一种基于OFDM-chirp的雷达通信一体化波形设计与处理方法

雷达通信一体化波形设计是近年来的研究热点.有学者提出利用正交频分复用(OFDM)信号的奇偶载波分别调制雷达与通信功能来实现一体化.但OFDM通信系统一般采用循环前缀(CP)来避免多径效应带来的载波间干扰(ICI)和符号间干扰(ISI),这会降低能量利用率,并会形成虚假目标,影响雷达性能;此外,传统的OFDM一体化信号对...     

基于OFDM的雷达通信一体化信号设计

随着雷达系统和通信系统的快速发展,二者之间相互融合,能够凸显一体化系统设计和应用便利优势,如在通信系统方面,高数据速率传输能够更好地满足信号大带宽拓展需求,在一定程度上推动通信工作频段往高频段方向发展,有利于进行一体化的信号设计和应用。为此,从正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）信号的峰值平均功率比（Peak to Average Power Ratio,PAPR）性能问题出发,通过仿真分别研究和探讨不同子载波数目以及调制方式对于OFDM一体化信号的PAPR特性的影响,列举两种改善PAPR性能的技术方法,以期达到预设的研究目标。     

一种OFDM雷达通信一体化的距离超分辨方法

针对雷达通信一体化中的共享信号设计问题,设计了一种脉冲体制正交频分复用(OFDM)波形,并提出了一种基于OFDM共享信号的雷达通信一体化距离超分辨方法.每一脉冲为通信中的一帧,实现通信信息调制,并讨论了利用雷达副瓣进行通信信息传输的可行性.在雷达相干处理时间内,利用脉间通信调制信息的随机性实现距离解模糊,然后在通信信息补偿后构建距离的稀疏重构模型,并利用实现距离的超分辨估计.理论分析和仿真实验说明,所提方法能有效提高距离分辨力,并实现Mbit/s的数据通信.     

雷达通信一体化技术研究综述

随着科学技术高速发展和应用需求的不断拓展,雷达传感和无线通信系统在收发通道、信号与数据处理、管理与控制等方面的差异正逐步缩小,已呈现出一体化趋势,为未来电子信息系统的发展提供了新的机遇和挑战。本文深度剖析了雷达与通信一体化的内在本质和潜在优势,概括了发展历程和研究现状,指明了一体化理论瓶颈和关键性技术挑战,并重点围绕信号一体化这一核心难点,首次提出了基于多维信号波形的创新性解决思路。最终,本文展望了雷达通信一体化的小型化和泛在化发展趋势,试图为未来先进电子信息系统的研制奠定基础。      

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。

     

一种超分辨OFDM雷达通信一体化设计方法

传统OFDM雷达通常不考虑传递通信信息,该文设计出一种新的基于OFDM的雷达发射方式以实现雷达和通信的一体化,并提出一种基于通信信息补偿的目标距离速度联合高分辨估计方法。所设计的雷达发射方式,采用脉冲发射,每个脉冲由多个OFDM符号构成,在脉冲内实现通信功能;在雷达相干处理时间内,对回波进行通信信息补偿和解相干处理后,采用子空间投影方法实现对目标距离和速度的联合超分辨估计。理论分析和仿真实验表明,所提方法能够在保证通信功能的条件下,可有效实现雷达目标距离和速度的联合超分辨估计。     

基于OFDM随机步进频的雷达通信一体化信号模型

为了解决雷达通信一体化系统中的雷达信号与通信信号较难分离的问题,在正交频分复用(OFDM)雷达的基础上,提出了一种基于OFDM脉间随机步进频的雷达通信一体化信号模型,通过频率捷变将数据信息加载到雷达信号上,利用随机的步进频率传输数据,从而使一体化信号能同时实现雷达探测和数据通信功能,避免了信号分离。同时设计了雷达通信一体化方案,在雷达接收端,运用相关法实现一维距离成像;在通信接收端,通过带通滤波器组检测频率点解调数据。仿真实验结果表明,一体化信号能实现分米级的距离高分辨和速率为Mbit/s级的数据通信,能够满足大批量数据传输的要求。     

OFDM雷达通信一体化波形相参积累研究

传统雷达系统不同脉冲发射相同的波形,而在OFDM雷达通信一体化系统中,为了最大化通信数据率,不同脉冲需要发射不同的OFDM雷达通信一体化波形。在进行多脉冲相参积累时,一体化波形不同脉冲间的差异可能会导致目标能量积累性能下降。针对该问题,本文从理论上推导发现,当通信调制信息服从相位均匀分布时,不同脉冲波形在脉冲压缩处理后,主瓣内的相位与时间延迟成线性关系。此外,不同脉冲间,由多普勒引入的相位变化占主导因素,而时域非完全匹配所造成的相位改变可忽略。理论分析和仿真实验表明,OFDM雷达通信一体化波形不会影响目标在主瓣内能量的相参积累。      

组播OFDM系统中基于子载波成对调整的功率分配算法

 研究了在总功率的约束下,组播OFDM系统中最大化组播速率的功率分配问题. 首先引入贪婪算法求解该问题以降低复杂度,但贪婪算法只执行预设的固定次数分配后即停止,其截止条件与功率分配过程中的状态无关,无法有效地提高系统性能;进而提出了两种基于子载波成对调整的功率分配算法,在初始功率分配的基础上选择子载波对交换功率,将功率重新分配给能够使组播速率提高得最多的子载波,并只在无法进一步提高组播速率时才停止调整. 研究和仿真结果表明,所提出的两种调整算法能够有效地提高组播速率,性能接近根据凸函数优化方法求得的最优解,且显著降低了算法的复杂度.     

