一种基于符号级预编码的单比特雷达通信一体化发射波形设计方法技术

本发明专利技术研究了一种单比特量化下的雷达通信一体化发射波形设计问题，在利用符号级预编码技术约束每个用户的最低瞬时接收信噪比来公平的保证每个用户的通信性能的同时，通过最小化雷达发射波束图的积分旁瓣主瓣比提升发射波束的功率集中程度以改善探测性能，设计问题最终表现为大量离散约束下的分式二次规划问题。为了解决这一问题得到单比特一体化发射波形，本发明专利技术提出了一种基于分式规划、交替方向乘子法、梯度投影法等技术的非凸优化算法来进行有效的求解。实验结果表明，本发明专利技术所设计的发射波形能够适配单比特低分辨率数模转换器组件，在显著简化发射系统结构的同时，具有良好的雷达发射波束图性能和多用户通信性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于阵列信号处理，具体内容为一种基于符号级预编码的单比特雷达通信一体化发射波形设计方法。

技术介绍

1、在雷达探测和多用户通信应用中，采用大规模发射阵列能够实现更好的目标探测和参数估计性能、更大的通信容量和可靠性。然而，对于大规模发射阵列的部署而言，其中一大难题便是高分辨率数模转换器(digital-to-analog converters，dacs)组件所导致的庞大硬件成本和功耗。对此，一种可行的解决方法是改用低分辨率(例如单比特)dacs组件进行量化，以一定程度的性能损失换取硬件成本和功耗的大幅降低。

2、为适配单比特dacs组件，相应的发射波形设计过程需要解决复杂的离散约束，这导致当前单比特发射波形的设计具有一定的挑战性。对此，很多文献提出了相应的解决思路。文献[1]以最小化合成波束图和期望的发射波束图之间的差异为目标，通过近似函数逼近单比特信号的方法设计发射波形，但最终得到的发射波形并非准确的单比特波形。文献[2]考虑将发射功率集中在期望方向的同时，减小旁瓣区域的功率，以雷达发射功率的积分旁瓣主瓣比为性能指标直接设计单比特发射本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于符号级预编码的单比特雷达通信一体化发射波形设计方法，其特征体现在：基于分式规划、交替方向乘子法、梯度投影法等技术，提出了一种单比特雷达通信一体化发射波形设计方法。该方法适用于在单比特离散可行域约束和符号级预编码约束的限制下，最小化雷达发射波束图的积分旁瓣主瓣比为目标的单比特一体化发射波形设计问题。该方法首先利用丁克尔巴赫变换将分式目标函数转换为整式目标函数，其次通过矩阵变换将原问题改写为等价实值问题，再者引入辅助变量将离散约束等效表示为等式约束加一组连续约束，最后利用交替方向乘子法框架对辅助变量和原发射波形交替优化。具体实施步骤如下：

2.根据权利要求1所述的基于...

【技术特征摘要】

1.一种基于符号级预编码的单比特雷达通信一体化发射波形设计方法，其特征体现在：基于分式规划、交替方向乘子法、梯度投影法等技术，提出了一种单比特雷达通信一体化发射波形设计方法。该方法适用于在单比特离散可行域约束和符号级预编码约束的限制下，最小化雷达发射波束图的积分旁瓣主瓣比为目标的单比特一体化发射波形设计问题。该方法首先利用丁克尔巴赫变换将分式目标函数转换为整式目标函数，其次通过矩阵变换将原问题改写为等价实值问题，再者引入辅助变量将离散约束等效表示为等式约束加一组连续约束，最后利用交替方向乘子法框架对辅助变量和原发射波形交替优化。具体实施步骤如下：

2.根据权利要求1所述的基于符号级预编码的单比特雷达通信一体化发射波形设计方法，其特征在于：所述步骤1中，雷达通信双功能发射阵列是由n个天线单元组成的均匀线性阵列，发射波形快拍数为l，能够向期望方向上发射探测波束的同时为k个单天线用户提供通信服务，其中多用户通信采用符号级预编码方式。

3.根据权利要求1所述的基于符号级预编码的单比特雷达通信一体化发射波形设计方法，其特征在于：所述步骤2中，经过丁克尔巴赫变换得到的整式形式目标函数具体为：

4.根据权利要求1所述的基于符号级预编码的单比特雷达通信一体化发射波形设计方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈胜垚，何卓远，朱晗，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：