在雷达通信一体化领域,设计出既能实现雷达探测功能又能实现通信信息传输功能的同波形信号是至关重要的一个环节。针对在雷达信号脉冲内对通信信息调制后自相关性能低的问题,提出一种高频带利用率以及低自相关旁瓣的基于非线性调频(NLFM...在雷达通信一体化领域,设计出既能实现雷达探测功能又能实现通信信息传输功能的同波形信号是至关重要的一个环节。针对在雷达信号脉冲内对通信信息调制后自相关性能低的问题,提出一种高频带利用率以及低自相关旁瓣的基于非线性调频(NLFM)信号的雷达通信一体化信号形式。将NLFM信号作为16阶正交幅度调制(16QAM)信号的载波,建立NLFM-16QAM雷达通信一体化信号模型,分析该信号的模糊函数以及相关的雷达与通信性能。在此基础上,针对所提出的NLFM-16QAM信号因其通信基带信号的随机性使雷达功能受到影响,从而降低了运动目标探测性能这一问题,将一体化系统的接收端作出改进,提出小波包降噪联合自然梯度算法对NLFM-16QAM信号进行接收处理。仿真结果表明,所提信号的频带利用率明显高于低阶调制的雷达通信一体化信号的频带利用率,在自相关性能方面,所提信号比16QAM-LFM信号的积分旁瓣比降低了23.07 d B,峰值旁瓣比降低了26.08 d B,NLFM-16QAM信号在经过改进接收端的联合算法处理后,运动目标的检测结果获得显著改善。展开更多
针对多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达通信一体化(dual-function radarcommunication,DFRC)系统性能对信道状态信息(channel state information,CSI)精度敏感的问题,构建了非完美CSI条件下的模数混合波束形成设...针对多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达通信一体化(dual-function radarcommunication,DFRC)系统性能对信道状态信息(channel state information,CSI)精度敏感的问题,构建了非完美CSI条件下的模数混合波束形成设计模型,提出了一种鲁棒的混合波束形成器优化方法。利用CSI误差的先验统计信息,在满足通信中断概率约束的同时最小化雷达方向图加权均方误差,以得到期望的发射数字和模拟波束形成矩阵。所提出的非凸优化问题首先利用坎泰利(Cantelli)不等式进行近似处理,再利用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)求解。仿真实验对比了多种算法之间的性能差异,验证了所提出的MIMO-DFRC混合波束形成设计方法具有高效性和鲁棒性。展开更多
随着无线通信技术的发展,雷达和通信频段逐渐相互重叠,使得雷达通信一体化成为了缓解频谱资源紧张的最好的实现方法之一。作为雷达通信一体化的主要载体之一,正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)的波形设计...随着无线通信技术的发展,雷达和通信频段逐渐相互重叠,使得雷达通信一体化成为了缓解频谱资源紧张的最好的实现方法之一。作为雷达通信一体化的主要载体之一,正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)的波形设计方法可分为两大类,一类是复用波形设计,另一类是共用波形设计。由于共用波形设计需要考虑雷达和通信性能之间的折中,且在雷达信号处理过程和通信接收端需要设计专门的处理流程,因此在频谱资源较为充足时,基于OFDM的复用波形设计比起共用设计优势更明显。由于OFDM对多普勒的敏感性高,基于OFDM的复用波形设计不适用于高速运动场景。针对这一问题,本文提出了一种基于正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)的雷达通信一体化复用波形设计。这种设计利用OTFS多普勒容忍性高的特点,可实现高速运动场景下的雷达通信一体化。鉴于OTFS的时延-多普勒域和雷达的快时间慢时间概念相似,本文采用多普勒复用的方法实现了一体化复用信号设计,并提出了该波形下的通信和雷达接收端的处理流程。通信接收端通过OTFS解调可实现高速通信,雷达接收端无须进行波形分离,可直接利用常规雷达信号处理流程完成目标信息的估计。本文通过仿真验证了所提一体化复用波形的可行性,同时通过仿真验证了所提波形在高速运动场景上,相比于OFDM体制复用波形在雷达目标参数估计和通信误码率上的优势。展开更多
