大时间—带宽积OFDM chirp波形设计与仿真研究

作     者：程胜娟 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王文钦

授予年度：2015年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：OFDM chirp 多波形 

摘      要：在多输入多输出(Multiple-Input Multiple-output,MIMO)合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)系统中,所使用的波形应该是正交的,而且具有大时间带宽积、良好的相关与模糊函数特性。本文主要研究联合正交频分复用(OFDM)技术和chirp信号的多路正交波形设计方法,完成了所设计波形的理论仿真及性能分析。具体而言,主要的工作包括以下几个方面:(1)基于频域插零的思想,提出一种以chirp信号为基信号的OFDM chirp波形设计方法。通过公式推导及计算机仿真,确定了所设计波形的参数,并讨论了其时域、频域、相关函数、模糊函数、抗多普勒效应及峰均比特性。仿真结果表明,此设计方案可在不明显降低性能的条件下,产生更多的正交波形。(2)提出一种结合直接序列扩频技术和OFDM chirp波形的扩频编码OFDM chirp(Spread Spectrum Coded OFDM chirp,SSCOC)波形设计方法。讨论了各个参数,包括直接扩频码的长度、类型,chirp信号带宽和持续时间对SSCOC波形最大互模糊函数(Cross-Ambiguity Function,CAF)值的影响。同时,还分析了SSCOC波形的时域、频域及相关函数的特性,并与扩频编码线性调频(Spread Spectrum Coded LFM,SSCL)波形、扩频编码两路OFDM chirp(Spread Spectrum Coded Two OFDM chirp,SSCTOC)波形进行了性能比较分析。此设计方案可保证波形在发射端和接收端都是正交的,而且波形具有大时间—带宽积。(3)提出一种联合跳频技术和chirp信号的跳频编码OFDM chirp(Frequency Hopping Coded OFDM chirp,FHCOC)波形设计方法。首先从波形模型入手来推导最佳波形所需要满足的条件,然后将最小化波形的互相关函数峰值作为约束条件来设计最佳波形。分别使用迭代穷举搜索法、遗传算法来求解最佳编码矩阵和最佳幅度矩阵。最后,通过计算机仿真验证了所设计波形性能的优越性,并给出了波形性能与波形数目、跳频间隔数目Q和选择频率指数之间的关系。仿真表明,此设计方案可以很容易产生多数目并有良好相关和模糊特性的正交波形。