摘要：雷达通信一体化是在实现无线通信的同时实现目标探测,以减小电磁干扰,提高频谱利用率。信号设计是雷达通信一体化技术实现的关键。由于常见的基于正交频分复用(OFDM)的雷达通信一体化信号存在频偏敏感和带外辐射过高的问题,不适用于高动态应用场景。考虑到滤波器组多载波(FBMC)信号具有高多普勒容限和低带外泄露的优点,该文在FBMC框架下,通过优化雷达通信子载波时频位置,提出了一种FBMC梳状谱雷达通信一体化信号设计方法。由于FBMC信号载波间与符号间存在固有干扰,因此信道估计不准确且不适应快时变信道,因此该文设计了一种交错梳状辅助导频结构,消除固有干扰的同时实现信道跟踪。此外,一体化信号中雷达复信号会对通信信号引入实干扰,该文提出了一种基于干扰利用的实干扰补偿算法,将实干扰用于通信信号还原。仿真结果表明,在快时变信道下,该文所设计的雷达通信一体化信号在进行高数据率传输过程中具有较低的误码率,且具有较好的雷达探测性能。

摘要：该文介绍了中国科学院电子学研究所研制的一套高分辨率W波段SAR系统,对系统的指标、组成、实现方案以及数据处理方法进行了描述,提出了非线性系统误差校正、高精度运动补偿、高隔离度收发系统设计等关键问题的解决方案。通过机载飞行实验,验证了W波段SAR系统的有效性。

摘要：雷达通信一体化波形设计是近年来的研究热点。基于紧凑式阵列的一体化波形支持多方向目标探测和多用户通信,但面对主瓣内同方向不同距离的干扰和窃听行为时,存在抗主瓣干扰能力差、通信信息泄露等问题。因此,该文提出了一种基于分布式孔径的雷达通信一体化波形设计方法以操控波形在三维空间的分布。首先,根据近场信号传播模型建立波形合成约束,在指定位置合成所需的雷达和通信波形。然后,对各个子孔径增加恒模约束,构建以最小化发射功率为准则的一体化波形优化模型。由于模型的非凸性,采用交替投影算法进行迭代求解。仿真结果表明,该文所提方法在雷达目标和通信目标位置同时合成了期望波形,实现了三维空间波形操控。

摘要：随着全球信息化建设的深入推进,频谱资源稀缺问题日益凸显。军民之间、业务之间、国家之间等多方争夺无线频谱资源的态势已基本形成。其中,雷达与无线通信之间的频谱竞争最为激烈。在此背景下,面向雷达与通信共享频谱的一体化信号引起了学术界和工业界的广泛关注。本文剖析了雷达通信一体化信号研究历程及其走向多维调制的发展趋势,从理论上指明了传统一体化信号的局限性以及一体化多维信号的本质优势,从技术上拓展、挖掘和利用了新自由度,并设计了物理可实现的一体化多维信号方案,从仿真和试验上完成了典型场景的一体化多维信号性能测试。本文尝试为未来雷达通信一体化信号研究指明方向,更期望为我国今后应对频谱资源高度紧缺、频谱竞争异常激烈、用频需求飞速增长和频谱利用率低下等矛盾提供理论和技术积累。

摘要：雷达通信一体化波形设计是近年来的研究热点。有学者提出利用正交频分复用(OFDM)信号的奇偶载波分别调制雷达与通信功能来实现一体化。但OFDM通信系统一般采用循环前缀(CP)来避免多径效应带来的载波间干扰(ICI)和符号间干扰(ISI),这会降低能量利用率,并会形成虚假目标,影响雷达性能;此外,传统的OFDM一体化信号对多普勒比较敏感,微小的多普勒频偏也会带来正交性能的严重下降。该文在此基础上提出了一种新的波形设计和处理方法。该方法利用空白保护间隔替代循环前缀,可以在对抗多径效应的同时避免出现由于循环前缀引入的虚假目标,有效防止载波间干扰和符号间干扰。在信号处理方法上,该文提出利用雷达发射信号的先验信息进行信道估计与补偿多普勒频偏的方法。与传统方法相比,该文方法降低了系统在导频与训练序列等资源上的开销,提升了能量利用率和频谱效率,并且改善了峰值旁瓣比(PSLR)、积分旁瓣比(ISLR)和通信误码率(BER)等指标。仿真实验验证了该文方法的有效性。

