CN110753852A - 用于雷达探测和通信的正交相位调制 - Google Patents

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Abstract

一种通过数字通信符号序列对相位调制连续波雷达系统(10)的雷达波进行正交调制的方法。该方法包括以下步骤：选择(34)等距双相或多相相位调制序列；对雷达系统(10)的连续雷达波进行相位调制(46)，以及朝向场景发射(48)经正交相位调制的连续雷达波。该方法的特征在于以下步骤：通过对相位调制序列应用外部编码(H)来生成(36)检测序列(s)；基于所选择的相位调制，来在复数平面中选择(38)通信范围(C)；生成(40)包括多个序列成员的通信序列(c)；通过对通信序列(c)的成员应用单射映射函数(Γ)，来将通信序列(c)映射(42)到通信范围(C)中，以及计算(44)检测序列(s)的成员与经映射的通信序列(c)的虚部的成员的数乘积。对雷达系统(10)的连续波进行相位调制(46)的步骤是根据所计算出的数乘积来执行的。

Description

用于雷达探测和通信的正交相位调制
技术领域
本发明涉及通过数字通信符号序列对相位调制连续波雷达系统的雷达波进行正交调制的方法、被配置用于执行这种方法的汽车相位调制连续波雷达系统、通信序列解调设备和检测序列反投影解调设备。
背景技术
在本领域中已知的是，在诸如驾驶员辅助系统之类的外部汽车应用中采用雷达技术，以用于通过利用适当的警告(例如，易受伤害道路使用者检测系统、车道变换辅助系统或盲点监测系统)促进车辆驾驶员的最佳反应，或者甚至通过自动接管对车辆的控制(例如，在碰撞缓解系统中)，从而提供改进的安全性。最常见的外部汽车额定设备在大约24GHz或大约77GHz的范围中的雷达载波频率处进行操作。
在图1中示出了典型场景。被设计为客车的车辆18使用雷达系统10，该雷达系统10安装在车辆18的前部区域22处，并且朝向该车辆18前方的场景发射雷达波，以在检测路径28中检测出现在雷达系统视野26中的障碍物24或者迎面而来的交通中的车辆20。在下文中，为了简洁起见，雷达波发射雷达系统10被称为“自我(ego)雷达系统”。
此外，即将出现的期望是提供具有自动通信系统的车辆，以用于避免事故以及由此潜在伤害的目的。在图1中，这通过在自我雷达系统10与在图1左侧所示的迎面而来的车辆20的雷达系统10(作为通信合作方)之间的通信路径30来表示。
快速且可靠的通信可以是基于车载雷达系统已经生成的电磁波，然而，这些电磁波通常主要被设计用于检测障碍物和交通参与方，最初并不是用于通信目的。因此，还实现通信的雷达系统仍然需要大量的技术努力。
例如，在Shrawan C.Surender和Ram M.Narayanan于2011年4月在《IEEETransactions on Aerospace and Electronic Systems》(IEEE航空航天和电子系统汇刊)的第2期第47卷、第1380-1400页、发表的文章“UWB Noise-OFDM Netted Radar:PhysicalLayer Design and Analysis”中，提出了一种如下的方案：该方案修改超宽带(UWB)噪声雷达，以便利用安全的多用户网络通信能力对其进行补充。UWB噪声雷达实现目标和地形的高分辨率成像。宽带宽产生精细的距离分辨率，而噪声波形提供对检测、干扰和拦截的抵抗力(immunity)。使多个噪声雷达彼此联网在目标检测和识别方面提供了显著益处。所提出的UWB噪声正交频分复用(OFDM)多功能组网雷达系统的突出特征包括：利用嵌入式的启用安全性的基于OFDM的通信、多用户能力和物理层安全性进行监视。
在相关文章中，已经通过将可用带宽划分为三个部分来设计了单个波形，其中，将通信信息嵌入在频谱中心，而为雷达分配两个边带。已经研究了通信数据对目标距离估计的影响，但是没有考虑多普勒频移的影响。
