摘要
为了缓解雷达通信技术不断发展和无线频谱资源日益紧缺的矛盾，有必要研究可靠可行的雷达通信一体化系统，例如研究和部署的军用一体化作战平台，未来第六代(6G)移动通信构想中的物联网应用等。尽管雷达通信一体化技术具有巨大潜力，但由于雷达与通信本身的差异导致研究中仍然存在诸多挑战。本文将在连续发送波形的工作模式下，针对信息调制、波形优化设计、参数估计和性能评估等问题进行雷达通信一体化技术的研究。主要研究内容总结如下: 针对OFDM雷达通信一体化系统中存在的高PAPR和低通信速率的问题，提出基于DFT-s-OFDM索引调制(DFT-s-OFDM-IM)的雷达通信一体化信号处理算法。索引调制算法在不同分组频带中调制索引信息，并对每个分组进行DFT预编码。通信接收信号处理算法对不同分组的索引信息进行检测判决，从而解调出星座映射和索引调制信息。仿真结果表明，相较于OFDM信号，所研究的索引调制算法使雷达通信一体化系统具有优良的通信性能，有效提高了系统的频谱效率和误码率性能，获得了更低的峰均功率比。此外，研究了连续发射一体化信号系统的参数估计性能，首先基于离散编码仿真DFT-s-OFDM-IM的雷达模糊函数图，其次仿真分析了基于FFT和空间谱的参数估计算法，并对比参数估计结果的误差。仿真结果表明，DFT-s-OFDM-IM的雷达模糊函数图具有良好分辨力，两种参数估计算法均能够区分识别多个目标，且基于空间谱的MUSIC算法具有更好的参数估计结果。 针对无优化波形无法在雷达和通信性能之间实现有利权衡的问题，提出一种一体化波形的加权联合优化设计。根据多天线和多载波系统的特性，分别推导基于雷达波束相似性和保证通信可靠性设计准则的数学模型。在不同加权系数条件下，以雷达和通信性能准则为优化目标建立功率约束的联合优化问题，通过黎曼共轭梯度算法迭代求解出约束优化问题的最优解。仿真结果表明，所设计的波形能够在雷达和通信性能之间实现有利权衡。相较于仅优化通信性能的波形，所提方法能够保证雷达波束图的主波束宽度为3dB带宽且峰值旁瓣比较低。在雷达环境条件较差情况下，仍具有较好的雷达检测性能。相较于仅优化雷达性能的波形，所提方法能够保证通信的可靠性，提升了系统的误码率性能，且具有较好的平均和速率性能。
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