[发明专利]雷达通信一体化系统子载波聚类与功率联合分配方法

说明书

本发明公开了雷达通信一体化系统子载波聚类与功率联合分配方法，包括确定雷达通信一体化系统目标探测与无线通信模型及环境先验知识；分别构建表征目标参数估计性能的互信息表达式和表征通信性能的数据传输速率表达式；根据预先设定的目标参数估计性能互信息阈值ξ_rad和数据传输速率阈值ξ_com，建立雷达通信一体化系统子载波聚类与功率联合分配模型；求解雷达通信一体化系统子载波聚类与功率联合分配模型。可有效降低雷达通信一体化系统的总发射功率，有效提升系统射频隐身性能。

技术领域

本发明属于雷达功率分配的技术领域，特别是涉及雷达通信一体化系统子载波聚类与功率联合分配方法。

背景技术

近年来，商业无线通信业务的急剧增长导致了射频电磁频谱拥塞的问题，传统方法已经越来越难以满足雷达系统的实际需要。在提高频谱利用率和降低硬件成本的需求下，雷达通信一体化系统受到了各国科研人员的广泛关注。相比于其他主动传感和无线技术，雷达通信一体化系统具有资源共享，信息交互等优势，已经在航空、航天、航海等行业中得到了较为广泛的应用。

目前，已有研究成果虽然涉及到通过优化发射资源来实现雷达通信一体化系统性能的提升，在系统资源有限的约束下，自适应联合优化子载波聚类与发射功率分配，在一定程度上提升了系统的目标探测性能。然而，以往研究忽略了正交频分复用波形中子载波聚类与功率联合优化设计对雷达通信一体化系统射频隐身性能的影响，具有一定局限性。

发明内容

发明目的：针对雷达通信一体化系统的射频隐身性能优化问题，提出了雷达通信一体化系统子载波聚类与功率联合分配方法，可有效降低雷达通信一体化系统的总发射功率，有效提升系统射频隐身性能。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

雷达通信一体化系统子载波聚类与功率联合分配方法，包括以下步骤：

(1)确定雷达通信一体化系统模型及环境先验知识；

(2)分别构建表征目标参数估计性能的互信息表达式和表征通信性能的数据传输速率表达式；

(3)根据预先设定的目标参数估计性能互信息阈值ξ_rad和数据传输速率阈值ξ_com，建立雷达通信一体化系统子载波聚类与功率联合分配模型；

(4)求解雷达通信一体化系统子载波聚类与功率联合分配模型。

进一步的，步骤(1)中雷达通信一体化系统目标探测与无线通信模型包括雷达通信一体化系统、目标、下行通信用户，雷达通信一体化系统通过目标探测信道探测目标，并反馈探测信息到雷达通信一体化系统，另外，雷达通信一体化系统通过通信信道将信息发送给下行通信用户；

针对雷达通信一体化系统，根据环境先验知识，获取雷达通信一体化系统第k个子载波上目标探测信道频率响应h_rad[k]与通信信道频率响应h_com[k]，其中目标探测信道和通信信道的脉冲响应为广义平稳高斯过程，且在观测周期内是平稳的。

进一步的，步骤(2)中表征雷达通信一体化系统目标参数估计性能的互信息MI_rad表达式为：

其中，k为正交频分复用雷达发射波形子载波索引；M_c为正交频分复用雷达发射信号子载波数目；为背景噪声功率；u[k]为雷达子载波二元分配变量，当u[k]＝1时，表示子载波k分配给雷达波形用于目标探测，当u[k]＝0时，表示子载波k不分配给雷达波形用于目标探测；S[k]为第k个子载波上的正交频分复用发射波形；|S[k]|²表示第k个子载波上的发射功率；|h_rad[k]|²表示第k个子载波上目标探测信道功率；