基于OFDM技術(shù)的雷達(dá)通信共享信號(hào)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、現(xiàn)今武器平臺(tái)受到的威脅日趨增多,所面臨的電磁環(huán)境亦更為復(fù)雜。為應(yīng)對(duì)這一狀況,武器平臺(tái)必須裝備愈來(lái)愈多的電子設(shè)備,這無(wú)疑會(huì)影響其機(jī)動(dòng)性,帶來(lái)電磁兼容問(wèn)題,進(jìn)而降低整體作戰(zhàn)效能。為減小武器平臺(tái)的體積和電磁干擾,一種有效的途徑就是實(shí)現(xiàn)電子裝備的一體化。雷達(dá)與通信作為武器平臺(tái)中的兩個(gè)重要組成部分,二者一體化的實(shí)現(xiàn)意義重大。
　　為最大限度的實(shí)現(xiàn)雷達(dá)通信一體化,人們提出了信號(hào)能量共享的概念。基于信號(hào)能量共享的雷達(dá)通信一體化系統(tǒng),就是利用系統(tǒng)

2、公共資源,使得所設(shè)計(jì)的共享信號(hào)在實(shí)現(xiàn)雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)的同時(shí),能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的高效傳輸。
　　本文基于信號(hào)能量共享的思想,利用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交頻分復(fù)用)技術(shù),對(duì)雷達(dá)通信一體化信號(hào)共享做了大量的研究,主要工作和創(chuàng)新如下:
　　1)分析了傳統(tǒng)雷達(dá)系統(tǒng)與通信系統(tǒng)之間的差異性和相似性,以及雷達(dá)通信一體化實(shí)現(xiàn)所帶來(lái)的資源約束問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上,建立了對(duì)雷達(dá)通信共

3、享信號(hào)進(jìn)行評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則。
　　2)在分析現(xiàn)有的基于OFDM和基于偽隨機(jī)序列的雷達(dá)通信一體化實(shí)現(xiàn)方式缺陷的基礎(chǔ)上,通過(guò)將OFDM技術(shù)與擴(kuò)頻技術(shù)相結(jié)合設(shè)計(jì)了一種新的共享信號(hào),即MC-CDMA(Multicarrier CDMA,多載波碼分多址)共享信號(hào)。擴(kuò)頻技術(shù)的使用,使得該共享信號(hào)具有更低的截獲概率、更強(qiáng)的通信保密性以及潛在的多址能力,同時(shí)較現(xiàn)有OFDM共享信號(hào)的峰均功率比低4dB以上。
　　3)對(duì)MC-CDMA共享信

4、號(hào)和LFM信號(hào)模糊函數(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析,前者具有圖釘形的模糊函數(shù),但距離和多普勒旁瓣較高。針對(duì)這一問(wèn)題,本文就MC-CDMA信號(hào)特殊的時(shí)頻域結(jié)構(gòu),引入了一種基于調(diào)制符號(hào)的雷達(dá)信號(hào)處理算法,并利用加窗旁瓣抑制技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn),加窗加權(quán)使得MC-CDMA信號(hào)距離旁瓣最大可降低47dB。此外,該算法可以徹底消除共享信號(hào)中所調(diào)信息對(duì)目標(biāo)檢測(cè)的影響,較傳統(tǒng)的基于相關(guān)的處理方法,距離旁瓣最大可降低45dB。
　　4)針對(duì)OFDM信號(hào)峰均功率比

5、較大以及CE-OFDM(Constant Envelope OFDM,恒包絡(luò)OFDM)信號(hào)載波間干擾有待降低的缺陷,結(jié)合恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)以及MSK信號(hào)快速滾降的頻譜特性設(shè)計(jì)了一種新的共享信號(hào),即CE-MSK-OFDM共享信號(hào)。該信號(hào)使得OFDM信號(hào)峰均功率比降至0 dB這一理想狀態(tài),并有效降低CE-OFDM信號(hào)的載波間干擾。
　　5)將CE-MSK-OFDM共享信號(hào)與理想相位編碼下的OFDM雷達(dá)信號(hào)模糊函數(shù)進(jìn)行了對(duì)比。仿真表明,CE

6、-MSK-OFDM共享信號(hào)具有更好的模糊函數(shù)特性,所攜帶的通信信息幾乎不會(huì)對(duì)系統(tǒng)雷達(dá)性能帶來(lái)負(fù)面的影響。為便于后續(xù)系統(tǒng)波形參數(shù)的設(shè)計(jì),還對(duì)各個(gè)參數(shù)對(duì)其模糊函數(shù)性能的影響進(jìn)行了仿真分析。
　　6)從系統(tǒng)的角度出發(fā),對(duì)系統(tǒng)波形參數(shù)、工作模式以及鏈路維護(hù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與分析,并分別構(gòu)建了基于MC-CDMA和CE-MSK-OFDM的雷達(dá)通信一體化系統(tǒng)框架,對(duì)系統(tǒng)的雷達(dá)性能和通信性能進(jìn)行了仿真分析。仿真表明,鏈路連通區(qū)內(nèi)平均吞吐率在2Mbps以