一种基于OCDM 的新型雷达通信一体化系统

为提高频谱利用率并实现系统小型化、集成化,近年来雷达通信一体化系统成为重要研究方向。正 交线性调频波分复用(OCDM)信号是利用菲涅尔变换形成的一组正交线性啁啾(chirp)信号,基于OCDM 的雷达通 信一体化信号不仅具有正交频分复用(OFDM)信号的频谱利用率高、适合高速数据传输等优点,且具有更好的抗多 径干扰能力,被认为是较好的OFDM 一体化信号替代方案。文中提出了一种新型OCDM 雷达信号处理方法,有效去 除随机通信数据的同时,大幅降低计算复杂度。基于此方法,进一步构建了新型OCDM 雷达通信一体化系统,分析 比较了多径信道下,OCDM 系统与OFDM 系统的通信性能,并仿真比较了OFDM 系统、传统OCDM 系统以及新型OCDM 系统的雷达性能。结果表明,新型OCDM 一体化系统的通信性能优于OFDM 系统,在大幅度降低传统OCDM 系 统的雷达信号处理算法计算复杂度的同时,具有更好的雷达探测性能,整体方案具有良好的工程应用前景。     

基于多载波调制的太赫兹通信感知一体化系统性能联合优化

单一的雷达指标和通信指标难以评价通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication, ISAC)系统的整体性能,不同的ISAC应用场景对通信和雷达的性能需求不同。提出了ISAC联合优化方案,能够将通信指标和雷达指标联合,并使一体化波形根据不同场景做适应性改变,提高了ISAC系统整体性能。推导了雷达条件互信息(Mutual Information, MI)和通信数据信息速率(Data Information Rate, DIR),在总功率的约束下,设计并实现了雷达MI和通信DIR的联合优化方案,通过求解凸函数优化问题得到了优化的发射功率,从而优化一体化波形。通过仿真和实验验证了联合优化方案的有效性,对比了基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)信号和正交啁啾分复用(Orthogonal Chirp Division Multiplexing, OCDM)信号调制的光子太赫兹一体化系统的优化效果,得出OFDM一体化系统具有更好的优化效果,性能提升较大。     

一种新型雷达通信一体化信号调制解调方法

基于充分利用阵列天线资源,实现雷达与通信信号同时传输的目的,文中提出了一种新型的雷达通信一体化信号调制解调方法。一体化信号的离散频谱是由经特定频率采样的雷达与通信信号的离散频谱交叉形成的。时域上,该一体化信号是由改进的雷达与通信信号相加形成的。文中提出的方法所对应的一体化系统具有许多优点,包括适用的信号形式多样,安全性高,误码率为传统通信模式的一半等。     

OFDM雷达信号联合优化设计与处理方法

本文针对机载雷达探通一体化信号设计与处理的难匹配问题,提出正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）雷达信号联合优化设计与处理方法。首先,基于机载探通一体化系统发射和接收信号链路建立线性接收模型,接着基于最小二乘估计理论提出雷达脉压算法和通信解调算法;然后,分别推导雷达脉压和通信解调后的输出信噪比（Signal to Noise Ratio,SNR）,以雷达和通信输出SNR加权最大化为目标建立优化问题模型。由于该优化问题是一个NP难问题,本文提出降次-交替方向乘子法获取近似解。最后,通过仿真验证本文所提方法可以通过参数动态调整,适应探通一体的需求,并保持探测和通信性能。     

基于OFDM的无人机雷达通信一体化设计方法

为了最大程度地利用资源和减小电磁干扰,无人机平台的雷达通信一体化设计有着尤为重要的意义。正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)信号具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性能、易于数字化处理等优点,在雷达通信一体化系统备受关注。然而,OFDM信号在雷达和通信系统中对多普勒频偏较为敏感,针对多普勒频偏引起的子载波间干扰(Inter-Carrier Interference,ICI)问题,本文设计出一种RS-OFDM雷达通信一体化信号,并提出一种ICI抑制的信号处理算法,其中基于多普勒估计和校正实现OFDM的无ICI处理。仿真结果表明:所提方法在目标成像性能上优于传统方法,且对多普勒频偏具有较强的鲁棒性,而且并无明显增加计算复杂度。      

基于频率调制的多载波Chirp信号雷达通信一体化研究

为了减少电子战平台的体积和电磁干扰,一种有效的途径就是实现雷达与通信的一体化.该文针对雷达通信一体化信号设计中存在的不兼容和互干扰问题,根据信号能量共享的原则,提出了基于频分准正交多载波Chirp 信号的雷达通信一体化波形及其相应的系统实现方法.并采用宽带模糊函数对多载波一体化信号特性进行了详细分析,进一步研究了一体化信号的处理过程以及其系统性能.在均衡子载波准正交性和通信频谱效率下,通过理论分析和仿真结果表明在多载波频谱重叠率为20％的情况下,一体化信号能够满足雷达的常规探测,并且具有较低的误码特性.     

