基于空间调制的阵列划分方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种基于空间调制的阵列划分方法及系统，该方法包括：根据通信数据流和雷达波束指向，生成雷达通信一体化波形，以用于获取对应的数字基带信号，其中，基于空间调制对所述通信数据流进行处理，以用于确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线；将所述数字基带信号转换为模拟基带信号，并将所述模拟基带信号混频调制到发射载波上，得到射频发射信号；根据所述射频发射信号，通过对应的发射天线辐射到空间中。本发明专利技术实施例通过空间调制对阵列天线的功能进行划分，使得雷达和通信所使用的天线会随通信的数据流发生变化，使得雷达近似获得满阵列的分辨性能，同时能够提高通信的频谱效率。

Array division method and system based on spatial modulation

【技术实现步骤摘要】
基于空间调制的阵列划分方法及系统
本专利技术涉及雷达通信电子系统
，尤其涉及一种基于空间调制的阵列划分方法及系统。
技术介绍
通信和雷达系统在很多应用中都同时扮演者重要角色，比如智能交通、遥感以及电子战等。近些年，随着硬件技术的发展以及通信和雷达使用的频段越来越接近，通信和雷达一体化设计受到了越来越多地关注。通过一体化设计可以降低成本和系统体积，同时也可以减少雷达和通信之间的相互干扰。相控阵雷达利用相控阵天线实现波束的自动控制，具有增益高、波束切换快的优点，可以提高雷达的性能，并能够实现多功能雷达。雷达和通信系统都需要使用该天线资源，目前的雷达通信一体化系统需要将阵列天线的阵元在通信和雷达之间进行划分，由于传统划分方式是固定的，限制了雷达和通信的性能，导致雷达的角度分辨力和通信的通信速率较低。因此，现在亟需一种基于空间调制的阵列划分方法及系统来解决上述问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术实施例提供一种基于空间调制的阵列划分方法及系统。第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于空间调制的阵列划分方法，包括：根据通信数据流和雷达波束指向，生成雷达通信一体化波形，以用于获取对应的数字基带信号，其中，基于空间调制对所述通信数据流进行处理，以用于确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线；将所述数字基带信号转换为模拟基带信号，并将所述模拟基带信号混频调制到发射载波上，得到射频发射信号；根据所述射频发射信号，通过对应的发射天线辐射到空间中。进一步地，所述根据通信数据流和雷达波束指向，生成雷达通信一体化波形，以用于获取对应的数字基带信号，其中，基于空间调制对所述通信数据流进行处理，以用于确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线，包括：对通信数据流进行串并转换，得到通信数据块；根据空间调制对所述通信数据块进行映射处理，以得到通信符号码片，并根据映射结果确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线；根据所述雷达波束指向，生成相控阵雷达对应的相位权重；将所述相位权重加载到所述雷达波束指向的发射天线对应的雷达波形，得到相位权重加载后的雷达波形；将所述通信符号码片嵌入到相位权重加载后的雷达波形的预设位置，生成雷达通信一体化波形，并得到所述雷达通信一体化波形对应的数字基带信号。进一步地，所述将所述通信符号码片嵌入到相位权重加载后的雷达波形的预设位置，生成雷达通信一体化波形，包括：根据t时刻通信数据流的发射天线，将对应的通信符号码片嵌入到相位权重加载后的雷达波形的预设位置，得到雷达通信一体化波形：h(t)＝g(t/Tr)exp{jμπ(t-Tr/2)2}；其中，s(t)表示t时刻的雷达通信一体化波形；表示在t时刻时，第k个通信符号码片对应的第l个使用雷达功能的发射天线的雷达波形；表示在t时刻时，第k个通信符号码片对应的第n个使用通信功能的发射天线对应的通信波形；θ0表示雷达波束指向，h(t)表示雷达原始波形，K表示雷达脉宽容纳的通信符号码片数量，k表示第k个通信符号码片，L表示使用雷达功能的发射天线数量，l表示第l个使用雷达功能的发射天线，L＝M-Na，M表示发射天线总数量，m表示第m根发射天线，Na表示使用通信功能的发射天线数量，n表示第n个使用通信功能的发射天线，d表示发射天线阵元之间的间隔，λ表示发射载波，fc表示载波频率，g(·)表示门函数，μ表示线性调频信号的调频斜率，Tr表示雷达脉冲的脉冲宽度，Tc表示每个通信符号的码片长度。进一步地，在所述根据所述射频发射信号，通过对应的发射天线辐射到空间中之后，所述方法还包括：基于使用雷达功能的接收天线，获取目标回波，所述目标回波表示为：其中，rm(t)表示在t时刻第m根雷达接收天线的目标回波，τ＝2r/c，r表示目标到雷达接收天线的距离，θ表示目标和天线法线之间的夹角，ρTx(k,fθ)表示在第k个通信符号码片发射时间内的雷达发射增益，fθ表示空间频率，fθ＝2πd(sinθ-sinθ0)/λ；基于使用通信功能的接收天线，获取接收信号，并通过最大似然检测算法对所述接收信号进行信号处理，以用于检测接收到数据。进一步地，在所述基于使用雷达功能的接收天线，获取目标回波之后，所述方法还包括：通过检测算法，对所述目标回波进行信号处理，得到目标的方位和距离参数，所述检测算法为：其中，表示目标时延的估计值，表示目标方位的估计值，表示目标距离的估计结果，表示目标方位的估计结果。第二方面，本专利技术实施例提供了一种基于空间调制的雷达通信一体化系统，包括：一体化波形生成模块，用于根据通信数据流和雷达波束指向，生成雷达通信一体化波形，以用于获取对应的数字基带信号，其中，基于空间调制对所述通信数据流进行处理，以用于确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线；一体化波形发射模块，用于将所述数字基带信号转换为模拟基带信号，并将所述模拟基带信号混频调制到发射载波上，得到射频发射信号；一体化天线阵列模块，用于根据所述射频发射信号，通过对应的发射天线辐射到空间中。进一步地，所述一体化波形生成模块包括：串并转换单元，用于对通信数据流进行串并转换，得到通信数据块；通信符号映射单元，用于根据空间调制对所述通信数据块进行映射处理，以得到通信符号码片，并根据映射结果确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线；权重生成单元，用于根据所述雷达波束指向，生成相控阵雷达对应的相位权重；雷达波形生成单元，用于将所述相位权重加载到所述雷达波束指向的发射天线对应的雷达波形，得到相位权重加载后的雷达波形；一体化波形合成单元，用于将所述通信符号码片嵌入到相位权重加载后的雷达波形的预设位置，生成雷达通信一体化波形，并得到所述雷达通信一体化波形对应的数字基带信号。第三方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所提供的方法的步骤。第四方面，本专利技术实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所提供的方法的步骤。本专利技术实施例提供的一种基于空间调制的阵列划分方法及系统，通过空间调制对阵列天线的功能进行划分，使得雷达和通信所使用的天线会随通信的数据流发生变化，使得雷达近似获得满阵列的分辨性能，同时能够提高通信的频谱效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于空间调制的阵列划分方法，其特征在于，包括：/n根据通信数据流和雷达波束指向，生成雷达通信一体化波形，以用于获取对应的数字基带信号，其中，基于空间调制对所述通信数据流进行处理，以用于确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线；/n将所述数字基带信号转换为模拟基带信号，并将所述模拟基带信号混频调制到发射载波上，得到射频发射信号；/n根据所述射频发射信号，通过对应的发射天线辐射到空间中。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于空间调制的阵列划分方法，其特征在于，包括：
根据通信数据流和雷达波束指向，生成雷达通信一体化波形，以用于获取对应的数字基带信号，其中，基于空间调制对所述通信数据流进行处理，以用于确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线；
将所述数字基带信号转换为模拟基带信号，并将所述模拟基带信号混频调制到发射载波上，得到射频发射信号；
根据所述射频发射信号，通过对应的发射天线辐射到空间中。