在A.Hassanien、M.G.Amin、Y.D.Zhang和F.Ahmad于2016年4月15日在《IEEETransactions on Signal Processing》(IEEE信号处理汇刊)的第8期第64卷、第2168-2181页、发表的文章“Dual-Function Radar-Communications:Information Embedding UsingSidelobe Control and Waveform Diversity”中，描述了一种用于具有联合雷达和通信平台的双功能系统的技术。发射波束成形的旁瓣控制与波形分集进行协同实现了使用相同的脉冲雷达频谱的通信链路。使用多个同时发送的正交波形，以在每个雷达脉冲期间嵌入LB比特序列。设计了两个权重向量以实现两种发射空间功率分布模式，这些模式具有相同的主雷达波束，但是针对预期的通信接收机的旁瓣电平有所不同。通过将波束模式的旁瓣电平控制在角度空间中的固定点来发送通信信息。接收机对比特的解释是基于其辐射波束的。所提出的技术允许将信息递送到雷达的主波瓣之外的单个或多个通信方向。表明的是，该通信过程在本质上对于来自除预先指派的通信方向之外的方向的拦截而言是安全的。所采用的波形分集方案支持多输入多输出雷达操作模式。
应注意的是，静止目标是所提出的方法的先决条件，而缺点在于，如果雷达系统移出该特定的角度空间，则其将丢失目标。
为了消除此缺点，相同的作者在《Engineering and Technology(IET)RadarSonar Navig.》(工程技术学会(IET)雷达声纳导航)的第8期第10卷、第1411-1421页的文章“Phase-modulation based dual-function radar communications”中，提出了设计一组发射波束成形权重向量，使得它们形成相同的发射功率辐射方向图(radiation pattern)，而与朝向预期通信方向的每个发射波束相关联的相位属于某个相位星座。在每个雷达脉冲期间，将二进制序列映射到星座的一个点，进而通过选择与该星座点相关联的发射权重向量来将该二进制序列嵌入到雷达发射中。通信接收机检测所接收的信号的相位，并且使用其来解码所嵌入的二进制序列。所提出的技术允许将信息递送到预期的通信接收机，而不管其位于旁瓣区域中还是位于主雷达波束内。提出了三种信令策略，它们分别可以用于实现相干通信、非相干通信和非相干广播。
发明内容
因此，期望提供如下的操作方法和改进的汽车雷达系统：其以减少的硬件工作量并且以更稳健的方式来实现雷达检测以及与其它交通参与方的通信。
在本发明的一个方面中，通过一种通过数字通信符号序列来对相位调制连续波(PMCW)雷达系统的雷达波进行正交调制的方法来实现该目的。
该方法包括以下步骤：
-选择等距双相或多相相位调制序列，其中，所述序列的成员是通过复数单位根来给出的，
-对所述雷达系统的连续雷达波进行相位调制，以及
-朝向场景发射(48)经正交相位调制的连续雷达波。
该方法的特征在于以下步骤：
-通过对所述双相或多相相位调制序列应用外部编码来生成检测序列，
-基于所选择的等距双相或多相相位调制，来在复数平面中选择通信范围，
-生成包括多个序列成员的通信序列，其中，所述成员是自然数，
-通过对所述通信序列的所述成员应用单射映射函数，来将所述通信序列映射到所述通信范围中，
-计算所述检测序列的成员与经映射的通信序列的虚部的成员的数乘积，
其中，对所述雷达系统的所述连续雷达波进行相位调制的步骤是根据所计算出的数乘积来执行的。
在相位调制连续波(PMCW)雷达系统中，使用了具有以下项的相位调制序列s：位于复单位圆
Figure BDA0002308731830000041
中并且因此从所有单位根的集合S中选择的成员：
Figure BDA0002308731830000042
最简单的情况是具有n＝2的双相调制，其中该序列在0°和180°的两个相位之间跳跃。通常，相位调制序列s以值
Figure BDA0002308731830000043
进行操作。
此外，在PMCW雷达系统中，将外部编码应用于相位调制序列。在多发射机PMCW雷达系统中使用的外部编码的一个例子是Hadamard编码，其意味着当从发射机j∈{1,…,L}被发送时，检测序列s是通过将相位调制序列与值Hij,i＝1,2,…,N进行相乘来生成的。对于固定的发射机j∈{1,…,L}，所得到的经外部编码的检测序列s具有在集合