基于LFM 信号相位/ 调频率调制的探通一体化共享信号设计

探通一体化是雷达对抗复杂电磁干扰的一种重要手段,其中基于线性调频(LFM)信号的共享信号设计是实现探通一体化的关键技术之一。文中提出了一种LFM 信号相位/ 调频斜率调制的探通一体化共享信号设计方法,通过设计附加相位或调频斜率以实现基准LFM 信号的调制,构建一个具有良好自相关和互相关性能的共享信号库。仿真给出了共享信号设计参数的选取依据,并分析了其探测及通信性能,证明了其在目标检测及通信应用中的优势。     

QAM-OFDM雷达通信共享信号长时间相参积累算法

QAM-OFDM(Quadrature Amplitude Modulation-Orthogonal Frequency Division Multiplexing)雷达通信共享信号因携带随机通信信息,其脉压旁瓣的随机性较大,类似噪声的影响。针对该问题,采用基于Keystone变换的长时间相参积累算法抑制其旁瓣。在共享信号模型的基础上,分析了其脉压旁瓣受随机通信信息的影响以及采用长时间相参积累抑制其旁瓣的可行性,然后采用Keystone变换校正其长时间相参积累产生的距离单元走动,并进行多普勒模糊补偿处理。理论分析和仿真结果表明,该方法使得回波能量积累集中,能有效实现共享信号脉压旁瓣的抑制。     

基于失配序列的OFDM同步算法

提出了一种利用失配序列来完成OFDM符号同步的新方法.在发端直接加入失配序列作为OFDM符号的训练序列,在收端将OFDM符号序列与失配滤波器系数做相关运算,利用失配序列的优良自相关特性和有效抑制旁瓣的特点,很好地完成符号同步.在多径信道下,与已有方法进行比较.仿真结果表明,提出的算法在计算复杂度低的情况下有效降低了同步均值偏差,提高了正确同步估计的概率.     

一种新的OFDM后缀信号-PP

本文提出了一种可用于正交频分复用(OFDM)系统的新型后缀信号-导频后缀(PP:Pilot Postfix),并以此设计了PP-OFDM系统.PP信号由OFDM符号中的导频线性处理生成,它在接收端可以和OFDM符号中的导频相干合并.在此基础上本文给出了PP-OFDM信道估计、以及考虑了信道估值误差的数据符号估计算法.理论分析表明,相对于另外两种OFDM系统中常用的前/后缀信号-循环前缀/补零后缀(CP/ZP),PP信号可以提高信道估计性能.仿真表明,CP/ZP/PP-OFDM分别采用各自的最优导频功率分配参数时,PP-OFDM的误码率最低,这得益于PP-OFDM更好的信道估计性能.PP-OFDM的最优导频功率分配参数应通过二维搜索得到,ZP/PP-OFDM仅有一维参数可优化.     

基于零点消除的无线OFDM系统 信道缩短均衡器

针对无线信道的有限冲激响应及其全零点特性,本文设计了一种基于零点消除的无线正交频分复用(OFDM)系统信道缩短均衡器,该均衡器利用零点消除的方式有效地缩短信道时延扩展长度,并采用反馈滤波器的形式来实现无限冲激响应滤波器,该方案不仅降低了信道缩短均衡器算法的复杂度,而且也大大简化了无线OFDM系统的设计与实现.仿真结果验证了上述方案和算法的有效性.     

基于IEEE802.16d系统的简易信道估计算法

提出了基于IEEE802.16d标准的当信道的响应大于循环前缀(CP)时一种简易的信道估计算法。利用系统前导的特殊时域结构,在不增加系统实现复杂度的基础上就可以很好地消除由于循环前缀不足而带来的ICI和ISI的干扰。仿真结果表明该方法可以满足IEEE802.16d在高速非视距环境下对信道估计的性能要求,该研究结果对高传输速率的信道信息估计有较大的参考价值。     

一种新的OFDM联合信道估计方法

OFDM（正交频分复用）作为一种高效可靠的传输方式,被广泛应用于无线通信系统中,近年来越来越受到人们的关注。文中主要研究基于导频的OFDM信道估计,在此基础上提出了一种采用最小二乘法的联合信道估计方法。这种方法能够将传送数据与导频结合起来进行更精确的信道估计,从而提高系统性能。仿真结果表明,文中方法优于经典的信道估计方法。     

基于扩频的雷达-通信一体化信号的设计

为应对日益复杂的电磁环境,作战平台不得不配备越来越多的电子设备,这无疑会增大作战平台体积,增加彼此之间的干扰。为解决这一问题,一种最为有效的途径就是实现作战平台的一体化。基于信号共享的思想,设计了一种基于 MSK（最小频移键控）直接序列扩频的雷达通信一体化信号,并分别从频谱以及雷达模糊函数的角度对其进行了深入分析。理论分析表明,所设计的一体化信号具有恒包络、频谱利用率高、低截获概率以及可用于实现多址通信等众多优点。仿真结果表明,该一体化信号具有近似图钉形的模糊函数,可用于实现雷达与通信的一体化。     

Cyclic-Auto-Correlation Based Timing Estimation Algorithm for Time-Frequency Overlapping Multi-Carrier Signals

In recent years, the time-frequency overlapping multi-carrier signal has been a novel and valuable topic in blind signal processing, especially in the non-cooperative receiving field. But there is little related research in public published papers. This paper proposes two timing estimation algorithms, which are non-data-aided and based on the cyclic auto-correlation function. In order to evaluate the performance of the proposed algorithms, the theoretical bound of the timing estimation is derived. According to the analyses and simulation results, the effectiveness of the proposed algorithms has been demonstrated. It shows that Method I has better performance than Method II. However, Method II does not need prior information, so it has a wider range of applications.