低距离旁瓣稀疏频谱波形相位编码设计

雷达系统可通过发射稀疏频谱波形(Sparse Frequency Waveform, SFW)克服同频窄带干扰问题,然而SFW通常具有较高的距离旁瓣,降低了弱小目标的检测性能。针对该问题,该文提出一种设计低距离旁瓣SFW的相位编码方法。该方法以联合最小化波形功率谱密度均方差和距离旁瓣为准则建立目标函数,并提出一种基于快速傅里叶变换的循环迭代算法(Cycle Iterative Algorithm, CIA)求解目标函数获得最优相位编码波形。随后将该方法扩展至多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)雷达,设计一组具有良好自/互相关特性SFW的相位编码。该方法沿着使目标函数非递增的方向搜索,且无需求解共轭梯度,计算复杂度低,可快速设计并更新发射波形。仿真结果验证了该方法的有效性与灵活性。     

MIMO雷达正交频分非线性调频波形设计

正交波形是多输入多输出雷达应用最广泛的波形,评价波形正交性好坏的重要指标是波形的自相关和互相关性能。针对正交频分线性调频信号的自相关存在主副比低且加窗抑制旁瓣会带来主瓣展宽和失配损失的问题,本文提出了正交频分非线性调频信号的模型和设计方法。仿真分析证明了该种波形比正交线性调频信号具有更好的相关性能。     

MIMO雷达正交混沌调频波形集设计

正交波形设计是实现MIMO雷达的关键技术之一,目前正交波形设计方法主要多采用统计优化算法,如模拟退火、遗传算法等,此类方法主要缺点是算法耗时长、效率低,且所设计的波形集性能随着波形个数的增加而下降,针对此问题,提出一种基于混沌调频的MIMO雷达正交波形集设计方法,采用混沌调频信号作为MIMO雷达的发射波形,利用混沌序列良好的统计特性,无需寻优处理即可得到性能优越的正交波形集,且理论上可以得到任意数目的波形而不损失波形集性能,因此,该方法在算法效率和波形多样性方面具有优势,计算机仿真实验验证了设计方法的有效性。      

基于Golay互补序列空时编码的MIMO雷达波形设计

针对多输入多输出(MIMO)雷达正交波形设计中数值优化方法所得波形脉冲压缩旁瓣较高的问题,该文提出一种基于Golay互补序列空时编码的设计方法。该方法利用Golay互补序列的互补性,并通过对序列构成的脉冲串进行扩展的空时编码,减小了波形的自相关旁瓣和互相关,从而降低了脉冲压缩波形的旁瓣;然后,为解决多普勒频移导致波形检测性能下降的问题,利用零空间向量加权法对脉冲压缩后波形进行多普勒补偿,显著提高了其目标检测能力。仿真结果验证了该文方法的有效性。     

MIMO雷达正交频分相位编码波形优化

正交频分相位编码(Orthogonal Frequency Division-Phase Coded,OFD-PC)信号是多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)雷达中的一种重要波形。为进一步提高该波形对目标的探测能力,在分析OFD-PC空域合成信号脉压特性的基础上,提出了一种降低其距离旁瓣的波形优化方法。一方面,通过优化选取自相关性能优良的相位编码序列来直接降低空域合成信号的距离旁瓣;另一方面,通过随机离散化OFD-PC信号中的载频间隔,构建一种非均匀间隔的OFD-PC信号形式,进一步改善其距离旁瓣特性。为合理平衡波形的正交性能和自相关性能,建立空时联合优化模型,并采用序列二次规划法求解。仿真结果表明,该方法能在获取近似全向发射功率方向图的同时,降低信号自相关距离旁瓣;所优化设计的波形比传统OFD-PC波形具备更优的脉冲压缩性能。     

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。     

频分双工大规模MIMO系统时变信道估计

大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output, MIMO）系统的性能增益依赖可靠的信道估计,传统信道估计方案主要面向准静态场景,在用户高速移动场景中性能下降明显。本文研究频分双工（Frequency Division Duplex, FDD）大规模MIMO系统中的时变信道估计问题,利用信道向量在角度域的空时稀疏特性,提出软结构先验模型驱动的稀疏贝叶斯信道估计（Soft-Structured Prior Model based Sparse Bayesian Estimation, SSPM-SBE）方案,针对方案涉及的复杂贝叶斯估计问题,给出基于变分优化的低复杂度求解方法。SSPM-SBE方案能够充分利用当前和历史接收导频数据改善时变信道的估计性能,且无需信道大尺度信息的先验认知,仿真结果验证了方案的优越性。      