Figure BDA0002308731830000045
中的值。显然，
Figure BDA0002308731830000047
本发明是基于该集合是有限的见解的，这意味着可以将各个相位之间的空间用于通信而不会干扰具有外部编码的检测序列s。
在图2所示的例子中，对此进行了说明。本文中，相位调制序列s是双相序列，并且对于外部编码，使用用于四个天线的Hadamard类型，其是通过具有矩阵成员Hij的Hadamard矩阵H来表示的：
Figure BDA0002308731830000046
所得到的检测序列成员仅在实轴上具有值，并且尤其是由集合{-1,1}组成的。这意味着整个复半圆(正实部或负实部)可以用于正交通信编码Γ。
优选地，将复数平面中的通信范围C选择为(3)
Figure BDA0002308731830000051
对于上面给出的双相示例，n等于2，这意味着通信范围C在-90°和+90°之间的角度范围内，在图2中可视化为阴影区域。
在具有n＝4的多相相位调制序列的情况下(即，检测序列成员为(+1,+i,-1,-i))，在图3中示出了所选择的通信范围C，其中，通信相位调制被限制在-45°至45°的角度范围(阴影区域)。
本发明的特殊波形设计导致可以利用的特定特性。首先，所得到的发出的序列(作为相位调制序列、外部编码H和经映射的通信序列c的乘积)导致相位值分布在整个复单位圆上，
Figure BDA0002308731830000052
例如，乘以通信相位向量skΓ(ci)的码片sk将经由从外部编码乘以-1而反映在原点处。这意味着：所得到的发出的序列是在整个复单位圆
Figure BDA0002308731830000053
中而不是仅仅在P、S或C中实现的。
与所选择的相位调制序列相对应的集合S越大，则必须选择越小的集合C。但是，集合C是无限的。这意味着，原则上不限制通信符号内的最大数量T，但是T越大，雷达系统对于相位误差和非期望的偏移就变得越不稳健。
在知道通信和检测编码是正交的情况下，尽管没有关于所发送的检测序列(甚至在外部编码的情况下)的先验信息，但是通信合作方有可能对通信信号进行编码。
优选地，等距双相或多相相位调制序列是从包括但不限于以下各项的组中选择的：m序列、Zadoff-Chu序列、Legendre序列或几乎最佳自相关序列或有限集上的任何其它序列。用此方式，可以根据期望的应用，容易地提供具有公知特性的相位调制序列。将注意的是，上面的组并不是穷举的，但是本发明原则上适用于有限集上的所有序列。
在优选实施例中，PMCW雷达系统被配置为以多输入多输出(MIMO)配置进行工作，并且生成检测序列s的步骤包括应用Hadamard矩阵。
如在本申请中所使用的，短语“被配置为”将具体地理解为：被专门地编程、布局、配备或布置。
在图4中示出了针对第四收发机天线单元的如下示例性方案：除了外部编码H之外，还通过通信序列c进行正交调制，其中对于具有四个收发机天线单元的MIMO配置的雷达系统，外部编码H是通过在(2)中描述的4x 4Hadamard矩阵来给出的。
在可能的实施例中，通信序列c包括多个(例如，四到二十个)成员。用此方式，可以关于相位误差和非期望的偏移，在充分且可靠的编码与编码的稳健性之间达成有利的折衷。然而，将注意的是，具有更多或更少成员的序列是可能的。
在该方法的优选实施例中，单射映射函数(Γ)可以被表示为(4)：
其中，c表示通信序列c的成员的值(
Figure BDA0002308731830000062
其中
Figure BDA0002308731830000063
)，n表示针对等距双相或多相相位调制序列的成员的不同单位根的最大可能数量(
Figure BDA0002308731830000064
是S中的相位的数量，n：＝|S|)，并且T表示通信序列c的成员的最大值。
用此方式，可以方便地提供用于将通信序列c映射到通信范围C中的有效单射映射函数Γ：
在本发明的另一个方面中，提供了一种对相位调制连续雷达波进行解调的方法，连续雷达波是按照本文所公开的方法，通过数字通信符号序列进行正交调制的。要被解调的相位调制连续雷达波是直接接收的。
