[发明专利]一种基于MIMO雷达通信的一体化编解码方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达通信技术。

背景技术

通过雷达、通信设备的有机结合，构成综合性的射频一体化系统，既有助于实时协调和控制作战平台上电子设备的工作、合理分配系统资源，又便于实现装备的通用化、小型化和多功能化。这对拓展军事装备的适用范围，提高军用电子装备的整体作战效能和可靠性、可维护性，都具有十分重要的现实意义和军事价值。

射频一体化方面已有的研究主要针对相控阵雷达体制进行，基于波形共享的一体化工作模式是其中比较热门的研究方向。然而由于自身工作方式的局限性，传统相控阵雷达的窄波束很难同时覆盖探测、跟踪目标和导弹、己方飞机等远程通信对象，通信和探测任务必须分时进行，一体化系统时间和能量的使用效率受到很大限制。

MIMO（Multiple-Input Multiple-Out-put）通信，即在发射站放置多个天线，在接收站也放置多个天线，结合空时编码技术，发射站和接收站之间能形成MIMO通信链路，并借此抑制信道衰落,在不增加带宽和天线发射功率的情况下,成倍地提高无线通信系统的信道容量,降低误码率。

受MIMO通信的启发，林肯实验室提出了MIMO雷达概念，其中的集中式MIMO雷达概念是相控阵和数字阵列雷达概念的进一步推广。它将天线阵面划分成若干块，各自发送彼此正交的信号波形，并采用宽发宽收的工作模式，电磁能量在空间不能同相叠加合成高增益的窄波束，而是形成较低增益的宽波束覆盖很大的空域范围，增加占空比和积累时间以弥补天线增益的不足。

工作于MIMO模式下的雷达系统，探测、跟踪的目标和远程通信对象很容易同时处于MIMO雷达的探测波束之中。因此，以MIMO技术为背景的射频一体化系统更具可行性和实用价值。只要选择合理的编码方式,将通信信息以特定的格式包含在雷达探测波形中，便能够在完成目标跟踪或探测的同时，向波束照射范围内的通信设备传送信息,从而有效提升射频一体化系统的时间、能量使用效率。使用大时宽相位编码信号时，MIMO雷达与扩频通信的系统参数非常接近，扩频通信的波形设计及编解码方案也是射频一体化系统的重要基础。

软扩频是扩频通信的一种，采用的是(N,k)编码，即用长为N的扩频码去代表k位信息，k位信息有2^k个状态，不同的状态对应于不同的扩频码，从而实现扩频目的，其扩频率为N/k（见文献：扩展频谱通信及其多址技术[M].曾兴雯，刘乃安，孙献璞.西安：西安电子科技大学出版社，2004年）。软扩频用到的扩频码必须相互正交且具有低的自相关峰值旁瓣和低的互相关值，利用遗传算法可以在满足正交性的前提下优化出具有低的自相关峰值旁瓣和低的互相关值的编码。（Binary orthogonal code design for MIMO radar systems[C].Sun Ying，Zishu He，Hongming Liu，Li Jun,Shangwei Gao.2010International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communication system(ISPACS2010),December6-8,2010.）。

软扩频双正交编码方案是在软扩频的基础上将通信信息的某一个比特调制到载波的相位中，根据该比特的正负，选择0或π两种相位。它可以在通信信息量一定的情况下，减少对扩频码个数的需求；或者在给定信息位的情况下，增加通信信息的信息量（一种双正交编码M元扩频方案研究.丁卫，田红心，易克初.无线电工程[J].2003年。）；这一编码方案对提升通信系统的保密性也有好处。

基于MIMO技术的射频一体化技术必须通盘考虑雷达和通信系统的需求差异，解决雷达-通信信号的兼容性设计和使用问题。其中，雷达要求各发射通道信号具有低的自相关峰值旁瓣和低的互相关值，实现DOD(电波离去角)测量时还要求各通道发射信号之间满足严格的正交性；而为实现可靠高效的信息传递，一体化波形设计时，又需要同时兼顾信息量和解码同步需求等问题。寻找合理的编解码方案是MIMO背景下射频一体化技术的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种适应于MIMO雷达通信的，一体化编解码方法。

本发明为解决上述技术问题所采样的技术方案是，一种基于MIMO雷达通信的一体化编码方法，包括以下步骤：