一种基于LFM信号调频率调制的共享信号设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于LFM信号调频率调制的共享信号设计方法，属于信号处理领域。本发明专利技术首先基于(0,0.5]之间的随机数，将基于基准LFM信号的调频斜率构成的区间等间隔划分，并计算对应的调频率调制参数来构建共享信号的扰动项，基于扰动项和基准LFM信号参数生成共享信号，若不满足第二设计准则，则调整生成相位扰动函数的参数重新设计，直到满足。本发明专利技术设计出的信号的自相关、互相关特性良好，解调效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LFM信号调频率调制的共享信号设计方法本专利技术是对申请号为“2017108506903”、专利技术名称为“一种基于LFM信号相位/调频率调制的共享信号设计方法”的分案申请。
本专利技术属于信号处理领域，涉及基于LFM信号调频率调制的探通一体化共享信号设计方法。
技术介绍
探通一体化是指通过共享信号、信道、天线等硬件或软件资源，同时实现雷达探测与数据通信的功能，其相较于传统的功能叠加体制，具有资源集约化和功能互补等优点，已成为电子信息领域的研究热点。同时体制是当前探通一体化的主要工作体制之一，其通过发射共享信号以同时实现雷达探测和数据通信，该技术的关键在于共享发射信号设计和接收信号处理。目前探通一体化共享信号设计的研究主要基于以下两类：一是基于典型通信信号，在实现高效通信的同时，通过特定信号处理方法完成雷达探测。正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)信号具有良好的频谱利用率、抗衰落和抗码间干扰等优点，已在无线通信领域得到大量应用，同时具备简单的测距和测角等能力。但由于OFDM技术本身的高峰均功率比(PeaktoAveragePowerRatio，PAPR)和多普勒频移敏感性等问题，限制了其对远距离和高速目标的探测能力。二是基于常见雷达发射信号，将通信信息按照一定的调制方式嵌入，形成探测与通信共享的发射信号。线性调频(LinearFrequencyModulation,LFM)信号是一种常用的雷达发射信号，基于此的共享信号设计可以满足雷达测距、测速和低速通信等需求，是探通一体化信号设计的主要发展方向。李晓柏等在“基于Chirp信号的雷达通信一体化研究”中采用同调频率不同初始频率Chirp信号，信号序列作为一体化信号，在接收端通过分数阶傅里叶变换(FRFT)，根据能量聚集的不同位置进行解调。该方法在通信接收机中仅涉及分数阶傅里叶变换，没有类似脉冲压缩技术的能量积累过程，故对信号的信噪比要求较高；另外，由于雷达接收机带宽的限制，其设计的信号数很有限，进而降低了其传输比特率。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于LFM信号相位/调频率调制的探通一体化共享信号设计方法。本专利技术的基于LFM信号相位调制的共享信号设计方法，包括如下步骤：(1)根据雷达发射机的工作参数，确定基准LFM信号为s0(t)＝exp(j2π(f0t+μt2/2))，0≤t≤T，其中t表示时间，T表示基准LFM信号脉宽，j为虚数单位，f0为线性调频信号的载频，μ为调频斜率；(2)随机产生至少1个幅度参数amn和相位参数θmn，其中amn,θmn∈[0,2π)，m为共享信号区分符，n为参数区分符，将用共享信号个数记为Mphase，参数个数记为N；在基准LFM信号带宽范围内预置的子频带[B1,B2]，并计算扰动项频率参数ωmn＝B1+(mN-m+n)ΔB，其中基于同一共享信号的所有扰动项频率参数ωmn计算相位扰动函数其中t表示时间，且0≤t≤T；基于相位扰动函数φm(t)得到共享信号m的扰动项am(t)＝exp[jφm(t)]；(3)构建共享信号sm(t)＝am(t)exp(j2π(f0t+μt2/2))，并计算每个共享信号的APSL和任意两个共享信号(包括每个共享信号自身之间)的CPSL，其中APSL表示最小化自相关峰值旁瓣电平，CPSL表示最小化互相关峰值旁瓣电平；(4)判断所有信号的APSL和CPSL是否满足第一设计准则，若否，则调整参数个数N和扰动频率参数ωmn重新设计Mphase个共享信号sm(t)，直到所有信号的APSL和CPSL满足第一设计准则；若是，则得到Mphase个共享信号构成的信号库，其中第一设计准则为：且为预设门限。