该解调方法包括以下步骤：
-对所接收的相位调制连续雷达波应用通信反投影函数Ω，以将数字通信符号映射到通信范围C，其中，通信反投影函数Ω可以被表示为(5)：
Figure BDA0002308731830000066
其中，n表示针对等距双相或多相相位调制的成员的不同单位根的最大可能数量，
Figure BDA0002308731830000071
是在通信范围(C)中的通信序列(c)的成员的虚部，并且
Figure BDA0002308731830000072
是特征函数，其中如果自变量(argument)位于复单位圆
Figure BDA0002308731830000073
的子集Ck内，则其具有为1的值，否则具有为0的值，以及
-通过对通信范围C中的经映射的数字通信符号的虚部应用单射映射函数Γ的逆函数，来提取数字通信符号。
在知道通信序列编码和检测序列编码是正交的情况下，尽管不存在关于所发送的检测序列(甚至在外部编码的情况下)的信息，但是通信合作方有可能对通信信号进行解码。
这可以是通过以下操作来执行的：应用通信反投影函数Ω以便将所接收的序列反投影到通信范围C。
可以将复单位圆
Figure BDA0002308731830000074
分为子集：
Figure BDA0002308731830000075
其中针对k＝0,…,n-1，使得
Figure BDA0002308731830000076
显然，C＝C0。
通信反投影函数Ω(c)
不是单射的，但是其将遍布在整个复单位圆
Figure BDA0002308731830000078
上的所有通信序列成员映射回通信范围C，其中，通信序列成员可以是经由反向单射映射函数Γ来提取的。
用此方式，可以方便地提供有效的通信反投影函数Ω，其用于将直接接收的相位调制连续雷达波的通信序列c映射到通信范围C中。
在图5中针对具有n＝5的实施例，对此进行了说明。位于C3中的直接接收的雷达波的所有相位将通过围绕复平面的原点进行旋转，经由通信反投影函数Ω而被投影为C＝C0。此外，通信反投影函数Ω将使向量
Figure BDA0002308731830000079
Figure BDA0002308731830000081
和投影到同一向量
Figure BDA0002308731830000083
在本发明的另一个方面中，提供了一种通信序列解调设备，该通信序列解调设备包括：雷达波接收单元，其被配置为直接接收相位调制连续雷达波；以及雷达信号处理单元，其被配置为执行上面所描述的对直接接收的相位调制连续雷达波进行解调的方法。
在本发明的另外方面中，针对要被解调的相位调制连续雷达波是在已经被目标反射之后接收的情况，提供了一种对相位调制连续雷达波进行解调的方法，所述连续雷达波是按照本文所公开的方法，通过数字通信符号序列进行正交调制的。
该解调方法包括以下步骤：
-对所接收的相位调制连续雷达波应用检测序列反投影函数Δ，以将位于复单位圆
Figure BDA0002308731830000084
的特定子集中的所有相位投影到位于该特定子集中的特定复数单位根上，其中检测序列反投影函数Δ可以被表示为(6)：
Figure BDA0002308731830000085
其中，n表示针对等距双相或多相相位调制的成员的不同单位根的最大可能数量，
Figure BDA0002308731830000086
是在通信范围(C)中的通信序列(c)的成员的虚部，并且
Figure BDA0002308731830000087
是特征函数，其中如果自变量位于复单位圆
Figure BDA0002308731830000088
的子集Ck内，则其具有为1的值，否则具有为0的值，以及
-对所投影的相位应用PMCW雷达信号处理方法。
用此方式，在准备后续的雷达信号处理时，可以消除通信序列c进行的正交调制，该正交调制与自我(ego)雷达系统无关，因为其是雷达波发射系统先验已知的。
用此方式，可以方便地提供有效的检测序列反投影函数Δ，其用于将位于复单位圆
Figure BDA0002308731830000089
