本发明专利技术涉及一种雷达正交波形设计方法，一种基于OFDM的相干MIMO雷达正交波形设计方法，包括以下步骤：1、OFDM信号数学模型的建立，2、产生随机基带序列，3、对随机基带序列进行极性变换，4、对变换后的随机基带序列进行QPSK调制，5、构建随机抽取函数，6、对Ci利用冒泡法按从小到大的顺序进行排列，7、各个序列补零，8、利用步骤2-7产生的新的调制序列分别进行IFFT。本发明专利技术以原来通信中的OFDM信号为基础，通过构造随机函数，对OFDM信号的子载波进行随机抽取，从而获得若干组调制码元序列，然后利用离散时间快速傅里叶逆变换获得最终的SI-OFDM信号。本发明专利技术采用的方法简单明了，而且利用了IFFT，生成信号容易，更贴近工程实践。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种雷达正交波形设计方法，更具体地说，设及一种基于(FDM的相干 MIM0雷达正交波形设计方法。
技术介绍
随着雷达技术的发展和对其功能要求的提高，传统SIS0 (Single-Input Single-Ou化ut)雷达的性能瓶颈逐步凸显。新体制的MIM0雷达与其相比，具有较好的距离 和多普勒分辨率，提高了系统自由度，可W对抗目标的横截面积闪烁等优点。MIM0雷达的性 能与其发射的波形具有十分密切的关系。相干MIM0雷达要求发射波形之间相互正交，从而 获得宽波束低增益波形。在接收端，回波信号能够被彻底分开而不会产生相互干扰。因此， 正交波形的设计已经成为了本领域内的一个研究热点。 目前，比较常见的设计正交波形的方法主要有；基于雷达的模糊函数公式，求满足 一定优化条件下的波形；或者是利用LFM(Linear化equncyMo化lation)信号的频率斜率 进行变化，产生一组大时宽-带宽积的信号，或是W最小化优化均方误差估计和最大化互 信息为准则推导出满足该条件的信号。然而W上的几种方法仍存在着W下几个方面的不 足；1，产生信号的算法比较复杂，无论是基于模糊函数还是基于约束条件，都需要较多的数 学推导，工作量较大，在工程上实现也比较复杂；2,产生的信号的正交性实质上是在一定条 件下才可W满足，只能称为准正交信号；当不满足条件时，正交性容易被破坏，从而导致雷 达整体性能下降。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术目的是提供一种基于(FDM的相干MIM0 雷达正交波形设计方法。该方法是利用随机函数，对(FDM信号进行分解，从而产生出若干 个相互正交的波形。具体来说，首先对随机产生的基带序列进行串并变换和极性变换；接着 利用QPSK对该序列进行极性调制，然后根据随机函数对调制后的序列进行随机抽取，得到 若干组数据；最后分别对该几组数据进行IFFT(InverseFourierTransform,快速傅里叶 逆变换），从而得到一组相互正交的波形，称为SI-〇FDM(StochasticInterleavedOFDM)信 号。 为了实现上述专利技术目的，解决现有技术中所存在的问题，本专利技术采取的技术方案 是：一种基于0抑M的相干MIM0雷达正交波形设计方法，包括W下步骤： 步骤1、(FDM信号数学模型的建立；常见的(FDM信号可W表示为，【主权项】1. 一种基于OFDM的相干MMO雷达正交波形设计方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤UOFDM信号数学模型的建立：常见的OFDM信号可以表示为，式（1)中，d表示基带数字序列受到调制后的序列，由于这里OFDM信号不作为通 信信号使用，基带数字序列是随机产生的，因而d包含的是随机相位信息，该序列共有N 个，η表示下标，取值范围是：n = 1、2、.. .N，Af表示子载波的频率间隔，为保证子载波间 的正交性，需要满足T = 1/Λ f，其中，T表示一个OFDM信号的码元长度； 步骤2、产生随机基带序列：利用随机函数f (n) = rand(0, 1)，产生一个由0和1构 成的随机基带序列，总个数为2N，标记为x{m}，m是随机基带序列的下标，取值范围是 {1，2, · ·，2N}; 步骤3、对随机基带序列进行极性变换：对由0和1随机构成的基带序列进行极性变 换，对应的，0变为1，1变为-1，即X' {m} = 