[發明專利]一種基于PMEPR-PSLR聯合優化的OFDM波形設計方法

有效

• 申請號: 201710803313.4
• 申請日: 2017-09-08
• 公開（公告）號: CN107677995B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 崔國龍;李雯;李洋漾;熊丁丁;王祥麗;楊婧;孔令講
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 甘茂

本發明公開了一種基于PMEPR?PSLR聯合優化的OFDM波形設計方法。現有的關于OFDM信號的波形設計都是考慮的單一的參數的優化，即僅優化峰均包絡比(PMEPR)或者峰值旁瓣電平比(PSLR)。考慮現代的電子作戰體系趨向于綜合性一體化，即雷達通信一體化信號設計的研究越來越成熟，不僅要考慮信號的雷達探測性能，同時也要考慮其在通信中的應用。為此，本發明考慮利用凸優化理論，構建以PMEPR為目標函數，以PSLR以及能量為約束的優化問題。首先，利用SDP的松弛方法，將該問題簡化，并利用CVX工具箱進行相關處理。接著，利用隨機化的方法對最優解進行逼近處理。通過仿真實驗可進一步驗證該設計方法的可行性，對應PMEPR以及PSLR的值也得到了相應的改善。

技術領域

本發明屬于雷達通信一體化波形設計領域，它特別涉及了OFDM(正交頻分復用)信號建模，最優化理論以及雷達探測領域。

背景技術

隨著現代科學技術的不斷發展，現代軍事戰爭正在朝著系統對抗的方向進行轉變。這就要求現代作戰平臺配備眾多電子作戰裝備來提高作戰平臺的生存能力和綜合作戰能力。即如何實現各個系統裝備橫向的一體化發展成了許多研究專家和學者共同關注的問題。探索和研究綜合性一體化電子作戰體系的相關技術，已經成為了現代戰爭中需要解決的關鍵問題之一。OFDM信號是一個典型的通信信號，具有良好的抗干擾能力，高速傳輸能力和易于實現的特點，所以在一體化信號設計中得到廣泛應用。但是它的最大缺陷就是信號包絡起伏很大，這會使在波形發射中引起功放進入飽和狀態以導致信號的失真，并且可能導致子載波之間的干擾問題，所以如何平滑OFDM信號的包絡是研究的一個重點問題。

目前，雷達通信一體化設計的概念已經受到了國內外的廣泛關注及重視，基于OFDM的一體化波形研究已經相對完善，在文獻“OFDM waveform design compromisingspectral nulling,side-lobe suppression and range resolution[C].IEEE RadarConference,Cincinnati,USA,2014:1424-1429.”中，考慮了OFDM信號頻譜的約束，以及對應的自相關函數的優化問題，并沒有考慮到信號包絡起伏的優化問題。在文獻“Low PMEPROFDM radar waveform design using the iterative least squares algorithm.IEEESignal Processing Letters，22.11(2015):1975-1979”中，提出了一種基于子載波預留的降低OFDM信號PMEPR(峰均包絡功率比)的算法，將優化問題轉化為最小二乘問題，并且利用迭代算法進行求解，但僅僅考慮單一的參數優化，沒有考慮峰值旁瓣的抑制問題。

發明內容

本發明的目的是在考慮現代的電子作戰體系趨向于綜合性一體化，即雷達通信一體化信號設計的研究越來越成熟，設計一種雷達通信一體的OFDM信號實現信號峰均包絡以及峰值旁瓣的聯合優化，提高雷達目標探測性能，平滑信號的包絡更易于硬件實現。

本發明的解決方案：首先，設計波形優化問題。考慮利用凸優化理論，構建以PMEPR為目標函數，以PSLR(峰值旁瓣電平比)以及能量為約束的優化問題；利用SDP(半正定規劃)的松弛方法，將該問題簡化，并利用凸優化工具箱進行相關處理；利用隨機化的方法對最優解進行逼近處理。接著，利用設計好的波形進行目標距離以及速度的測量。該方法有效解決了PSLR以及PMEPR的聯合優化問題，通過相關的仿真實驗驗證該算法的有效性。

本發明提供了一種基于PMEPR-PSLR聯合優化的OFDM波形設計方法，它包括以下步驟：

步驟1、初始化系統參數

初始化系統參數包括：OFDM信號的帶寬B，時寬T，子載波個數N，子載波頻率間隔Δf，采樣率f_s，峰值旁瓣約束參數為γ，能量約束參數為P；

步驟2、建立信號模型