恭喜電子科技大學劉亮獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜電子科技大學申請的專利基于接收端空間調制的雷達通信一體化信號設計方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN116500579B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-04-15發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202310471112.4,技術領域涉及:G01S7/42;該發明授權基于接收端空間調制的雷達通信一體化信號設計方法是由劉亮;孫俊賢;甘露;廖紅舒設計研發完成,并于2023-04-27向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于接收端空間調制的雷達通信一體化信號設計方法在說明書摘要公布了:本發明屬于信號處理技術領域,涉及一種基于接收端空間調制的雷達通信一體化信號設計方法。本發明首先設計發射協方差矩陣,同時實現對雷達目標以及通信接收天線的空間功率分配,對發射協方差矩陣秩一分解得到波束形成權向量。該權向量將功率集中指向期望的通信接收天線,同時抑制對其余接收天線的功率泄露。對所有的接收天線均可設計具備對應天線功率指向性的權向量,這些權向量構成波束形成權向量集合。所有的正交發射波形采取集合內的權向量進行發射,通信接收端接收信號后采用匹配濾波器解調得到每個正交波形對應的接收天線索引,所有接收天線索引構成的矩陣作為通信符號,可將信息比特與通信符號進行映射從而實現通信信息嵌入。
本發明授權基于接收端空間調制的雷達通信一體化信號設計方法在權利要求書中公布了:1.基于接收端空間調制的雷達通信一體化信號設計方法,用于MIMO雷達通信一體化系統,定義系統包括Nt個陣元的一體化發射陣列、Nr個陣元的雷達接收陣列以及Nc個陣元的通信接收陣列;通信接收機與發射陣列之間的信道信息被精確估計且被發射端已知;其特征在于,所述信號設計方法包括以下步驟:S1、通過求解以下優化問題得到Nc個發射協方差矩陣Wn,n=1,…,Nc: 其中·H為共軛轉置,·T為轉置,diag·表示取矩陣的對角元并排為列向量;α和ε分別是雷達目標以及期望通信接收天線的功率系數;矩陣G=[aθrHH],其中aθr為期望主瓣方向θr對應的導向矢量,H為Nc×Nt維的信道矩陣;fn=[fr,nfc,n]T為功率分配向量,其中fr,n=[α]控制雷達目標功率,fc,n=[0...ε...0]控制通信接收天線功率,其第n個元素為ε,其余元素為0;P0為發射功率;ρ為預設的旁瓣電平;雷達方向圖旁瓣區域存在Ls個角度采樣,aθk為采樣角度θk對應的導向矢量;tr·表示求矩陣的跡,≥表示半正定,rank·表示求矩陣的秩;S2、將得到的Nc個發射協方差矩陣Wn,n=1,...,Nc進行秩一分解得到Nc個波束形成權向量wn,對矩陣Wn進行奇異值分解得到: 其中U為奇異向量構成的矩陣,Λ為Nt個奇異值構成的實對角矩陣;取矩陣Λ的第一列并對第一個元素開根號得到向量σ: 則波束形成權向量wn表示為:wn=Uσ進行Nc次秩一分解后構建波束形成權向量集合其中每個權向量在雷達主瓣范圍內貢獻相同,但功率指向的通信接收天線均不同;S3、利用波束形成權向量集合構建通信字典:定義MIMO雷達發射L個正交波形,從發射權向量集合中選擇第n個權向量wn作為第l個波形的發射權向量wn,l,則第l個波形對應的接收天線索引向量為: 其中hn為信道矩陣H的第n行,n=1,...,Nr;L個接收天線索引向量構成了接收天線索引矩陣Sm,其滿足: 定義通信字典內符號數量為Mb,則實際的通信符號為接收天線索引矩陣Sm,m=1,...,Mb,通信字典符號數量需滿足則最大傳輸速率為比特每秒,其中表示不大于參數的最大整數,fPRF為脈沖重復頻率;S4、生成Nt×1維的發射信號st為: 其中,φlt是MIMO雷達發射的L個正交波形,l=1...L,定義共有Q個遠場的雷達目標位于方向θq,q=1,...,Q,且位于雷達主瓣范圍內;則雷達接收陣列在一個脈沖周期內接收到的Nr×1維信號xrt為: 其中βq為第q個雷達目標的反射系數,aθq和bθq分別為雷達發射和接收陣列在角度θq的導向矢量,向量nrt代表雷達接收噪聲;通信接收機處接收到的Nc×1維信號xct為: 其中為信道矩陣,nct為通信過程的高斯噪聲;S5、使用發射的L個正交波形φlt對通信接收機的接收信號xct進行L次匹配濾波,則第l個通道的輸出yc,l為: 其中nMF,l為噪聲nct通過第l個匹配濾波器的輸出;L次匹配濾波的結果構成矩陣Yc:Yc=[yc,1...yc,L]定義通信符號等概率發射,則使用最大似然檢測進行通信符號檢測,檢測準則如下: 其中為估計的符號索引,||·||F表示矩陣的F范數。
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