一种基于相位抖动的单载波雷达通信一体化信号实现装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于相位抖动的单载波雷达通信一体化信号实现装置，属于雷达通信技术领域，适用于解决一体化信号中雷达信号的距离旁瓣电平过高问题，并同时完成雷达探测和通信，包括雷达发射端、通信接收端和雷达接收端，其中雷达发射端用于获取Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵

A single carrier radar communication integrated signal implementation device based on phase jitter

The invention discloses a single carrier radar communication integrated signal realization device based on phase jitter, which belongs to the field of radar communication technology. It is suitable to solve the problem of high distance sidelobe level of radar signal in integrated signal, and complete radar detection and communication at the same time, including radar transmitter, communication receiver and radar. In the receiving end, the radar transmitter is used to get the best integrated signal matrix of Ns communication sequence.

【技术实现步骤摘要】
一种基于相位抖动的单载波雷达通信一体化信号实现装置
本专利技术属于雷达通信
，特别涉及一种基于相位抖动的单载波雷达通信一体化信号实现装置，适用于解决一体化信号中雷达信号的距离旁瓣电平过高问题，并同时完成雷达探测和通信。
技术介绍
现阶段国内外对于雷达通信一体化的研究内容根据一体化体制实现方式的不同，可以概括为分时体制实现方式、分波束体制实现方式以及同时体制实现方式三种；这三种一体化体制实现方式中，同时体制实现方式是目前研究得最广泛的一种实现方式。同时体制实现方式，指的是雷达信号和通信信号共同使用同一种波形或者通过正交化的方式合成一个波形，使得系统在具有通信功能的同时不影响原有雷达性能的体制；目前存在的同时体制的一体化方法主要是针对连续信号，如LFM序列，影响通信带宽，且发射端改动大，但会不可避免地提升误码率。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提出一种基于相位抖动的单载波雷达通信一体化信号实现装置，该种基于相位抖动的单载波雷达通信一体化信号实现装置是在现有方法的基础上提出了一种对离散信号进行相位抖动以得到同时体制的一体化信号设计方法，即对发射通信信号的相位进行小幅度的抖动以改善探测性能，该方法不影响通信带宽，且发射端改动小，但会不可避免地提升误码率。实现本专利技术的技术思路是：以最小化自相关旁瓣电平为准则设计一体化信号。为达到上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。一种基于相位抖动的单载波雷达通信一体化信号实现装置，包括雷达发射端、通信接收端和雷达接收端，雷达发射端分别连接通信接收端和雷达接收端，通信接收端连接雷达接收端；雷达发射端用于获取Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵所述Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵中包含Ns个单载波，且是基于相位抖动的单载波雷达通信一体化信号；雷达收发天线一体的情况下，Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵直接进入雷达接收端，雷达接收端的处理流程为：首先雷达接收端接收Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵将接收到的Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵直接发送至雷达处理通道进行滤波处理，得到雷达信号；之后将得到的雷达信号在距离方向上进行距离压缩，得到距离压缩后的雷达信号；最后对距离压缩后的雷达信号进行雷达距离分辨率和雷达模糊函数的计算；雷达收发天线分置的情况下，Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵分别进入通信接收端和雷达接收端；通信接收端和雷达接收端的处理流程分别如下：通信接收端的处理流程为：首先通信接收端接收Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵之后将接收的Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵进行判决，即对Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵中的每一个最优一体化信号进行取实部操作，若大于0则判决为1码元；否则判决为0码元；进而得到Ns个通信序列；接着对所述Ns个通信序列进行依次排列后得到通信数据流；最后对所述通信数据流进行通信误码率的计算；雷达接收端的处理流程为：将通信接收端判决得到的Ns个通信序列与对应通信序列的相位抖动矢量分别做点乘，进而计算得到Ns个距离压缩权值；接着利用Ns个距离压缩权值对Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵进行距离压缩，得到距离压缩后的雷达信号；最后对距离压缩后的雷达信号进行雷达距离分辨率和雷达模糊函数的计算。