CN116184346A - 一种5g下行信号外辐射源雷达相参积累处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及外辐射源雷达技术领域，具体是一种5G下行信号外辐射源雷达相参积累处理方法，包括以下步骤：OFDM信道脉压处理，以一个时隙单元为一个脉冲的长度，利用5G下行信号通信带宽内各子载波码元信道的回波信息，对目标回波信号进行多子载波通道同步脉压处理；时隙非相参积累，利用多个时隙单元回波信号进行非相参积累；子帧非相参积累，利用多个子帧单元回波信号进行非相参积累。本发明通过三级积累的处理方式，依次获得第一级脉压检测增益D＝N0Δf*T2、第二级非相参积累信号增益Gs1和第三级非相参积累信号增益Gs2，提高了基于5G下行信号外辐射源雷达目标回波信号信噪比，实现对目标的有效探测。
Description
技术领域
本发明涉及外辐射源雷达技术领域，具体是一种5G下行信号外辐射源雷达相参积累处理方法。
背景技术
外辐射源雷达是一种利用非配合辐射源信号进行目标探测的设备，属于雷达设备中的一种。但与常规雷达不同，其本身并不发射信号，而是通过接收目标反射的非合作照射源(广播、电视、通信基站等)回波信号进行探测，能以无线电静默的方式对多种类型和多批次的低空目标进行探测，特别适合于对电磁辐射有限制同时又对探测性能要求较高的城市环境。目前城市环境下可使用的电磁资源包括调频广播信号(FM)、模拟电视信号(ATV)、数字电视信号(DTV)、数字音频广播(DAB)以及3G、4G、5G等移动通信信号等。
在外辐射源雷达中，一般有一个参考天线和若干个接收天线，参考天线指向非合作照射源方向接收直达波信号，接收天线指向探测空域接收目标回波信号，并通过对直达波信号和回波信号进行互相关来检测目标信息。探测过程目标回波信号通常包含微弱的有用信号及很强的噪声，为了降低目标回波信号中有用信号受噪声的影响，需要针对不同的辐射源信号采用不同的信号处理技术，实现对目标的有效探测。
随着第五代移动通信(5G)的迅速发展，基于5G下行信号的外辐射源雷达系统是城市环境下低空目标探测的重要研究方向。相对于外辐射源雷达系统中3G、4G移动通信信号而言，第五代移动通信(5G)信号结构与4G信号存在显著差异性。其主要特点包括：采用MIMO天线设计，更灵活的子载波间隔，将时隙作为调度单位，能够根据不同需求配置帧结构参数，适配多样化业务需求和资源部署；通信基站布设密集，通信覆盖率更高；频段更宽，通信带宽更大，最大频谱宽度可达100MHz，远高于4G的20MHz频谱，使得距离分辨率和速度分辨率更高。
因此，基于5G下行信号的外辐射源雷达与常规主动雷达工作原理不同，5G信号与现有的3G、4G信号存在差异性，信号处理方法不同，需要采用新的处理方法以实现5G下行信号的外辐射源雷达的稳定探测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种5G下行信号外辐射源雷达相参积累处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的技术方案是：一种5G下行信号外辐射源雷达相参积累处理方法，包括以下步骤：
S1、OFDM信道脉压处理，以一个时隙单元为一个脉冲的长度，利用5G下行信号通信带宽内各子载波码元信道的回波信息，对目标回波信号进行多子载波通道同步脉压处理；
S2、时隙非相参积累，利用多个时隙单元回波信号进行非相参积累；
S3、子帧非相参积累，利用多个子帧单元回波信号进行非相参积累。
优选的，S1包括：将参考天线接收到的直达波信号sref和接收天线接收到的目标回波信号secho通过时间同步确定5G下行信号帧位置，取一个长度T2的时隙单元为一个脉冲的长度，将采样的连续信号进行分段，得到分段后的脉冲及每个脉冲对应的参考信号；
通过OFDM信道脉压处理，对第i个脉冲的脉压处理数据spc(i)添加对应循环前缀后，可得到第i个处理时长为T2的时隙单元回波信号sslot(i)，获得第一级脉压检测增益D＝N0Δf*T2，其中N0为通信带宽B内包含的子载波码元信道数量，Δf为5G下行OFDM信号的子载波间隔，T2为一个脉冲的长度，相当于一个时隙的长度。
