[发明专利]一种基于互信息的OFDM雷达通信一体化信号生成方法

说明书

本发明公开了一种基于互信息的OFDM雷达通信一体化信号生成方法，包括：生成并发射具有固定OFDM符号的雷达通信一体化信号；根据雷达信道的脉冲响应以及随机目标的脉冲响应，计算条件互信息；基于条件互信息，利用凸优化求解互信息最大化问题；基于最大互信息和只考虑通信时的最大信道容量，构建同时考虑雷达目标分类性能和通信信道容量的功率分配问题；利用凸优化的方法求解功率分配问题，基于功率分配结果，生成新的OFDM雷达通信一体化信号。本发明支持对作用距离内的非合作目标进行探测，提升了系统的目标分类性能及通信信道容量。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种基于互信息的OFDM雷达通 信一体化信号生成方法。

背景技术

随着科技的发展，越来越多的电子设备需要进行互联互通，这导致有限 的频谱资源越来越拥挤此外。随着通信系统的发展，通信频段逐渐趋向于更 高的频段，有与雷达工作频段重叠的趋势，从而给彼此间造成干扰。

现有技术中，一个有效的解决方式是实现雷达和通信波形的一体化，即 采用具有单个波形的雷达通信一体化信号同时实现雷达和通信功能。例如，A.D.Harper，J.T.Reed，J.L.Odom和A.D.Lanterman，在论文“Performance of a joint radar-communicationsystem in doubly-selective channels”(in Proc. 49th Asilomar Conf.Signals,Syst.Comput.,Nov.2015，pp.1369–1373)研究 了如何在训练符号和数据符号间分配有限的发射功率；其中，数据符号用于 通信数据传输，训练符号用于实现雷达功能。A.R.Chiriyath，B.Paul，G. M.Jacyna和D.W.Bliss在论文“Inner bounds on performanceof radar and communications co-existence”(IEEE Trans.Signal Process.,vol.53,no.2,pp. 464–474,Jan.2015)中提出了将系统总频带划分为两个子频带，其中一个子 频带仅用于通信，而另外一个子频带则同时用于雷达和通信，且该论文还研 究了两个频带间功率分配方式对雷达通信一体化系统数据信息率(Data Information Rate,DIR)和估计率(Estimation Rate,ER)的影响。

然而，上述方案仅适用于确定的合作目标，对随机目标进行分类的性能 较差，且上述方案中的通信信道容量较为有限。

发明内容

为了支持对作用距离内的非合作目标进行探测，并提升通信信道容量， 本发明提供了一种基于互信息的OFDM雷达通信一体化信号生成方法。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种基于互信息的OFDM雷达通信一体化信号生成方法，包括：

生成并发射具有固定OFDM符号的雷达通信一体化信号；

根据雷达信道的脉冲响应以及随机目标的脉冲响应，计算随机目标与 接收信号间的条件互信息；

基于所述条件互信息，利用凸优化的方法求解互信息最大化问题，得到 功率分配最优解；所述功率分配最优解对应的最优值为最大互信息；

基于所述最大互信息和只考虑通信时的最大信道容量，构建同时考虑 雷达目标分类性能和通信信道容量的功率分配问题；该功率分配问题中，所 述最大互信息和所述只考虑通信时的最大信道容量各自对应有加权因子；

利用凸优化的方法求解所述功率分配问题，得到功率分配结果；

基于所述功率分配结果，生成新的OFDM雷达通信一体化信号；该新的 OFDM雷达通信一体化信号中，各子通道的发射功率与所述功率分配结果相 对应。