[發明專利]一種基于互信息的雷達通信一體化系統性能分析方法

有效

• 申請號: 201910206758.3
• 申請日: 2019-03-19
• 公開（公告）號: CN109861768B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 張天賢;鄧艷紅;田團偉;韓毅;孔令講;崔國龍
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04B17/29
• 分類號: H04B17/29;H04B17/15;H04B17/391;G01S7/40
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

1.一種基于互信息的雷達通信一體化系統性能分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、雷達通信一體化系統接收雷達信號和通信信號并進行建模，得到復合信號；

S2、根據所述雷達信號和通信信號的頻帶是否重合選擇頻帶共存方式；

S3、分別計算雷達系統和通信系統的性能表征，得到雷達通信一體化系統的性能表征；

S4、根據所述步驟S2中選擇的頻帶共存方式，選擇相應的性能分析方式對雷達通信一體化系統進行性能分析；

所述步驟S4包括：

S41、將雷達頻帶、通信頻帶分為間距為Δf的N個子頻帶，根據所述步驟S2中選擇的頻帶共存方式，選擇相應的性能分析方式對雷達通信一體化系統進行性能分析，對于同頻段的復合信號，采用串行干擾消除方法；

S42、傳統獨立共存方式下的雷達通信一體化系統性能分析；

將通信帶寬和雷達頻帶分別定義為

B_c＝αB,B_r＝βB

其中，α和β為帶寬調整因子，滿足α+β＝1(0≤α≤1,0≤β≤1)；

傳統獨立共存方式下的目標與接收雷達信號之間的互信息為

傳統獨立共存方式下的通信頻帶中不存在雷達信號，第n個子頻帶的信噪比為

其中，p_cl,n為傳統獨立共存方式下第n個子頻帶中的通信分配功率，相應子頻帶的通信率為

其中，N＝αB/Δf表示傳統獨立共存方式下通信子頻帶的數量；

為使通信率C_I最大化，根據N個子頻帶的信道狀態自適應分配通信功率P_cI，其表達式為

max C_I

P_cI,n≥0,n＝1,2,…,N

功率分配問題為一個凸優化問題，其最優解采用KKT條件進行表征，其對應的拉格朗日函數為

其中，μ_n,(n＝1,2,…,N)和ν為拉格朗日乘子；

KKT條件為

μ_nP_cI,n＝0,

P_cI,n≥0,

μ_n≥0,n＝1,2,…,N

求解KKT條件得到最優解p^*_c,n

其中，(·)⁺＝max(·,0)；

S43、部分頻帶共存方式下的雷達通信一體化系統性能分析；

部分頻帶共存方式下，雷達通信一體化系統可在同一頻段運行雷達和通信功能，B_r和B_c有重疊，即1＜α+β≤2；

只含雷達信號的雷達獨立頻帶N_ro和包含雷達、通信信號的混合頻帶N_mix有

雷達獨立頻帶中的子頻帶n_roth,(n_ro＝1,2,…,N_ro)中沒有通信信號的干擾，相應子頻帶的互信息為

混合頻帶中的子頻帶n_mixth,(n_mix＝1,2,…,N_mix)中存在相互干擾雷達信號和通信信號，定義p_cM,n表示部分頻帶共存方式下混合頻帶子頻帶n_mixth中分配的功率，相應子頻帶n_mixth接收到的能量為

混合頻帶子頻帶n_mixth對應的互信息為

部分頻帶共存方式下的總互信息為

采用串行干擾消除對接收到的復合信號進行處理，對雷達信號進行解碼后，將其從觀測波形中去除，得到無雷達信號干擾的原始通信信號，得到部分頻帶共存方式下通信率。