雷达通信一体化系统射频隐身技术教学课件 第2章-面向射频隐身的雷达通信频谱复用方法.pptxVIP

雷达通信一体化系统射频隐身技术 第二章 面向射频隐身的雷达通信频谱复用方法 主要内容 算法 引言 1 3 系统模型 2 仿真结果与分析 4 主要内容 算法 引言 1 3 系统模型 2 仿真结果与分析 4 2.1 引言 随着现代战场无线射频装备数量的急剧增加及工作频谱的日益展宽，传统用于解决雷达与无线通信系统射频频谱拥塞的方法已经越来越难以满足实际需求。 2.1 引言 借助认知无线电的思想，雷达与通信系统可采用波形优化设计、功率控制、频谱资源管理等技术工作于同一频段，从而有效地避免对彼此的工作性能的影响，提高频谱利用率。 主要内容 算法 引言 1 3 系统模型 2 仿真结果与分析 4 2.2 系统模型 2.2.1 信号模型 首先考虑一部雷达通信一体化系统，既可以实现对目标的探测跟踪，又可以与通信基站进行无线数据传输。 雷达通信一体化系统模型 2.2 系统模型 2.2.1 信号模型 假设雷达信号带宽为 ，则雷达发射信号 假设通信信号带宽为 ，则通信发射信号 2.2 系统模型 2.2.1 信号模型 假设目标探测信道与通信信道的冲激响应服从二阶矩已知的宽平稳高斯随机过程，且这两个信道特性在观测期间均保持不变。 2.2 系统模型 2.2.1 信号模型 则雷达通信一体化系统所接收到的雷达目标散射信号和通信信号可分别表示为： 2.2 系统模型 2.2.2 互信息 在雷达发射信号给定的情况下，目标探测信道冲激响应 与雷达目标散射信号 之间的互信息 可以表征雷达获取的目标信息量。 2.2 系统模型 2.2.2 互信息 互信息越大，测量后的先验不确定性降低程度就越大，对目标探测信道的参数估计也就越准确。 2.2 系统模型 2.2.3 数据传输速率 数据传输速率可用来表征通信链路的性能。数据传输速率越大，则单位时间内通信信道所传输的最大比特数就越大，通信性能也就越好。 2.2 系统模型 2.2.3 数据传输速率 根据香农定理，雷达通信一体化系统的数据传输速率可以表示为： 主要内容 算法 引言 1 3 系统模型 2 仿真结果与分析 4 2.3 算法 面向射频隐身的雷达通信频谱复用算法： 1）传统频谱非复用模式 2）雷达为主频谱复用模式 3）通信为主频谱复用模式 2.3.1 问题描述 2.3 算法 在保证一定互信息阈值和数据传输速率阈值的情况下，通过优化设计雷达波形能量谱密度和通信辐射功率，达到降低雷达通信一体化系统射频辐射资源消耗的目的。 2.3.1 问题描述 2.3 算法 分别采用互信息和数据传输速率来作为目标探测信道估计与通信信息传输性能的表征指标，并采用KKT必要条件对三种不同频谱复用模式下的优化模型进行求解。 2.3.1 问题描述 2.3 算法 2.3.2 传统频谱非复用模式 传统雷达通信频谱非复用模式结构框图 2.3 算法 以最小化雷达通信一体化系统的射频辐射资源消耗为优化目标，以满足一定的互信息阈值和通信传输速率阈值为约束条件。 2.3.2 传统频谱非复用模式 2.3 算法 定理2.1：在传统雷达通信频谱非复用模式下，当满足一定互信息阈值 的情况时，最小化雷达通信一体化系统总辐射能量 的最优雷达波形应满足： 2.3.2 传统频谱非复用模式 2.3 算法 算法2.1：最优雷达波形设计算法： 2.3.2 传统频谱非复用模式 2.3 算法 定理2.2：在传统雷达通信频谱非复用模式下，当满足一定数据传输速率阈值 的情况时，最小化通信基站总辐射功率 的最优通信辐射功率分配应满足： 2.3.2 传统频谱非复用模式 2.3 算法 算法2.2：最优通信功率分配算法： 2.3.2 传统频谱非复用模式 2.3 算法 2.3.3 雷达为主频谱复用模式 雷达为主频谱复用模式结构框图 2.3 算法 对于第 个雷达独立子频带，雷达目标回波信号不受通信信号的干扰，相应的互信息为： 2.3.3 雷达为主频谱复用模式 2.3 算法 对于第 个复用子频带，既存在雷达目标回波信号，又存在通信信号，而通信信号会对雷达目标回波信号造成干扰，则相应的互信息为： 2.3.3 雷达为主频谱复用模式 2.3 算法 雷达通信一体化系统所获得的总互信息可以表示为： 2.3.3 雷达为主频谱复用模式 2.3 算法 雷达为主频谱复用模式下雷达波形优化设计模型可以表述为： 2.3.3 雷达为主频谱复用模式 2.3 算法 定理2.3：在雷达为主频谱复用模式下，当满足一定互信息阈值 的情况时，最小化雷达通信一体化系统总辐射能量 的最优雷达波形满足： 2.3.3 雷达为主频