论文部分内容阅读
雷达系统和通信系统的一体化设计是未来科技进展的必然趋势之一。雷达通信一体化系统为解决频谱资源不足的难题提供了可能,可以提高军事设备的作战能力,改善社会民生的生活体验,具有极大的发展前景与应用价值。多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)技术发源自通信领域,而后发扬到雷达领域。MIMO通信系统具备的空间分集能力可以极大程度改善多径衰落对通信稳定性的影响,具备的空间复用能力能够在空间上形成多个独立的并行通道,进而实现多路数据流的传输,提高了系统容量。MIMO雷达系统拥有波形分集能力,其发射端可以独立辐射不同波形的相关或正交信号。将MIMO技术应用于雷达通信一体化设计,既能充分利用MIMO技术带来的诸多优势,又能推动一体化系统的革新发展。本文提出一种新型的共存式MIMO雷达通信一体化系统,并在其基础上开展以下研究工作:(1)一体化系统MIMO通信端的通信性能分析。在建立MIMO通信端接收信号模型的基础上,考虑传输数据率,推导计算互信息和中断概率的表达式,计算相关的空间分集增益和空间复用增益,并将其用作通信任务的性能指标,研究分集与复用增益二者之间的权衡折衷关系。(2)一体化系统MIMO雷达端的检测性能分析。建立MIMO雷达端接收信号模型,在其基础上基于奈曼皮尔逊准则推导得到最优检测器结构,推导给出漏检概率的闭式表达式,推导论述判决门限与信噪比的关系式,定义雷达分集增益作为检测性能指标。(3)一体化系统MIMO雷达端的分辨力性能分析。基于MIMO雷达端接收信号模型,推导计算似然比与模糊函数的表达式,根据MIMO雷达与MIMO通信的相似之处,借鉴MIMO通信系统复用增益的定义,定义一种新的雷达复用增益,并以此作为系统分辨力性能的指标。本文的研究工作表明,通过MIMO雷达和MIMO通信系统之间的适当协作,例如通过共享重要信息(雷达信号,雷达和通信天线位置等),可以提高通信部分的数据速率,降低中断概率,提高雷达部分的目标检测和分辨力性能。论文的研究成果可以为共存雷达通信系统的设计和开发提供理论指导。