[发明专利]基于通信/雷达一体化的单通道LTE雷达系统

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信领域的被动雷达接收端信号处理技术，特别涉及一种单通道被动雷达系统。

背景技术

被动雷达(又称无源雷达、外辐射源雷达)本质上是双(多)基地雷达。被动雷达自身不发射电磁波，而是利用外部辐射源进行目标的探测与跟踪，因此具有较好的隐蔽性和“四抗”(抗干扰、抗低空突防、抗反辐射导弹、抗隐身)能力。近年来，关于将移动通信信号用作被动雷达照射源的研究方兴未艾。GSM信号、WiFi信号、WiMAX信号、UMTS信号等多种移动通信信号先后被用作被动雷达照射源进行分析，LTE是最新的移动通信技术之一，提供了最后一公里的宽带无线接入技术。作为被动雷达系统的非合作式照射源使用，LTE信号具备比较大的带宽、比较大的频率范围以及采用了OFDMA技术等几个方面的特征，这些特征可以使得它作为被动雷达照射源使用时具有距离分辨率高、覆盖区域更广以及模糊函数旁瓣较小的优势。

在被动雷达系统中，目标信号处理通常有两种体制，即相参体制和非相参体制，相参体制下系统接收机通常采用双天线通道技术，一部天线对准照射源方向用来接收直达波信号，另一部天线对准目标空域用来接收目标反射或者散射回波信号，然后以直达波为参考信号与目标回波进行互模糊函数处理，估计出目标时延和多普勒频移等参数，对目标进行定位和跟踪，所采用的模糊函数公式为：

χ(τ,f_d)＝∫s(t)s^*(t-τ)exp(-j2πf_dt)d_t

其中，s(t)为直达波信号，s^*(t-τ)为目标回波的共轭(其中τ表示发送信号经过目标反射后到达接收端的时间延迟，f_d表示观测目标的多普勒频率偏移)。非相参体制下系统接收机只需要接收目标回波信号，通过对目标回波信号进行FFT处理得到多普勒频移信息，利用相位干涉仪原理获得目标方位信息，然后利用目标多普勒频移和方位信息进行匹配定位。

这两种目标信号处理体制，其中相参体制需要双天线来同时接收直达波信号和目标回波，这样不仅增加了系统复杂度，同时也会因为直达波信号必然要受到噪声干扰而降低处理精度；而非相参体制由于没有重构出直达波信号，对精度同样会有降低。

现有技术中还不存在基于通信/雷达一体化的单通道被动雷达系统。

发明内容

针对上述的现有技术及存在的问题，本发明提出了一种基于通信/雷达一体化的单通道LTE雷达系统，作为“共生雷达”，利用接收到的照射源信号重构出高质量的信号，即在被动雷达系统中只需要发射和接收一路针对目标的信号，而不再需要发送一束直达波来作为接收端信号处理的参考波形，可以提高信号处理增益。

本发明提出了一种基于通信/雷达一体化的单通道LTE雷达系统，该系统包括上行链路和下行链路、雷达接收机的雷达信号处理单元，其中：

所述上行链路依次经过信道编码模块、加扰模块、数字调制模块、层映射模块、预编码模块和OFDM符号生成模块，生成重构的直达波信号，该信号发送至雷达信号处理单元；下行链路依次经过定时同步模块、结合频偏估计模块的频偏估计模块频率校正模块、OFDM解调模块、信道估计模块、均衡模块、PBCH接收模块、PCFICH接收模块、PDCCH接收模块、PDSCH接收模块，所述层映射模块将码字流映射到多个层上形成新的数据流；所述预编码模块将数据流映射到不同的天线端口，层映射和预编码模块实现了MIMO功能；

所述下行链路中：雷达接收机的雷达信号处理单元接收来自运动目标的目标回波信号，经过下变频和中频采样后获得复数个基带信号，将该复数个基带信号复制两份，一份作为目标回波信号，另一份作为待重构的直达波信号输入；所述定时同步模块对接收到的所述下行信号实现搜索主同步和辅同步信号，获得系统帧同步以及小区识别号；所述OFDM符号生成模块对接收到的复基带数据以OFDM符号间隔做自相关获得OFDM符号边界，所述频偏估计模块完成载波的频偏估计，所述频率校正模块对接收数据作频率校正，同时获得频率偏差；通过穷尽搜索天线配置，结合信道估计模块、均衡模块、解调/解码，接收PBCH信道，获得系统的天线配置、带宽信息；接收PCFICH信道，获得PDCCH的配置信息；接收PDCCH信道，获得接收PDSCH配置信息，解调并解码PDSCH信道，至此获得用户解码数据；所述均衡模块用于导致被传输信号发生失真变化的通信系统特性进行补偿和校正；