[发明专利]一种基于互信息的雷达通信一体化系统性能分析方法

权利要求书

1.一种基于互信息的雷达通信一体化系统性能分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、雷达通信一体化系统接收雷达信号和通信信号并进行建模，得到复合信号；

S2、根据所述雷达信号和通信信号的频带是否重合选择频带共存方式；

S3、分别计算雷达系统和通信系统的性能表征，得到雷达通信一体化系统的性能表征；

S4、根据所述步骤S2中选择的频带共存方式，选择相应的性能分析方式对雷达通信一体化系统进行性能分析；

所述步骤S4包括：

S41、将雷达频带、通信频带分为间距为Δf的N个子频带，根据所述步骤S2中选择的频带共存方式，选择相应的性能分析方式对雷达通信一体化系统进行性能分析，对于同频段的复合信号，采用串行干扰消除方法；

S42、传统独立共存方式下的雷达通信一体化系统性能分析；

将通信带宽和雷达频带分别定义为

B_c＝αB,B_r＝βB

其中，α和β为带宽调整因子，满足α+β＝1(0≤α≤1,0≤β≤1)；

传统独立共存方式下的目标与接收雷达信号之间的互信息为

传统独立共存方式下的通信频带中不存在雷达信号，第n个子频带的信噪比为

其中，p_cl,n为传统独立共存方式下第n个子频带中的通信分配功率，相应子频带的通信率为

其中，N＝αB/Δf表示传统独立共存方式下通信子频带的数量；

为使通信率C_I最大化，根据N个子频带的信道状态自适应分配通信功率P_cI，其表达式为

max C_I

P_cI,n≥0,n＝1,2,…,N

功率分配问题为一个凸优化问题，其最优解采用KKT条件进行表征，其对应的拉格朗日函数为

其中，μ_n,(n＝1,2,…,N)和ν为拉格朗日乘子；

KKT条件为

μ_nP_cI,n＝0,

P_cI,n≥0,

μ_n≥0,n＝1,2,…,N

求解KKT条件得到最优解p^*_c,n

其中，(·)⁺＝max(·,0)；

S43、部分频带共存方式下的雷达通信一体化系统性能分析；

部分频带共存方式下，雷达通信一体化系统可在同一频段运行雷达和通信功能，B_r和B_c有重叠，即1＜α+β≤2；

只含雷达信号的雷达独立频带N_ro和包含雷达、通信信号的混合频带N_mix有

雷达独立频带中的子频带n_roth,(n_ro＝1,2,…,N_ro)中没有通信信号的干扰，相应子频带的互信息为

混合频带中的子频带n_mixth,(n_mix＝1,2,…,N_mix)中存在相互干扰雷达信号和通信信号，定义p_cM,n表示部分频带共存方式下混合频带子频带n_mixth中分配的功率，相应子频带n_mixth接收到的能量为

混合频带子频带n_mixth对应的互信息为

部分频带共存方式下的总互信息为

采用串行干扰消除对接收到的复合信号进行处理，对雷达信号进行解码后，将其从观测波形中去除，得到无雷达信号干扰的原始通信信号，得到部分频带共存方式下通信率。