CN111211825A - 基于空间调制的阵列划分方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种基于空间调制的阵列划分方法及系统，该方法包括：根据通信数据流和雷达波束指向，生成雷达通信一体化波形，以用于获取对应的数字基带信号，其中，基于空间调制对所述通信数据流进行处理，以用于确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线；将所述数字基带信号转换为模拟基带信号，并将所述模拟基带信号混频调制到发射载波上，得到射频发射信号；根据所述射频发射信号，通过对应的发射天线辐射到空间中。本发明实施例通过空间调制对阵列天线的功能进行划分，使得雷达和通信所使用的天线会随通信的数据流发生变化，使得雷达近似获得满阵列的分辨性能，同时能够提高通信的频谱效率。

Description

基于空间调制的阵列划分方法及系统

技术领域

本发明涉及雷达通信电子系统技术领域，尤其涉及一种基于空间调制的阵列划分方法及系统。

背景技术

通信和雷达系统在很多应用中都同时扮演者重要角色，比如智能交通、遥感以及电子战等。近些年，随着硬件技术的发展以及通信和雷达使用的频段越来越接近，通信和雷达一体化设计受到了越来越多地关注。通过一体化设计可以降低成本和系统体积，同时也可以减少雷达和通信之间的相互干扰。

相控阵雷达利用相控阵天线实现波束的自动控制，具有增益高、波束切换快的优点，可以提高雷达的性能，并能够实现多功能雷达。雷达和通信系统都需要使用该天线资源，目前的雷达通信一体化系统需要将阵列天线的阵元在通信和雷达之间进行划分，由于传统划分方式是固定的，限制了雷达和通信的性能，导致雷达的角度分辨力和通信的通信速率较低。

因此，现在亟需一种基于空间调制的阵列划分方法及系统来解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种基于空间调制的阵列划分方法及系统。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于空间调制的阵列划分方法，包括：

根据通信数据流和雷达波束指向，生成雷达通信一体化波形，以用于获取对应的数字基带信号，其中，基于空间调制对所述通信数据流进行处理，以用于确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线；

将所述数字基带信号转换为模拟基带信号，并将所述模拟基带信号混频调制到发射载波上，得到射频发射信号；

根据所述射频发射信号，通过对应的发射天线辐射到空间中。

进一步地，所述根据通信数据流和雷达波束指向，生成雷达通信一体化波形，以用于获取对应的数字基带信号，其中，基于空间调制对所述通信数据流进行处理，以用于确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线，包括：

对通信数据流进行串并转换，得到通信数据块；

根据空间调制对所述通信数据块进行映射处理，以得到通信符号码片，并根据映射结果确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线；

根据所述雷达波束指向，生成相控阵雷达对应的相位权重；

将所述相位权重加载到所述雷达波束指向的发射天线对应的雷达波形，得到相位权重加载后的雷达波形；

将所述通信符号码片嵌入到相位权重加载后的雷达波形的预设位置，生成雷达通信一体化波形，并得到所述雷达通信一体化波形对应的数字基带信号。

进一步地，所述将所述通信符号码片嵌入到相位权重加载后的雷达波形的预设位置，生成雷达通信一体化波形，包括：

根据t时刻通信数据流的发射天线，将对应的通信符号码片嵌入到相位权重加载后的雷达波形的预设位置，得到雷达通信一体化波形：

h(t)＝g(t/T_r)exp{jμπ(t-T_r/2)²}；

其中，s(t)表示t时刻的雷达通信一体化波形；

表示在t时刻时，第k个通信符号码片对应的第l个使用雷达功能的发射天线的雷达波形；

表示在t时刻时，第k个通信符号码片对应的第n个使用通信功能的发射天线对应的通信波形；θ₀表示雷达波束指向，h(t)表示雷达原始波形，K表示雷达脉宽容纳的通信符号码片数量，k表示第k个通信符号码片，L表示使用雷达功能的发射天线数量，l表示第l个使用雷达功能的发射天线，L＝M-N_a，M表示发射天线总数量，m表示第m根发射天线，N_a表示使用通信功能的发射天线数量，n表示第n个使用通信功能的发射天线，d表示发射天线阵元之间的间隔，λ表示发射载波，f_c表示载波频率，g(·)表示门函数，μ表示线性调频信号的调频斜率，T_r表示雷达脉冲的脉冲宽度，T_c表示每个通信符号的码片长度。