通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)作为6G的关键技术之一,广泛应用于智慧交通、智能家居等领域。随着频谱资源的紧缺、技术发展的融合,促使通信和感知功能的一体化,其中ISAC的波形设计是同时实现高效率通信和...通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)作为6G的关键技术之一,广泛应用于智慧交通、智能家居等领域。随着频谱资源的紧缺、技术发展的融合,促使通信和感知功能的一体化,其中ISAC的波形设计是同时实现高效率通信和高精度感知的研究重点。从ISAC技术趋势、波形设计重要性、应用场景和发展现状四方面进行了简要介绍,对以通信为主的波形设计、以感知为主的波形设计和波形复用设计进行了分析总结,阐述了联合波形设计的一体化性能边界以及潜在的一体化波形新型设计方式;并对ISAC波形设计的发展方向进行展望。展开更多
文摘在雷达通信一体化领域,设计出既能实现雷达探测功能又能实现通信信息传输功能的同波形信号是至关重要的一个环节。针对在雷达信号脉冲内对通信信息调制后自相关性能低的问题,提出一种高频带利用率以及低自相关旁瓣的基于非线性调频(NLFM)信号的雷达通信一体化信号形式。将NLFM信号作为16阶正交幅度调制(16QAM)信号的载波,建立NLFM-16QAM雷达通信一体化信号模型,分析该信号的模糊函数以及相关的雷达与通信性能。在此基础上,针对所提出的NLFM-16QAM信号因其通信基带信号的随机性使雷达功能受到影响,从而降低了运动目标探测性能这一问题,将一体化系统的接收端作出改进,提出小波包降噪联合自然梯度算法对NLFM-16QAM信号进行接收处理。仿真结果表明,所提信号的频带利用率明显高于低阶调制的雷达通信一体化信号的频带利用率,在自相关性能方面,所提信号比16QAM-LFM信号的积分旁瓣比降低了23.07 d B,峰值旁瓣比降低了26.08 d B,NLFM-16QAM信号在经过改进接收端的联合算法处理后,运动目标的检测结果获得显著改善。
文摘针对多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达通信一体化(dual-function radarcommunication,DFRC)系统性能对信道状态信息(channel state information,CSI)精度敏感的问题,构建了非完美CSI条件下的模数混合波束形成设计模型,提出了一种鲁棒的混合波束形成器优化方法。利用CSI误差的先验统计信息,在满足通信中断概率约束的同时最小化雷达方向图加权均方误差,以得到期望的发射数字和模拟波束形成矩阵。所提出的非凸优化问题首先利用坎泰利(Cantelli)不等式进行近似处理,再利用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)求解。仿真实验对比了多种算法之间的性能差异,验证了所提出的MIMO-DFRC混合波束形成设计方法具有高效性和鲁棒性。
文摘随着无线通信技术的发展,雷达和通信频段逐渐相互重叠,使得雷达通信一体化成为了缓解频谱资源紧张的最好的实现方法之一。作为雷达通信一体化的主要载体之一,正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)的波形设计方法可分为两大类,一类是复用波形设计,另一类是共用波形设计。由于共用波形设计需要考虑雷达和通信性能之间的折中,且在雷达信号处理过程和通信接收端需要设计专门的处理流程,因此在频谱资源较为充足时,基于OFDM的复用波形设计比起共用设计优势更明显。由于OFDM对多普勒的敏感性高,基于OFDM的复用波形设计不适用于高速运动场景。针对这一问题,本文提出了一种基于正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)的雷达通信一体化复用波形设计。这种设计利用OTFS多普勒容忍性高的特点,可实现高速运动场景下的雷达通信一体化。鉴于OTFS的时延-多普勒域和雷达的快时间慢时间概念相似,本文采用多普勒复用的方法实现了一体化复用信号设计,并提出了该波形下的通信和雷达接收端的处理流程。通信接收端通过OTFS解调可实现高速通信,雷达接收端无须进行波形分离,可直接利用常规雷达信号处理流程完成目标信息的估计。本文通过仿真验证了所提一体化复用波形的可行性,同时通过仿真验证了所提波形在高速运动场景上,相比于OFDM体制复用波形在雷达目标参数估计和通信误码率上的优势。
文摘通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)作为6G的关键技术之一,广泛应用于智慧交通、智能家居等领域。随着频谱资源的紧缺、技术发展的融合,促使通信和感知功能的一体化,其中ISAC的波形设计是同时实现高效率通信和高精度感知的研究重点。从ISAC技术趋势、波形设计重要性、应用场景和发展现状四方面进行了简要介绍,对以通信为主的波形设计、以感知为主的波形设计和波形复用设计进行了分析总结,阐述了联合波形设计的一体化性能边界以及潜在的一体化波形新型设计方式;并对ISAC波形设计的发展方向进行展望。
