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雷达通信一体化5G信号设计方法

信号处理 2023年第6期39卷 996-1005页

作者：王舒玉张海辉方学立马智杰张天贤电子科技大学信息与通信工程学院四川成都611731 中国航空无线电电子研究所上海200241 复杂航空系统仿真重点实验室北京100076

随着第五代(Fifth Generation, 5G)通信技术的发展,利用雷达通信一体化5G信号实现低空目标探测具有广泛的应用前景。本文提出一种雷达通信一体化5G信号设计方法,首先建立了雷达通信一体化正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Mu... 详细信息

随着第五代(Fifth Generation, 5G)通信技术的发展,利用雷达通信一体化5G信号实现低空目标探测具有广泛的应用前景。本文提出一种雷达通信一体化5G信号设计方法,首先建立了雷达通信一体化正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)信号发射接收模型,并提出一种区间线性相位压缩(Interval Linear Phase Compression,ILPC)通信信息调制方法来降低通信加入对信号探测性能的影响;接着以峰均功率比(Peak to Average Power Ratio, PAPR)、雷达脉压后的信噪比(Signal to Noise Ratio, SNR)恢复因子以及通信误码率(Bit Error Rate,BER)为优化目标,以发射信号循环前缀置零和时/频域序列恒模为约束,建立多目标优化问题模型;为了兼顾雷达性能和通信性能,本文提出一种时/频域迭代Clipping加滤波算法求解该优化问题。最后,在典型5G通信工作场景下验证了所提方法的有效性。

关键词：雷达通信一体化正交频分复用信号信号设计区间线性相位压缩

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雷达通信一体化信号调制技术综述

无线电工程 2022年第3期52卷 336-349页

作者：黄高见欧阳缮廖可非河南理工大学物理与电子信息学院河南焦作454003 桂林信息科技学院广西桂林541004 桂林电子科技大学信息与通信学院广西桂林541004

雷达通信一体化是指利用一个发射平台发射同一频段的调制信号,同时实现雷达与通信功能。从通信角度看,雷达与通信信号融合可以缓解频谱资源紧缺的压力,因为有限的频谱资源已经成为5G、6G通信技术发展中需要面对的关键问题。从雷达角度看... 详细信息

雷达通信一体化是指利用一个发射平台发射同一频段的调制信号,同时实现雷达与通信功能。从通信角度看,雷达与通信信号融合可以缓解频谱资源紧缺的压力,因为有限的频谱资源已经成为5G、6G通信技术发展中需要面对的关键问题。从雷达角度看,雷达与通信信号波形融合可以减小雷达电子设备体积,降低电磁干扰,提高电路集成度,这正是下一代雷达设计需要解决的难题。此外,雷达与通信信号融合可以解决雷达与通信在应用中对频谱资源的竞争问题,提高频谱资源利用效率及信息交互效率。全面梳理了雷达通信一体化调制技术,提出了在不同的雷达通信一体化应用场景中选择不同的一体化调制技术,并重点介绍了几种不同场景下的雷达通信一体化调制技术,同时,讨论了设计雷达与通信一体化信号需要面对的一些关键问题。

关键词：雷达通信一体化调制技术信号设计

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雷达通信一体化研究现状与发展趋势

电子与信息学报 2019年第3期41卷 739-750页

作者：肖博霍凯刘永祥国防科技大学电子科学学院长沙410073

雷达通信一体化通过一套共用的硬件设备实现雷达探测与通信传输,相比于传统单一的雷达或者通信设备,更易集成化、小型化和高效利用频谱。该文系统地介绍了雷达通信一体化的原理与特点,指出了一体化研究中亟需解决的问题,从典型的基于线... 详细信息