进一步地，在所述根据所述射频发射信号，通过对应的发射天线辐射到空间中之后，所述方法还包括：

基于使用雷达功能的接收天线，获取目标回波，所述目标回波表示为：

其中，r_m(t)表示在t时刻第m根雷达接收天线的目标回波，τ＝2r/c，r表示目标到雷达接收天线的距离，θ表示目标和天线法线之间的夹角，ρ_Tx(k,f_θ)表示在第k个通信符号码片发射时间内的雷达发射增益，f_θ表示空间频率，f_θ＝2πd(sinθ-sinθ₀)/λ；

基于使用通信功能的接收天线，获取接收信号，并通过最大似然检测算法对所述接收信号进行信号处理，以用于检测接收到数据。

进一步地，在所述基于使用雷达功能的接收天线，获取目标回波之后，所述方法还包括：

通过检测算法，对所述目标回波进行信号处理，得到目标的方位和距离参数，所述检测算法为：

其中，

表示目标时延的估计值，

表示目标方位的估计值，

表示目标距离的估计结果，

表示目标方位的估计结果。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于空间调制的雷达通信一体化系统，包括：

一体化波形生成模块，用于根据通信数据流和雷达波束指向，生成雷达通信一体化波形，以用于获取对应的数字基带信号，其中，基于空间调制对所述通信数据流进行处理，以用于确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线；

一体化波形发射模块，用于将所述数字基带信号转换为模拟基带信号，并将所述模拟基带信号混频调制到发射载波上，得到射频发射信号；

一体化天线阵列模块，用于根据所述射频发射信号，通过对应的发射天线辐射到空间中。

进一步地，所述一体化波形生成模块包括：

串并转换单元，用于对通信数据流进行串并转换，得到通信数据块；

通信符号映射单元，用于根据空间调制对所述通信数据块进行映射处理，以得到通信符号码片，并根据映射结果确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线；

权重生成单元，用于根据所述雷达波束指向，生成相控阵雷达对应的相位权重；

雷达波形生成单元，用于将所述相位权重加载到所述雷达波束指向的发射天线对应的雷达波形，得到相位权重加载后的雷达波形；

一体化波形合成单元，用于将所述通信符号码片嵌入到相位权重加载后的雷达波形的预设位置，生成雷达通信一体化波形，并得到所述雷达通信一体化波形对应的数字基带信号。

第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所提供的方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所提供的方法的步骤。

本发明实施例提供的一种基于空间调制的阵列划分方法及系统，通过空间调制对阵列天线的功能进行划分，使得雷达和通信所使用的天线会随通信的数据流发生变化，使得雷达近似获得满阵列的分辨性能，同时能够提高通信的频谱效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基于空间调制的阵列划分方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的雷达通信一体化波形的生成示意图；

图3为本发明实施例提供的空间调制示意图；

图4为本发明实施例提供的基于空间调制的阵列划分方法的雷达通信一体化波形示意图；

图5为本发明实施例提供的固定方式划分阵列的波形示意图；

图6为本发明实施例提供的通信误码率的对比示意图；

图7为本发明实施例提供的基于空间调制的雷达通信一体化系统的结构示意图；

图8为本发明一实施例提供的基于空间调制的雷达通信一体化系统的整体结构示意图；

图9为本发明实施例提供的电子设备结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的基于空间调制的阵列划分方法的流程示意图，如图1所示，本发明实施例提供了一种基于空间调制的阵列划分方法，包括：

步骤101，根据通信数据流和雷达波束指向，生成雷达通信一体化波形，以用于获取对应的数字基带信号，其中，基于空间调制对所述通信数据流进行处理，以用于确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线。

