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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

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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

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