[發(fā)明專利]基于MIMO雷達(dá)通信一體化信號的變進(jìn)制編解碼方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410261798.5
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN103997395B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李軍;陳克微;姜?dú)J山;王珍;劉靜秋;李朝海;王德旺
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04L1/06
• 分類號: H04L1/06;H04L1/00;H04B1/707;H04B7/0413
• 代理公司: 成都虹橋?qū)＠聞?wù)所(普通合伙)51124
• 代理人: 李凌峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)通信技術(shù)，特別涉及MIMO雷達(dá)/通信射頻一體化技術(shù)。

背景技術(shù)

雷達(dá)和通信兩大系統(tǒng)功能不同，但都依賴于電磁波的發(fā)射和接收，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上也有相當(dāng)大的相似或雷同之處。固態(tài)器件和數(shù)字信息技術(shù)的發(fā)展使雷達(dá)和通信共享硬件資源變得現(xiàn)實(shí)可行。雷達(dá)通信一體化系統(tǒng)能夠在完成空間目標(biāo)探測、跟蹤和定位的同時，進(jìn)行制導(dǎo)、控制所需的實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸，對實(shí)現(xiàn)裝備的通用化、小型化和多功能化，在不增加系統(tǒng)復(fù)雜性的前提下提升裝備體系的自動化、網(wǎng)絡(luò)化水平，具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義，是未來電子作戰(zhàn)平臺綜合一體化系統(tǒng)發(fā)展的主要方向。

雷達(dá)和通信共享信號的方式主要有以下三類類型：①獨(dú)立波形，分時信道；②獨(dú)立波形，同時信道；③波形共享，見[基于MIMO的雷達(dá)通訊一體化技術(shù)芻議[C].劉紅明，張瑋，李軍，何子書，劉娜.雷達(dá)會議.2012(11)]。其中波形共享是目前研究的熱點(diǎn)，波形設(shè)計及信號處理技術(shù)的研究是波形共享射頻一體化系統(tǒng)的必要基礎(chǔ)。本專利的內(nèi)容即屬于這一范疇。

射頻一體化已有的研究主要針對相控陣?yán)走_(dá)體制進(jìn)行，由于傳統(tǒng)相控陣?yán)走_(dá)主要以窄波束工作,很難同時覆蓋跟蹤目標(biāo)和導(dǎo)彈、己方飛機(jī)等遠(yuǎn)程通信對象，通信和探測任務(wù)只能分時進(jìn)行，一體化系統(tǒng)時間和能量資源的使用效率受到很大限制，見[基于艦載相控陣?yán)走_(dá)的一體化通信系統(tǒng)研究[A].胡玉平.現(xiàn)代雷達(dá)，2008(1)]。基于波形共享的射頻一體化系統(tǒng)研究仍舊處于起步階段，采用的共享信號主要是線性調(diào)頻信號(LFM)或正交頻分復(fù)用信號(OFDM)等常用的雷達(dá)信號波形,加載在發(fā)射信號中的通信信息表現(xiàn)為初始頻率、調(diào)頻斜率等參數(shù)的變化，這種方式兼顧了雷達(dá)與通信系統(tǒng)的不同要求。接收端通過分?jǐn)?shù)階傅里葉變換完成信息提取，其能量聚集的不同位置代表了信息解碼的不同結(jié)果，見[基于Chirp信號的雷達(dá)通信一體化研究[A].李曉柏，楊瑞娟，程偉.雷達(dá)科學(xué)與技術(shù)，2012(4).180-186]。然而線性調(diào)頻信號不是通信中常用的信號形式，在解決收發(fā)同步、多徑環(huán)境下的信息提取等方面，會遭遇很難解決的技術(shù)問題。

MIMO(多輸入多輸出)雷達(dá)起源于通信中的MIMO思想，相對相控陣?yán)走_(dá)具有明顯的優(yōu)勢，見[MIMO雷達(dá)概念及其技術(shù)特點(diǎn)分析.何子述,韓春林,劉波.電子學(xué)報.2005,33(12A):2441-2445]。工作于MIMO寬波束照射模式時，探測、跟蹤的目標(biāo)和遠(yuǎn)程通信對象很容易同時處于MIMO雷達(dá)的探測波束之中。因此，以MIMO技術(shù)為背景的射頻一體化系統(tǒng)更具可行性和實(shí)用性。只要選擇合理的編碼方式,將通信信息以特定的格式包含在雷達(dá)探測波形中，便能夠在完成目標(biāo)跟蹤或探測的同時，向波束照射范圍內(nèi)的通信設(shè)備傳送信息。使用大時寬相位編碼信號時，MIMO雷達(dá)與擴(kuò)頻通信的系統(tǒng)參數(shù)非常接近，為本專利提供了又一理論依據(jù)，詳見專利[劉紅明，張瑋，嚴(yán)茁，李軍，何子述.一種基于MIMO雷達(dá)通信的一體化編解碼方法：中國，CN103401661[A].2013-11-20[2014-03-05]]。采用其中的擴(kuò)頻碼的設(shè)計方法和變進(jìn)制數(shù)，按照某一規(guī)則對擴(kuò)頻碼進(jìn)行編碼，且編碼方式必須有對應(yīng)的譯碼方式，一一對應(yīng)保證了其信息傳輸?shù)挠行?。但該方案在編解碼雙方的先驗(yàn)信息同步的問題上未做深入研究，在編解碼的實(shí)時性問題上優(yōu)化不夠完善。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要克服目前MIMO雷達(dá)通信可能存在編解碼雙方的先驗(yàn)信息不同步的缺點(diǎn)，提供一種基于MIMO雷達(dá)通信一體化信號的變進(jìn)制編解碼方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是，基于MIMO雷達(dá)通信一體化信號的變進(jìn)制編碼方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、MIMO雷達(dá)設(shè)置有M個通道，第M個通道加載時頻基準(zhǔn)信號，其余M-1個通道加載通信信息；

步驟2、使用遺傳算法優(yōu)化出(M-1)×Ls個擴(kuò)頻子碼串，將其均分為M-1段，按照通道順序及擴(kuò)頻子碼串的順序以每一段擴(kuò)頻子碼串對應(yīng)一個通道，作為該通道的備用子碼串，將第n個通道的擴(kuò)頻子碼串記為S_n,1、S_n,2、……、S_n,Ls，設(shè)每個通道有L個信息位，其中Ls>L，則總共能表示的狀態(tài)個數(shù)為其可攜帶的信息量為

步驟3、將第n個通道所要傳送的通信信息映射為數(shù)值Dn,其取值范圍為：其中，n＝1,2，……，M-1；

步驟4、將包含通信信息的數(shù)值D_n轉(zhuǎn)換成變進(jìn)制數(shù)：q_n,1q_n,2……q_n,L，其中，n＝1,2，……，M-1，則變進(jìn)制數(shù)第k位的數(shù)值即為q_n,k；