一种基于FMCW的雷达通信一体化波形生成方法技术

一种基于FMCW的雷达通信一体化波形生成方法，本发明专利技术涉及基于FMCW的雷达通信一体化波形生成方法。本发明专利技术的目的是为了解决现有雷达与通信系统过多占用资源，成本较高，易产生电磁干扰的缺点。具体过程为：步骤一、生成雷达线性调频连续波(FMCW)；步骤二、生成通信数据，将通信数据进行QPSK调制，得到调制后的通信数据；步骤三、将调制后的通信数据加载到雷达线性调频连续波(FMCW)上，生成雷达通信一体化波形QPSK‑FMCW信号s(t)；QPSK为正交相移键控。本发明专利技术用于雷达通信领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FMCW的雷达通信一体化波形生成方法
本专利技术涉及基于FMCW的雷达通信一体化波形生成方法。
技术介绍
近年来，雷达通信一体化技术由于其可以同时实现目标探测与数据传输功能的特点，而受到了广泛关注。实现雷达与通信系统的一体化有助于实现装备的通用化、小型化和多功能化，避免过多占用资源，降低成本，具有十分重要的现实意义。目前，实现雷达通信系统的一体化的方法主要分为两种：一种是雷达与通信功能共用硬件系统，但分别发射雷达与通信信号来实现相应的功能；另一种方法是雷达与通信功能共用硬件系统与发射信号来同时实现两种功能。由于实现两种功能在信号上的共用能够最大程度的节约成本与利用资源，因此需为一体化系统设计一种共用信号。雷达与通信功能共用信号设计的方法有两种：一种是基于通信信号，如正交频分复用信号(OFDM)；另一种是基于雷达信号，在雷达信号上加载通信数据，如对线性调频(LFM)信号进行最小频移键控(MSK)、二进制相移键控(BPSK)等调制。以上两种方法能得到较为理想的效果，但OFDM信号的高峰均功率比限制了其探测距离，而将通信数据调制于雷达脉冲信号的方法又限制了通信数据的传输速率，不能很好的同时实现雷达与通信功能。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有雷达与通信系统过多占用资源，成本较高，易产生电磁干扰的缺点，而提出一种基于FMCW的雷达通信一体化波形生成方法。一种基于FMCW的雷达通信一体化波形生成方法具体是按照以下步骤进行的：步骤一、生成雷达线性调频连续波(FMCW)；步骤二、生成通信数据，将通信数据进行QPSK调制，得到调制后的通信数据；步骤三、将调制后的通信数据加载到雷达线性调频连续波(FMCW)上，生成雷达通信一体化波形QPSK-FMCW信号s(t)；QPSK为正交相移键控。本专利技术的有益效果为：已有的一体化信号存在探测距离受限或通信速率受限等问题，不能很好的同时实现雷达与通信功能。考虑到共用信号需同时实现目标探测及通信功能，系统占用资源少，成本低，避免产生电磁干扰，本专利技术选择了正交相移键控(QPSK)调制方式来实现数据传送，选择线性调频连续波(FMCW)作为信号的载波来实现目标探测。以此生成的信号，简称为QPSK-FMCW信号，作为雷达与通信系统的共用信号。QPSK-FMCW信号，可以同时实现雷达与通信功能。能够在保证通信的情况下，实现对监测区域内的雷达探测功能，其与传统应用于雷达系统中的FMCW信号的目标探测能力相当。且由于QPSK-FMCW信号可看做载波频率调制的QPSK通信信号，其同时具有理想的通信性能。综上所示，QPSK-FMCW信号可以有效应用在雷达通信一体化系统中，该波形包络稳定，有着良好的目标探测能力，且进行功率放大后不影响其通信功能。FMCW信号具有无距离盲区，多目标探测特性，可实现目标高分辨检测和精确定位的优点。将FMCW信号应用在雷达通信一体化系统中，可以有效地对监测区域中的目标进行探测，且其连续波的特性可以保证通信信号的实时传送与传输速率。QPSK-FMCW信号将通信数据以QPSK方式调制到FMCW载波上，使得该一体化波形信号既保持了FMCW信号的雷达探测能力，同时又携带了通信数据信息，使其在监测区域内进行目标探测的同时进行通信，使得系统可直接从接收信号中获取目标信息与通信数据来实现雷达与通信的一体化操作。如图3、图4所示，QPSK-FMCW信号与FMCW信号的目标探测结果相当，可见一体化波形信号中对于FMCW进行数据调制几乎没有影响其目标探测性能。图5中QPSK-FMCW信号数据率分别为40kb/s(N＝20)与4Mb/s(N＝2000)，QPSK信号与一体化信号N＝20时数据率相同。对比误码率结果可以发现，载波频率调制没有对一体化信号通信性能产生影响，同时，在使用FMCW信号作为通信载波时，数据率的不同没有对误码率产生影响。