OFDM通信信号的旁瓣抑制方法技术

本公开提供一种OFDM通信信号的旁瓣抑制方法，包括：操作S1：确定OFDM信号参数并据此生成雷达通信一体化发射信号；操作S2：对所述发射信号进行失配处理生成接收端参考信号，将所述发射信号和所述接收端参考信号线性卷积生成点扩展函数；操作S3：将所述一体化发射信号经空间目标反射后得到的回波信号与所述接收端参考信号进行线性卷积生成脉冲压缩信号；操作S4：将所述脉冲压缩信号和所述点扩展函数分别作为LMS滤波器的输入信号和参考信号，进而通过LMS滤波器完成旁瓣抑制。通过LMS滤波器完成旁瓣抑制。通过LMS滤波器完成旁瓣抑制。

【技术实现步骤摘要】
OFDM通信信号的旁瓣抑制方法


[0001]本公开涉及雷达
，尤其涉及一种OFDM通信信号的旁瓣抑制方法。

技术介绍

[0002]随着电子和信息技术的不断发展，雷达感知和无线通信在收发通道、信号与数据处理、管理与控制等方面的差异正逐步缩小，已呈现出一体化趋势。无论在传统军事应用领域还是在新兴民用领域，人们希望构建多功能一体化电子系统，实现不同功能之间的信息融合和资源共享，解决多个单一系统协同的体积庞大、电磁干扰严重和频谱资源竞争激烈等诸多问题。目前，部分国家已研制出了雷达通信一体化硬件系统，并逐步将其研究重点转移至一体化信号。其中，OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，止交频分复用)信号作为一种成熟的通信信号，具有频谱利用率高、时域波形可塑、抗干扰能力强等诸多优点，已被视为最具潜力的雷达通信一体化信号体制。
[0003]然而，受经典雷达探测理论、香农信息论等基础理论约束，经典的OFDM通信信号并不适用于雷达探测。具体而言，OFDM通信信号的模糊函数中存在过高的旁瓣和过多的伪峰，导致该信号无法兼具优良的雷达探测性能。为此，OFDM信号的距离旁瓣抑制十分必要，并且国内外专家学者对此进行了深入的研究。
[0004]在一已发表的论文“基于OFDM的雷达通信一体化波形模糊函数分析[J].系统工程与电子技术，2016，38(9)：2009
‑
2018.”中提出通过Gold码预调制解决模糊函数对通信信息敏感的问题，但是符号内的相同Gold序列会产生较高栅瓣，同时也降低了通信传输速率；在另一已发表的论文“新的互补序列在雷达通信一体化中的应用[J/OL].系统工程与电子技术，2020，1(1)：1
‑
9.”中提出以完全互补码对OFDM信号进行扩频，然后辅以分段匹配滤波方法来降低近端旁瓣，但是该方法会降低频谱利用率；在又一已发表的论文“Zuo J，Yang R，Luo S，et al.Range sidelobe suppression for OFDM
‑
integrated radar and communication signal[J].The Journal of Engineering，2019，2019(21)：7624
‑
7627.”中采用凸优化方法优化子载波加权以降低旁瓣，但会造成主瓣展宽。可见，在匹配滤波的框架下，波形优化方法需要权衡分辨率和旁瓣，预调制方法存在频谱利用率不足的问题。鉴于此，在另一篇论文“基于失配处理的OFDM雷达通信一体化共享信号旁瓣抑制技术[J].信号处理，2020，36(10)：1698
‑
1707.”中提出失配滤波算法，通过构造新的点扩展函数，将OFDM信号的距离旁瓣推离观测窗口，使观测范围内目标探测不受限于旁瓣和波形，但是该方法会造成信噪比损失，且信噪比损失随观测窗口增大而增大。

