[发明专利]基于数字可编程超表面的雷达通信一体化方法

说明书

本发明公开了基于数字可编程超表面的雷达通信一体化方法，该方法基于数字编码超表面建立了一种实现高效雷达通信一体化的机制，直接在超表面口面上实现时间和空间频率调制，从而与传统相控阵或MIMO天线相比，大大简化架构，降低系统成本。所述的无线安全系统的加密和解密、一维距离成像和雷达探测与无线通信的同时实现的功能通过仿真和实例得到很好的验证，从而展示了基于数字编码超表面的雷达通信一体化技术在未来成为通用、无处不在的智能终端的巨大潜力。

技术领域

本发明涉及雷达通信一体化的技术领域，特别是涉及基于数字可编程超表面的雷达通信一体化方法。

背景技术

作为电子信息系统的重要组成部分，无线通信系统和雷达通信系统已经独立发展了多年。一般来说，雷达系统旨在利用已知源信号估计信道信息，而通信系统旨在利用已知信道信息估计源信号。在6G无线通信、智慧城市、智能合作等新型军用和民用需求的推动下，雷达探测和无线通信呈现了融合趋势。因此，雷达通信一体化技术被提出，旨在利用相同平台和相同信号同时实现雷达和通信功能。事实上，雷达通信一体化技术已经回归了电磁波作为信息载体的本质，正是在这个本质意义上，雷达通信一体化技术成为实现集成化、通用化、智能平台的重要途径。

目前雷达通信一体化系统主要在时域和频域上进行信号处理，只有配备相控阵天线或MIMO天线的雷达通信一体化系统才能对携带空间信息的信号进行处理，但是这些天线架构复杂，且处理信号复杂度高，这类系统的高成本，架构复杂的问题需要被解决。

数字可编程超表面由于具有动态调控电磁波的特性被广泛研究，其与雷达通信一体化的结合可以为实现通用和智能电磁系统提供方向。数字可编程超表面可以替代相控阵天线或MIMO天线，提高雷达通信一体化技术处理多维信息的灵活性，具体来说，雷达通信一体化中信号的空间信息可以在超表面中分离处理，从而降低信号处理复杂度，同时由于数字可编程超表面仅需要一个收发机作为照射源，从而减少了系统成本，简化系统架构，因此，基于数字可编程超表面的雷达通信一体化技术可以带来更高的灵活性，解决当前系统的高成本，架构复杂的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于数字可编程超表面的雷达通信一体化方法，在该方法中电磁波携带的信息经过数字可编程超表面进行收发，然后对其进行估计和处理。从而带来更高的灵活性，解决当前系统的高成本，架构复杂的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于数字可编程超表面的雷达通信一体化方法，该方法基于雷达通信一体化系统，在该系统中包括发射端和接收端，其中，所述的发射端和接受端均设置有数字可编程超表面，所述的雷达通信一体化方法包括如下步骤：

步骤S1、执行通信传输，并且对发射信号执行加密，对接收信号执行解密，其包括：在发射端，对发射信号进行相位调制，在接收端对接收信号执行相位解调，并且验证发射信号与接收信号的一致性；

步骤S2、执行雷达方面的验证，其包括：在所述的雷达通信一体化系统中设置一目标，再应用基于数字可编程超表面的二相编码信号对所述目标进行一维距离成像，其中，在发射端通过数字可编程超表面对源信号进行180°相位差调制得到二相编码信号，该信号再经过所述目标反射后传输至接收端中，在接收端，通过匹配滤波算法对接收的信号进行处理，实现目标的一维距离成像；

步骤S3、执行雷达通信的一体化，通过所述的雷达通信一体化系统同时实现雷达探测和无线通信两种功能，其包括：通过编码设计使得所述数字可编程超表面生成双通道，其中，第一个通道进行步骤S1所述的通信传输，另一个通道进行步骤S2所述的雷达成像，由此实现雷达通信一体化。

进一步的，在所述步骤S1中，在发射端以及接收端各自设计一个时空系统函数，并且该两个时空系统函数相对应，通过该时空系统函数对信号实现相位调制和相位解调。

进一步的，所述步骤S1包括：