雷达通信一体化通过一套共用的硬件设备实现雷达探测与通信传输,相比于传统单一的雷达或者通信设备,更易集成化、小型化和高效利用频谱。该文系统地介绍了雷达通信一体化的原理与特点,指出了一体化研究中亟需解决的问题,从典型的基于线性调频(LFM)的雷达通信一体化信号出发,全面梳理了国内外针对雷达通信一体化的相关研究,着重归纳了正交频分复用(OFDM)与多入多出(MIMO)技术在雷达通信一体化波形设计、信号处理、一体化系统设计等几个重点方向的研究进展,并分析了雷达通信一体化未来的可能发展趋势及其在军事领域和民用智能交通领域的重要应用前景。

关键词：雷达通信一体化正交频分复用多入多出波形设计

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雷达通信一体化信号设计与研究

雷达通信一体化信号设计与研究

作者：董欣玥哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着现代信息技术的迅速发展与进步,作战平台面临的未知与挑战也在不断增加,需要安装更多的电子设备来支撑其战斗力以面对日益复杂的现代战场环境。雷达通信一体化系统可在一套硬件设备上同时实现雷达和通信功能,从而提高系统的资源利用... 详细信息

随着现代信息技术的迅速发展与进步,作战平台面临的未知与挑战也在不断增加,需要安装更多的电子设备来支撑其战斗力以面对日益复杂的现代战场环境。雷达通信一体化系统可在一套硬件设备上同时实现雷达和通信功能,从而提高系统的资源利用率,减轻雷达与通信系统间的电磁兼容和频谱干扰问题,极大提高了系统的可靠性。在雷达通信一体化的研究中,设计出既能实现目标探测功能又能实现数据传输功能的信号波形是研究过程的主要环节。因此以雷达通信一体化信号设计为切入点展开研究,同时考虑到由于通信基带信号的随机性会使雷达的目标检测功能受到影响,对一体化系统的接收模块提出了相应的改进方案。论文主要内容概括如下:首先,介绍了雷达通信一体化的基础原理。说明了雷达系统与通信系统的差异性以及实现一体化系统的可行性,给出了雷达通信一体化信号性能评价指标。分析了典型的雷达信号的模糊函数以及通信信号波形与频谱并给出仿真,介绍了一体化信号的设计准则。然后,基于雷达共用波形的一体化信号设计方案,提出了一种NLFM-16QAM雷达通信一体化信号。根据NLFM雷达信号与16QAM通信调制构建了NLFM-16QAM一体化信号模型,分别分析了NLFM-16QAM一体化信号的通信相关性能以及雷达相关性能,介绍了NLFM-16QAM信号探测目标后的信息获取方法,并利用NLFM-16QAM一体化信号对单个运动目标进行检测并给出了仿真。仿真结果表明所设计的雷达通信一体化信号具有较高的频带利用率和良好的自相关性能,模糊函数图呈现出理想的“图钉”状特征,能够实现对运动目标的距离与速度探测。最后,针对所设计的NLFM-16QAM信号的通信基带信号随机性会降低运动目标探测性能这一问题,对雷达通信一体化系统的接收端作出改进,提出小波包阈值降噪算法联合盲源分离算法的方法对到达接收端的NLFM-16QAM信号进行处理,其中盲源分离部分采用了自然梯度算法以及EASI算法,联合小波包阈值降噪首先去除由环境带来的噪声,之后再对NLFM-16QAM一体化信号进行分离。仿真实验结果表明NLFM-16QAM信号经过改进的接收端后对同一运动目标进行探测,距离维弥散现象以及速度维的目标幻影现象得到明显改善。

关键词：雷达通信一体化信号设计小波包降噪盲源分离

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雷达通信一体化波形设计算法研究

雷达通信一体化波形设计算法研究

作者：叶名锟厦门理工学院

学位级别：硕士

随着5G时代的到来,商业通信服务呈现爆炸式增长,导致本就有限的频谱资源变得更加拥塞与稀缺。为最大限度地利用稀缺频谱,出现了允许单个系统同时适应雷达和通信功能的技术。雷达通信一体化系统(Dual-Functional Radar-Communication,DF... 详细信息

