[发明专利]基于OFDM信号的雷达通信一体化方法、装置、设备及介质

说明书

本公开提供了一种基于OFDM信号的雷达通信一体化方法，包括：设置雷达通信一体化的OFDM梳状谱信号的参数，得到OFDM梳状谱信号的子载波集合；将子载波集合分为梳状的第一子载波集合和第二子载波集合，其中，第一子载波集合由雷达信号占用，第二子载波集合由通信信号占用；将雷达信号调制为第一子载波集合的权值，将通信信号调制为第二子载波集合的权值；将第一子载波集合的权值和第二子载波集合的权值合并，构成OFDM梳状谱信号。本公开还提供了基于OFDM梳状谱的雷达通信一体化装置、电子设备及存储介质。利用该方法来得到的雷达通信一体化信号，不仅能获得LFM信号优良的脉压旁瓣性能，还不会损失通信自由度；该方法只涉及一维傅里叶变换和逆变换操作，容易实现。

技术领域

本公开涉及雷达技术领域，尤其涉及一种基于OFDM信号的雷达通信一体化方法、装置、电子设备及介质。

背景技术

无论在传统军事领域还是在5G/B5G新兴民用领域，人们都希望构建雷达和通信一体化电子系统，实现两种功能间的信息融合和有限资源的共享利用，解决传统多个单功能系统协同的体积庞大、电磁干扰严重和频谱资源竞争激烈等问题。目前，部分欧美军事强国已研制出了雷达通信一体化硬件系统，并逐步将其研究重点转移至一体化信号，以期进一步实现雷达和通信对频谱资源的共享。

然而，雷达和通信的理论基础、信号设计准则和信号处理方法等不尽相同。雷达通信一体化信号的设计与处理受经典雷达探测理论、香农信息论、帕塞瓦尔定理等基础理论约束，面临诸多矛盾。对此，国内外专家学者开展了大量研究。

目前，雷达通信一体化信号的研究主要分为通信共用信号、雷达共用信号和码分复用信号三条路径。雷达共用信号以雷达信号为主。通过调节雷达信号参数承载通信信息，可同时、同频、同空域实现雷达和通信功能。然而，为保证雷达性能，雷达信号的可调参数不多。因此，雷达共用信号的通信数据率通常比较低。例如，Randall在其发表的论文“AMethod for Calculating Error Probabilities in a Radar Communication System[J]，IEEE Transactions on Space ElectronicsTelemetry，2007，9(2)：37-42.”中提出利用雷达脉冲对通信数据进行调制的单向通信方案。该方案通过调节每个脉冲相对于参考脉冲的位置来调制通信的信息。然而，一组雷达脉冲只能调制1bit的通信信息。通信共用信号以通信信号为主。通过调节通信信号参数来兼顾雷达性能，可同时、同频、同空域实现雷达和通信功能。通信共用波形是当前的研究热点。Garmatyuk等在其发表的论文“Multifunctional software-defined radar sensor and data communication system[J].IEEE Sensors Journal，2011，11(1)：99-106.”提出基于OFDM的雷达通信一体化信号设计、处理和系统方案。然而，通信的高阶幅相调制、CP和导频等会在其模糊函数中引入伪峰和过高的旁瓣，进而产生虚假探测目标、淹没微小目标。若想通过调节通信信号参数来兼顾雷达模糊函数，则必然会大幅降低通信数据率。码分复用信号是指，先设计满足雷达和通信各自要求的专用信号，再利用码分复用技术将两个信号复合为一体化信号。然而，码分复用技术不是严格的正交技术，会在雷达和通信之间引入相互干扰。这主要是因为，码分复用技术仅能够使同频信号间的零延时内积为零。与之相比，雷达正交定义源于互模糊函数，要求两路同频信号在任意延时的内积都为零。显然，在帕塞瓦尔定理的约束下，码分复用技术并不满足雷达的正交要求。若采用码分复用技术复合雷达和通信专用信号，则通信会在雷达脉压结果中引入同频干扰。从时域看，同频干扰表现为雷达信号与通信信号的互相关电平。若场景中存在大量散射体，则干扰能量必然产生积累效应，进而大幅抬升噪底。综上所述，就目前而言，现有的雷达共用信号、通信共用信号以及码分复用信号都无法同时、同频、同空域兼顾雷达和通信性能。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种基于OFDM信号的雷达通信一体化方法，以至少部分解决上述技术问题。