1-2 · X{m}，X' {m}是变换后的随机基带序列； 步骤4、对变换后的随机基带序列进行QPSK调制：对X' {m}中数据，两两分为一组 进行QPSK调制，调制后共有四种结果{1+j，I-j，-1+j，-I-j}，分别与四种不同的相位-一对应，对调制后随机基带序列的幅度值进行归一化后，可以表示为 d，包含有N个相位信息，即n = 1、2、...N; 步骤5、构建随机抽取函数：假设需要产生M个相互正交的波形组，则需要抽取产生M 组子序列，并且为保证各个波形组具有相同的子载波个数，需要满足k = N/M，其中，k为 正整数，它表示每个子序列包含的元素个数，N为原OFDM信号中的总子载波个数，随机抽 取函数需要满足一下几个条件：1，函数每次都是随机产生一个正整数的下标η'，其范围应 是在：1彡η'彡N ;2,第i组子序列Ci中的每个值都是不重复的，而且根据之前的约束条 件，每个子序列的元素个数应该都是相等的；3,所有的子序列应该满足以下两个约束条件： =0，C 1U C2... U Cm= d;其中，Ci表示随机函数抽取得到的第i个 调制码元序列，它对应第i个正交波形的调制序列，其中，下标i的取值范围是= {1、 2、... Μ}，该条件表明，所有的子集没有任何交集，且所有子集的并集是调制后随机基带序 列d，随机抽取函数对d的抽取过程包括一下几个子步骤： 子步骤（a)、初始化：令计数器count = 0,产生一个空的矩阵Ci; 子步骤（b)、随机函数rand (1，N)概率产生之间的一个任意数X ; 子步骤（c)、判断新产生的数X是否与本集合之前产生数和其他已经生成的集合中的 所有元素是否重合，若X = X'，其中X' e (C1U C2... U C^1U Ci),则回到子步骤（b)，否 贝1J，继续子步骤（d); 子步骤（d)、将产生的数存储到序列Ci中，计数器count加1 ; 子步骤（e)、判断计数器是否小于k，若不满足，表示序列长度已达到k，(^产生完毕，退 出；否则，继续子步骤（b); 步骤6、对Ci利用冒泡法按从小到大的顺序进行排列：由于C 1是无序的随机数，因此， 对(；利用冒泡法按从小到大的顺序进行排列，形成有序的C/ ; 步骤7、各个序列补零：对步骤6产生的序列进行补零，从而使序列长度达到N，由于原 来长度为k，因此需要补零个数为（M-I) k，以第i个序列为例，补零过程包括一下几个子步 骤： 子步骤（a)、产生长度为N，值均为O的零序列Di ; 子步骤（b)、遍历C/中的数据，取出下标值，假设j = l、2、...k，C/ 即是原始序列 d 的下标，也是对应新序列的下标Di ; 子步骤（c)、对应位置赋值々DJC/ ] = d]，则新的调制序列与d在相 同的下标出具有相同的值，而在没有被包含进C/的其他下标对应的序列值都用零补上； 步骤8、利用步骤2-7产生的新的调制序列分别进行IFFT :利用步骤2-7产生的新的调 制序列分别进行IFFT，从而产生各个正交信号，对于第i个信号，其数学表达式为：式（2)中，ε表示任意的正整数，由于新产生的信号是对原OFDM信号的调制码元进 行随机抽取，从而导致新信号中，相邻子载波频率间隔是个不确定的值，但可以明确的是， ε的值是个大于等于1的正整数，它等于在新信号中相邻的两个子载波的距离，即ε = C/ -CV 。【专利摘要】本专利技术涉及一种雷达正交波形设计方法，一种基于OFDM的相干MIMO雷达正交波形设计方法，包括以下步骤：1、OFDM信号数学模型的建立，2、产生随机基带序列，3、对随机基带序列进行极性变换，4、对变换后的随机基带序列进行QPSK调制，5、构建随机抽取函数，6、对Ci利用冒泡法按从小到大的顺序进行排列，7、各个本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于OFDM的相干MIMO雷达正交波形设计方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、OFDM信号数学模型的建立：常见的OFDM信号可以表示为，s(t)=Σn=0N-1d[n]·exp[j2π·nΔf·t]---(1)]]>式(1)中，d[n]表示基带数字序列受到调制后的序列，由于这里OFDM信号不作为通信信号使用，基带数字序列是随机产生