一种简化的导频设计MIMO-OFDM信道估计算法

针对时域最小二乘信道估计算法误码率性能和实际实现复杂度大之间的矛盾,提出了一种新的最优导频序列的多输入多输出正交频分复用信道估计方法。设计的这种导频序列可以避免对大矩阵求伪逆,极大的降低了计算复杂度。计算机仿真结果表明：提出的方法具有好的误码率性能和低的计算复杂度,易于在实际系统中实现。     

基于迟滞噪声混沌神经网络的导频分配

在多小区大规模多输入多输出(MIMO)系统中,导频污染已经成为制约整个系统的瓶颈。合理地使用导频资源能减轻导频污染的影响,为了寻找使边缘用户和容量最大的导频分配方式,该文首次提出了基于迟滞噪声混沌神经网络(HNCNN)的导频分配方案。迟滞噪声混沌神经网络作为良好的优化工具,其优化能力与所设计的能量函数相关。该方案结合导频资源使用的特点以及最大化边缘用户和容量的计算方式,设计了新的能量函数。仿真结果表明,网络能在一定迭代次数后收敛到较优的导频分配方式。与其它文献方案相比,采用以HNCNN为框架求取导频分配方式,可以更有效减轻导频污染的影响,使系统性能得到改善。     

基于CIA的雷达互补稀疏频率序列集设计

互补序列集(Complementary Sets of Sequences, CSS)具备良好的自相关性能,但在频谱受限的条件下,自相关性能恶化,因此有必要对频谱受限的CSS,即互补稀疏频率(Complementary Sparse Frequency, CSF)序列集,进行优化设计。本文以加权积分旁瓣电平(Weighted Integral Sidelobe Level, WISL)表征序列集的自相关性能,以频率阻带内的能量(Energy in the Frequency Stopband, EFS)表征序列集的稀疏频谱性能;并将二者的加权和作为目标函数,以序列集为优化变量,在恒模的约束下,建立联合优化问题。针对该优化问题,采用循环迭代算法(Cyclic Iterative Algorithm, CIA)求解,引入辅助变量,将辅助变量和序列集变量迭代求解。由于在每次迭代过程中都可求得序列集的恒模闭式解,相比于其他的CSF序列集优化算法,CIA收敛速度快,所设计CSF序列集的相关特性和频谱特性好,且可抑制指定范围内的自相关旁瓣。仿真结果验证了所提算法的有效性和优异性。     

多载波混沌频率编码雷达信号设计与分析

近年来,正交频分复用(OFDM)技术在雷达波形设计中的应用受到广泛关注.在OFDM技术的基础上,使用混沌序列对子载波上的码元进行频率编码调制,得到一种基于混沌序列的多载波随机频率编码雷达信号,波形设计参数更多.通过仿真对该信号的自相关性能、互相关性能和抗干扰性能进行分析,同时进一步研究了波形参数对信号自相关性能的影响....     

调频连续波MIMO雷达OFDM波形设计

对于多输入多输出调频连续波雷达,正交波形设计是其最关键的技术之一。传统频分波形采用频率调制方法,使得各信号在频域上互不重叠,通过带通滤波实现多通道分解,该方法信号带宽大、系统复杂,且由于采用带通滤波,信号相干性差。因此针对调频连续波雷达,本文提出了一种新的正交波形设计方法。该方法基于正交频分复用原理,一个信号周期包含M个线性扫频周期,其中M为正交信号个数,去调频接收后,作快时间离散傅里叶变换,通过多相分解实现信号分解。该方法不需要带通滤波,信号相干性好、带宽窄、系统简单。论文最后,通过仿真实验验证了波形设计的正确性和有效性。      

脉间Costas跳频脉内多载波混沌相位编码雷达信号设计与分析

该文在步进频信号的基础上,把基于混沌调制的多载波相位编码(Multi-Carrier Phase Coded, MCPC)信号作为子脉冲,用Costas跳频代替频率的线性步进,设计出脉间Costas跳频脉内多载波混沌相位编码(Inter-Pulse Costas frequency hopping and intra-pulse Multi-Carrier Chaotic Phase Coded, IPC-MCCPC)雷达信号,并对其模糊函数及自相关性能进行了研究。仿真分析表明,该文设计的信号继承了步进频信号用较小的瞬时带宽合成较大的工作带宽的优点,同时有效克服了步进频信号存在的距离-速度耦合的缺点。脉内多载波特性使得这种信号在保持总带宽和步进频信号相等的条件下减少跳频阶数,从而提高信号处理的数据率;混沌调相的引入使得这种信号具有更强的保密性;脉间频率的随机跳变使其模糊函数具有更低的周期性旁瓣。这种信号众多的参数、灵活的结构及较大的调制复杂度,增加了侦察接收机匹配和识别的难度,从而提高雷达的反截获性能。     