附图说明图1为FMCW信号时频图，FMCW为线性调频连续波；图2a为初始的FMCW载波信号波形生成示意图，time为时间，ms为毫秒；图2b为要调制的码元序列波形生成示意图；图2c为调制后得到的QPSK-FMCW信号波形生成示意图，QPSK-FMCW为正交相移键控-线性调频连续波；图3为FMCW信号目标探测结果示意图，range为距离，m为米，Dopplerfrequency为多普勒频率，Hz为赫兹；图4为QPSK-FMCW信号目标探测结果示意图；图5为误码率结果示意图，SNRindB为信噪比用dB表示，BER为误比特率；图6为本专利技术产品结构示意图，bk为第k个码元。具体实施方式具体实施方式一：结合图6说明本实施方式，本实施方式的一种基于FMCW的雷达通信一体化波形生成方法具体是按照以下步骤进行的：步骤一、生成雷达线性调频连续波(FMCW)；步骤二、生成通信数据，将通信数据进行QPSK调制，得到调制后的通信数据；步骤三、将调制后的通信数据加载到雷达线性调频连续波(FMCW)上，生成雷达通信一体化波形QPSK-FMCW信号s(t)；QPSK为正交相移键控。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述步骤一中生成雷达线性调频连续波(FMCW)；具体过程为：考虑到共用信号需同时实现目标探测及通信功能，本专利技术选择了正交相移键控(QPSK)调制方式来实现数据传送，选择线性调频连续波(FMCW)作为信号的载波来实现目标探测。以此生成的信号，简称为QPSK-FMCW信号，作为雷达与通信系统的共用信号。FMCW信号具有无距离盲区，多目标探测特性，可实现目标高分辨检测和精确定位的优点。将FMCW信号应用在雷达通信一体化系统中，可以有效地对监测区域中的目标进行探测，且其连续波的特性可以保证通信信号的实时传送与传输速率。如图1所示，设雷达单个周期的FMCW信号为：FMCW为雷达线性调频连续波；其中，f0为雷达载波频率，μ＝B/T为雷达调频斜率，B为雷达带宽，T表示雷达信号周期，t为持续时间，rect(·)为矩形窗函数，j为虚数，j2＝-1。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述步骤二中生成通信数据，将其进行QPSK调制，得到调制后的数据；具体过程为：设所需传送的通信数据码元序列为A＝[a1,a2,...,ak,...,aM]，k＝1,2,...,M其中ak表示第k个码元，为四进制数据，ak∈{0,1,2,3}。将通信数据进行QPSK调制，则第k个码元的调制相位为得到调制后的数据为exp{jθk}。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述步骤三中将调制后的通信数据加载到雷达线性调频连续波(FMCW)上，生成雷达通信一体化波形QPSK-FMCW信号s(t)；具体过程为：将调制后得到的通信数据exp{jθk}加载到雷达现行调频连续波上得到sk(t)＝x(t)exp{jθk},(k-1)Tsym≤t<kTsym(2)其中，为通信码元宽度，N为单个FMCW周期内调制的码元数量，N取值为正整数，得到通信信号数据率为sk(t)表示雷达通信一体化波形QPSK-FMCW信号的第k个通信码元；则单个周期QPSK-FMCW信号s(t)表示为综上所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FMCW的雷达通信一体化波形生成方法，其特征在于该方法具体过程为：步骤一、生成雷达线性调频连续波；步骤二、生成通信数据，将通信数据进行QPSK调制，得到调制后的通信数据；步骤三、将调制后的通信数据加载到雷达线性调频连续波上，生成雷达通信一体化波形QPSK‑FMCW信号s(t)；QPSK为正交相移键控，FMCW为雷达线性调频连续波。

【技术特征摘要】
1.一种基于FMCW的雷达通信一体化波形生成方法，其特征在于该方法具体过程为：步骤一、生成雷达线性调频连续波；步骤二、生成通信数据，将通信数据进行QPSK调制，得到调制后的通信数据；步骤三、将调制后的通信数据加载到雷达线性调频连续波上，生成雷达通信一体化波形QPSK-FMCW信号s(t)；QPSK为正交相移键控，FMCW为雷达线性调频连续波。2.根据权利要求1所述一种基于FMCW的雷达通信一体化波形生成方法，其特征在于：所述步骤一中生成雷达线性调频连续波；具体过程为：设雷达单个周期的FMCW信号为：其中，f0为雷达载波频率，μ＝B/T为雷达调频斜率，B为雷达带宽，T表示雷达信号周期，t为持续时间，rect(·)为矩形窗函数，j为虚数，j2＝-1。3.根据权利要求2所述一种基于FMCW的雷达通信一体化波形生成方法，其特征在于：所述步骤二中生成通信数据，将通信数据进行QPSK调制，得到调制后的通信数据；具体过程为：设所需传送的通信数据码元序列为A＝[a1,a2,......

【专利技术属性】
技术研发人员：徐亮，姜义成，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23