基于索引调制的探通一体化波形设计.pdf

摘要

在电子信息系统中，雷达、通信、侦察机和干扰机等多种电子设备通过简单

的功能叠加式配备于作战平台已经难以应对敌方综合性电子兵器，因此，为了适

应现代战争环境的需要，多种电子设备的综合一体化是必然的趋势。其中作为战

场“千里眼”和“顺风耳”的雷达和通信设备无论在硬件结构还是在信号处理方

法上都具有极强的相似性，两者的有机结合具有很强的实现性。因此，雷达通信

一体化（DualFunctionRadarandCommunication,DFRC）系统受到了广泛的关注。

其中雷达探测通信一体化(探通一体化)波形设计是DFRC系统研究的关键科学问题

之一。

本设计主要针对基于索引调制的探通一体化波形进行研究。研究内容主要包

括：基于二维索引调制的探通一体化波形设计和基于三维索引调制的探通一体化

波形设计。

(1)基于二维索引调制的探通一体化波形设计。常规探通一体化波形是将通信

信息嵌入雷达波形中，该方法导致雷达波形自相关旁瓣峰值高，且通信速率低。

针对上述问题，本文提出三种波形设计方法：联合波形选择和脉冲重复间隔(Pulser

RepetitionInterval，PRI)捷变的探通一体化波形设计方法、联合波形选择和载频捷

变的探通一体化波形设计方法及联合PRI捷变和载频捷变的探通一体化波形设计

方法。首先通过对于基准线性调频信号添加扰动相位的方式构建一个良好的自相

关和互相关正交波形库。其次详细给出三种不同波形的各自通信信息解调的方法；

在雷达处理端运用基于压缩感知的正交匹配追踪(OrthogonalMatchingPursuit,OMP)

算法，通过构建三种不同的感知矩阵，来实现目标速度-距离参数估计。最后仿真

试验表明，相较于常规探通一体化波形设计方法，文章正交波形的自相关特性与

LFM-BPSK的自相关特性降低了7.03dB。在10000次蒙特卡洛仿真的试验条件下，

本文所提三种方法均在−16dB条件下实现较低误符号率，而LFM-BPSK波形在

20dB条件下实现较低误符号率。所以在低信噪比中本文所提方法优于LFM-BPSK

一体化波形。

(2)基于三维索引调制的探通一体化波形设计。针对基于二维索引调制的探通

一体化波形设计的通信速率不高和未能完全在时域、频域等多个维度上同时实现

雷达探测和信息通信两种功能的发射信号的问题，本文提出联合波形选择、PRI捷

变和载频捷变的探通一体化波形设计方法。详细给出波形的通信信息解调的方法；

推导多维索引调制的探通一体化波形的模糊函数；其次在雷达处理端，运用基于

压缩感知的正交匹配追踪算法来解决目标参数估计的问题，并实现目标速度-距离

的探测。最后通过仿真试验表明，相较二维索引调制的方法，本设计所提方法在

−16dB条件下实现也能实现较低误符号率，并且单个脉冲所传递的比特数多于二

维索引调制。

关键词：探通一体化;索引调制;压缩感知;载频捷变;PRI捷变

Abstract

Intheelectronicinformationsystem,itisdifficultfortheenemyscomprehensive

electronicweaponstocopewiththeenemyscomprehensiveelectronicweaponsby

simplysuperimposingvariouselectronicequipmentsuchasradar,communications,

reconnaissanceplanes,andjammingplanesonthecombatplatform.Amongthem,the

radarandcommunicationequipment,whicharetheclairvoyantsandearsofthewind

onthebattlefield,havestrongsimilaritiesintermsofhard