在本发明实施例中，获取通信数据流以及雷达波束指向，并根据通信数据流以及雷达波束指向，生成雷达通信一体化波形，其中，雷达通信一体化波形是通过将通信符号码片嵌入倒雷达线性调频信号的相应位置而产生的。具体地，图2为本发明实施例提供的雷达通信一体化波形的生成示意图，可参考图2所示，通信数据流经过串并转换生成空间调制需要的通信数据块，该通信数据块中的数据是由天线选择比特和星座映射比特构成，然后再对通信数据块进行空间调制映射，在本发明实施例中，图3为本发明实施例提供的空间调制示意图，可参考图3所示，在本发明实施例中，通信阵列一共有四根天线(A1、A2、A3和A4)，其中两根天线可以选择为通信发射天线，其中，通信数据块、通信发射天线以及发射符号的映射规则可参考表1所示：

表1

天线映射比特	00	01	10	11
					选择天线	A1、A3	A2、A4	A1、A4	A3、A4

在本发明实施例中，输入的通信数据块为0010，其中00用于选择通信发射天线，10用于确定天线上传输的符号。由于通信数据流的随机变化，通信发射天线的选取也会随着时间随机变化。同时，根据雷达波束指向生成对应的相控阵相位权重，以用于生成对应的雷达波形。进一步地，将通信符号码片嵌入到雷达波形的相应位置，合成雷达通信一体化波形，以使得在每个通信符号发射时间中，通信数据流根据空间调制的原理，选取用于通信功能的发射天线并发射通信符号码片，雷达功能则选取其余的发射天线并发射对应时间的线性调频信号。

步骤102，将所述数字基带信号转换为模拟基带信号，并将所述模拟基带信号混频调制到发射载波上，得到射频发射信号。

在本发明实施例中，将雷达通信一体化波形对应的数字基带信号进行数模转换，再将得到的模拟基带信号混频到发射频带上，并经过射频功放放大处理，得到雷达通信一体化波形对应的射频发射信号，以用于后续的信号发射。

步骤103，根据所述射频发射信号，通过对应的发射天线辐射到空间中。

在本发明实施例中，通过对应的天线阵列将上述步骤得到的射频发射信号发射到空间中，在本发明实施例中，基于时分复用，除了将雷达通信一体化波形发射到空间中，还需要接收雷达目标回波，并将接收到的雷达目标回波转化为电信号。

本发明实施例提供的一种基于空间调制的阵列划分方法，通过空间调制对阵列天线的功能进行划分，使得雷达和通信所使用的天线会随通信的数据流发生变化，使得雷达近似获得满阵列的分辨性能，同时能够提高通信的频谱效率。

在上述实施例的基础上，所述根据通信数据流和雷达波束指向，生成雷达通信一体化波形，以用于获取对应的数字基带信号，其中，基于空间调制对所述通信数据流进行处理，以用于确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线，包括：

对通信数据流进行串并转换，得到通信数据块；

根据空间调制对所述通信数据块进行映射处理，以得到通信符号码片，并根据映射结果确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线；

根据所述雷达波束指向，生成相控阵雷达对应的相位权重。

在本发明实施例中，假设线性均匀阵列中有M根天线，输入的雷达波束指向为θ₀，则第m根天线上需要加载的相位权重为exp{j2π(m-1)dsinθ₀/λ}，其中，d表示发射天线阵元之间的间隔，λ表示发射载波。

