基于子载波提取的OFDM无源雷达频率分集方法

为了解决当前正交频分复用(OFDM)无源雷达波束形成无法对分布于同一角度不同距离处的目标信号进行区别处理的问题,提出了一种基于回波信号子载波提取的频率分集新方法。通过对接收阵列不同通道OFDM数据提取不同频率的子载波信号并独立地进行处理,使得接收端波束图具有距离-角度依赖性,从而可实现对同一角度内不同距离处的目标分别处理,同时分析了不同频率分集处理参数对波束图性能的影响。该频率分集处理方式可以提高距离维信号处理自由度,使得接收波束能量可聚焦于期望目标点处从而提升雷达目标检测、定位和杂波抑制等性能。仿真分析表明OFDM无源雷达回波信号经频率分集处理后可获得点状波束图,并通过实测数据分析验证了该方法的有效性与实用性。

NC-OFDM雷达通信一体化设计

雷达通信一体化有利于提高设备硬件资源利用率和频谱利用率,已成为近年来的研究热点。针对目前频谱资源稀缺的情况,结合认知无线电的概念,提出了基于非连续正交频分复用(NC-OFDM)的雷达通信一体化设计,对NC-OFDM雷达通信一体化信号测量目标特征进行了距离及速度的估计,并对基于NC-OFDM雷达通信一体化信号模糊函数、雷达成像的距离分辨率和方位分辨率、自相关性及误码率进行了分析,同时,选取互信息作为指标,利用优化算法进行波形设计。仿真结果表明,NC-OFDM雷达通信一体化信号具有较好的雷达探测性能和更为优良的无线通信性能。

DRFM干扰在OFDM新体制雷达中的研究

新体制雷达以正交频分复用(OFDM)数字调制方式作为雷达信号源,具有高频谱效率、高分辨能力等优点。本文首先介绍了新体制雷达系统的基本组成部分,主要包括OFDM信号源、发射模块、环境模块、接收模块和信号处理模块。其次介绍了数字射频存储器(DRFM)干扰的主要组成部分以及工作原理,其中主要包括假目标干扰。最后将DRFM干扰与新体制雷达结合,在加干扰和不加干扰两种情况下对仿真目标进行测距和测速,结果验证了新体制雷达测量目标的准确性以及DRFM干扰的可行性。对新体制雷达及DRFM干扰研究具有参考意义。

基于数据失真的雷达通信一体化OFDM波形设计方法

正交频分复用(OFDM)波形设计是实现雷达通信一体化的物理层关键技术之一。OFDM波形通常存在峰均功率比(PAPR)高,以及波形自相关旁瓣电平高的问题。该文针对现有联合降低PAPR和自相关旁瓣方法存在的通信速率下降问题,提出了一种基于数据失真的一体化波形设计方法。该文还将通信数据的误差矢量幅度作为优化目标之一,降低了数据失真引起的通信误码率。首先,构建了PAPR约束下最小化积分旁瓣比和误差矢量幅度的优化模型。其次,根据调制星座图特点,通过外围星座调制的数据失真和所有调制数据失真,将多目标高维非凸优化问题转化为两个单目标优化子问题,分别采取凸松弛操作和交替方向乘子法(ADMM)求解简化后的子问题,得到低积分旁瓣比波形和PAPR约束下的低误差矢量幅度波形。仿真结果表明该方法设计的一体化波形可满足PAPR要求,同时具有良好的感知和通信性能。

一种ZC-OFDM雷达干扰一体化波形设计与处理方法

雷达干扰一体化是优化射频资源、实现定向干扰的有效技术路径,雷达干扰一体化波形设计是雷达干扰一体化研究的重点。本文提出一种基于Zadoff-Chu序列和正交频分复用架构的雷达干扰一体化波形,研究了波形的设计与处理方法。波形以正交频分复用为调制方式、以时频分割复用为基本架构、通过Zadoff-Chu和Mersenne-Twister序列对频域子载波进行合理的分配和调制完成探测与干扰功能一体,在信号处理时采用先探干时频分离再脉冲压缩和相参处理的方式实现测距测速。理论分析和仿真试验表明,所提波形同时具备脉冲压缩主副瓣比大、多普勒容限强以及频率对准灵活、干扰随机性强的探干一体性能优点。

OFDM外辐射源雷达线性调频干扰抑制

随着外辐射源雷达技术的快速发展和逐步应用,干扰问题日渐受到关注。本文以对OFDM外辐射源雷达工作性能带来极大影响的线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)干扰为研究对象,根据线性调频干扰信号模型,从理论上分析了多周期线性调频干扰对OFDM外辐射源雷达的干扰形态和特性,并推导了干扰带宽与相关时延宽度的关系,进而提出了一种自适应多周期线性调频干扰抑制方法。所提干扰抑制方法首先在频域进行干扰检测并估计线性调频干扰带宽,然后根据干扰带宽在距离多普勒谱上选取慢时间维序列构造干扰子空间,最后通过干扰子空间正交投影实现对多周期线性调频干扰的抑制。在不同干扰强度、干扰带宽以及线性调频周期条件下,以基底改善因子作为评估指标,仿真验证了所提方法的有效性和鲁棒性。

