[发明专利]一种基于PMEPR-PSLR联合优化的OFDM波形设计方法

说明书

本发明公开了一种基于PMEPR‑PSLR联合优化的OFDM波形设计方法。现有的关于OFDM信号的波形设计都是考虑的单一的参数的优化，即仅优化峰均包络比(PMEPR)或者峰值旁瓣电平比(PSLR)。考虑现代的电子作战体系趋向于综合性一体化，即雷达通信一体化信号设计的研究越来越成熟，不仅要考虑信号的雷达探测性能，同时也要考虑其在通信中的应用。为此，本发明考虑利用凸优化理论，构建以PMEPR为目标函数，以PSLR以及能量为约束的优化问题。首先，利用SDP的松弛方法，将该问题简化，并利用CVX工具箱进行相关处理。接着，利用随机化的方法对最优解进行逼近处理。通过仿真实验可进一步验证该设计方法的可行性，对应PMEPR以及PSLR的值也得到了相应的改善。

技术领域

本发明属于雷达通信一体化波形设计领域，它特别涉及了OFDM(正交频分复用)信号建模，最优化理论以及雷达探测领域。

背景技术

随着现代科学技术的不断发展，现代军事战争正在朝着系统对抗的方向进行转变。这就要求现代作战平台配备众多电子作战装备来提高作战平台的生存能力和综合作战能力。即如何实现各个系统装备横向的一体化发展成了许多研究专家和学者共同关注的问题。探索和研究综合性一体化电子作战体系的相关技术，已经成为了现代战争中需要解决的关键问题之一。OFDM信号是一个典型的通信信号，具有良好的抗干扰能力，高速传输能力和易于实现的特点，所以在一体化信号设计中得到广泛应用。但是它的最大缺陷就是信号包络起伏很大，这会使在波形发射中引起功放进入饱和状态以导致信号的失真，并且可能导致子载波之间的干扰问题，所以如何平滑OFDM信号的包络是研究的一个重点问题。

目前，雷达通信一体化设计的概念已经受到了国内外的广泛关注及重视，基于OFDM的一体化波形研究已经相对完善，在文献“OFDM waveform design compromisingspectral nulling,side-lobe suppression and range resolution[C].IEEE RadarConference,Cincinnati,USA,2014:1424-1429.”中，考虑了OFDM信号频谱的约束，以及对应的自相关函数的优化问题，并没有考虑到信号包络起伏的优化问题。在文献“Low PMEPROFDM radar waveform design using the iterative least squares algorithm.IEEESignal Processing Letters，22.11(2015):1975-1979”中，提出了一种基于子载波预留的降低OFDM信号PMEPR(峰均包络功率比)的算法，将优化问题转化为最小二乘问题，并且利用迭代算法进行求解，但仅仅考虑单一的参数优化，没有考虑峰值旁瓣的抑制问题。

发明内容

本发明的目的是在考虑现代的电子作战体系趋向于综合性一体化，即雷达通信一体化信号设计的研究越来越成熟，设计一种雷达通信一体的OFDM信号实现信号峰均包络以及峰值旁瓣的联合优化，提高雷达目标探测性能，平滑信号的包络更易于硬件实现。

本发明的解决方案：首先，设计波形优化问题。考虑利用凸优化理论，构建以PMEPR为目标函数，以PSLR(峰值旁瓣电平比)以及能量为约束的优化问题；利用SDP(半正定规划)的松弛方法，将该问题简化，并利用凸优化工具箱进行相关处理；利用随机化的方法对最优解进行逼近处理。接着，利用设计好的波形进行目标距离以及速度的测量。该方法有效解决了PSLR以及PMEPR的联合优化问题，通过相关的仿真实验验证该算法的有效性。

本发明提供了一种基于PMEPR-PSLR联合优化的OFDM波形设计方法，它包括以下步骤：

步骤1、初始化系统参数

初始化系统参数包括：OFDM信号的带宽B，时宽T，子载波个数N，子载波频率间隔Δf，采样率f_s，峰值旁瓣约束参数为γ，能量约束参数为P；

步骤2、建立信号模型