将所述相位权重加载到所述雷达波束指向的发射天线对应的雷达波形，得到相位权重加载后的雷达波形；

将所述通信符号码片嵌入到相位权重加载后的雷达波形的预设位置，生成雷达通信一体化波形，并得到所述雷达通信一体化波形对应的数字基带信号。

在本发明实施例中，通信发射天线的随机变化，可以将一部分比特信息调制到发射天线组合之中，以使得接收端通过检测发射天线组合来进行解调，从而提高了信道容量。

在上述实施例的基础上，所述将所述通信符号码片嵌入到相位权重加载后的雷达波形的预设位置，生成雷达通信一体化波形，包括：

根据t时刻通信数据流的发射天线，将对应的通信符号码片嵌入到相位权重加载后的雷达波形的预设位置，得到雷达通信一体化波形：

h(t)＝g(t/T_r)exp{jμπ(t-T_r/2)²}；

其中，s(t)表示t时刻的雷达通信一体化波形；

表示在t时刻时，第k个通信符号码片对应的第l个使用雷达功能的发射天线的雷达波形；

表示在t时刻时，第k个通信符号码片对应的第n个使用通信功能的发射天线对应的通信波形；θ₀表示雷达波束指向；h(t)表示雷达原始波形，为线性调频脉冲信号；K表示雷达脉宽容纳的通信符号码片数量，k表示第k个通信符号码片，L表示使用雷达功能的发射天线数量，l表示第l个使用雷达功能的发射天线，L＝M-N_a，M表示发射天线总数量，m表示第m根发射天线，N_a表示使用通信功能的发射天线数量，n表示第n个使用通信功能的发射天线，d表示发射天线阵元之间的间隔，λ表示发射载波，f_c表示载波频率；g(·)表示门函数，当0＜t≤1时，在其他定义域处取值为0；μ表示线性调频信号的调频斜率，T_r表示雷达脉冲的脉冲宽度，T_c表示每个通信符号的码片长度。

在本发明实施例中，为了避免雷达和通信之间的相互影响，雷达和通信的波形为频谱正交，从而忽略两者之间的干扰。进一步地，根据通信数据流在不同通信符号时间内使用的天线，用通信符号码片替换掉相应位置的雷达波形，从而生成对应的雷达通信一体化波形。

在上述实施例的基础上，在所述根据所述射频发射信号，通过对应的发射天线辐射到空间中之后，所述方法还包括：

基于使用雷达功能的接收天线，获取目标回波，在本发明实施例中，由于通信波形和雷达波形在频谱上是正交的，因此，在雷达接收端可以滤除通信波形，从而得到目标波形，所述目标回波表示为：

其中，r_m(t)表示在t时刻第m根雷达接收天线的目标回波，τ＝2r/c，r表示目标到雷达接收天线的距离，θ表示目标和天线法线之间的夹角，ρ_Tx(k,f_θ)表示在第k个通信符号码片发射时间内雷达的发射增益，f_θ表示空间频率，f_θ＝2πd(sinθ-sinθ₀)/λ；

基于使用通信功能的接收天线，获取接收信号，并通过最大似然检测算法对所述接收信号进行信号处理，以用于检测接收到数据。

在本发明实施例中，通信的发射信号可以用符号x来表示，通信信号接收端的天线个数为N_r。在本发明实施例中，通信发射信号为一个N×1的向量，向量中有N_a个非零元素，其余元素为0。非零元素的取值选自通信符号的星座集合，该集合的元素个数为Q。进一步地，通信发射天线与通信接收天线之间的信道为平衰落瑞利信道，该信道用H来表示，其中，H是一个N_r×M的复矩阵。经过采样以后，通信信号接收端接收到的信号可以表示为：y＝Hx+n，其中，n表示大小为1×N_r的复高斯白噪声向量。

通过以下公式对接收到的通信信号进行处理：

其中，x表示通信符号向量的集合，

表示通信噪声功率。

图4为本发明实施例提供的基于空间调制的阵列划分方法的雷达通信一体化波形示意图，可参考图4所示，在本发明实施例中，有四根发射天线，雷达的脉宽长度为四个通信符号码片长度的和，在第一个码片时间内，第二根天线和第四根天线被通信使用，相应位置的波形也被替换为通信波形，后面通信码片时间内天线的分配以此类推。图5为本发明实施例提供的固定方式划分阵列的波形示意图，可参考图4和图5所示，基于空间调制的阵列划分方法，会随着通信符号码片的传输过程而变化，但是固定划分阵列方式随时间是固定不变的。具体而言，固定划分是相对于基于空间调制划分阵列的方式来说的。由于通信数据流的随机变化，经过时间平均以后，基于空间调制的阵列划分方式得到的角度分辨近似于整个阵列的角度分辨；而固定划分方式由于只使用了一部分天线阵元，导致了雷达发射主瓣宽度变宽，角度分辨性能下降。