GDS-MIMO-OFDM雷达通信一体化波形设计

针对正交频分复用(OFDM)雷达通信一体化波形存在的通信速率较低、自相关旁瓣较高的问题,提出了一种基于Gold码扩频的多输入多输出-正交频分复用(MIMO-OFDM)雷达通信一体化波形。将MIMO-OFDM与扩频序列相结合,利用相关性较好的Gold码对通信信息进行扩频,再与OFDM脉冲符号进行调制,进而设计出一种既能提高通信速率又能改善雷达性能的一体化波形。仿真实验证明,较相同仿真条件下的Gold-OFDM、脉冲压缩-正交频分复用(PC-OFDM)一体化波形而言,所设计的一体化波形的通信速率能够倍数提高且可以在不影响通信性能的前提下降低信号模糊函数的旁瓣,从而改善一体化系统的雷达性能。     

雷达通信一体化研究现状与发展趋势

雷达通信一体化通过一套共用的硬件设备实现雷达探测与通信传输,相比于传统单一的雷达或者通信设备,更易集成化、小型化和高效利用频谱。该文系统地介绍了雷达通信一体化的原理与特点,指出了一体化研究中亟需解决的问题,从典型的基于线性调频(LFM)的雷达通信一体化信号出发,全面梳理了国内外针对雷达通信一体化的相关研究,着重归纳了正交频分复用(OFDM)与多入多出(MIMO)技术在雷达通信一体化波形设计、信号处理、一体化系统设计等几个重点方向的研究进展,并分析了雷达通信一体化未来的可能发展趋势及其在军事领域和民用智能交通领域的重要应用前景。     

DS-OFDM雷达通信一体化共享信号性能分析

为减小电子战武器平台的体积和电磁干扰,更大程度地实现雷达与通信系统的一体化,根据信号能量共享一体化的原则,针对直接信息调制OFDM雷达通信一体化共享信号存在自相关函数旁瓣较高不利于目标检测的问题,提出了一种基于直接扩频的正交频分复用(DS-OFDM)雷达通信共享信号形式。通过分析选取合适的伪随机扩频码对通信数据信息进行直接扩频,提高其自相关性,进而提高共享信号的自相关性能,从而增强目标检测能力。重点分析了共享信号的宽带模糊函数,理论分析表明,所设计的一体化共享信号具有频谱利用率高、低截获概率以及抗干扰性能强等优点。仿真验证的结果表明,选择合适码长的Oppermann序列的DS-OFDM雷达通信共享信号具有近似图钉形的模糊函数,可以达到雷达与通信一体化的要求。     

多符号OFDM雷达通信一体化波形优化设计方法

雷达通信一体化有利于提高设备硬件资源利用率和频谱利用率,改善频谱拥挤现象,成为近年来研究的热点.针对直接信息调制一体化信号旁瓣较高、扩频信息调制一体化信号带宽较大的缺点,提出了一种加权预处理一体化波形优化方法.分析了多符号正交频分复用雷达通信一体化信号的模糊函数及其相关函数对模糊函数的影响,利用鲸鱼优化算法选择加权系数来改善原始序列的自相关和互相关特性,进而优化模糊函数的峰值旁瓣比性能.仿真结果表明,所提的一体化波形设计方法带宽更小,同时峰值旁瓣比性能进一步得到优化,通信速率和误比特率性能满足通信需求,具有较好的雷达通信一体化性能.     

基于LFM-BPSK 信号的距离像成像方法

针对雷达通信一体化系统中雷达成像与通信共享信号的设计,分析了常见的一体化信号设计模式。首先,利用线性调频信号相位调制传递通信信息,设计了一种基于线性调频—二进制相移键控(LFM-BPSK)调制的雷达通信一体化信号,并给出了运动扩展目标的回波信号表达式;其次,通过计算单脉冲回波信号采样的逆离散傅里叶变换或离散傅里叶变换,提出了基于一体化信号合成高分辨距离像方法;然后,依据相位因子对傅里叶变换的影响,分析了多普勒效应对一体化信号合成距离像的影响;最后,对一体化信号的雷达成像性能进行了仿真计算。     

一种成像雷达的通信一体化信号设计与分析

雷达与通信系统一体化可以最大限度地利用雷达设备, 使雷达的优良性能为通信服务.根据信号共享的原则, 在保持成像雷达和通信各自功能实现的前提下, 设计了一种基于随机频率步进调制的成像雷达通信一体化信号.该信号的设计方法是对发送的通信数据进行随机编码处理, 然后将其调制到雷达载波的频点上发送出去, 实现通信功能; 而引入压缩感知理论后, 采用这种信号仍能获得高分辨率的雷达图像, 在一定功能上实现了成像雷达和通信的一体化.     

