[发明专利]一种基于MIMO雷达通信的一体化编解码方法

权利要求书

1.一种基于MIMO雷达通信的一体化编码方法，其特征在于，包括以下步骤：

MIMO雷达设置步骤：MIMO雷达设置M个发射通道，每个通道包含L+1个编码码元预留第M个发射通道为时频同步基准；其余M-1个通道的第1个编码码元留作相偏基准，后L个编码码元为信息位，每个信息位有p个状态；

扩频码波形生成步骤：用遗传算法优化生成的（M-1）Lp+M+L个子码串，将这些子码串依次编号为C₁，C₂，...,C_{（M-1）Lp+M+L}，所述子码串为用作扩频码的基本编码序列；

信源信息编码步骤：将需由雷达探测波束传递的通信信息划分成两部分，分别进行编码；其中第一部分信息按照单极性p进制编码规则进行编码q₁,q₂,…,q_(M-1)L，第二部分按照双极性二进制编码规则进行编码b₁,b₂,…b_(M-1)L；以L个码元为单位，将两部分通信信息均匀分配至前M-1个通道中；

发射信号序列生成步骤：将各通道中两部分通信信息对应相乘，得到探测信号中信息部分的编码序列；在前M-1个通道中加入各自相偏基准编码PR_i，其中，PR_i与子码串的对应关系为：PR_i=C_{（M-1）Lp+i},i=1,2,...,M-1；在预留的时频基准通道中填入L+1个固定的的子码串组合而成的固定序列TF，最终得到MIMO雷达各发射通道的发射信号序列。

2.一种基于MIMO雷达通信的一体化解码方法，其特征在于，包括以下步骤：

数据接收步骤：接收机接收下变频、采样得到的数据X(n)，系统采样率为1/T_C，T_C为子码串的码片间隔；判断是否具有当前时刻频偏的先验信息，如有，进入时间同步步骤，否则进入频偏搜索与跟踪起始步骤；

频偏搜索与跟踪起始步骤：搜索收发站之间的频偏利用搜索到频偏结果启动α-β滤波器，对频偏进行跟踪、记忆；

时间同步步骤：按照编码时在预留的时频基准通道的固定的子码串组合规则产生与雷达第M个发射通道相同的基带信号序列H₀(n),1≤n≤(L+1)N；将基带信号序列H₀(n)调制在α-β滤波器第m-1时刻对第m时刻的频偏预测值上，m为当前接收数据时刻，调制后的信号H(n)为将采样数据X(n)与调制信号H(n)进行处理，得到处理结果y(n)，*表示共轭复数；由相关处理的峰值位置确定接收信号的起始时刻n₀，根据接收信号的起始时刻n₀截取有效数据X_C(n)：X_C(n)=X(n),n₀≤n≤(L+1)N；

载波频偏校正步骤：

对有效数据X_C(n)进行频偏校正，得到频偏校正有效数据y_C(n)，yC(n)=XC(n)e-jΔω^m/m-1nTC,]]>n₀≤n≤(L+1)N；

载波相偏提取步骤：截取频偏校正有效数据y_C(n)中相偏基准对应的数据将数据分别与相偏基准编码PR_i相乘求和，得到求和结果RCi=Σn=0NyC(1)(n)·PRi(n),]]>i=1,2,…,M-1；计算求和结果的相位i=1,2,…,M-1，并将作为第i个通道的相偏估计值；

分路处理步骤：将频偏校正有效数据y_C(n)以长度N为单位进行分段，并将得到的L段数据分别送入对应解码支路的M-1个相关接收器中进行解码处理，送入第k个解码支路的数据表示为：y_k(n)=y_C(kN+n-n₀),k=1,2,…L,1≤n≤N，k=1,2,…,M-1；再将送入各相关接收器的数据分成p个支路，每个支路的信号分别与其对应状态的子码串相乘求和；k=1,2,…L，i=1,2,…M-1，q=1,2,…p；为第k路信号在第i个相关接收器中与子码串C_{(i-1)Lp+(k-1)p+q}相乘求和的结果；

相偏校正步骤：每个支路的信号分别与其对应状态的子码串相乘求和结果乘以相偏估计因子，得到相偏校正结果；i=1,2,…M-1;k=1,2,…,L;q=1,2,…,p，其中，为第k路信号在第i个相关接收器中与其对应状态子码串相乘求和的相偏校正结果，为第i个通道的相偏估计因子；

比较判决步骤：将相偏校正结果取实部进行比较判决，得到雷达发射端传送的第1部分通信信息q_(i-1)L+k：q_(i-1)L+k=q_i,k,i=1,2,…M-1;k=1,2,…,L，q_i,k为第k个解码支路的第i个相关接收器的最大绝对值输出支路编号；判断相偏校正结果取实部的符号，得到雷达发射端传送的第2部分通信信息b_(i-1)L+k：i=1,2,…M-1;k=1,2,…,L；将第1部分通信信息q_(i-1)L+k与第2部分通信信息b_(i-1)L+k分别进行组合，得到MIMO雷达发射端传递过来的两部分通信信息。

3.如权利要求1所述一种基于MIMO雷达通信的一体化解码方法，其特征在于，还包括α-β滤波器状态更新步骤：

以α-β滤波器第m-1时刻对第m时刻的频偏预测值为中心，选取2G+1个频偏点：g∈[-G,G]，为选取的第g个频偏点；T_C为子码串的码片间隔；将基带信号序列H₀(n)分别调制到这些频点上，得到调制信号H_g(n)；Hg(n)=H0(n)e-jnΔω^gTC,]]>n∈[1,(L+1)N]；

利用有效数据X_C(n)对调制信号H_g(n)进行处理，处理后的输出峰值U_g为，g=-G,-G+1,…,G；比较峰值输出结果，找到最大的输出峰值U_j，U_j=max(U_g)；

根据U_j对应的频点△ω′_m计算时刻m的频偏估计的量测值为：

其中，k_d为误差电压线性拟合斜率，U_j+1为第j+1个频点对应的输出峰值，U_j-1为第j-1个频点对应的输出峰值；

计算时刻m的频偏估计的△(△ω_m)残差为得到当前刻的频偏估计值Δω^m/m,Δω^m/m=Δω^m/m-1+α·Δ(Δωm);]]>计算当前时刻频偏变化率的估计值△T为两次数据采集之间的时间间隔；

计算下一时刻的频偏估计值以及频偏变化率的估计值

Δω^m+1/mv^m+1/m=1ΔT01Δω^m/mv^m/m.]]>