的特定子集中的所有相位投影到位于该特定子集内的特定复数单位根上。
在图6中，针对具有n＝5以及通过子集C3给出的复单位圆
Figure BDA0002308731830000093
的特定子集的实施例，对此进行了说明。在已经被目标反射之后进行接收并且位于C3内的相位调制连续雷达波的所有相位将经由检测序列反投影函数Δ而被投影到向量
Figure BDA0002308731830000091
PMCW雷达信号处理方法是本领域技术人员所公知的，并且例如在óscar FausGarcía在2015年于瑞典
Figure BDA0002308731830000092
(耶夫勒)大学学院发表的论文“Signal Processing formmWave MIMO Radar”中进行了描述。原则上，可以应用看起来适合本领域技术人员的任何PMCW雷达信号处理方法。
在本发明的另一个方面中，提供了一种检测序列反投影解调设备，其包括：雷达波接收单元，其被配置用于接收已经被目标反射的相位调制连续雷达波；以及雷达信号处理单元，其被配置用于执行上述对已经被目标反射的相位调制连续雷达波进行解调的方法。
在本发明的另一个方面中，提供了一种汽车PMCW雷达系统。该汽车PMCW雷达系统包括：
-雷达波发射单元，其被配置为：通过执行本文所公开的进行正交调制的方法的实施例来对相位调制连续雷达波进行正交调制，以及朝向具有要检测的潜在物体的场景发射经正交调制的雷达波，
-如本文所公开的通信序列解调设备的实施例，以及
-如本文所公开的检测序列反投影解调设备的实施例。
优选地，雷达波发射单元包括多个(至少两个)收发机天线单元，其被配置为以MIMO配置进行工作。在具有多个收发机天线单元的MIMO配置中，将每个收发机天线单元理解为能够以独立方式来发射表示彼此正交的码的雷达波。还将每个收发机天线单元理解为能够接收已经由其自身和任何其它收发机天线单元发射并且已经被物体反射的雷达波(在不具有任何串音干扰的情况下)。如本领域所公知的，MIMO雷达配置提供了关于虚拟孔径的放大尺寸、改善的空间分辨率和对干扰信号的较低灵敏度的益处。
如本申请中所使用的，应当将术语“汽车”具体理解为涵盖用于车辆(例如但不限于客车、卡车和公共汽车)的应用。
在上下文中与所公开的对相位调制连续雷达波进行正交调制和解调的方法一起描述的益处，完全地应用于所公开的汽车PMCW雷达系统。
根据下文所描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得显而易见并且参照所述实施例而进行了阐明。
应当指出的是，可以以任何技术上有意义的方式，将前述描述中单独详细描述的特征和措施彼此组合，并且示出了本发明的另外的实施例。该描述具体结合附图来表征和说明本发明。
附图说明
参考附图，根据以下对非限制性实施例的详细描述，本发明的进一步细节和优点将是显而易见的，其中：
图1示出了根据本发明的包括两个相互接近的车辆的汽车交通场景的示意性俯视图，每个车辆都配备有汽车PMCW雷达系统，
图2是在复平面中用于双相相位调制的检测序列的位置、通信序列的位置和通信范围的示图，
图3是在复平面中用于具有n＝4的多相相位调制的检测序列的位置以及通信范围的位置的示图，
图4示出了在除了由Hadamard编码给出的外部编码之外的编码下的通过通信序列进行的正交调制的示例性方案，
图5是通信反投影函数对具有n＝5的多相相位调制的影响的示图，
图6是检测序列反投影函数对具有n＝5的多相相位调制的影响的示图，
图7示出了根据本发明的依据图1的汽车PMCW雷达系统之一的框图，
图8是检测序列和通信序列的示图，
图9示出了在不同的状态下所得到的相位调制，
图10示出了在应用通信反投影函数之前和之后所接收的相位调制连续雷达波的实部(上半部分)和虚部(下半部分)，
图11示出了在应用通信反投影函数以及将单射映射函数的反函数应用于通信范围中的经映射的数字通信符号的虚部之后所得到的序列，以及
图12示出了在应用检测序列反投影函数、与外部编码相乘并且应用PMCW雷达信号处理方法之后所重构的每个码片的检测序列。
具体实施方式
