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雷达通信共享信号处理方法研究

雷达通信共享信号处理方法研究

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作者：代雪飞哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

雷达和通信在以往的研究中往往作为单独的两个系统进行研究，但是二者有很强的相似性。雷达的主要功能为对目标进行探测，通信的主要功能为完成不同设备间的信息交互。如果将二者结合，不仅能够减少舰载、机载、弹载场合应用中的设备空... 详细信息

雷达和通信在以往的研究中往往作为单独的两个系统进行研究，但是二者有很强的相似性。雷达的主要功能为对目标进行探测，通信的主要功能为完成不同设备间的信息交互。如果将二者结合，不仅能够减少舰载、机载、弹载场合应用中的设备空间，实现硬件共享，降低电磁干扰，而且可以将二者优势互补，比如通信能够依托雷达设备的指向功能，降低误码率。本文针对两种雷达通信共享波形展开研究，一种是利用单载波的线性调频(LinearFrequencyModulation，LFM)雷达信号上调制通信数据的最小频移键控(MinimumShiftKeying，MSK)-LFM雷达通信共享信号;第二种是基于正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)的雷达通信共享信号。　　对于单载波MSK-LFM雷达通信共享信号，本文从信号产生、模糊函数、检测概率、误码率、频带利用率等多方面展开分析。MSK-LFM信号在时域波形和频谱上同时体现了MSK调制信号以及LFM信号的特征，如果与LFM信号同能量的情况下，其检测概率与LFM信号基本一致;如果与MSK调制信号同参数的情况下，其误码率与MSK调制信号基本一致。　　针对MSK-LFM信号存在的一些问题展开研究。针对MSK-LFM信号存在的频谱外泄问题，本文将调整码元排布法运用到MSK-LFM信号中，该方法通过对码元排布进行频谱压缩，能够有效解决频谱外泄的问题。针对抗多普勒干扰性能差问题，本文提出了一种基于MSK-LFM信号的二次线性迭代快速估计算法，该算法通过两次线性迭代运算对输入信号偏移量进行预测，可以估计频率和调频率两个变量，与其他估计算法相比，该算法具有实时性高的优点，能够应用于MSK-LFM信号的多普勒估计。针对抗多径时延性能差的问题，本文将扩频技术应用到MSK-LFM雷达通信共享信号上，有效地降低了多径时延对共享信号的误码率的影响。研究了基于匹配滤波和多普勒滤波器组的MSK-LFM信号的距离和速度估计方法，能够适用单目标及多目标场景。　　对于多载波OFDM雷达通信共享信号，本文分别对二进制相移键控（BinaryPhaseShiftKeying，BPSK)-OFDM、互补P4-OFDM、16进制正交振幅调制(QuadratureAmplitudeModulation，QAM)-OFDM雷达通信共享信号的雷达和通信性能展开分析。针对OFDM雷达通信共享信号存在的峰均功率比较高的问题，采用限幅法和部分传输序列法进行解决，分析了两种算法对不同调制方式的OFDM雷达通信共享信号的适用性。研究了空白保护间隔技术用于解决OFDM雷达通信共享信号采用的循环前缀带来的旁瓣高的问题。　　针对现有的OFDM雷达通信共享信号距离速度估计算法存在的实时性较低的问题，本文提出了一种基于OFDM的旋转不变信号参数估计技术-多信号分类联合(EstimatingtheSignalParametersviaRotationalInvarianceTechnique-MultipleSignalClassification,ESPRIT-MUSIC)算法实现距离-速度联合快速估计。该算法在首先将雷达通信共享回波信号模型转变为类似均匀线阵信号模型，并采用加权系数时频域平滑算法实现解相干处理;然后利用ESPRIT算法进行粗估计，再利用MUSIC算法进行精估计，从而实现距离-速度联合快速估计。该算法适用于对实时性和超分辨均有要求的OFDM雷达通信共享系统应用。

关键词：雷达通信共享信号处理二次线性迭代快速估计距离-速度联合估计

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