在上述实施例的基础上，在所述基于使用雷达功能的接收天线，获取目标回波之后，所述方法还包括：

通过检测算法，对所述目标回波进行信号处理，得到目标的方位和距离参数，所述检测算法为：

其中，

表示目标时延的估计值，

表示目标方位的估计值，

表示目标距离的估计结果，

表示目标方位的估计结果。

进一步地，在本发明实施例中，方位和时延的二维模糊函数图可以用于表征距离和方位分辨。由于天线的随机划分只会影响发射波束方向图，因此只需要计算发射方位时延二维模糊函数。具体地，发射方位时延模糊二维函数为一个阵元上的接收信号与发射信号互相关的模，可以表示为：

从而获取基于空间调制的阵列方法的距离方位模糊函数，通过将本发明实施例提供的阵列划分方法和现有固定方式划分阵列方法进行比较可知，本发明实施例提供的基于空间调制的划分阵列对应的雷达模糊函数方位主瓣宽度，比基于固定方式划分阵列的方位主瓣宽度窄，因此，本发明实施例具有更高的角度分辨性能。

进一步地，图6为本发明实施例提供的通信误码率的对比示意图，可参考图6所示，将空间调制(GSM)的误码率性能和传统多输入多输出通信系统(MIMO)的误码率性能进行对比，这两个系统中，每个符号传输的通信比特个数相同，横轴为信噪比，单位为分贝，纵轴为误码率，该曲线纵轴为对数坐标轴，两个系统的性能可以通过误码率来衡量。在相同传输速率的情况下，空间调制系统的误码率性能比空间复用多输入多输出通信系统的误码率性能好。可以看出，在信噪比相同时，空间调制系统的误码率比空间复用多输入多输出通信系统的误码率低。其中，通信使用的天线个数为2根，阵列中总天线个数为4根，空间调制采用BPSK，MIMO采用QPSK，每个符号传输4比特的数据。

本发明实施例提供的一种基于空间调制的阵列划分方法，可以同时实现雷达和通信的功能，雷达分系统能够对目标的方位和距离进行测量，通信分系统按照空间调制方式进行通信。基于空间调制的阵列划分方法，能够实现天线阵元在时间上的随机划分，这种划分方式克服了固定划分阵元方式不能有效利用整个孔径的缺点，通过多个码片时间内的平均，雷达的角度分辨性能和使用整个阵列的角度分辨性能相当；同时通信也可以获得更好的误码率性能。

图7为本发明实施例提供的基于空间调制的雷达通信一体化系统的结构示意图，如图7所示，本发明实施例提供了一种基于空间调制的雷达通信一体化系统，包括一体化波形生成模块701、一体化波形发射模块702和一体化天线阵列模块703，其中，一体化波形生成模块701用于根据通信数据流和雷达波束指向，生成雷达通信一体化波形，以用于获取对应的数字基带信号，其中，基于空间调制对所述通信数据流进行处理，以用于确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线；一体化波形发射模块702用于将所述数字基带信号转换为模拟基带信号，并将所述模拟基带信号混频调制到发射载波上，得到射频发射信号；一体化天线阵列模块703用于根据所述射频发射信号，通过对应的发射天线辐射到空间中。

本发明实施例提供的一种基于空间调制的雷达通信一体化系统，通过空间调制对阵列天线的功能进行划分，使得雷达和通信所使用的天线会随通信的数据流发生变化，使得雷达近似获得满阵列的分辨性能，同时能够提高通信的频谱效率。

在上述实施例的基础上，所述一体化波形生成模块包括串并转换单元、通信符号映射单元、权重生成单元、雷达波形生成单元、一体化波形合成单元，其中，串并转换单元用于对通信数据流进行串并转换，得到通信数据块；通信符号映射单元用于根据空间调制对所述通信数据块进行映射处理，以得到通信符号码片，并根据映射结果确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线；权重生成单元用于根据所述雷达波束指向，生成相控阵雷达对应的相位权重；雷达波形生成单元用于将所述相位权重加载到所述雷达波束指向的发射天线对应的雷达波形，得到相位权重加载后的雷达波形；一体化波形合成单元用于将所述通信符号码片嵌入到相位权重加载后的雷达波形的预设位置，生成雷达通信一体化波形，并得到所述雷达通信一体化波形对应的数字基带信号。