图7示出了根据本发明的依据图1的相同设计的汽车PMCW雷达系统10之一的框图。PMCW雷达系统10包括雷达波发射单元12、通信序列解调设备14和检测序列反投影解调设备16。
雷达波发射单元12被配置为：通过数字通信符号序列来对相位调制连续雷达波进行正交调制，以及朝向具有要检测的潜在物体(例如，障碍物24)的、在图1所示的车辆18前方的场景发射经正交调制的雷达波。雷达波发射单元12包括多个(四个)收发机天线单元(没有示出)，它们被布置在相应车辆18、20的前部区域22处并且被配置为以MIMO配置进行工作。将明白的是，仅选择四个收发机天线单元的数量作为示例，但是任何其它数量的发射机是可能的。
在对PMCW雷达系统10的雷达波进行正交调制的方法(图7)的第一步骤32中，选择等距多相相位调制，在该特定的实施例中，其是双相相位调制，其中相位调制的成员是通过复数单位根来给出的，在这种情况下，其为-1和+1，即n＝2。
在该方法的另一个步骤34中，将双相相位调制序列选择为：
(-1 1 1 1 1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 1 1)。
在该方法的下一个步骤36中，通过对双相相位调制序列应用外部编码来生成检测序列s，在该特定实施例中，其是通过4×4 Hadamard矩阵的第四行H＝[1 -1 -1 1]给出的。
然后，在该方法的另一个步骤38中，基于所选择的等距双相相位调制，来将复数平面中的通信范围C选择为复单位圆
Figure BDA0002308731830000111
在和的角度之间的部分。
在另一个步骤40中生成通信序列c，该通信序列包括多个(18个)序列成员，它们是自然数：
c＝(4 1 4 1 4 1 3 3 2 2 3 3 4 1 4 1 4 1)
通信序列c是以零来填充的，以匹配4x 4 Hadamard矩阵H的第四行的整数倍。在图8中示出了(与H混合的)检测序列s和通信序列c。
在该方法的下一个步骤42(图7)中，通过将单射映射函数Γ(c)应用于通信序列c的成员，来将通信序列c映射到通信范围C。
此外，在另一个步骤44中，计算(与H混合的)检测序列s的成员与经映射的通信序列c的虚部的成员的数乘积。然后，在另一个步骤46中，根据所计算出的数乘积，来对雷达系统10的连续波进行相位调制。在下一个步骤48中，朝向场景发射经相位调制的连续雷达波。
在图9中示出了在将(与H混合的)检测序列s与经映射的通信序列c混合之后所得到的发送相位调制。本文中，原始通信序列c位于正实半平面(笔直十字)中。在与(与H混合的)检测序列s混合之后，所得到的相移位于整个复平面(菱形)上。在图9中，为了清楚起见，按比例缩小了各种数据系列。实际上，所有相位都位于复单位圆
Figure BDA0002308731830000121
内。
再次参照图7，在通信合作方PMCW雷达系统10的通信序列解调设备14(其是与自我雷达系统中的通信序列解调设备相同的)中，接收所发射的相位调制连续雷达波。在由通信序列解调设备14的雷达信号处理单元执行的解调方法的步骤50中，将通信反投影函数Ω应用于所接收的相位调制连续雷达波。如图9中的开口正方形所示，通信反投影函数Ω将数字通信符号映射回正实半平面(即，通信范围C)。在图10中，示出了在应用通信反投影函数Ω(实线)之前和之后所接收的相位调制连续雷达波(虚线)的波形(上半部：实部，下半部：虚部)。
在图11中，示出了在另一个步骤52(图7)中在应用通信反投影函数Ω并且将单射映射函数Γ的逆函数应用于通信范围C中的经映射的数字通信符号的虚部之后所得到的序列。
通信序列c对相位调制连续雷达波的正交调制与自我雷达系统10无关。确切而言，自我雷达系统10用于解析(与H混合的)检测序列s。
在自我雷达系统10的检测序列反投影解调设备16(图7)中，由雷达波接收单元接收已经被目标反射的相位调制连续雷达波。在由检测序列反投影解调设备16的雷达信号处理单元执行的解调方法的步骤54中，将检测序列反投影函数Δ应用于所接收的相位调制连续雷达波，以便将位于复单位圆
Figure BDA0002308731830000122