其中所述Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵的得到过程，包括以下步骤：步骤1，获取通信数据流，将所述通信数据流切割为Ns个通信序列，计算Ns个通信序列的一体化信号；其中，Ns为大于1的正整数；步骤2，根据Ns个通信序列的一体化信号，计算Ns个通信序列的一体化信号自相关旁瓣电平矢量；步骤3，根据Ns个通信序列的一体化信号自相关旁瓣电平矢量，构造Ns个通信序列的目标优化函数PSL；步骤4，优化Ns个通信序列的目标优化函数PSL，得到Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵本专利技术的有益效果：本专利技术方法采用相位抖动的方法调制离散的通信序列，为优化提供了一定的自由度；相位抖动是为了满足雷达功能，即低距离旁瓣电平可以增加距离分辨率，并可防止大功率目标回波淹没附近距离单元中的小功率目标回波；另外，本专利技术方法还具有较高的通信码元速率和较低的距离压缩计算量，且与现有的通信接收机兼容，节约成本。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图1是获得Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵的流程图；图2是基于相位抖动的单载波雷达通信一体化信号实现装置的收发过程框图；图3是相位抖动前后的PSL对比图；图4是通信序列经过相位抖动调制后的码元分布图；图5是相位抖动后最优、中间值及最差的PSL对比曲线图；图6是随机选取的256组通信序列分别进行相位抖动调制后的PSL分布直方图；图7是随机产生的通信序列在不同相位抖动幅度下的PSL对比图；图8是全1通信序列在不同相位抖动幅度下的PSL对比图；图9是不同相位抖动幅度下的BER的上界与下界及PSL对比图。具体实施方式本专利技术的一种基于相位抖动的单载波雷达通信一体化信号实现装置，包括雷达发射端、通信接收端和雷达接收端，雷达发射端分别连接通信接收端和雷达接收端，通信接收端连接雷达接收端。雷达发射端用于获取Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵所述Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵中包含Ns个单载波，且是基于相位抖动的单载波雷达通信一体化信号；同站即雷达收发天线一体的情况下，Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵直接进入雷达接收端；因为收发天线一体的情况下，对于通信而言相当于自发自收；雷达接收端的处理流程为：首先雷达接收端接收Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵因为相位抖动矢量对接收端是确切已知的，因此将接收到的Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵直接发送至雷达处理通道进行滤波处理，得到雷达信号；之后将得到的雷达信号在距离方向上进行距离压缩，得到距离压缩后的雷达信号；最后对距离压缩后的雷达信号进行雷达功能的后续处理，如计算距离分辨率，模糊函数等。空间分置即雷达收发天线分置的情况下，Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵分别进入通信接收端和雷达接收端，且这种情况下，雷达接收端要依赖于通信接收端得到的处理数据；通信接收端和雷达接收端的处理流程分别如下：通信接收端的处理流程为：首先通信接收端接收Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵之后将接收的Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵发送至通信处理通道进行判决，即对Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵中的每一个最优一体化信号进行取实部操作，若大于0则判决为1码元；否则判决为0码元；进而得到Ns个通信序列；接着对所述Ns个通信序列进行依次排列后得到通信数据流；最后对所述通信数据流进行通信功能的后续处理，在本专利技术中主要指计算通信误码率。雷达接收端的处理流程为：对于雷达处理通道而言，需要根据通信接收端判决得到的Ns个通信序列与对应通信序列的相位抖动矢量分别做点乘，即将通信接收端判决得到的Ns个通信序列与对应通信序列的相位抖动矢量分别做点乘，进而计算得到Ns个距离压缩权值；接着利用Ns个距离压缩权值对Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵进行距离压缩，得到距离压缩后的雷达信号；最后，同样的也可对距离压缩后的雷达信号进行雷达功能的后续处理，如计算距离分辨率，模糊函数等。参照图1，为获得Ns个通信序列的最优一体化信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于相位抖动的单载波雷达通信一体化信号实现装置，其特征在于，包括雷达发射端、通信接收端和雷达接收端，雷达发射端分别连接通信接收端和雷达接收端，通信接收端连接雷达接收端；雷达发射端用于获取Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵

