CN106772255A - 一种扩展零相关区域的波形设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种扩展零相关区域的波形设计方法，采用初始常规基础序列生成方法形成零相关序列，引入扩谱雷达多相码序列与零相关序列进行Kronecker相乘，由此得到的最终序列在一定的区域内，具有准完美的自相关特性和完美的互相关特性，具有更大的零相关区域，可以更有效减少邻近距离单元回波的互相影响，提高目标检测精度。

Description

一种扩展零相关区域的波形设计方法

技术领域

本发明属于MIMO雷达波形设计领域，更为具体地讲，涉及一种零相关区域扩展方法。

背景技术

针对空中目标的距离高分辨MIMO雷达，目标回波可能只是横跨几个甚至几十个距离单元，而在远离信号自相关主瓣的距离单元没有回波信号。为了减少邻近距离单元回波的互相影响，要求发射信号在自相关主瓣附近若干距离单元内(称为零相关区域)具有较低的自相关旁瓣和互相关，而对远离主瓣区域的旁瓣峰值可以不作限制。

零相关多相码已经广泛地应用于通信中。零相关多相码的周期自相关和互相关在自相关主瓣附近的一定区域(零相关区域)范围内的值是零。雷达研究人员关心的不是信号的周期自相关和互相关，而是信号的非周期自相关和互相关。零相关多相码的非周期自相关和互相关在零相关区域的值不再是零。但是通过研究发现，虽然此时这一区域的自相关和互相关值不是零，但是其值还是明显的小于远离主瓣区域的值。为了描述方便，仍然称这一区域为零相关区域。

含有M个长度为L，零相关区域长度为Z_CZ序列的序列集Fⁿ，可以简写为F(L,M,Z_CZ)＝(2^2n+m+1,2ⁿ⁺¹,2^n+m+1)。对于零相关二相码，为了获得更长的零相关区域，需要增加m或n的值，但同时码的长度也将增加，零相关区域增长的效率会降低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种适用于MIMO雷达发射信号波形扩展零相关区域的设计方法，使通过该方式产生的序列组具有接近完美的相关特性，即在一定的相关区域内，绝大部分自相关函数和互相关函数取值都为零，仅在固定点取值非零。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

1)生成零相关二相码序列组S＝[S₁,S₂,…,S_M]，S_i＝[s_i(1),s_i(2),…,s_i(L₁)]^T，该零相关序列组共有M个序列，每个序列长度L₁＝2^2n+m+1，s_i(j)表示第i个零相关序列S_i的第j个元素，i＝1,2,…,M,j＝1,2,…,L₁；

2)通过求解方程组确定初始相位差序列Δ_i，i＝1,2,…,L₂-1，L₂为序列的长度；

然后令迭代得到扩谱雷达多相码序列

3)将扩谱雷达多相码序列和零相关序列S进行Kronecker乘法运算，得到扩展零相关区域序列组其中L＝L₁L₂，c_i＝{c_i(1),c_i(2),…,c_i(L)}，c_i的第h个元素c_i(h)＝s_i(l)×b(m)，h＝(l-1)L₂+m，1≤l≤L₁，1≤m≤L₂。

本发明的有益效果是：采用初始常规基础序列生成方法形成零相关序列，引入扩谱雷达多相码序列与零相关序列进行Kronecker相乘，由此得到的最终序列在一定的区域内，具有准完美的自相关特性和完美的互相关特性，具有更大的零相关区域，可以更有效减少邻近距离单元回波的互相影响，提高目标检测精度。

附图说明

图1是本发明具体实施方式流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明包括：

1.零相关序列组生成，用于产生零相关二相码序列组：

并将所生成的零相关二相码序列组S发送给Kronecker乘法器。其中该零相关序列组共有M个序列，每个序列长度L₁＝2^2n+m+1，更改m或n的值可以改变序列长度。L₁的选择需要综合考虑运算复杂度和相关序列零相关区域长度确定，s_i(j),i＝1,2,…,M,j＝1,2,…,L₁表示第i个零相关序列S_i的第j个元素。

2.扩谱雷达多相码序列，生成方法为：先通过求解方程组(2)确定初始相位差序列Δ_i,i＝1,2,…,L₂-1，L₂为序列的长度，可根据雷达对波形长度的实际需要确定。

然后按照下列步骤迭代得到序列相位：

1)令

2)

将得到的多相码发送给Kronecker乘法器；

3.Kronecker乘法器，用于将扩谱雷达多相码序列和零相关序列S_i进行Kronecker乘法运算，得到扩展零相关区域序列组：

其中L＝L₁L₂，c_i＝{c_i(1),c_i(2),…,c_i(L)}，c_i中的第h个元素为：

c_i(h)＝s_i(l)×b(m),h＝(l-1)L₂+m,1≤l≤L₁,1≤m≤L₂。 (4)

