摘要
作为电子信息行业的两大主流技术，雷达和通信在军事和民用方面都有广泛使用。由于工作方式的不同，两者通常在不同硬件平台上实现，信号波形也存在较大差异。针对雷达探测波形而言，其所需信号多为规则的已知信号，要求具有优异的自相关特性和大信号带宽。通信信号波形是随机、不确定的，要求具有高频谱效率。而在智能交通、电子侦察等应用中，受限于设备体积、载重和低截获等要求，雷达和通信作为独立硬件平台将不再适用。实际上，雷达和无线通信的系统架构相似，都有天线、发射机、接收机、信号处理器等。因此考虑将两者进行一体化设计，以满足电子设备不断小型化的需求。 在雷达通信一体化系统中，同时满足雷达和通信双功能的波形设计是一体化系统设计的关键。常见的一体化信号波形有二进制相移键控线性调频信号(BPSK-LFM)、二相编码中的M码以及多相编码中的Frank码。随着5G通信应用，频谱资源变得越来越紧缺，两种技术出现频带重叠，如何提高频谱利用率，是急需解决的问题。混沌信号特有的宽频谱、易生成、非周期等特性，使其不仅具有抗干扰、抗多径和天然隐蔽性等优势，而且可通过低成本、低功耗的模拟电路实现，易于应用于实际系统的设计和集成，对气象、生物和控制工程等很多领域有着重要影响。本文提出基于可解混沌的一体化波形设计，并对采用该波形的雷达探测和通信解码算法进行研究，开展如下工作： (1)探讨了雷达和通信进行波形共享设计的可行性，针对共享波形设计，介绍了混沌波形的生成方法和波形特性。根据其特性提出基于混沌波形的雷达通信一体化结构，分别对一体化系统收、发机进行详细介绍。 (2)研究了三种常见一体化波形和混沌波形的模糊函数，对其模糊函数图进行对比分析，得到混沌信号具有更好的距离-速度分辨率，因此将其应用于雷达通信一体化具有可行性。提出了对应的雷达测距、测速算法，包括基于相关法的目标距离探测和基于速度MUSIC的目标径向速度探测算法。通过对比分析不同信号波形在单目标、多目标情况下的测距、测速结果，接收机处比特信噪比为0时，单目标情况下测距性能相比于LFM信号提升10%，多目标情况下提升20%。得到本文所采用的混沌信号在单目标、多目标情况下均取得更优的雷达性能。 (3)研究基于混沌匹配滤波器的通信解码算法，理论分析不同解码门限的误码率，并仿真验证了不同信号波形的通信误码率性能。通过本文所采用的混沌信号和常见一体化信号的通信性能对比分析，包括频谱占用分析和误码率分析。在-1BER=10时，混沌信号的Eb/N0比BPSK-LFM信号低1dB，但比Frank码高1.4dB，但通过频谱占用分析可知，Frank码是以牺牲频谱为代价换取更高的误码率，得到本文所采用的混沌信号在频谱占用相同的情况下将取得更好的通信性能。 仿真和分析结果表明，可解混沌波形能够满足雷达和通信的综合需求，可以作为未来一体化系统设计的备选波形。
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