随着5G时代的到来,商业通信服务呈现爆炸式增长,导致本就有限的频谱资源变得更加拥塞与稀缺。为最大限度地利用稀缺频谱,出现了允许单个系统同时适应雷达和通信功能的技术。雷达通信一体化系统(Dual-Functional Radar-Communication,DFRC)通过共享相同的硬件和频谱资源,实现有效通信以及雷达传感。这种方案不仅能够缓解频谱拥塞,还有利于提高两者的性能。然而,雷达和通信系统之间频谱和硬件共享的成功关键取决于高质量的雷达通信一体化波形设计。因此,本文基于雷达通信一体化的波形设计算法,旨在提供具有优秀性能的双功能波形,主要的工作有:(1)针对雷达通信一体化系统框架,分别介绍了雷达与通信系统的系统组成结构和基本工作原理,在此基础上概述了两系统的差异性与相似性,并由此给出了一体化系统的架构与分析其可行性。最后阐述了雷达目标探测的基本原理并分析了通信中具有前沿性的滤波器组多载波(Filter Bank Multi-Carrier,FBMC)技术。(2)针对基于雷达信号的一体化波形,通过在集成的线性调频信号与连续相位编码信号(Continue Phase Modulation-Linear Frequency Modulation,CPM-LFM)的基础上,设计了一种基于窄符号间距的预编码器,同时引入时变调制指数ˉh替代传统调制指数,得到改进后的连续相位编码信号ˉh-CPM。再以LFM信号作为载波嵌入通信符号构建新型DFRC波形ˉh-CPM-LFM。数值结果表明该双功能波形能够有效的实现通信和雷达探测功能。(3)针对基于通信信号的一体化波形,通过在最佳有限持续时间脉冲(Optimal Finite Duration Pulses,OFDP)原型滤波器的基础上,以近似完美符号重建和最小化带外能量泄漏作为优化准则得到优化问题,并将其优化问题松弛为半正定规划(SemiDefinite Programming,SDP)得到SDP原型滤波器,继而以此原型滤波器构建基于FBMC的新型雷达通信一体化波形。数值结果表明该双功能波形同样能够有效地实现通信和雷达探测功能。

关键词：雷达通信一体化 LFM信号 FBMC信号模糊函数原型滤波器

面向多目标多用户的雷达通信一体化恒模波形设计

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电子与信息学报 2023年第11期45卷 3821-3829页

作者：朱锦锟金添唐宇航宋勇平刘伟国防科技大学电子科学学院长沙410073

双功能雷达通信一体化系统可以使硬件和频谱资源得到有效利用,是解决当前无线频谱资源紧张问题的一种有效途径。该文针对同时多目标探测与多用户通信场景,以雷达接收回波的信干噪比(SINR)为指标保障雷达的探测性能,采用通信多用户干扰(M... 详细信息

双功能雷达通信一体化系统可以使硬件和频谱资源得到有效利用,是解决当前无线频谱资源紧张问题的一种有效途径。该文针对同时多目标探测与多用户通信场景,以雷达接收回波的信干噪比(SINR)为指标保障雷达的探测性能,采用通信多用户干扰(MUI)作为通信指标保证通信传输性能。与此同时,为保证发射端功率放大器工作在饱和区域,增加了波形恒模的约束条件。该文通过对波形以及滤波器的联合优化,提出了一种在满足通信MUI功率一定的情况下,最大化雷达多目标探测回波最小信干噪比(SINR)的波形设计优化模型。针对此优化问题,采用了交替迭代优化的方法来求解此问题。仿真结果表明,所设计的波形在多目标探测以及多用户通信场景下,通过调整通信MUI功率门限,可以在保证通信MUI功率性能前提下,实现对多目标回波最小SINR的优化。

关键词：雷达通信一体化多输入多输出波形设计恒模

基于串行时分CC-CDMA的雷达通信一体化

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通信学报 2023年第9期44卷 127-138页

作者：李玉博崔健冯俊超陈晓玉燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066000 河北省信息传输与信号处理重点实验室河北秦皇岛066000