【技术特征摘要】
1.一种基于相位抖动的单载波雷达通信一体化信号实现装置，其特征在于，包括雷达发射端、通信接收端和雷达接收端，雷达发射端分别连接通信接收端和雷达接收端，通信接收端连接雷达接收端；雷达发射端用于获取Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵所述Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵中包含Ns个单载波，且是基于相位抖动的单载波雷达通信一体化信号；雷达收发天线一体的情况下，Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵直接进入雷达接收端；雷达接收端的处理流程为：首先雷达接收端接收Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵将接收到的Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵进行滤波处理，得到雷达信号；之后将得到的雷达信号在距离方向上进行距离压缩，得到距离压缩后的雷达信号；最后对距离压缩后的雷达信号进行雷达距离分辨率和雷达模糊函数的计算；Ns为大于1的正整数；雷达收发天线分置的情况下，Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵分别进入通信接收端和雷达接收端；通信接收端和雷达接收端的处理流程分别如下：通信接收端的处理流程为：首先通信接收端接收Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵之后将接收的Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵进行判决，即对Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵中的每一个最优一体化信号进行取实部操作，若大于0则判决为1码元；否则判决为0码元；进而得到Ns个通信序列；接着对所述Ns个通信序列进行依次排列后得到通信数据流；最后对所述通信数据流进行通信误码率的计算；雷达接收端的处理流程为：将通信接收端判决得到的Ns个通信序列与对应通信序列的相位抖动矢量分别做点乘，进而计算得到Ns个距离压缩权值；接着利用Ns个距离压缩权值对Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵进行距离压缩，得到距离压缩后的雷达信号；最后对距离压缩后的雷达信号进行雷达距离分辨率和雷达模糊函数的计算。2.如权利要求1所述的一种基于相位抖动的单载波雷达通信一体化信号实现装置，其特征在于，所述Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵的得到过程，包括以下步骤：步骤1，获取通信数据流，将所述通信数据流切割为Ns个通信序列，计算Ns个通信序列的一体化信号；其中，Ns为大于1的正整数；步骤2，根据Ns个通信序列的一体化信号，计算Ns个通信序列的一体化信号自相关旁瓣电平矢量；步骤3，根据Ns个通信序列的一体化信号自相关旁瓣电平矢量，构造Ns个通信序列的目标优化函数PSL；步骤4，优化Ns个通信序列的目标优化函数PSL，得到Ns个通信序列的最优一体化信号矩阵3.如权利要求2所述的一种基于相位抖动的单载波雷达通信一体化信号实现装置，其特征在于，步骤1的子步骤为：1a)获取通信数据流，将所述通信数据流切割为Ns个通信序列，每个通信序列包含的码元个数为Nc，Nc为大于1的正整数；1b)选取Ns个通信序列中第i个通信序列si，表示Nc×1维实数矢量，∈表示属于，Nc表示每个通信序列包含的码元个数，Nc、Ns分别为大于1的正整数；1c)计算Ns个通信序列的一体化信号，其中第i个通信序列si的一体化信号为其得到过程为：使用exp(jpi)对Ns个通信序列中第i个通信序列si进行相位调制，得到第i个通信序列si的一体化信号其表达式为：其中，⊙表示Hardmard积，exp(·)表示指数函数，为虚数单位，pi表示第i个通信序列si的相位抖动矢量，表示Nc×1维复数矢量，∈表示属于；p(n)表示第i个通信序列si的相位抖动矢量pi中第n个元素，n∈{1,2,...,Nc}，B表示相位抖动的最大幅度，B的取值范围是[0,π/3]。4.如权利要求3所述的一种基于相位抖动的单载波雷达通信一体化信号实现装置，其特征在于，步骤2的子步骤为：2a)根据第i个通信序列si的一体化信号计算第i个通信序列si中第k个码元的一体化信号自相关旁瓣电平ri,k，其表达式为：其中，(·)H表示共轭转置，Jk表示第i个通信序列si中第k个码元的滑动矩阵，其表达式为：表示(Nc-k)×k维全零矩阵，0k×k表示k×k维全零矩阵，表示k×(Nc-k)维全零矩阵，表示Nc-k阶单位矩阵，Nc表示每个通信序列包含的码元个数，表示第i个通信序列...

【专利技术属性】
技术研发人员：周生华，梁雪玲，刘宏伟，刘军，刘美琪，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，西安中电科西电科大雷达技术协同创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61