基于导频的OFDM雷达通信一体化波形设计

为高效实现雷达通信一体化,提出了一种基于导频的正交频分复用(OFDM)雷达通信一体化波形设计方法。该方法充分利用通信系统中已有的导频信号,将导频与相位编码信号结合,实现雷达探测功能,且对通信速率等通信性能的影响较小。同时,为进一步增强雷达信号的抗干扰能力,引入混沌序列作为导频的相位编码序列。仿真结果表明,设计的一体化信号的模糊函数图呈优良的图钉形状,具有较高的距离-速度分辨率,同时,整体系统具有较高的通信速率与较低的通信误码率。

基于恒包络调制的CE-OFDM-8+8APSK-LFM雷达卫星通信一体化波形设计

在实际的星地通信环境中,为了更好地适应具有非线性特征的卫星通信信道和提高传统卫星通信信号的频谱利用率,在16PSK和16QAM通信信号的基础上设计了8+8APSK-LFM雷达通信一体化脉冲信号。为了更好地对抗多径延时扩展和频率选择性衰落,引入正交频分复用(OFDM)技术设计了OFDM-8+8APSK-LFM雷达通信一体化脉冲信号。为了彻底解决OFDM系统存在峰均功率比过高的问题和实现雷达通信一体化脉冲信号的恒模传输,引入恒包络(Constant Envelope,CE)技术设计了CE-OFDM-8+8APSK-LFM雷达通信一体化脉冲信号。误码率仿真结果表明,在信噪比为6 dB时,16PSK-LFM雷达通信一体化脉冲信号的误码率大约为8+8APSK-LFM雷达通信一体化脉冲信号的3.3倍。模糊函数仿真结果表明,OFDM-8+8APSK-LFM雷达通信一体化脉冲信号的鲁棒性强于8+8APSK-LFM雷达通信一体化脉冲信号,CE技术可以有效提高信号的距离和速度分辨率性能。设计的3个雷达卫星通信一体化脉冲信号能够较好地满足星地通信和雷达探测的需要。

Design of integrated radar and communication system based on MIMO-OFDM waveform

Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) waveform enables radar and communication functions simultaneously, which encounters low angle resolution and poor data rate for traditional single input single output (SISO) systems. To solve these problems, an integrated radar and communication system (IRCS) with multiple input multiple output (MIMO) OFDM waveform is proposed. The different limitations of radar and communication in designing such a system are investigated. Then, an optimization problem is devised to obtain suitable system parameters, including the number of subcarriers, subcarrier spacing, number of symbols, pulse repetition frequency (PRF) and length of cyclic prefix (CP). Finally, to satisfy the requirements of both radar and communication, the IRCS parameters are derived in three typical cases. Several numerical results are presented to illustrate the demands of radar and communication, inconsistent or consistent, for the IRCS parameters and the superiority of the proposed system.

基于OFDM的雷达通信一体化技术

雷达通信一体化技术可以最大程度地利用资源。本文设计一种OFDM信号形式的雷达通信一体化系统,对该技术进行深入的推导分析,给出了具体的实现方案。并对此方案进行了性能仿真,结果表明该方案能够实现雷达通信一体化的目的。

基于OFDM的雷达通信一体化信号设计

随着雷达系统和通信系统的快速发展,二者之间相互融合,能够凸显一体化系统设计和应用便利优势,如在通信系统方面,高数据速率传输能够更好地满足信号大带宽拓展需求,在一定程度上推动通信工作频段往高频段方向发展,有利于进行一体化的信号设计和应用。为此,从正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)信号的峰值平均功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)性能问题出发,通过仿真分别研究和探讨不同子载波数目以及调制方式对于OFDM一体化信号的PAPR特性的影响,列举两种改善PAPR性能的技术方法,以期达到预设的研究目标。

OFDM新体制雷达研究现状与发展趋势

正交频分复用(OFDM)雷达是近些年才提出的一种新体制雷达,它借鉴了通信系统中正交多载频的原理,相比于传统雷达,具有一些独特的优势。该文系统地介绍了OFDM雷达的特点,全面梳理了国内外关于OFDM新体制雷达研究的文献,总结了信号特性与波形设计、信号处理、新体制雷达系统等几个重点方向的研究进展,并分析了OFDM雷达未来的几个发展趋势和应用前景。

基于循环前缀的相位编码OFDM雷达多普勒频移估计和补偿

相位编码正交频分复用(PC-OFDM)雷达是近年来新体制雷达研究热点之一。该雷达信号对正交多载频进行相位调制,同时具有距离、多普勒高分辨。然而,PC-OFDM雷达对多普勒频偏较为敏感,该文研究了PC-OFDM雷达基于循环前缀(CP)对多普勒频偏进行估计,并基于估计值对频偏进行补偿,再进行脉冲压缩。仿真实验证明,该文方法能有效改善多普勒频偏所带来的1维距离像结构破坏和旁瓣抬升。

