、步骤4.6：计算突发内码元个数；
39、步骤4.7：根据公式(3)，计算码率rfec；
40、rfec＝rviterbi×rrs(3)；
41、如果ncpb＝1，则rviterbi＝1；如果ncpb≠1，则viterbi码率为rviterbi＝0.5；rs码率始终为rrs＝0.87，则总体fec码率为rfec＝rviterbi×rrs；
42、步骤4.8：计算数据符号速率；
43、步骤4.9：根据公式(3)，计算每个符号包含的码元数nc；
44、nc＝nburst×ncpb(3)；
45、步骤4.10：根据公式(4)，计算每个码元的长度tc；
46、tc＝1/峰值prf(4)；
47、每个码元的长度tc近似为0.2ns；
48、步骤4.11：根据公式(5)，计算突发长度tburst；
49、tburst＝ncpb×tc(5)；
50、步骤4.12：根据公式(6)，计算符号长度tdsym；
51、tdsym＝nburst×tburst(6)。
52、优选地，步骤4.3中，
53、根据获得的sync字段长度nsync和sfd的符号长度，以及采样点数和符号长度之间的转换关系，在shr长度＝nsync+sfd符号长度之后，取21比特的数据长度进行卷积码译码，对译码后的比特取前2个比特，即b0b1；
54、当数据平均prf＝15.6mhz或者62.40mhz时，如果b0b1为00，则数据比特速率为0.11mhz，如果b0b1为01，则数据比特速率为0.85mhz，如果b0b1为10，则数据比特速率为6.81mhz，如果b0b1为11，则数据比特速率为27.24mhz；
55、当数据平均prf＝3.90mhz时，如果b0b1为00，则数据比特速率为0.11mhz，如果b0b1为01，则数据比特速率为0.85mhz，如果b0b1为10，则数据比特速率为1.70mhz，如果b0b1为11，则数据比特速率为6.81mhz。
56、优选地，步骤4.4中，对译码后的比特取第3个比特到第9个比特，即b2b3b4b5b6b7b8，将b2b3b4b5b6b7b8转换为十进制的数值，该值即为帧长度。
57、优选地，步骤4.6中，
58、当数据平均prf＝3.9mhz时，如果数据比特速率为0.11mb/s，则突发内码元个数ncpb＝32；如果数据比特速率为0.85mb/s，则突发内码元个数ncpb＝4；如果数据比特速率为1.70mb/s，则突发内码元个数ncpb＝2；如果数据比特速率为6.80mb/s，则突发内码元个数ncpb＝1；
59、当数据平均prf＝15.6mhz时，如果数据比特速率为0.11mb/s，则突发内码元个数ncpb＝128；如果数据比特速率为0.85mb/s，则突发内码元个数ncpb＝16；如果数据比特速率为6.80mb/s，则突发内码元个数ncpb＝2；如果数据比特速率为27.24mb/s，则突发内码元个数ncpb＝1；
60、当数据平均prf＝62.4mhz时，如果数据比特速率为0.11mb/s，则突发内码元个数ncpb＝512；如果数据比特速率为0.85mb/s，则突发内码元个数ncpb＝64；如果数据比特速率为6.80mb/s，则突发内码元个数ncpb＝8。如果数据比特速率为27.24mb/s，则突发内码元个数ncpb＝2。
61、优选地，步骤4.8中，
62、当数据viterbi码率为0.5时，如果数据比特速率为0.11mb/s，则数据符号速率为0.12mhz；如果数据比特速率为0.85mb/s，则数据符号速率0.98mhz；如果数据比特速率为1.70mb/s，则数据符号速率1.95mhz；如果数据比特速率为6.80mb/s，则数据符号速率为7.80mhz；如果数据比特速率为27.24mb/s，则数据符号速率31.24mhz；
63、当数据viterbi码率为1时，数据比特速率为27.24mb/s，数据符号速率15.60mhz。
64、本发明所带来的有益技术效果：
65、本发明提出一种基于uwb信号参数自动检测方法，实现对符合ieee 802.15.4a/4z标准的信号帧结构不同字段中解调参数的自动检测，利用uwb信号的帧结构特点和被测参数之间的定量关系，不需要手动配置解调参数，自动获取信号解调必要的参数和需要uwb解调的参数结果，简化了测试步骤，提高了测试效率；同时，本发明通过对解调必要的参数自动获取，排除了参数配置错误造成的误差，有利于uwb信号测试人员使用uwb信号解调分析功能定位信号误差来源，排除人为因素引入的误差；本发明可移植性好，实现成本低，可应用于信号/频谱分析仪、示波器等仪器。
1.一种超宽带信号参数自动检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的超宽带信号参数自动检测方法，其特征在于，步骤2具体包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的超宽带信号参数自动检测方法，其特征在于，步骤2.2中，
4.根据权利要求2所述的超宽带信号参数自动检测方法，其特征在于，步骤2.3中，根据扩频长度l和前导码ci，扩频后得到si，由于si的重复次数nsync可能的取值有4种，即16、64、1024、4096；则si重复nsync次后生成4种可能的sync字段，这4种可能的sync字段分别和采集的数据进行互相关，互相关峰值最大的snyc字段即为接收信号对应的sync字段，此时nsync的值即为si的重复次数，sync字段的长度等于si的长度乘以nsync。
5.根据权利要求1所述的超宽带信号参数自动检测方法，其特征在于，步骤3中，sfd字段是长度为8个符号或者64个符号的三元码序列；长度为8个符号三元码序列为短sfd本地序列，长度为64个符号的三元码序列为长sfd本地序列；
6.根据权利要求1所述的超宽带信号参数自动检测方法，其特征在于，步骤4具体包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的超宽带信号参数自动检测方法，其特征在于，步骤4.3中，
8.根据权利要求6所述的超宽带信号参数自动检测方法，其特征在于，步骤4.4中，对译码后的比特取第3个比特到第9个比特，即b2b3b4b5b6b7b8，将b2b3b4b5b6b7b8转换为十进制的数值，该值即为帧长度。
9.根据权利要求6所述的超宽带信号参数自动检测方法，其特征在于，步骤4.6中，
10.根据权利要求6所述的超宽带信号参数自动检测方法，其特征在于，步骤4.8中，