技术实现思路

[0005](一)要解决的技术问题
[0006]基于上述问题，本公开提供了一种OFDM通信信号的旁瓣抑制方法，以缓解现有技术中针对OFDM信号进行失配滤波时信噪比损失较大，且信噪比损失随观测窗口增大而增大等技术问题。
[0007](二)技术方案
[0008]本公开提供一种OFDM通信信号的旁瓣抑制方法，包括：操作S1：确定OFDM信号参数并据此生成雷达通信一体化发射信号；操作S2：对所述发射信号进行失配处理生成接收端参考信号，将所述发射信号和所述接收端参考信号线性卷积生成点扩展函数；操作S3：将所述一体化发射信号经空间目标反射后得到的回波信号与所述接收端参考信号进行线性卷积生成脉冲压缩信号；操作S4：将所述脉冲压缩信号和所述点扩展函数分别作为LMS滤波器的输入信号和参考信号，进而通过LMS滤波器完成旁瓣抑制。
[0009]根据本公开实施例，操作S1中，根据确定的OFDM信号的参数，生成随机通信信息，并将随机通信信息做OFDM调制，得到携带通信信息的雷达通信一体化发射信号。
[0010]根据本公开实施例，操作S2，包括：操作S21：根据给定观测范围，确定接收端参考信号中峰值左侧置零窗口的长度；操作S22：在所述一体化发射信号左侧补零生成失配处理参考函数s
′2(n)，n表示离散时间采样点；s
′2(n)＝[s2(n)，zeros(1，N_left)]，其中，zeros(a，b)表示生成一个a
×
b的零矩阵，s2(n)为一体化发射信号，N_left为所述接收端参考信号中峰值左侧置零窗口的长度。
[0011]根据本公开实施例，操作S2，还包括：操作S23：计算一体化发射信号的能量En，并构造圆周卷积理想输出Q(n)；Q(n)＝[zeros(1，M
‑
1)，En]；
[0012]其中，M为Q(n)的离散采样点数，N为s
′2(n)的离散采样点数；以及操作S24：解算得到所述接收端参考信号s1(n)；其中，FFT[
·
]表示对信号做快速傅里叶变换，IFFT[
·
]表示对信号做逆快速傅里叶变换。
[0013]根据本公开实施例，操作S3中，通过雷达接收机接收所述回波信号r(n)，并将回波信号r(n)与接收端参考信号s1(n)进行线性卷积生成脉冲压缩后的信号r
z
(n)，其中，r(n)，n＝0，1，...，L
‑
1，r
z
(n)，n＝0，1，...，L+M+N
‑
3；L为r(n)的离散采样点数。
[0014]根据本公开实施例，操作S4，包括：操作S41：设置LMS滤波器的阶数为M，初始化0时刻权值矢量w(0)＝0，步长μ＝μ
opt
，其中μ
opt
为步长的初始值；操作S42：确定n时刻输入信号、参考信号矢量、以及权值矢量；操作S43：根据n时刻权值矢量和参考信号矢量计算n时刻输入信号的估计值
[0015][0016]其中，参考信号矢量β(n)＝[β(n)，β(n
‑
1)，
…
，β(n
‑
M+1)]T
，权值矢量w(n)＝[w0(n)，w1(n)，
…
，w
M
‑1(n)]T
；H表示共轭转置。
[0017]根据本公开实施例，操作S4，还包括：操作S44：计算n时刻输入信号与估计值的误差信号操作S45：根据n时刻权值矢量、误差信号、及参考信号，来更新LMS滤波器的n+1时刻的权值矢量：
[0018]w(n+1)＝w(n)+μe(n)β(n)；操作S46：重复迭代直到脉冲压缩信号输出完毕。
[0019]根据本公开实施例，只需保证点扩展函数中峰值左右两侧中任意一侧的凹槽长度
等于观测范围，另一侧置零。
[0020](三)有益效果
[0021]从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
(n)，
…
，w
M
‑1(n)]
T
；H表示共轭转置。7.根据权利要求6所述的OFDM通信信号的旁瓣抑制方法，操作S4，还包括：操作S44：计算n时刻输入信号与估计值的误差信号e(n)：操作S45：根据n时刻权值矢量、...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁兴东，李焱磊，张霄霄，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：