OFDM雷达信号合成目标高分辨距离像原理

正交频分复用(OFDM)技术近年来受到雷达界的关注,将其应用于雷达可以获得优异的抗干扰性能、数字化处理方式以及多功能一体化系统的实现。OFDM雷达信号在单脉冲内合成宽带,具有高距离分辨率,文中在介绍OFDM雷达特点的基础上主要研究了合成目标高分辨距离像原理。首先建立了点散射目标的OFDM雷达回波模型,推导了合成目标高分辨距离像的数学原理。然后着重针对OFDM多载频信号自身的特点研究了频偏对高分辨距离像的影响,得出的结论对于OFDM成像雷达的设计具有指导意义。最后,仿真实验证明了结论的合理性。

基于OFDM的多载波调制雷达系统信号处理及检测

该文首先给出了基于OFDM的多载波调制(OFDM-MCM)雷达系统的回波模型,在此基础上推导了系统的匹配滤波输出解析式,分析了系统的检测性能,并通过仿真对比分析了单载波调制(SCM)雷达和OFDM-MCM雷达的脉冲压缩输出积分旁瓣比和接收机工作特性。结果表明,与SCM雷达相比,在测量高速目标时,OFDM-MCM雷达具有更优的脉冲压缩性能和更高的检测概率。

一种基于Bernoulli混沌的四相编码OFDM雷达信号设计方法

相位编码正交频分复用(OFDM)雷达具有许多优良的性能,近年来受到雷达界的广泛关注。但在实际应用中,相位编码OFDM雷达信号存在优良编码数量不多、长度受限、峰均比过高等问题。该文针对这些问题,提出了一种基于Bernoulli混沌的四相编码OFDM雷达信号设计方法,可以构建任意数量和长度的编码,具有更大的设计自由度,并且通过初相加权,得到包络峰均比小于2的混沌四相编码OFDM信号,该信号在高分辨、多普勒等方面具有较多优良特性。

OFDM雷达及其关键技术研究进展

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)雷达采用了OFDM信号,具有大时宽带宽积,且信号编码方式灵活,通过不同的波形设计准则,能够自适应调整信号子载频的系数,具备了认知雷达系统的基本特点。通过简要回顾OFDM雷达的发展历程,讨论了OFDM雷达信号特点、信号处理及波形设计方法等关键技术,对目前的研究成果进行了分析与总结,指出了存在的问题。讨论了OFDM雷达的未来发展方向。

一种超分辨OFDM雷达通信一体化设计方法

传统OFDM雷达通常不考虑传递通信信息,该文设计出一种新的基于OFDM的雷达发射方式以实现雷达和通信的一体化,并提出一种基于通信信息补偿的目标距离速度联合高分辨估计方法。所设计的雷达发射方式,采用脉冲发射,每个脉冲由多个OFDM符号构成,在脉冲内实现通信功能;在雷达相干处理时间内,对回波进行通信信息补偿和解相干处理后,采用子空间投影方法实现对目标距离和速度的联合超分辨估计。理论分析和仿真实验表明,所提方法能够在保证通信功能的条件下,可有效实现雷达目标距离和速度的联合超分辨估计。

基于OFDM波形的短波通信与超视距雷达集成实验研究

该文利用武汉大学新近研制的全数字主被动一体化高频地波雷达硬件平台,开展了短波通信与雷达探测的一体化实验研究。结合高频电波特定传播环境,首先从通信角度介绍了正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)在短波通信中的关键技术,然后从雷达探测角度分析了OFDM参数设计准则及其对超视距雷达探测性能的影响,最后说明了通信信号解调与探测信息获取的处理流程及部分关键技术,并介绍了硬件平台、参数配置及实验结果。结果表明OFDM波形是一种良好的雷达通信一体化信号,该技术对超视距雷达(Over-The-Horizon Radar,OTHR)组网探测研究具有重要意义。

限幅法降低OFDM雷达通信一体化系统PAPR研究

为解决基于OFDM信号的雷达通信一体化系统峰均功率比较高的问题,分析了雷达与通信信号的特点,根据一体化系统实际,利用直接限幅算法对基于OFDM信号的雷达通信一体化系统PAPR进行抑制,并对不同限幅门限下PAPR抑制性能、系统误码率以及互相关函数进行了计算机仿真。研究表明,只要合理设置限幅门限,直接限幅法能够有效地降低一体化系统PAPR,由于限幅模块位于发射端,因此对雷达分系统目标检测性能影响较小;对于通信分系统,对信号直接限幅后会对误码率带来一定的影响,但是在信噪比较小时,仿真结果表明不论在衰落信道还是AWGN信道,直接限幅对系统的误码率性能影响不大。