为了提升目标检测性能,解决多目标和多用户之间的自干扰和互干扰问题,基于串行时分互补码−码分多址(CC-CDMA)技术提出一种雷达通信一体化系统。首先,借用码分复用机理在发射端通过广义普洛黑−修−莫尔斯(GPTM)序列调整互补码中不同子序... 详细信息

为了提升目标检测性能,解决多目标和多用户之间的自干扰和互干扰问题,基于串行时分互补码−码分多址(CC-CDMA)技术提出一种雷达通信一体化系统。首先,借用码分复用机理在发射端通过广义普洛黑−修−莫尔斯(GPTM)序列调整互补码中不同子序列对不同时间片上信号的扩频顺序,生成雷达通信一体化信号。其次,雷达接收端通过2次处理,利用逐点最小化方法将处理结果进行融合,提升雷达子系统的目标检测能力。最后,在通信接收端使用对应发射端扩频顺序的子序列对接收到的信号进行解扩,通过交织编码和汉明编码进一步降低误码率。仿真结果表明,与其他雷达通信一体化系统相比,所提系统具有更低的误码率、更高的多普勒分辨率和更好的旁瓣抑制性能。

关键词：雷达通信一体化码分复用串行时分扩频广义普洛黑−修−莫尔斯序列

一种基于分布式孔径的雷达通信一体化波形设计方法

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雷达学报（中英文） 2023年第2期12卷 297-311页

作者：刘柳梁兴东李焱磊曾致远唐海波中国科学院空天信息创新研究院微波成像技术国家级重点实验室北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049

雷达通信一体化波形设计是近年来的研究热点。基于紧凑式阵列的一体化波形支持多方向目标探测和多用户通信,但面对主瓣内同方向不同距离的干扰和窃听行为时,存在抗主瓣干扰能力差、通信信息泄露等问题。因此,该文提出了一种基于分布式... 详细信息

雷达通信一体化波形设计是近年来的研究热点。基于紧凑式阵列的一体化波形支持多方向目标探测和多用户通信,但面对主瓣内同方向不同距离的干扰和窃听行为时,存在抗主瓣干扰能力差、通信信息泄露等问题。因此,该文提出了一种基于分布式孔径的雷达通信一体化波形设计方法以操控波形在三维空间的分布。首先,根据近场信号传播模型建立波形合成约束,在指定位置合成所需的雷达和通信波形。然后,对各个子孔径增加恒模约束,构建以最小化发射功率为准则的一体化波形优化模型。由于模型的非凸性,采用交替投影算法进行迭代求解。仿真结果表明,该文所提方法在雷达目标和通信目标位置同时合成了期望波形,实现了三维空间波形操控。

关键词：雷达通信一体化分布式孔径三维空间操控波形合成恒模约束

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雷达通信一体化技术研究综述

信号处理 2020年第10期36卷 1615-1627页

作者：梁兴东李强王杰李焱磊中国科学院空天信息创新研究院北京100190 中国科学院大学北京100049 中国电子科技集团公司信息科学研究院北京100086 南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044

随着科学技术高速发展和应用需求的不断拓展,雷达传感和无线通信系统在收发通道、信号与数据处理、管理与控制等方面的差异正逐步缩小,已呈现出一体化趋势,为未来电子信息系统的发展提供了新的机遇和挑战。本文深度剖析了雷达与通信一... 详细信息

随着科学技术高速发展和应用需求的不断拓展,雷达传感和无线通信系统在收发通道、信号与数据处理、管理与控制等方面的差异正逐步缩小,已呈现出一体化趋势,为未来电子信息系统的发展提供了新的机遇和挑战。本文深度剖析了雷达与通信一体化的内在本质和潜在优势,概括了发展历程和研究现状,指明了一体化理论瓶颈和关键性技术挑战,并重点围绕信号一体化这一核心难点,首次提出了基于多维信号波形的创新性解决思路。最终,本文展望了雷达通信一体化的小型化和泛在化发展趋势,试图为未来先进电子信息系统的研制奠定基础。

关键词：雷达通信一体化信号一体化多维信号波形正交频分复用调制功率维度拓展