优选的，S2包括：利用N2个通过S1得到的处理时长为T2的时隙单元回波信号sslot(i)，进行非相参积累，其表达式为：
其中snci(i)为第i个时隙处的非相参积累结果；N2为5G下行信号一个子帧中包含的时隙数量，T2为一个时隙的长度；
通过时隙非相参积累，将每N2个连续的时隙非相参积累结果snci(i)合成，可以得到处理时长为T3的子帧单元回波信号ssubframe(j)，获得第二级非相参积累信号增益Gs1。
优选的，S3包括：利用N3个通过S2得到的处理时长为T3的子帧单元回波信号ssubframe(j)，进行非相参积累，其表达式为：
其中s(j)为第j个子帧处的非相参积累结果，N3可以按需进行取值，T3为一个子帧的长度，固定为T3＝1ms；
通过子帧非相参积累，将N3个子帧非相参积累结果进行合成，可以得到通过3级积累增强后的目标回波信号s(t)，获得第三级非相参积累信号增益Gs2。
本发明通过改进在此提供基于双轴红外焦平面阵列的旋转弹丸姿态测量方法，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
本发明通过三级积累的处理方式，依次获得第一级脉压检测增益D＝N0Δf*T2、第二级非相参积累信号增益Gs1和第三级非相参积累信号增益Gs2，提高了基于5G下行信号外辐射源雷达目标回波信号信噪比，实现对目标的有效探测。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释：
图1是本发明的外辐射源雷达一般结构示意图。
图2是本发明的外辐射源雷达信号结构示意图。
图3是本发明外辐射源雷达信号相参积累方法的流程图。
具体实施方式
下面对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
本发明通过改进在此提供一种5G下行信号外辐射源雷达相参积累处理方法，本发明的技术方案针对的对象是5G下行信号外辐射源雷达，其一般结构如图1所示，外辐射源雷达接收机上一般有一个参考天线和若干个接收天线，参考天线指向非合作照射源方向接收直达波信号sref，接收天线指向探测空域接收目标回波信号secho。
在本实施例中，接收天线接收到的参考天线接收到的直达波信号sref和目标回波信号secho为5G下行信号，其结构示意图如图2所示。5G下行信号采用CP-OFDM技术，其基本原理是将传输信道分成多个相互正交的子信道，将串行高速数据信号转换成并行低速数据信号，调制到每个子信道上，再通过IFFT变换将信号叠加，最后加入循环前缀进行传输，其中子信道又称为子载波码元信道，传输信道又称为OFDM信道。对于5G下行信号，子载波码元信道之间的子载波间隔为Δf＝15*2μkHz(μ＝0,1,2,3,4)，通信带宽为B，除去一定的保护带宽，在OFDM信道内共有N0个子载波码元信道，实际传输带宽为N0Δf；一个子帧的时长为T3＝1ms，包含N2＝2μ个时隙，每个时隙长度为T2＝T3/N2；在一个时隙中每个子载码元信道包含N1＝14个OFDM码元，每个OFDM码元的长度为T1＝1/Δf。
实施过程和相参积累流程如图3所示，具体描述为以下过程：
S1、第一级：OFDM信道脉压处理；将参考天线接收到的直达波信号sref和接收天线接收到的目标回波信号secho通过时间同步确定5G下行信号帧位置，取一个长度T2的时隙单元为一个脉冲的长度，将采样的连续信号进行分段，得到分段后的脉冲及每个脉冲对应的参考信号；
依次对第i个脉冲secho(i)及其参考信号sref(i)进行OFDM解调，包括移除循环前缀、FFT(傅里叶变换)变换、串并转换等过程，得到包含N0个子载波码元和N1个OFDM码元的直达波频域信号Sref(w)和目标回波频域信号Secho(w)，将OFDM信道内N0个子载波码元信道分别作为探测编码信号，在频域进行同步脉压处理，其表达式为：
spc(i)＝IFFT(Secho(w)·H(w)) (1)
其中spc(i)为第i个脉冲的脉压处理数据，IFFT(·)表示逆傅里叶变换，H(w)是匹配滤波器的传递函数，其单位脉冲响应h(t)为参考信号sref(i)的镜像共轭，则H(w)＝Sref *(w)。