MIMO-OFDM系统信道估计中的最优导频设计

推导了MIMO-OFDM系统最优频域导频序列设计准则,推广传统两天线正交导频设计法到了任意天线时的设计,提出了一种导频信号峰均比为1,能达到正交导频时信道估计均方误差MSE下界的频域导频序列设计方法。并用仿真评估分析所提方法与传统设计方法在不同序列长度和天线数目情况下的性能差异,仿真结果表明采用这里所采用的正交导频序列设计方法可以减少序列的长度,提高系统的性能。     

MTMO—OFDM系统中空时／频码的性能分析

MIMO（多输入多输出）和OFDM（正交频分复用）技术的结合可以实现高数据传送速率并具有强的可靠性。文中分别研究基于STBC（空时分组编码）与SFBC（空频分组编码）的MIMO-OFDM系统和在不同的车载速度和时延扩展变化时的误比特率变化情况,结果表明：在不同环境中只有选择合适的系统参数才能发挥系统的最佳性能。     

MIMO天波超视距雷达正交信号设计研究

多输入多输出雷达(MIMO Radar)体制综合采用多通道、等效发射波束形成技术,为天波超视距雷达(OTHR)面临的杂波多普勒扩展提供了一条有效的解决途径。具有良好的自相关性能和低互相关电平的正交波形集是MIMO雷达体制应用的关键。从信号处理的角度出发,利用互模糊函数对正交频分线性调频信号(OFD-LFM)的互相关峰值幅度及位置进行了分析,给出了正交信号的设计规律,仿真实验验证了分析的正确性。     

伪随机码调相跳频信号的波形设计及距离处理

讨论了伪随机码调相跳频信号的表达形式和特点,并根据雷达系统的需求和参数设计的约束条件设计信号的波形;研究了回波信号的处理方法.根据信号的跳频和编码特性,距离处理分为编码测距和频间距离处理.利用伪随码的相关特性,对回波信号进行采样,提取与发射信号相关的距离信息;对于不同频率闹的距离处理,考虑到跳频产生的不同多普勒频率的影响,所以首先进行速度门的校正和相位补偿.MATLAB仿真结果表明,两种距离处理方法均可获得较为理想的距离信息.     

一种空频二维键移索引调制传输新方法

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术和正交频分复用(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing,OFDM)技术因其优秀的抗符号间干扰特性被广泛应用于高速数据传输,但传统MIMO-OFDM系统的检测需要在空频域中联合搜索调幅/调相信号,复杂度高。为降低系统复杂度,将索引调制技术与MIMO-OFDM系统相结合提出了一种激活特定空频单元,利用索引传输额外信息的新方法,并通过理论分析获得了该方法的近似闭合性能表达式。此外,利用数值仿真对分析结果进行了验证。理论推导与系统仿真结果均显示了所提方法能在不增加发射天线数目的前提下提高系统的发射分集增益。上述理论结果可以为下一代低功耗低复杂度的空频系统设计提供借鉴。     

基于稀疏矩阵和相关函数联合优化的MIMO-OFDM线性调频波形复用设计与实现方法

多输入多输出合成孔径雷达(Multiple-Input Multiple-Output Synthetic Aperture Radar, MIMO SAR)发射信号应该具有大时间带宽积和良好的模糊函数特性。该文联合优化稀疏矩阵和相关函数来设计多路正交的MIMO SAR 正交频分复用线性调频(OFDM chirp)信号,首先将MIMO SAR波形设计转化为跳频频率与跳频幅度的联合设计,并提出以最小化稀疏矩阵块相关系数及信号互相关峰值和为约束条件,采用迭代搜索法求解最佳编码矩阵;并以最小化信号自相关旁瓣峰值与互相关峰值之和为约束条件,采用遗传算法确定最佳幅度矩阵;最后采用组合优化搜索法设计出最佳信号。文中还分析了发射阵元数目、跳频总间隔数及总频率选择数与信号性能之间的关系。仿真结果表明此方法可以设计多路正交大时间带宽积OFDM chirp信号,同时降低信号的互相关峰值与自相关旁瓣峰值、提高互模糊性能。