本发明的具体实时方式包括：

步骤1：生成零相关区域序列。产生零相关区域序列S＝{S₁,S₂,…,S_i,…,S_M},S_i＝{s_i(1),s_i(2),…,s_i(L₁)}，其长度L₁根据实际情况确定，并将零相关区域序列S_i发送给Kronecker乘法器。零相关区域序列组是一组特殊的序列组，即在给定的相关区域内T，其圆周自相关函数满足：

并且圆周互相关函数满足：

其中，mod表示取余运算。

步骤2：生成扩谱雷达多相码序列。产生扩谱雷达多相码序列其长度L₂根据实际情况确定，并将零相关区域序列发送给Kronecker乘法器。

首先通过求解方程组(2)获得初始相位差序列Δ_i,i＝1,2,…,L₂-1，L₂为序列的长度，可根据实际需要确定。由于方程组(2)不易求解，为了综合得到更长的序列，记求解方程组(2)所得到的解为L₀∈N⁺，式中上标(1)表示综合得到更长序列的第一步，然后按照下列关系得到

重复(7)的过程可以得到期望长度L₂的编码序列。利用所得相位差序列，按照下列步骤迭代即可得到序列相位：

1)令

2)

将得到的多相码发送给Kronecker乘法器。

步骤3：Kronecker乘法运算。将扩谱雷达多相码序列和零相关序列S_i送入Kronecker乘法器进行Kronecker乘法运算，c_i＝{c_i(1),c_i(2),…,c_i(L)}，c_i中的第h个元素为：

c_i(h)＝S_i(l)×b(m),h＝(l-1)L₂+m,1≤l≤L₁,1≤m≤L₂ (8)

由此得到的张量合成序列c_i在相关区域T内，绝大部份圆周自相关函数及互相关函数取值为零，且非零点位置精确可知，即所得的张量合成码的圆周相关函数除了那些τmod L₂＝0(τ为延时单元)的点之外，其余值全为零。在τ＝0附近C的相关函数的实部具有长度为Z_CZ＝2(2^m+1)L₂+1的零相关区域。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (1)

1.一种扩展零相关区域的波形设计方法，其特征在于包括下述步骤：

1)生成零相关二相码序列组S＝[S₁,S₂,…,S_M]，S_i＝[s_i(1),s_i(2),…,s_i(L₁)]^T，该零相关序列组共有M个序列，每个序列长度L₁＝2^2n+m+1，s_i(j)表示第i个零相关序列S_i的第j个元素，i＝1,2,…,M,j＝1,2,…,L₁；

2)通过求解方程组确定初始相位差序列Δ_i，i＝1,2,…,L₂-1，L₂为序列的长度；

$\left\{\begin{array}{c}cos({\mathrm{\Δ}}_1+{\mathrm{\Δ}}_2+...+{\mathrm{\Δ}}_{L_2-1})=0\\ cos({\mathrm{\Δ}}_1+{\mathrm{\Δ}}_2+...+{\mathrm{\Δ}}_{L_2-2})+cos({\mathrm{\Δ}}_2+{\mathrm{\Δ}}_3+...+{\mathrm{\Δ}}_{L_2-1})=0\\ .\\ .\\ .\\ \cos ({\mathrm{\Δ}}_1+{\mathrm{\Δ}}_2+{\mathrm{\Δ}}_3)+\cos ({\mathrm{\Δ}}_2+{\mathrm{\Δ}}_3+{\mathrm{\Δ}}_4)+...+\cos ({\mathrm{\Δ}}_{L_2-3}+{\mathrm{\Δ}}_{L_2-2}+{\mathrm{\Δ}}_{L_2-1})=0\\ \cos ({\mathrm{\Δ}}_1+{\mathrm{\Δ}}_2)+cos({\mathrm{\Δ}}_2+{\mathrm{\Δ}}_3)+...+\cos ({\mathrm{\Δ}}_{L_2-2}+{\mathrm{\Δ}}_{L_2-1})=0\\ \cos \left({\mathrm{\Δ}}_1\right)+\cos \left({\mathrm{\Δ}}_2\right)+...+\cos \left({\mathrm{\Δ}}_{L_2-1}\right)=0\end{array}\right.$

然后令迭代得到扩谱雷达多相码序列

3)将扩谱雷达多相码序列和零相关序列S进行Kronecker乘法运算，得到扩展零相关区域序列组其中L＝L₁L₂，c_i＝{c_i(1),c_i(2),…,c_i(L)}，c_i的第h个元素c_i(h)＝s_i(l)×b(m)，h＝(l-1)L₂+m，1≤l≤L₁，1≤m≤L₂。