图8为本发明一实施例提供的基于空间调制的雷达通信一体化系统的整体结构示意图，可参考图8所示，在该系统中，包括多个一体化波形发射模块，多个雷达接收模块、多个通信接收模块、雷达检测模块和通信检测模块，其中，雷达接收模块用于将雷达射频回波混频到基带，并转换为数字信号；雷达检测模块用于对雷达回拨进行匹配滤波，从而得到目标的方位和距离参数；通信接收模块用于将射频信号混频到基带模拟信号，在经过采样后，将基带模拟信号转换为数字信号；通信检测模块用于对通信采样信号进行最大似然检测，从而恢复得到发射数据。其中，一体化波形发射模块还包括射频功放单元，用于将信号进行功率放大；通信接收模块和雷达接收模块均包括低噪声放大器单元，用于对接收到的微弱信号进行低噪声放大处理。

本发明实施例提供的系统是用于执行上述各方法实施例的，具体流程和详细内容请参照上述实施例，此处不再赘述。

图9为本发明实施例提供的电子设备结构示意图，参照图9，该电子设备可以包括：处理器(processor)901、通信接口(Communications Interface)902、存储器(memory)903和通信总线904，其中，处理器901，通信接口902，存储器903通过通信总线904完成相互间的通信。处理器901可以调用存储器903中的逻辑指令，以执行如下方法：根据通信数据流和雷达波束指向，生成雷达通信一体化波形，以用于获取对应的数字基带信号，其中，基于空间调制对所述通信数据流进行处理，以用于确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线；将所述数字基带信号转换为模拟基带信号，并将所述模拟基带信号混频调制到发射载波上，得到射频发射信号；根据所述射频发射信号，通过对应的发射天线辐射到空间中。

此外，上述的存储器903中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的基于空间调制的阵列划分方法，例如包括：根据通信数据流和雷达波束指向，生成雷达通信一体化波形，以用于获取对应的数字基带信号，其中，基于空间调制对所述通信数据流进行处理，以用于确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线；将所述数字基带信号转换为模拟基带信号，并将所述模拟基带信号混频调制到发射载波上，得到射频发射信号；根据所述射频发射信号，通过对应的发射天线辐射到空间中。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种基于空间调制的阵列划分方法，其特征在于，包括：

根据通信数据流和雷达波束指向，生成雷达通信一体化波形，以用于获取对应的数字基带信号，其中，基于空间调制对所述通信数据流进行处理，以用于确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线；

将所述数字基带信号转换为模拟基带信号，并将所述模拟基带信号混频调制到发射载波上，得到射频发射信号；

根据所述射频发射信号，通过对应的发射天线辐射到空间中。

2.根据权利要求1所述的基于空间调制的阵列划分方法，其特征在于，所述根据通信数据流和雷达波束指向，生成雷达通信一体化波形，以用于获取对应的数字基带信号，其中，基于空间调制对所述通信数据流进行处理，以用于确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线，包括：

对通信数据流进行串并转换，得到通信数据块；

根据空间调制对所述通信数据块进行映射处理，以得到通信符号码片，并根据映射结果确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线；