通过OFDM信道脉压处理，对第i个脉冲的脉压处理数据spc(i)添加对应循环前缀后，可得到第i个处理时长为T2的时隙单元回波信号sslot(i)，获得第一级脉压检测增益D＝N0Δf*T2，其中N0为通信带宽B内包含的子载波码元信道数量，Δf为5G下行OFDM信号的子载波间隔，T2为一个脉冲的长度，相当于一个时隙的长度。
S2、第二级：时隙非相参积累，利用N2个通过S1得到的处理时长为T2的时隙单元回波信号sslot(i)，进行非相参积累，其表达式为：
其中snci(i)为第i个时隙处的非相参积累结果；N2为5G下行信号一个子帧中包含的时隙数量，T2为一个时隙的长度；
通过时隙非相参积累，将每N2个连续的时隙非相参积累结果snci(i)合成，可以得到处理时长为T3的子帧单元回波信号ssubframe(j)，获得第二级非相参积累信号增益Gs1。
S3、第三级：子帧非相参积累，利用N3个通过S2得到的处理时长为T3的子帧单元回波信号ssubframe(j)，进行非相参积累，其表达式为：
其中s(j)为第j个子帧处的非相参积累结果，N3可以按需进行取值，T3为一个子帧的长度，固定为T3＝1ms；
通过子帧非相参积累，将N3个子帧非相参积累结果进行合成，可以得到通过三级积累增强后的目标回波信号s(t)，获得第三级非相参积累信号增益Gs2。
通过上述三级相参积累处理，提高了基于5G下行信号外辐射源雷达目标回波信号信噪比，实现对目标的有效探测。
上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (4)
1.一种5G下行信号外辐射源雷达相参积累处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、OFDM信道脉压处理，以一个时隙单元为一个脉冲的长度，利用5G下行信号通信带宽内各子载波码元信道的回波信息，对目标回波信号进行多子载波通道同步脉压处理；
S2、时隙非相参积累，利用多个时隙单元回波信号进行非相参积累；
S3、子帧非相参积累，利用多个子帧单元回波信号进行非相参积累。
2.根据权利要求1所述的一种5G下行信号外辐射源雷达相参积累处理方法，其特征在于，所述S1包括：将参考天线接收到的直达波信号sref和接收天线接收到的目标回波信号secho通过时间同步确定5G下行信号帧位置，取一个长度T2的时隙单元为一个脉冲的长度，将采样的连续信号进行分段，得到分段后的脉冲及每个脉冲对应的参考信号；
通过所述OFDM信道脉压处理，对第i个脉冲的脉压处理数据spc(i)添加对应循环前缀后，可得到第i个处理时长为T2的时隙单元回波信号sslot(i)，获得第一级脉压检测增益D＝N0Δf*T2，其中N0为通信带宽B内包含的子载波码元信道数量，Δf为5G下行OFDM信号的子载波间隔，T2为一个脉冲的长度，相当于一个时隙的长度。
3.根据权利要求1所述的一种5G下行信号外辐射源雷达相参积累处理方法，其特征在于，所述S2包括：利用N2个通过S1得到的处理时长为T2的时隙单元回波信号sslot(i)，进行非相参积累，其表达
式为：
其中snci(i)为第i个时隙处的非相参积累结果；N2为5G下行信号一个子帧中包含的时隙数量，T2为一个时隙的长度；
通过时隙非相参积累，将每N2个连续的时隙非相参积累结果snci(i)合成，可以得到处理时长为T3的子帧单元回波信号ssubframe(j)，获得第二级非相参积累信号增益Gs1。
4.根据权利要求1所述的一种5G下行信号外辐射源雷达相参积累处理方法，其特征在于，所述S3包括：利用N3个通过S2得到的处理时长为T3的子帧单元回波信号ssubframe(j)，进行非相参积累，其表达式为：
其中s(j)为第j个子帧处的非相参积累结果，N3可以按需进行取值，T3为一个子帧的长度，固定为T3＝1ms；
通过所述子帧非相参积累，将N3个子帧非相参积累结果进行合成，可以得到通过3级积累增强后的目标回波信号s(t)，获得第三级非相参积累信号增益Gs2。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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