一种基于雷达通信一体化的鲁棒波形优化方法技术

本发明专利技术提供了一种基于雷达通信一体化的鲁棒波形优化方法，应用于雷达通信技术领域，所述方法包括：获取信道频率响应的极限范围，并基于信道频率响应的极限范围，构建限定性闭合模型；基于优化参数和限定性闭合模型，构建波形优化问题，并对波形优化问题进行求解，根据求解结果生成波形优化方法

【技术实现步骤摘要】
一种基于雷达通信一体化的鲁棒波形优化方法


[0001]本专利技术涉及雷达通信
，尤其涉及一种基于雷达通信一体化的鲁棒波形优化方法
。

技术介绍

[0002]雷达和通信是现代电子设备系统中广泛配备的两种典型功能，分别担负着目标探测和设备间信息传输的任务
。
然而，随着对高带宽和无线设备的需求不断增加，频谱的稀缺性已成为一个关键问题
。
因此，雷达与通信一体化系统的设计成为近年来的研究热点
。
该系统可以在同一硬件平台下采用多种优化方案
(
如波形优化
、
动态频谱感知
)
，实现频谱共享，使雷达和通信能够在同一频段正常工作，从而提高系统的频谱效率
、
能效和硬件效率
。
此外，通过相互辅助和相互增益，雷达通信一体化可以在雷达目标检测和通信信息传输性能上实现更好地平衡
。
[0003]对于雷达和通信的频谱共享，多载波波形被认为是一体化系统的最佳选择之一，与传统雷达系统中的单载波波形相比，它可以带来诸多优势
。
而正交频分复用
(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)
是最流行的多载波传输技术之一，近年来在无线通信和雷达领域得到了广泛应用
。
[0004]为了提高通信传输效率和雷达目标检测性能，近年来已存在大量基于
OFDM
的雷达通信一体化的波形设计方面的相关研究，然而，这些波形设计方法大都是在特定场景下的研究，没有注重所提方法在不同环境下的鲁棒性，造成大量的算法实用性较低
。
此外，为了在基于
OFDM
的雷达与通信一体化系统中更好地分配有限的发射功率，很多研究忽略了信号相关杂波和信号间干扰所带来的影响
。
[0005]综上所述，现有技术中目前亟待解决的问题如下：
[0006]1、
现有的一体化波形设计方法大部分都是在特定场景下的研究而造成大量的算法实用性较低的问题
。
[0007]2、
很多研究忽略了信号相关杂波和信号间干扰所带来的影响，从而造成雷达通信性能不高
。
[0008]3、
波形设计的计算复杂度较高
、
难度较大
。