根据所述雷达波束指向，生成相控阵雷达对应的相位权重；

将所述相位权重加载到所述雷达波束指向的发射天线对应的雷达波形，得到相位权重加载后的雷达波形；

将所述通信符号码片嵌入到相位权重加载后的雷达波形的预设位置，生成雷达通信一体化波形，并得到所述雷达通信一体化波形对应的数字基带信号。

3.根据权利要求2所述的基于空间调制的阵列划分方法，其特征在于，所述将所述通信符号码片嵌入到相位权重加载后的雷达波形的预设位置，生成雷达通信一体化波形，包括：

根据t时刻通信数据流的发射天线，将对应的通信符号码片嵌入到相位权重加载后的雷达波形的预设位置，得到雷达通信一体化波形：

h(t)＝g(t/T_r)exp{jμπ(t-T_r/2)²}；

其中，s(t)表示t时刻的雷达通信一体化波形；

表示在t时刻时，第k个通信符号码片对应的第l个使用雷达功能的发射天线的雷达波形；

表示在t时刻时，第k个通信符号码片对应的第n个使用通信功能的发射天线对应的通信波形；θ₀表示雷达波束指向，h(t)表示雷达原始波形，K表示雷达脉宽容纳的通信符号码片数量，k表示第k个通信符号码片，L表示使用雷达功能的发射天线数量，l表示第l个使用雷达功能的发射天线，L＝M-N_a，M表示发射天线总数量，m表示第m根发射天线，N_a表示使用通信功能的发射天线数量，n表示第n个使用通信功能的发射天线，d表示发射天线阵元之间的间隔，λ表示发射载波，f_c表示载波频率，g(·)表示门函数，μ表示线性调频信号的调频斜率，T_r表示雷达脉冲的脉冲宽度，T_c表示每个通信符号的码片长度。

4.根据权利要求3所述的基于空间调制的阵列划分方法，其特征在于，在所述根据所述射频发射信号，通过对应的发射天线辐射到空间中之后，所述方法还包括：

基于使用雷达功能的接收天线，获取目标回波，所述目标回波表示为：

其中，r_m(t)表示在t时刻第m根雷达接收天线的目标回波，τ＝2r/c，r表示目标到雷达接收天线的距离，θ表示目标和天线法线之间的夹角，ρ_Tx(k,f_θ)表示在第k个通信符号码片发射时间内的雷达发射增益，f_θ表示空间频率，f_θ＝2πd(sinθ-sinθ₀)/λ；

基于使用通信功能的接收天线，获取接收信号，并通过最大似然检测算法对所述接收信号进行信号处理，以用于检测接收到数据。

5.根据权利要求4所述的基于空间调制的阵列划分方法，其特征在于，在所述基于使用雷达功能的接收天线，获取目标回波之后，所述方法还包括：

通过检测算法，对所述目标回波进行信号处理，得到目标的方位和距离参数，所述检测算法为：

其中，

表示目标时延的估计值，

表示目标方位的估计值，

表示目标距离的估计结果，

表示目标方位的估计结果。

6.一种基于空间调制的雷达通信一体化系统，其特征在于，包括：

一体化波形生成模块，用于根据通信数据流和雷达波束指向，生成雷达通信一体化波形，以用于获取对应的数字基带信号，其中，基于空间调制对所述通信数据流进行处理，以用于确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线；

一体化波形发射模块，用于将所述数字基带信号转换为模拟基带信号，并将所述模拟基带信号混频调制到发射载波上，得到射频发射信号；

一体化天线阵列模块，用于根据所述射频发射信号，通过对应的发射天线辐射到空间中。

7.根据权利要求6所述的基于空间调制的雷达通信一体化系统，其特征在于，所述一体化波形生成模块包括：

串并转换单元，用于对通信数据流进行串并转换，得到通信数据块；

通信符号映射单元，用于根据空间调制对所述通信数据块进行映射处理，以得到通信符号码片，并根据映射结果确定所述通信数据流的发射天线和所述雷达波束指向的发射天线；

权重生成单元，用于根据所述雷达波束指向，生成相控阵雷达对应的相位权重；

雷达波形生成单元，用于将所述相位权重加载到所述雷达波束指向的发射天线对应的雷达波形，得到相位权重加载后的雷达波形；

一体化波形合成单元，用于将所述通信符号码片嵌入到相位权重加载后的雷达波形的预设位置，生成雷达通信一体化波形，并得到所述雷达通信一体化波形对应的数字基带信号。

8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述基于空间调制的阵列划分方法的步骤。

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述基于空间调制的阵列划分方法的步骤。

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