雷达通信一体化子载波和功率联合分配方法

雷达通信一体化系统是缓解无线电频谱拥塞和频谱资源短缺的高效解决方案。在雷达的最小信号噪声比和最小通信传输速率的约束条件下,通过构建混合整数非线性优化模型,提出了子载波和功率联合分配方法,实现系统总发射功率的最小化。首先将优化模型转化为线性模型并添加罚因子,然后选择用于雷达或通信目的的子载波。考虑到雷达性能和通信性能评价标准的差异,对用于雷达或通信目的子载波设置不同的发射功率约束,最终通过循环优化实现子载波和功率的联合分配。数值仿真结果表明,所提方法显著节约了功率资源。     

基于5G信号的脉压加权相参积累方法

5G信号携带的通信信息导致脉压信号出现大量随机性起伏旁瓣,类似于噪声对脉压信号的干扰,影响了相参积累性能.针对该问题,本文将脉压信号幅度加权的方法应用到基于5G信号的外辐射源雷达系统中,在单发单收的雷达模型基础上,理论分析了5G信号特性及脉压旁瓣起伏性较大原因,推导了脉压幅度加权方法抑制随机性旁瓣的可行性.最后,通过建...     

频率分集MIMO雷达信号优化设计

针对集中式多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达扩展目标检测识别问题,提出将多频阵列(multiple frequency array, MFA)应用到集中式MIMO雷达中来实现频率分集,增加自由度,在频域基于互信息量(mutual information, MI)优化不同频带天线上的功率分配以设计信号,针对目标依据雷达功率分配情况施放干扰以避免检测识别的情况,雷达在杂波及干扰环境下再次优化信号功率分配,实现雷达认知功能。仿真结果证明,优化信号可综合噪声、杂波及干扰统计特性重新调整功率分配,可提高目标频域响应和目标回波间互信息量,为改善目标检测识别性能奠定基础。      

基于分数阶傅里叶变换的雷达通信一体化信号共享研究

为了减少电子战平台的体积和电磁干扰,一种有效的途径就是实现雷达与通信一体化。本文根据信号能量共享原则,提出了基于同调频率不同初始频率Chirp序列组的雷达通信一体化方案,可在不影响雷达性能的前提下,采用分数傅里叶变换实现单Chirp信号多比特的数据传输。同时根据通信链路的误码率和吞吐率研究了基于定向天线的一体化平台的通信性能。最后分析了初始频率分辨率和解调对系统性能的影响。通过系统仿真表明,此基于定向旋转天线的一体化平台具有较好的低误码率和高稳健性,能够满足大批量数据的传输要求。      

融合失配处理和LMS滤波的雷达通信一体化OFDM信号距离旁瓣抑制技术

随着5G乃至未来6G无线通信技术的发展,无线通信设备数量呈现爆炸式增长趋势。与之矛盾的是,电磁频谱环境日趋拥堵,接近枯竭的传统通信频段已无法满足激增的业务需求。在此背景下,面向雷达与通信的频谱共享的一体化信号引起了工业界和学术界的极大关注。然而,在匹配滤波框架下,一体化信号无法兼顾雷达和通信性能。通信信息势必会在雷达模糊函数中产生高旁瓣和伪峰。为此,部分学者基于正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM）共享信号,提出将高旁瓣和伪峰外推至雷达观测窗口外的失配处理方法,用以兼顾雷达模糊性能。然而,该方法会产生信噪比损失,且信噪比损失随观测窗口增大而增大。鉴于此,本文提出融合失配处理和最小均方（Least Mean Square, LMS）滤波的算法。通过LMS和失配处理的深度融合,可突破信噪比损失与观测窗口宽度之间的约束,进而能在不减小观测范围的条件下降低信噪比损失,或在相同信噪比损失下大幅提升观测范围。      

基于Chirp信号的雷达通信一体化研究

为了减少电子战平台的体积和电磁干扰,一种有效的途径就是实现雷达与通信一体化,因此,随着共事孔径和软件无线电的发展,雷达通信一体化技术已经引起了越来越多的关注.基于信号能量共享的原则,提出了一个基于线性调频信号的雷达通信一体化系统,其采用同调频率不同初始频率的Chirp信号,可在不影响雷达性能的前提下,实现二进制数据的传送,此特殊共用信号的设计使得通信信号隐藏在雷达信号之中,增强了系统的抗干扰能力和信号的低截获率.同时对该系统的初始频率分辨能力和解调性能进行了分析,通过系统仿真表明,此系统具有很好的低误码率和高稳健性特性.     

参数调制多载波雷达通信共享信号设计

雷达通信一体化是减少电子平台体积与电磁干扰的一种有效途径,而共享信号的研究是实现雷达通信一体化的关键技术。该文提出了一种基于Chirp信号的多载波雷达通信共享信号,其主载波采用唯一Chirp信号实现雷达功能,副载波通过改变调频率和初始频率参数组合的Chirp信号调制通信信息。分析了共享信号的模糊函数以及参数设计方法,并对其处理过程及系统性能进行了研究。仿真结果表明,该信号具有较低误码率和高稳健性特性,使用该共享信号可在微量降低雷达性能的前提下实现通信数据的传输。