[發(fā)明專利]一種基于相干相位調(diào)制廣播模式的雷達通信一體化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110938151.1
• 申請日: 2021-08-16
• 公開（公告）號: CN113466796B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫俊賢;呂如意;艾曉宇;廖紅舒;甘露;徐政五
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué);宜賓電子科技大學(xué)研究院
• 主分類號: G01S7/288
• 分類號: G01S7/288;H04B7/0413;H04B7/06;H04B7/08
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發(fā)明屬于信號處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于相干相位調(diào)制廣播模式的雷達通信一體化方法。本發(fā)明首先在保證雷達性能的基礎(chǔ)上，求解旁瓣區(qū)域相位優(yōu)化問題得到一個權(quán)向量，對其進行相位旋轉(zhuǎn)得到一組不同相位的權(quán)向量。所有權(quán)向量構(gòu)成一個權(quán)向量集合，從而得到了對應(yīng)的相位符號字典。通信接收機在旁瓣區(qū)域通過匹配濾波得到接收信號相位，與字典進行比較后可以解碼處嵌入的二進制通信信息。該發(fā)明相比相干相位調(diào)制和廣播模式，同時具有相干相位調(diào)制的低誤碼率特性以及旁瓣區(qū)域通信的廣播特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信號處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于相干相位調(diào)制廣播模式的雷達通信一體化方法。

背景技術(shù)

近幾十年來雷達和通信技術(shù)都取得了重大進步并成為人類日常生活中不可或缺的組成部分。隨著5G時代的到來，無線通信設(shè)備的數(shù)量已有了爆炸式的增長，剩余可供人類利用的頻譜范圍越來越稀缺。為了能更好利用頻譜資源以及提升系統(tǒng)的硬件集成度，雷達通信一體化成為了一個重要的研究方向。

雷達通信一體化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是在雷達發(fā)射信號的同時將通信信息進行嵌入。基于波束圖復(fù)增益的相位調(diào)制的雷達通信一體化方法設(shè)計了一組發(fā)射波束形成權(quán)向量，使它們具有相同的發(fā)射波束形成復(fù)增益幅度圖，但每個發(fā)射復(fù)增益在預(yù)設(shè)置通信方向上的相位是不同的，這些不同的相位構(gòu)成了預(yù)先設(shè)計的相位符號集合。通信接收機處通過檢測這些不同的相位，與設(shè)定的通信符號對比，便可以得到通信信息序列。

基于相位調(diào)制的信息嵌入雷達通信一體化方案有很多，如相干相位調(diào)制、非相干相位調(diào)制、廣播模式等。相干相位調(diào)制只發(fā)射一種波形，通信接收機檢測收到的波形的絕對相位來獲得通信符號，因此雷達發(fā)射機和通信接收機之間需要完美的相位同步。非相干相位調(diào)制與廣播模式需要發(fā)射兩種正交波形，通信接收機通過檢測這兩種波形間的相對相位來獲得通信符號，因此雷達發(fā)射機和通信接收機之間不需要相位同步。

基于相干相位調(diào)制的信息嵌入方案對方向性依賴大，當通信接送機在高速移動中會降低通信質(zhì)量。廣播模式可以進行全方向的通信，但其通信質(zhì)量不高。因此需要一種能將兩者優(yōu)點結(jié)合而減少缺點的信息嵌入方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于相干相位調(diào)制廣播模式的雷達通信一體化方法，實現(xiàn)了在旁瓣區(qū)域內(nèi)高效地進行通信。相對相干相位調(diào)制和廣播模式，本方法同時具有相干相位調(diào)制的低誤碼率特性以及在旁瓣區(qū)域進行通信的廣播特性。

為了便于理解，對本發(fā)明采用的技術(shù)作如下說明：

考慮到一個具有M個收發(fā)陣列的MIMO雷達，基于相干相位調(diào)制的信息嵌入使用單個雷達波形，此時發(fā)射信號可以表示為：

其中(·)^*是求共軛，t是快時間，ψ_u(t)是一組正交波形，P_u是波形ψ_u(t)的發(fā)射功率，u是波束形成權(quán)向量，T是雷達脈沖持續(xù)時間。

在通信接收機的接收的基帶信號可以用公式表達為：

y_com(t；τ)＝α_ch(τ)a^T(θ_c)s(t；τ)+n(t；τ)

其中(·)^T是矩陣轉(zhuǎn)置，τ是慢時間，即第τ個脈沖周期，α_ch是信道系數(shù)，a是天線陣列導(dǎo)向矢量，θ_c是通信角度，n(t；τ)是零均值加性高斯白噪聲。

在每個雷達脈沖期間，通過從預(yù)先設(shè)計的相位集合中選擇不同的相位φ_k來進行基于相干相位調(diào)制的通信信息嵌入。需要設(shè)計權(quán)向量w將發(fā)射功率集中在期望的主瓣區(qū)域Θ，同時在旁瓣區(qū)域中功率盡可能小。即求解如下優(yōu)化問題：