进一步的，在设计共享信号sm(t)时，将基准LFM信号带宽范围均分为多个子频带，顺次遍历各子频带所对应的扰动项频率参数ωmn，直到得到满足第一设计准则的Mphase个共享信号sm(t)。本专利技术的基于LFM信号调频率调制的共享信号设计方法，包括如下步骤：(1)根据雷达发射机的工作参数，确定基准LFM信号s0(t)＝exp(j2π(f0t+μt2/2))，0≤t≤T；(2)选择α，并等间隔划分区间[-αμ,αμ]，则第m个信号的调频率调制参数γm＝(m-1)Δγ-αμ，其中基于调频率调制参数γm计算相位扰动函数其中t表示时间，且0≤t≤T；基于相位扰动函数φm(t)得到共享信号m的扰动项am(t)＝exp[jφm(t)]；(3)构建共享信号sm(t)＝am(t)exp(j2π(f0t+μt2/2))，并计算任意两个信号的CPSL；(4)判断所有信号的CPSL是否满足第二设计准则，若否，则调整参数α重新设计Mphase个共享信号sm(t)，直到所有信号的CPSL满足第二设计准则；若是，则得到Mphase个共享信号构成的信号库，其中第二设计准则为：为预设门限。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：相较于基于分数阶傅里叶变换的通信数据解调方法，本专利技术信号处理方法是基于原雷达信号处理方式的拓展，由匹配滤波器实现通信信号能量的积累与噪声的抑制，避免了复杂的计算，大幅降低了通信信息解调信噪比(SNR)的要求，同时具有更高的解调效率。另外，基于相位调制的共享信号设计方法，没有设计信号个数的限制，在保证一定通信性能的前提，其可设计较多组数的波形，从而提高了传输比特率。附图说明图1为探通一体化系统架构图；图2为基于LFM相位调制的共享信号设计过程图；图3为基于LFM调频率调制的共享信号设计过程图；图4为雷达信号处理框图；图5为通信信号处理框图；图6为归一化APSL随子扰动函数个数N的变化曲线；图7为归一化CPSL随子扰动函数个数N的变化曲线；图8为归一化CPSL随参数α的变化曲线；图9为相位调制共享信号目标探测处理结果，其中9-a为：匹配滤波输出；9-b为：距离-速度平面；9-c为：速度切面；图10为调频率调制共享信号目标探测处理结果，其中10-a为：匹配滤波输出；10-b为：距离-速度平面；10-c为：速度切面；图11为误码率随信噪比的变化曲线。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施方式和附图，对本专利技术作进一步地详细描述。参见图1，探通一体化的总体工作流程为，首先建立共享信号库，其包含M＝2P个不同的共享信号，每个共享信号sm(t),m＝1,…,M相应映射为一个长度为P的二进制信息，以此实现通信信息的调制；在雷达发射端，首先将所需传递的数据串按一组P个二进制符号进行分组截断，然后根据每组数据在信号库中选择相应的发射信号sm(t)并发射。其中，若雷达发射共享信号的脉冲重复间隔PRT为Tr，则此时通信传输比特率为Rb＝PTr；在雷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LFM信号调频率调制的共享信号设计方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)根据雷达发射机的工作参数，确定基准LFM信号s

【技术特征摘要】
1.一种基于LFM信号调频率调制的共享信号设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)根据雷达发射机的工作参数，确定基准LFM信号s0(t)＝exp(j2π(f0t+μt2/2))，0≤t≤T，其中，所述t表示时间，T表示基准LFM信号脉宽，j为虚数单位，f0为线性调频信号的载频，μ为调频斜率；
(2)选择α，并等间隔划分区间[-αμ,αμ]，则第m个信号的调频率调制参数γm＝(m-1)Δγ-αμ，其中
基于调频率调制参数γm计算相位扰动函数其中t...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔国龙，付月，熊丁丁，李洋漾，易伟，张天贤，孔令讲，杨晓波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51