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多输入多输出（MIMO）天波超视距雷达（OTHR）技术在雷达发射端发射低增益宽波束，在接收端进行波束形成得到高增益的窄波束，可以满足多层电离层探测和杂波抑制的需求。该文将两层电离层结构应用到MIMO-OTHR中，并针对OTHR杂噪比（cNR）比较高的特点，提出一种互信息理论方法对发射波形进行自适应优化。仿真结果表明该方法明显提升了目标距离分辨率和检测概率，说明在MIMO—OTHR中，经过合理的波形优化，可以利用多径回波改善雷达系统性能。