【《MIMO雷达正交离散频率编码波形（DFCW）设计案例分析》2400字】

MIMO雷达正交离散频率编码波形（DFCW）设计案例分析目录TOC\o"1-2"\h\u15092MIMO雷达正交离散频率编码波形（DFCW）设计案例分析 1229781.1DFCW模糊函数 1263571.2DFCW基本原理 2226461.3DFCW优化设计 3304221.4仿真分析 61.1DFCW模糊函数假设离散频率的正交编码波形集由L个跳频序序列组成，则可以表示如下：（5.1）其中（5.2）T指的是子脉冲宽度，N则是子脉冲数，是波形L中子脉冲n的频率编码，且，因此频率编码序列能用系数序列来表示，其表示了该波动频率编码前面的系数，且是下方序列的扰动。第L个波形的模糊函数可以定义为:（5.3）波形l中的互模糊函数可以定义为：（5.4）为了推导方便，我们省略中的l，记为。将（5-2）代入，有（5.5）其中，（5.6）当m=n时，（5-5）就表示的模糊函数，如下（5.7）由（5.1）、（5.2）及（5.3），有（5.8）将顺序改变然后求和进行分组，得到（5.9）定义归一化的频率变量为v，有（5.10）公式（5.10）表明以上的频率编码信号的多普勒分辨力特性及多普勒容忍性只取决于码长，而与频率调制的顺序无关。1.2DFCW基本原理通常，相位编码是一种特殊的线路编码，我们也称其为曼彻斯特编码。其特征是，同时，其数据位的代码为高，然后切换为低或低，然后变为高，从而交替。相位编码是一个自动时钟信号，它没有直流分量。因此，我们可以轻松地用电来断开和绝缘电气连接。在相位编码中，0和1根据电压跳变的相位差而不同，即，0表示正电压跳变，而1表示负电压跳变。该代码也称为适当的代码。基带数字传输中使用了许多类型的符号，并且相位编码是其中之一。相位编码使用过渡沿来指示需要传输的二进制信息（0或1）。通常，1是该位置中间的下降，0表示该位置中间的上升。相位编码被视为完成数据流精确同步的自校正码，并且每个比特在预定时间内被精确地发送。在相位编码中，每个位都有一个中心跳[6][13]。中心位转换用作时钟信号和数据信号。第二个是曼彻斯特差分编码。编码方法的中央过渡仅提供时钟定时，0或1指示是否存在过渡，其中“0”表示存在过渡，而1指示没有过渡。相位编码是一种无需长时间对二进制序列进行电平转换的简单编码方法，不仅可以有效防止同步时钟信号的丢失，还可以防止低频。同时，该方法可用于实现信号恢复并消除编码过程中的能量浪费。如果信号的直流分量为零，并确保中继信号不会引起基极漂移，则很容易实现上述目标。在相位编码中有相对完整的定时信息。1.3DFCW优化设计在第三章中，我们讨论了正交离散频率编码的组成原理。通过将线性调频信号的频率随时间离散化，可以获得离散频率信号。如果根据不同的时间规则执行离散频率，则在编码期间生成正交的离散频率编码信号。通过采用适当的编码方法，可以优化和改善这些传输信号。其中，具有更好正交性的DFCW信号称为正交DFCW信号。另外，研究发现通过增加每个子脉冲的频率间隔，自相关函数的峰值旁瓣可以在某种程度上减小，效果更加明显。首先来设置每组编码的每个离散频率曲线，使用L表示频率调制序列，使用T表示每个脉冲的宽度，然后使用以下公式表示离散频率编码信号：slt=pnlt=ej2πf相应的频率可以表示为(5.13)接下来我们用频率编码序列的系数序列来表示频率编码序列{}，在这当中，是序列的排列。那么，的模糊函数可以表示为χτ,ξ=1在中，找到任意两个子脉冲，将它们记为第m个和第n个，则它们的互模糊函数可以表示为ϕnmlτ,ξ=1T−∞为了后续的计算更加方便，记为，由式5.12ϕnmτ,ξ=T−τTsin又，若，我们可以用下面的式子来表示的模糊函数。ϕnnτ,ξ=T−τ根据式5.11、式5.12和式5.14，的模糊函数可以表示为：χτ,ξ=1取，综上式子可以的出以及，考虑到受的干扰还是较小，我们在计算时可以忽略，因此的自相关函数可以表示为χτ,0=1又k=0N−1ⅇjak=e综合式5.6有χτ,0=T−τT综上所述，当时，自相关函数的大小到达峰值顶。我们利用函数的相关性质可以计算得出信号的自相关旁瓣峰值约等于-13.5dB，因此我们可以得出结论自相关旁瓣峰值受频率编码的顺序的干扰还是很小，可以忽略不计，所以对其进行相关优化的重点是控制某些互相关峰值的大小。与的互模糊函数可以表达为χcsi类比式5.11，推算可得χcsi,s综上可以发现与距离互相关函数相对而言很复杂，而且频率编码的顺序会影响它的互相关峰值性能。在第四章中我们已经介绍过遗传算法，那我们下面直接利用它对正交离散频率编码进行优化。相关步骤如下：（1）确定初始种群，将主要种群中包含的个体数设置为S，即生成S信号，使用M表示每个信号组中信号的数量，并使用N代表每个信号组的符号长度信号。对该信号进行编码，因此可以获得信号编码S.的组。这些信号代码被设置为人口的基本个体，以形成记录为人口1的第一代人口。（2）计算X组中每组信号的适应度函数值的大小，如果计算结果不对应于相应的循环结束状态，则继续优化，如果满足条件，则停止信号处理为了达到最佳条件而进行了优化的S组包括在总体2中。（3）将人口2分配给原始人口，然后重复步骤（1）。（4）在连续循环后，获得了X组经过优化和合格的信号代码，最后给出了对这些信号代码进行解码并选择可以达到公式4.8中目标函数值的信号代码的方法。必需的一组信号代码。1.4仿真分析设置第一代种群目标中包含的个体数为130，即S=130。MIMO雷达发射机具有3个前向场元素（每个前向场元素具有一个天线），即M=3。交叉离散频率编码信号为32，即N=32。根据上述步骤对其进行优化，以交叉概率为0.8，突变概率为0.03，并对获得最佳解的人员进行1000代优化。最终获得所需的优化频率编码信号：表5.1正交离散频率序列序列114,8,25,21,7,19,3,17,1,28,30,6,23,18,0,14,17,12,23,6,17,3,26,31,13,23,27,21,11,5,24,2序列23,26,17,22,16,2,22,31,12,27,1,25,14,5,18,14,26,7,23,0,2,27,30,14,25,17,11,6,28,4,13,27序列31,22,13,4,22,27,12,25,3,11,33,11,19,30,17,12,18,23,21,10,4,12,22,28,0,29,8,24,1,27,29(a)波形1自相关(b)波形2自相关(c)波形3自相关图5.1正交离散频率编码信号自相关(a)波形1和波形2的互相关(b)波形1和波形3的互相关(c)波形2和波形3的互相关图5.2正交离散频率编码信号互相关表5.2正交离散频率编码信号的自相关峰值旁瓣及互相关峰值1序列2序列3序列1序列-13.46dB-11