基于压缩感知的雷达通信一体化技术研究.pdf
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2022-11-29
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基于压缩感知的雷达通信一体化技术研究
无线电的发明开辟了人类历史的新纪元。在各式各样的通信中，最普遍和显著的应
用当数无线通信和雷达感知。如果能够成功地将无线通信和雷达感知融合，将会带来诸
多有利：系统结构的一致和简化、两者功能的融合，以及特别是效率的增强和花费的减
少。
随着通信和雷达技术的飞跃发展，两者在硬件射频前端组件架构变得越来越相似，
同时雷达信号和通信信号的频率也变得越来越接近。这为两个系统的融合提供了有力保
障。雷达与通信系统的融合主要分为两个层次：硬件层次的融合和信号层次的融合。前
者主要体现在雷达子系统和通信子系统共用系统中的射频前端；后者主要体现在雷达和
通信系统信号层次的融合，也即利用一个平台和一种信号实现雷达通信功能。很明显后
者系统融合程度更高。
在硬件层次上的雷达通信系统融合，最早可以追溯到 1978 年：lowell c.parode
等人为 NASA 的航天飞机设计了 Ku 波段子系统。该系统工作在雷达模式下时，利用脉冲
多普勒信号对空间飞行器进行搜索、捕获和跟踪；而当该系统工作在通信模式下时，利
用扩频信号能够与与地面站进行速率为 216kbps 的双向数据通信。
一个融合雷达和无线通信的系统，可以为未来的智能交通网络构造一个独特的平
台。在频谱效率和成本效益方面，此平台将影响到环境感测的基本任务和 ad-hoc 通信链
接的分配。两种功能使用同一个波形将更有效的利用所占用的频谱，而且这两个应用的
同时运行将保证他们的持久可用性，并能在一定程度上克服有限的频谱资源。能在一个
唯一的硬件平台上用一种波形提供雷达和通信功能。
文献【1】总结了最近提出的几种雷达通信一体化的典型方式并进行了对比分析，
说明 OFDM 雷达信号没有距离---多普勒耦合问题的。文献【15】通过对比分析单载波和
多载波（OFDM）雷达通信融合信号，指出 OFDM 信号是雷达通信融合系统的优良信号。
在过去的几年中，多种信号信号处理的技术被提出和实施。文献【 2，3-8】实
现了匹配滤波测距以及进行多普勒的估计。然而，基于相关处理的方法依然会遇到诸如
低的动态范围（或峰均比）和模糊等问题。为了增大动态范围并且保持发送的通信数据，
有学者提出了一种调制符号域的 OFDM 处理算法【9-12】，并且在实验系统进行了验证【13，
14】。尽管增大了动态范围并且保持了发送的通信数据，但是这种基于OFDM 融合波形的
范围和多普勒估计的算法还是比单载波的扩频方法有更远的动态范围，特别是在较高的
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