的特定子集中的所有相位都投影到位于该特定子集内的特定复数单位根上，在这种情况下，位于正实半平面的所有相位映射到+1，并且位于负实半平面的所有相位映射到-1，参见图9(斜十字)。
在与由Hadamard矩阵H给出的外部编码相乘的步骤56(图7)之后，如图12中所示，由检测序列反投影解调设备16的雷达信号处理单元执行将PMCW雷达信号处理方法应用于所投影的相位的另一个步骤58，其中准确地重构该序列(所发送的检测序列：实线，通过对所接收的相位调制连续雷达波进行处理的检测序列：点)。
虽然在该特定的实施例中，安装在车辆18中的自我雷达系统10和安装在车辆20中的雷达系统10具有相同的设计，但是本领域技术人员将容易认识到，如果车辆20仅配备有如本文所公开的通信序列解调设备，而未配备有雷达波发射单元或检测序列反投影解调设备，则也可以进行期望的通信(即使仅是单向的)。
虽然已经在附图和前面的描述中详细示出和描述了本发明，但是这样的示图和描述要被认为是说明性或示例性的而不是限制性的；本发明并不限于所公开的实施例。
本领域技术人员在实施所要求保护的发明时，通过研究附图、本公开内容和所附的权利要求，可以理解和实现对所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元素或步骤，并且不定冠词“一(a)”或“一个(an)”不排除意在表示数量为至少两个的多个。关于在彼此不同的从属权利要求中记载了某些措施的单纯事实，并不指示无法有利地使用这些措施的组合。在权利要求中的任何附图标记都不应被解释为限制保护范围。
附图标记列表
10 PMCW雷达系统
12 雷达波发射单元
14 通信序列解调设备
16 检测序列反投影解调设备
18 车辆(具有自我雷达系统)
20 车辆(通信合作方)
22 前部区域
24 障碍物
26 视野
28 检测路径
30 通信路径
步骤
32 选择等距多相相位调制
34 选择相位调制序列
36 生成检测序列
38 选择通信范围
40 生成通信序列
42 将通信序列映射到通信范围
44 计算检测序列的成员与经映射的通信序列的虚部的成员的乘积
46 相位调制连续雷达波
48 发射相位调制连续雷达波
50 对所接收的雷达波应用通信反投影函数
52 应用单射映射函数的逆函数
54 应用检测序列反投影函数
56 乘以外部编码
58 应用PMCW雷达信号处理方法
C 通信范围
c 通信序列
Δ 检测序列反投影函数
Γ 单射映射函数
H Hadamard矩阵
s 相位调制序列
Ω 通信反投影函数

Claims (9)

1.一种通过数字通信符号序列对相位调制连续波雷达系统(10)的雷达波进行正交调制的方法，所述方法包括以下步骤：
-选择(34)等距双相或多相相位调制序列，其中，所述序列的成员是通过复数单位根来给出的，
-对所述雷达系统(10)的连续雷达波进行相位调制(46)，以及
-朝向场景发射(48)经正交相位调制的连续雷达波，
以及，所述方法的特征在于以下步骤：
-通过对所述双相或多相相位调制序列应用外部编码(H)来生成(36)检测序列(s)，
-基于所选择的等距双相或多相相位调制，来在复数平面中选择(38)通信范围(C)，
-生成(40)包括多个序列成员的通信序列(c)，其中，所述成员是自然数，
-通过对所述通信序列(c)的所述成员应用单射映射函数(Γ)，来将所述通信序列(c)映射(42)到所述通信范围(C)中，
-计算(44)所述检测序列(s)的成员与经映射的通信序列(c)的虚部的成员的数乘积，
-其中，所述对所述雷达系统(10)的所述连续雷达波进行相位调制(46)的步骤是根据所计算出的数乘积来执行的。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所选择的等距双相或多相相位调制序列是从包括以下各项的组中选择的：m序列、Zadoff-Chu序列、Legendre序列或几乎最佳自相关序列。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述相位调制连续波雷达系统(10)被配置为以多输入多输出配置进行工作，以及所述生成检测序列(s)的步骤(36)包括应用Hadamard矩阵(H)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述单射映射函数(Γ)能够被表示为：