的，因而d[n]包含的是随机相位信息，该序列共有N个，n表示下标，取值范围是：n＝1、2、...N，Δf表示子载波的频率间隔，为保证子载波间的正交性，需要满足T＝1/Δf，其中，T表示一个OFDM信号的码元长度；步骤2、产生随机基带序列：利用随机函数f(n)＝rand(0,1)，产生一个由0和1构成的随机基带序列，总个数为2N，标记为x{m}，m是随机基带序列的下标，取值范围是{1,2,..,2N}；步骤3、对随机基带序列进行极性变换：对由0和1随机构成的基带序列进行极性变换，对应的，0变为1,1变为‑1，即x'{m}＝1‑2·x{m}，x'{m}是变换后的随机基带序列；步骤4、对变换后的随机基带序列进行QPSK调制：对x'{m}中数据，两两分为一组进行QPSK调制，调制后共有四种结果{1+j,1‑j,‑1+j,‑1‑j}，分别与四种不同的相位一一对应，对调制后随机基带序列的幅度值进行归一化后，可以表示为d[n]，包含有N个相位信息，即n＝1、2、...N；步骤5、构建随机抽取函数：假设需要产生M个相互正交的波形组，则需要抽取产生M组子序列，并且为保证各个波形组具有相同的子载波个数，需要满足k＝N/M，其中，k为正整数，它表示每个子序列包含的元素个数，N为原OFDM信号中的总子载波个数，随机抽取函数需要满足一下几个条件：1，函数每次都是随机产生一个正整数的下标n'，其范围应是在：1≤n'≤N；2，第i组子序列Ci中的每个值都是不重复的，而且根据之前的约束条件，每个子序列的元素个数应该都是相等的；3，所有的子序列应该满足以下两个约束条件：C1∪C2...∪CM＝d[n]；其中，Ci表示随机函数抽取得到的第i个调制码元序列，它对应第i个正交波形的调制序列，其中，下标i的取值范围是：i＝{1、2、...M}，该条件表明，所有的子集没有任何交集，且所有子集的并集是调制后随机基带序列d[n]，随机抽取函数对d[n]的抽取过程包括一下几个子步骤：子步骤(a)、初始化：令计数器count＝0，产生一个空的矩阵Ci；子步骤(b)、随机函数rand(1,N)概率产生[1,N]之间的一个任意数x；子步骤(c)、判断新产生的数x是否与本集合之前产生数和其他已经生成的集合中的所有元素是否重合，若x＝x'，其中x'∈(C1∪C2...∪Ci‑1∪Ci)，则回到子步骤(b)，否则，继续子步骤(d)；子步骤(d)、将产生的数存储到序列Ci中，计数器count加1；子步骤(e)、判断计数器是否小于k，若不满足，表示序列长度已达到k，Ci产生完毕，退出；否则，继续子步骤(b)；步骤6、对Ci利用冒泡法按从小到大的顺序进行排列：由于Ci是无序的随机数，因此，对Ci利用冒泡法按从小到大的顺序进行排列，形成有序的Ci'；步骤7、各个序列补零：对步骤6产生的序列进行补零，从而使序列长度达到N，由于原来长度为k，因此需要补零个数为(M‑1)k，以第i个序列为例，补零过程包括一下几个子步骤：子步骤(a)、产生长度为N，值均为0的零序列Di[n]；子步骤(b)、遍历Ci'中的数据，取出下标值，假设j＝1、2、...k，Ci'[j]即是原始序列d[n]的下标，也是对应新序列的下标Di[n]；子步骤(c)、对应位置赋值：令Di[Ci'[j]]＝d[Ci'[j]]，则新的调制序列与d[n]在相同的下标出具有相同的值，而在没有被包含进Ci'的其他下标对应的序列值都用零补上；步骤8、利用步骤2‑7产生的新的调制序列分别进行IFFT：利用步骤2‑7产生的新的调制序列分别进行IFFT，从而产生各个正交信号，对于第i个信号，其数学表达式为：si(t)=Σn′=1kd[Ci′[n′]]·exp[j2π·ϵΔft]=Σn′=1kDi[Ci′[n′]]·exp[j2π·ϵΔft]---(2)]]>式(2)中，ε表示任意的正整数，由于新产生的信号是对原OFDM信号的调制码元进行随机抽取，从而导致新信号中，相邻子载波频率间隔是个不确定的值，但可以明...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王宗博，林智斌，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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