[发明专利]一种基于CE-OFDM的雷达通信一体化系统

摘要

本发明属于雷达技术领域，涉及一种基于CE‑OFDM的雷达通信一体化系统。本发明是在传统的OFDM通信雷达一体化方案上提出的一种基于CE‑OFDM的可提高有效数据传输速率和解决OFDM信号PAPR过高问题的通过通信信息补偿的超分辨雷达通信一体化方案。发送端首先将待发送的数据通过QAM调制，IFFT变换和相位调制成为CE‑OFDM符号帧，用一帧CE‑OFDM符号替换一个脉冲重复周期内的单个脉冲，从而提高数据传输速率，并且解决了发送信号PAPR过高的问题。在接收端，将接收波形脉冲解调之后，将信号进行CE‑OFDM系统发射过程的逆过程，即可解调出数据；而由于发射波形已知，对接收的回波进行脉冲压缩处理，通信信息补偿后，可通过解相干处理和MUSIC算法，即可完成对目标的距离和速度的超分辨估计。

主权项

1.一种基于CE‑OFDM的雷达通信一体化系统，包括：发射端：将数据信息调制为CE‑OFDM信号，再将CE‑OFDM信号进行脉冲调制获得雷达发射信号，具体方法为：a.设数据信息经过QAM调制后得到长度为L，方差为的符号模块将共轭对称补零后获得其中是N_zp个0组成的行矢量，N＝2L+N_zp+2，d₁...d_L是行排列的QAM符号，是d₁...d_L的共轭对称排列，其中(·)^*为共轭运算；b.将步骤a中获得的排列后进行IFFT变换，得到长度为N全实数的OFDM时域信号模块将乘上与L和相关的归一化常数C_N，以保证其方差标准化为1，然后进行相位调制，并加上长度为N_cp的循环前缀，以避免码间干扰，得到的CE‑OFDM信号为如下公式1所示：公式1中，A为信号幅度，h为调制指数；c.将CE‑OFDM信号进行脉冲调制，在一个脉冲重复周期Tr开始时，先发射Ns个CE‑OFDM符号，即一帧CE‑OFDM信号，剩下的时间作为间隔时间，即不发送信号；则，发射第p个脉冲，第n个有效CE‑OFDM符号的信号形式表示为如下公式2所示：公式2中，T为有效OFDM持续时间，T_s为OFDM符号持续时间，f_c为载波频率，△f为子载波间隔频率，n＝0,...,N_s‑1，p＝0,...,N_p‑1，N_p是指：相干处理时间为N_p个脉冲重复周期时间，t为时间变量；d.将步骤c中获得的信号经过数模转换和放大后，作为发射信号；接收端：通过接收天线接收到步骤d中的发射信号后，将接收到的信号分别送到通信处理端和雷达处理端，分别进行通信信号的解调和雷达对目标的速度和距离信息的估计，具体方法为：通信端口处理包括：首先进行脉冲解调，将CE‑OFDM符号帧从脉冲信号中提取出来，然后去循环前缀得到进行频域均衡，之后进行相位解调得到再进行FFT变换将信号变回时域最后进行QAM解调，即得到bit数据；雷达端口处理包括：e.将接收到的回波信号进行脉冲压缩处理，得到对目标距离的粗略估计设目标的最大无模糊估计距离R_max＝cT_r/2，c为光速，脉冲重复周期T_r为毫秒级，则对目标估计的最大无模糊估计距离为百公里级；f.由于接收端发射波形已知，先将信号变换到频域，再根据接收的发射信息，补偿相位编码，得到y(n,p)，则第n个CE‑OFDM符号的回波数据相当于阵列的一次快拍采样；g.将接收数据重新排列，将每个脉冲的第n个CE‑OFDM符号的数据排成一排，得到y(n)，则接收到的数据类似于阵元数为Nc的均匀线阵接收到的Ns次快拍采样数据，Nc为载波数；h.由于不同目标间的相关性非常高，对y(n,p)与y(n)分别进行解相干处理；i.最后将解相干处理之后的信号，采用MUSIC算法，利用阵列信号处理中的信号子空间类超分辨处理方法，实现对目标距离的估计和对目标速度v超分辨估计，然后使用模糊次数对目标距离估计进行最终计算，即为对目标距离的超分辨估计。