利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2021114104805
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种NC‑CE‑OFDM的雷达通信一体化波形设计方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:设置信号参数,对目标状态进行初始化;

S2:通过动态频谱感知和信道估计技术,确定未占用频段的子载波位置及PAPR情况;

S3:利用相位调制技术将OFDM信号的PAPR降至最低,并在未占用带宽的子载波上调制通信信息进行传输;

S4:对非连续恒包络一体化信号在加性高斯白噪声信道中的误码率进行求解;

S5:求解雷达通信一体化信号中的模糊函数;

S6:根据模糊函数求解对一体化信号波形的距离分辨率、多普勒分辨率及多普勒容限特性。

2.根据权利要求1所述的一种NC‑CE‑OFDM的雷达通信一体化波形设计方法,其特征在于,所述步骤S1具体为:在每个Ts模块时间内,一个NDFT点的IDFT计算出一个时间采样值模块{x[n]},采样率F0=NDFT/T;IDFT的输入是一个补零之后的共轭对称数据矢量:式

中, 为QAM数据符号, 为Nzp个零元素的行矢量。

3.根据权利要求1所述的一种NC‑CE‑OFDM的雷达通信一体化波形设计方法,其特征在于,所述步骤S2中PAPR包括连续间隔情况、规律间隔情况和随机间隔情况下有源子载波的PAPR。

4.根据权利要求3所述的一种NC‑CE‑OFDM的雷达通信一体化波形设计方法,其特征在于,所述步骤S2中PAPR情况的确定方法为:对非连续OFDM系统在三种不同位置分布的有源子载波情况进行PAPR分析:连续间隔有源子载波:

当有源子载波与未激活子载波连续间隔时,有源子载波上的数据为:其中,xk表示数据符号;

未激活子载波相当于零填充,由于零点的位置,NC‑OFDM子载波将等同于原OFDM子载波的频移,从而在时域产生相移的NC‑OFDM信号,NC‑OFDM信号只是原始OFDM信号的相移,因此NC‑OFDM信号的PAPR与原始OFDM信号完全相同;

规则间隔有源子载波:

当有源子载波与未激活子载波规则间隔时,有源子载波上的数据为:其中,m为子载波间距;

当有m‑1个未激活子载波在任意两个连续的有源子载波之间时,则时域NC‑OFDM信号包含原始OFDM时域信号的m个信号,因此,仅需要时域信号的一部分,即N/m,来估计信号的PAPR,在这种情况下NC‑OFDM信号由原始OFDM信号组成,因此NC‑OFDM信号的PAPR保持与相邻OFDM信号的PAPR相同;

随机分布的有源子载波:

当有源子载波随机间隔时,在传输过程中有源子载波的相位因子经过IFFT,在这种情况下,NC‑OFDM信号将不同于等效连续OFDM信号,导致NC‑OFDM信号的PAPR值与原始OFDM信号的PAPR值不同。

5.根据权利要求3所述的一种NC‑CE‑OFDM的雷达通信一体化波形设计方法,其特征在于,所述步骤S3中对未占用频段的子载波进行通信信息的传输是基于连续间隔有源子载波和规律间隔有源子载波进行的。

6.根据权利要求5所述的一种NC‑CE‑OFDM的雷达通信一体化波形设计方法,其特征在于,所述步骤S3中基于连续间隔有源子载波和规律间隔有源子载波对未占用频段的子载波进行通信信息的传输方法包括如下步骤:由所有不相邻子载波组成的基带NC‑OFDM信号在一个[0,T]时间间隔的复包络为:其中,Ak是信号的第k个子载波,T为OFDM符号持续时间, 第k个未占用子载波上的符号是Ak=0,则PAPR定义为OFDM信号的最大瞬时功率与平均功率之比,即:其中,E{·}表示期望;连续时间的峰均比PAPR(s(t))可以用离散时间峰均比PAPR(s(n))来近似,离散时间峰均比是由OFDM信号s(n)采样得到的;

NC‑OFDM信号的实部和虚部都将服从高斯分布,其幅值将服从瑞利分布,而功率分布则将服从具有两个自由度的卡方分布,因此每个采样点的累积概率密度函数为:2

其中,σ 表示为输入序列的方差,使用互补累积分布函数进行描述,峰均比的CCDF表示OFDM信号的峰均比超过给定阈值的概率,它是表征PAPR的参数,也是降低PAPR技术的性能指标,每个样本点大于门限值PAPR0的概率公式为:其中,αK表示为NC‑OFDM系统过采样的子载波数,α>1;

通过相位调制技术,获得NC‑CE‑OFDM信号:将高PAPR序列信号{x[n]}通过相位调制器变为PAPR为0dB的序列:{s[n]=exp(jCx[n])}    <7>其中,C为度量常数;

NC‑CE‑OFDM信号的低通等效表达式为:s(t)=Aexp{j[2πhm(t)+θ]}    <8>其中,‑Tcp≤t≤T;A为信号幅度,θ为任意相位偏差;

携带信息的消息符号m(t)为实值OFDM波形,等效表示为:其中,‑Tcp≤t≤T,C0为常数;

对接收信号进行频域均衡:

将接收信号先通过A/D转换器,得到采样值r[n],然后去除循环前缀,最后使用频域均衡器更正信道带来的失真,并进行信息传输的逆过程;

其中,NC‑CE‑OFDM信号经过多径衰落信道后,其接收信号的基带可表示为:其中,h(τ,t)为最大传输时延,τmax为信道的冲激响应;ω(t)为s(t)的有效带宽上的能量谱密度为φωω(f)=N0的复高斯噪声。

7.根据权利要求1所述的一种NC‑CE‑OFDM的雷达通信一体化波形设计方法,其特征在于,所述步骤S4中对于误码率的求解过程为:通过反正切计算器和相位解卷绕实现相位的解调;

假设简单的AWGN,则接收信号为:

相位调制器的输出为:

其中,φ0为信道产生的相位偏差;

为非线性噪声项;Aω(t)≡|ω(t)|和φω(t)≡arctan[ω(t)]分别为ω(t)的包络和相位;

因此,NC‑CE‑OFDM系统的BER为:其中k=1,2,…,N;

2 M

为高斯Q函数;εb=AT/(2Nlog2)为NC‑CE‑OFDM信号传输的每比特能量。

8.根据权利要求1所述的一种NC‑CE‑OFDM的雷达通信一体化波形设计方法,其特征在于,所述步骤S5中雷达通信一体化信号中模糊函数的求解过程如下:一体化信号模糊函数为:

*

其中,τ为时间延迟;fd为多普勒频移;s(t)表示对s(t)的共轭。

9.根据权利要求1所述的一种NC‑CE‑OFDM的雷达通信一体化波形设计方法,其特征在于,所述步骤S6的求解过程具体为:在相同脉宽条件下,回波信号的脉压增益下降到最低容许程度时的多普勒频移称为多普勒容限特性,多普勒容限检测函数为:式中,B为信号带宽;

对式两边以Ts(1/fs)为间隔周期进行采样,令t=nTs,有可得离散多普勒容限检测函数r(m):