Figure FDA0002308731820000021
其中，c表示所述通信序列(c)的成员的值，n表示针对所述等距双相或多相相位调制的所述成员的不同单位根的最大可能数量，以及T表示所述通信序列(c)的所述成员的最大值。
5.一种对相位调制连续雷达波进行解调的方法，所述相位调制连续雷达波是按照根据权利要求1至4中任一项所述的方法，通过数字通信符号序列进行正交调制的，其中，所述相位调制连续雷达波是直接接收的，所述方法包括以下步骤：
-对所接收的相位调制连续雷达波应用(50)通信反投影函数Ω，以将所述数字通信符号映射到所述通信范围(C)，其中，所述通信反投影函数Ω能够被表示为：
Figure FDA0002308731820000022
其中，n表示针对所述等距双相或多相相位调制的所述成员的不同单位根的最大可能数量，是在所述通信范围(C)中的所述通信序列(c)的成员的虚部，以及
Figure FDA0002308731820000024
是特征函数，其中如果自变量位于复单位圆
Figure FDA0002308731820000025
的子集Ck内，则所述特征函数具有为1的值，否则具有为0的值，以及
-通过对所述通信范围(C)中的经映射的数字通信符号的虚部应用(52)所述单射映射函数(Γ)的逆函数，来提取所述数字通信符号。
6.一种对相位调制连续雷达波进行解调的方法，所述相位调制连续雷达波是按照根据权利要求1至4中任一项所述的方法，通过数字通信符号序列进行正交调制的，其中，所述相位调制连续雷达波是在已经被目标反射之后接收的，所述方法包括以下步骤：
-对所接收的相位调制连续雷达波应用(54)检测序列反投影函数Δ，以将位于复单位圆
Figure FDA0002308731820000031
的特定子集中的所有相位投影到位于所述特定子集内的特定复数单位根上，其中，所述检测序列反投影函数Δ能够被表示为：
Figure FDA0002308731820000032
其中，n表示针对所述等距双相或多相相位调制的所述成员的不同单位根的最大可能数量，
Figure FDA0002308731820000033
是在所述通信范围(C)中的所述通信序列(c)的成员的虚部，以及
Figure FDA0002308731820000034
是特征函数，其中如果自变量位于复单位圆
Figure FDA0002308731820000035
的子集Ck内，则所述特征函数具有为1的值，否则具有为0的值，以及
-对所投影的相位应用(56)相位调制连续波雷达信号处理方法。
7.一种用于对相位调制连续雷达波进行解调的通信序列解调设备(14)，所述相位调制连续雷达波是按照根据权利要求1至4中任一项所述的方法，通过数字通信符号序列进行正交调制的，其中，所述相位调制连续波是直接接收的，所述设备包括：
-雷达波接收单元，其被配置用于接收相位调制连续雷达波，以及
-雷达信号处理单元，其被配置用于执行根据权利要求5所述的方法。
8.一种用于对相位调制连续雷达波进行解调的检测序列反投影解调设备(16)，所述相位调制连续雷达波是按照根据权利要求1至4中任一项所述的方法，通过数字通信符号序列进行正交调制的，其中，所述相位调制连续波是在已经被目标反射之后接收的，所述设备包括：
-雷达波接收单元，其用于接收相位调制连续雷达波，以及
-雷达信号处理单元，其被配置用于执行根据权利要求6所述的方法。
9.一种汽车相位调制连续波雷达系统(10)，包括：
-雷达波发射单元(18)，其被配置为：通过执行根据权利要求1至4中任一项所述的方法来对相位调制连续雷达波进行正交调制，以及朝向具有要检测的潜在物体的场景发射经正交调制的雷达波，
-根据权利要求7所述的通信序列解调设备(14)，以及
-根据权利要求8所述的检测序列反投影解调设备(16)。
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