[发明专利]一种基于改进型限幅法的OFDM雷达通信一体化峰均比抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于改进型限幅法的OFDM雷达通信一体化峰均比抑制方法，包括如下步骤：设置信号参数，对目标状态进行初始化；设置限幅门限，将输出信号的幅值限制在门限值以内；对限幅后的信号进行迭代滤波；对一体化信号在加性高斯白噪声信道中的峰均比进行求解；对雷达通信一体化信号中的模糊函数进行求解；根据求解的模糊函数，对一体化信号波形的距离分辨率、多普勒分辨率进行求解。本发明通过对传统的限幅法进行改进，不但可以有效降低OFDM雷达通信一体化信号的峰均比，而且可以保证信号的误码率几乎不受损失，能够更好的提高频谱利用效率，并且对雷达探测性能和通信性能影响较小。

技术领域

本发明属于雷达通信一体化领域，具体涉及一种基于改进型限幅法的OFDM雷达通信一体化峰均比抑制方法。

背景技术

雷达通信一体化技术近年来受到不同领域的广泛应用。该技术能够使一种信号同时实现雷达探测和通信信息传递两种功能，其不但可以节省一体化平台的作战时间，而且能够提高一体化系统频谱资源的利用效率。目前，在实现雷达通信一体化方面，主要是利用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)信号。

正交频分复用信号具有抗干扰、低截获等性能优势，是雷达通信一体化系统常用的发射波形之一。但是，OFDM信号存在峰值平均功率比(Peak-to-Average Power Ratio，PAPR)较高的缺陷，当雷达发射机工作在非线性区域时，信号会产生非线性失真和谐波，造成明显的频谱扩展和带内信号畸变，导致射频放大器功放的效率降低。因此，对信号PAPR的抑制必须在OFDM一体化系统的发射端进行。

通信数据的随机性使得调制的OFDM信号具有包络不恒定性，且动态范围较大，从而产生较高的峰均比。传统的PAPR抑制方法主要有3类：概率类技术，信号编码技术和信号预畸变技术。概率类技术，利用不同的相位旋转因子对OFDM信号进行分组和加权处理，从而选择一组最优的相位因子进行信息传输，以此降低信号的峰均比，如选择性映射、部分传输序列等。该技术对于抑制PAPR具有明显的效果，但是在信号加权处理过程中会引入边带信息，从而增加了系统的复杂度。信号编码技术，利用不同算法对信号进行编码，使编码后的信号产生多种组合，从中选择峰均比最优的一组进行信息传输。常用的编码算法有：分组编码、卷积编码、格雷互补编码等。这类技术使得OFDM信号系统相对稳定、简单，但是当子载波数目较大时，编码效率降低，计算复杂度增大，导致频带利用率低。信号预畸变技术，在信号经过放大器之前，对功率大于设定门限值的信号进行非线性畸变，如限幅、压缩扩展等，这类技术操作简单，但会引起信号的非线性失真，导致系统的误码率性能降低。信号预畸变技术中的直接限幅法是一种非线性方法，该方法会导致频谱泄露和非线性失真，使得系统的误码率增加，同时造成信号的频谱效率下降。

在限幅法抑制OFDM信号的峰均比方面，文献“李波,郑晨,王彦本.一种OFDM联合峰均比抑制算法[J].西安邮电大学学报,2018,23(02):78-84.”提出了预留子载波技术的联合峰均功率比抑制算法，通过将限幅噪声比、智能梯度主动星座扩展和最小平方逼近方法加权组合在统一的迭代过程，使得各种算法优势互补，降低了迭代次数，但是这种算法在信噪比大的信道环境中，误码率性能较差。文献“王红星,陆发平,刘传辉,刘晓.一种椭圆球面波调制信号自适应峰均比抑制方法[J].电子与信息学报,2017,39(01):75-81.”提出的μ律压缩自适应峰均比抑制方法虽然能够根据输入信号自适应调节压缩参数，有效压缩信号峰值，但是运算的复杂度较高。文献“刘璐,赵国庆.一种峰均比抑制方法的研究[J].电子学报,2018,46(10):2443-2449.”提出的基于保角压缩的峰均比抑制方法，虽然可以从信号的实部和虚部两个解析域上分别进行限幅滤波，有效地抑制限幅带来的带内干扰，但是对峰均比的抑制效果较差。

OFDM信号是雷达通信一体化系统常用的发射波形之一，但是其峰均比较高。传统的限幅法虽然可以降低系统OFDM信号的峰均比，但会造成误码率增大和带外频谱泄露的问题。

发明内容