摘要：随着5G乃至未来6G无线通信技术的发展,电磁频谱环境日趋拥堵,通信中的“频谱稀缺”问题越来越严重。为了发掘额外的频谱资源,无线通信频段正积极扩张,逐步与雷达工作频段重合,导致越来越严重的雷达通信互干扰。鉴于此,部分学者提出了雷达通信一体化信号的解决思路,用于实现雷达和通信共享频谱资源。然而,从理论上讲,传统时频编码信号无法兼顾雷达和通信性能,更无法胜任高动态应用场景。因此,本文绕开时频维度,提出在时延-多普勒域进行一体化设计的思路和方法,并通过多站协同的雷达体制大幅降低了雷达所需时频资源。最后,本文推导了定位与测速克拉美-罗下界(Cramer-Rao Lower Bounds,CRLB)。通过理论分析和仿真实验可知,本文方法可在高动态场景下有效兼顾优良雷达探测性能和高速无线通信性能。

摘要：随着无线技术的快速发展,无线设备呈现爆炸式增长趋势,导致频谱资源日益稀缺,雷达和通信频段不断重叠。为了避免无线通信和雷达感知之间的相互干扰,学术界广泛研究了通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)技术,并且重点关注了正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)信号。OTFS信号具备实现无线通信与雷达感知一体化的潜力。然而,分数多普勒会抬高OTFS多普勒旁瓣,引起多普勒弥散效应,不仅在通信数据与通信数据之间、通信数据与雷达数据之间产生严重干扰,还将导致微弱目标被强目标旁瓣淹没,进而影响雷达探测概率和通信信道估计精度,恶化整体性能。针对分数多普勒导致的OTFS性能下降问题,提出了基于原型滤波器的OTFS通感一体化信号设计方法。通过原型滤波器调理多普勒旁瓣,在不显著损失多普勒分辨率的同时,抑制多普勒弥散效应,提升检测概率,降低误码率。针对OTFS互相关匹配滤波信道估计算法计算复杂度高等问题,进一步提出了利用恒虚警率(Constant False Alarm Rate,CFAR)检测进行信道估计的思路,在降低计算复杂度的同时,稳健检测出了同一时延、不同多普勒的多个目标,保障了信道估计和目标检测性能。依据理论分析和仿真实验可知,本文可将分数多普勒条件下的通信误码率降低2个数量级。

摘要：源于频谱利用率高、抗多径衰落能力强、子载波调制灵活等优点,正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)是当前主流的雷达通信一体化信号备选技术之一。但是该技术存在多普勒敏感、带外辐射强、峰均比较大等缺点。与之相比,滤波器组多载波(Filter-bank multicarrier,FBMC)带外辐射低、多普勒容限高、不需要循环前缀(Cyclic Prefix,CP),具备更高的应用价值。为此,本文基于FBMC框架,从子载波复用角度提出了兼具高速无线通信和chirp优良模糊函数的梳状谱信号技术,并进一步设计了融合辅助导频和干扰利用的前导序列,解决了FBMC通信信道估计中固有的虚部干扰问题。最后,在应对快时变信道时,本文联合前导序列和离散的梳状chirp谱,在完成高性能雷达探测的同时,保障了高速无线通信性能。仿真实验有效验证了技术可行性。

摘要：多功能一体化系统是电子信息技术领域的重要发展方向之一,一体化信号处理是其中的关键技术,对实现各种功能之间资源共享与高效协同具有重大意义,同时也从算法到处理架构提出了新的要求。本文首先对一体化信号处理的研究现状进行了归纳总结,给出一种基于一体化信号的多功能系统模型,指出进一步开发空域资源是当前一体化信号设计的主要研究方向之一,并且给出相关信号处理的典型算法;然后,针对上述算法进行了核心算子提炼,指出该类算法以大规模矩阵运算为主要特征,对处理架构提出高算力、高能效的需求;最后,针对上述算法的核心算子设计了基于存内计算和光子计算的处理架构,由于避免了数据搬移并采用高性能模拟计算模式,因此可以大幅提升算力和能效,为一体化信号处理先进架构设计提供了新的技术途径。