技术实现思路

[0009]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于雷达通信一体化的鲁棒波形优化方法
。
[0010]根据本专利技术的第一方面，提供了一种基于雷达通信一体化的鲁棒波形优化方法
。
该方法包括：
[0011]基于发射信号及系统环境结构，构建接收信号模型；
[0012]根据接收信号模型，选取优化参数；
[0013]获取信道频率响应的极限范围，并基于信道频率响应的极限范围，构建限定性闭合模型；
[0014]基于优化参数和限定性闭合模型，构建波形优化问题，并对波形优化问题进行求解，根据求解结果生成波形优化方法
。
[0015]在第一方面的一些可实现方式中，基于发射信号及系统环境结构，构建接收信号模型，包括：
[0016]基于信号结构和子载波权重，构建发射信号模型；
[0017]利用发射信号模型获取相应发射信号；
[0018]根据发射信号及系统环境结构，构建接收信号模型
。
[0019]在第一方面的一些可实现方式中，优化参数，包括：表征雷达分类性能的条件互信息和通信性能参数
。
[0020]在第一方面的一些可实现方式中，根据接收信号模型，选取优化参数，包括：
[0021]根据接收信号模型所获得的信息量，选取相应的条件互信息对其所获得的信息量进行表述；
[0022]根据接收信号模型，选取相应的通信性能参数
。
[0023]在第一方面的一些可实现方式中，基于信道频率响应的极限范围，构建限定性闭合模型，包括：
[0024]根据信道频率响应的极限范围，构建具有上限和下限的闭集；
[0025]根据闭集生成限定性闭合模型
。
[0026]在第一方面的一些可实现方式中，基于优化参数和限定性闭合模型，构建波形优化问题，包括：
[0027]根据条件互信息和通信性能参数，基于限定性闭合模型，利用极小极大准则构建波形优化问题
。
[0028]在第一方面的一些可实现方式中，对波形优化问题进行求解，包括：
[0029]根据波形优化问题的结构特性，利用迹函数将波形优化问题转化为常规凸优化问题；
[0030]利用约束松弛法对转化所得的常规凸优化问题进行求解
。
[0031]在第一方面的一些可实现方式中，基于优化参数和限定性闭合模型，构建波形优化问题，还包括：
[0032]基于限定性闭合模型，预设波形优化的约束条件，对优化参数进行重构；
[0033]基于重构的优化参数，对波形优化问题进行重构，获得联合优化问题；
[0034]对联合优化问题进行分级处理，获得第一级优化问题和第二级优化问题
。
[0035]在第一方面的一些可实现方式中，根据联合优化问题的结构特性对优化问题进行分级处理，获得第一级优化问题和第二级优化问题，包括：
[0036]从联合优化问题中提取通信子载波的幅度矢量信息，构建新的优化问题并求解；
[0037]将求解结果代入联合优化问题中，获得第一级优化问题；
[0038]对第一级优化问题进行求解，并将求解结果输入联合优化问题中，获得第二级优化问题
。
[0039]在第一方面的一些可实现方式中，对波形优化问题进行求解，还包括：
[0040]根据第一级优化问题的结构特性，利用迹函数将第一级优化问题转化为常规凸优化问题，利用约束松弛法对转化所得的常规凸优化问题进行求解；
[0041]利用内点法对第二级优化问题求解
。
[0042]在本专利技术中，综合考虑相关杂波和干扰信号的影响，通过优化参数的极限范围构建了限定性闭合模型，基于限定性闭合模型构建了波形优化问题，进一步对波形优化问题进行求解，生成了鲁棒波形优化方法，在保证较低的雷达和通信性能损失的基础上，极大地降低了计算复杂度，实现了鲁棒的波形优化
。
[0043]应当理解，
技术实现思路
部分中所描述的内容并非旨在限定本专利技术的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本专利技术的范围
。
本专利技术的其它特征将通过以下的描述变得容易理解
。
附图说明
[0044]结合附图并参考以下详细说明，本专利技术各实施例的上述和其他特征
、
优点及方面将变得更加明显
。
附图用于更好地理解本方案，不构成对本专利技术的限定在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于雷达通信一体化的鲁棒波形优化方法，其特征在于，所述方法包括：基于发射信号及系统环境结构，构建接收信号模型；根据所述接收信号模型，选取优化参数；获取信道频率响应的极限范围，并基于所述信道频率响应的极限范围，构建限定性闭合模型；基于所述优化参数和所述限定性闭合模型，构建波形优化问题，并对所述波形优化问题进行求解，根据求解结果生成波形优化方法
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于发射信号及系统环境结构，构建接收信号模型，包括：基于信号结构和子载波权重，构建发射信号模型；利用所述发射信号模型获取相应发射信号；根据所述发射信号及系统环境结构，构建接收信号模型
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述优化参数，包括：表征雷达分类性能的条件互信息和通信性能参数
。4.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述接收信号模型，选取优化参数，包括：根据所述接收信号模型所获得的信息量，选取相应的条件互信息对其所获得的信息量进行表述；根据所述接收信号模型，选取相应的通信性能参数
。5.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述信道频率响应的极限范围，构建限定性闭合模型，包括：根据所述信道频率响应的极限范围，构建具有上限和下限的闭集；根据所述闭集生成所述限定性闭合模型
。6.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述优化参数和所述限定性闭合模型，构建波形优化问题，包括：根据所述条...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹运合，王阳，程垣皓，张钰林，彭志刚，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：