2.根据权利要求1所述的基于空间调制的阵列划分方法，其特征在于，所述根据通信数据流和雷达波束指向，生成雷达通信一体化波形，以用于获取对应的数字基带信号，其中，基于空间调制对所述通信数据流进行处理，以用于确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线，包括：
对通信数据流进行串并转换，得到通信数据块；
根据空间调制对所述通信数据块进行映射处理，以得到通信符号码片，并根据映射结果确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线；
根据所述雷达波束指向，生成相控阵雷达对应的相位权重；
将所述相位权重加载到所述雷达波束指向的发射天线对应的雷达波形，得到相位权重加载后的雷达波形；
将所述通信符号码片嵌入到相位权重加载后的雷达波形的预设位置，生成雷达通信一体化波形，并得到所述雷达通信一体化波形对应的数字基带信号。


3.根据权利要求2所述的基于空间调制的阵列划分方法，其特征在于，所述将所述通信符号码片嵌入到相位权重加载后的雷达波形的预设位置，生成雷达通信一体化波形，包括：
根据t时刻通信数据流的发射天线，将对应的通信符号码片嵌入到相位权重加载后的雷达波形的预设位置，得到雷达通信一体化波形：






h(t)＝g(t/Tr)exp{jμπ(t-Tr/2)2}；
其中，s(t)表示t时刻的雷达通信一体化波形；表示在t时刻时，第k个通信符号码片对应的第l个使用雷达功能的发射天线的雷达波形；表示在t时刻时，第k个通信符号码片对应的第n个使用通信功能的发射天线对应的通信波形；θ0表示雷达波束指向，h(t)表示雷达原始波形，K表示雷达脉宽容纳的通信符号码片数量，k表示第k个通信符号码片，L表示使用雷达功能的发射天线数量，l表示第l个使用雷达功能的发射天线，L＝M-Na，M表示发射天线总数量，m表示第m根发射天线，Na表示使用通信功能的发射天线数量，n表示第n个使用通信功能的发射天线，d表示发射天线阵元之间的间隔，λ表示发射载波，fc表示载波频率，g(·)表示门函数，μ表示线性调频信号的调频斜率，Tr表示雷达脉冲的脉冲宽度，Tc表示每个通信符号的码片长度。


4.根据权利要求3所述的基于空间调制的阵列划分方法，其特征在于，在所述根据所述射频发射信号，通过对应的发射天线辐射到空间中之后，所述方法还包括：
基...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄天耀，刘一民，王希勤，马丁友，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11