CN116736237A - 一种非连续谱波形设计方法、装置、设备和介质 - Google Patents
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Abstract
本申请属于雷达波形设计技术领域，涉及一种非连续谱波形设计方法、装置、设备和介质。方法包括：获取非连续谱信号的基本参数，并生成初始多载波信号；根据初始多载波信号的连续表示与离散表示，得到初始多载波信号的时域波形，并转换到频域，得到阻带能量；以最小化阻带能量为目标建立优化问题，并转化为实值优化问题；定义拉格朗日函数，初始化拉格朗日乘子；根据拉格朗日乘子，计算调制符号序列；根据调制符号序列，计算时域信号序列；根据调制符号序列和时域信号序列，判断满足输出条件时，输出时域信号序列对应的时域波形为实值优化问题的解。采用本方法能够在干扰密集条件下实现非连续谱波形设计。
Description
技术领域
本申请涉及雷达波形设计技术领域，特别是涉及一种非连续谱波形设计方法、装置、设备和介质。
背景技术
雷达作为一种非接触式传感器，已经在许多领域中得到广泛应用。在自动驾驶领域，许多关键技术均与雷达息息相关，如盲区检测、变道辅助和防碰撞预警等功能。在空中交通管制中，机场场面监视雷达用来监视跑道以及停机坪上的飞机和车辆，使管制员全面了解和掌握机场上各类目标的分布和活动情况。在气象观测中，雷达可以用来探测大气现象，分辨降水类型、分布、移动或演变。在物联网场景下，雷达可以安装于智能家居中，用于监测物体、人体状态。
随着各种各样电子设备的增多，雷达工作面对的电磁环境愈加复杂且恶劣，不同电子设备占据着不同的频段。当干扰在整个工作频段内密集分布时，频谱资源紧张，雷达难以找到足够大的工作带宽。
非连续谱波形应运而生，通过对发射信号的频谱进行设计，可以避开工作频带内的干扰，利用多个离散、非连续的频带保证工作带宽。
现有的技术中，非连续谱波形设计方法有：基于频谱塑形的波形合成方法以获得给定频谱模板的恒模相位编码信号，基于MM算法解决恒模约束下的频谱模板匹配问题以获得非连续谱波形。
然而，当干扰密集时，频谱资源少，要寻找较大的可用带宽较为困难，现有方法难以进行非连续谱波形设计。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种非连续谱波形设计方法、装置、设备和介质，能够在干扰密集条件下实现非连续谱波形设计。
一种非连续谱波形设计方法，包括：
获取非连续谱信号的基本参数，并根据所述基本参数，生成初始多载波信号；
根据所述初始多载波信号的连续表示与离散表示，得到初始多载波信号的时域波形；将所述初始多载波信号的时域波形转换到频域，并得到阻带能量；
以最小化阻带能量为目标建立优化问题，并将所述优化问题转化为实值优化问题；
定义拉格朗日函数，初始化拉格朗日乘子；根据所述拉格朗日乘子，计算调制符号序列；根据所述调制符号序列，计算时域信号序列；
根据所述调制符号序列和所述时域信号序列，判断满足输出条件时，输出所述时域信号序列对应的时域波形为所述实值优化问题的解。
在一个实施例中，判断不满足输出条件时：
根据所述时域信号序列，更新拉格朗日乘子；根据更新后的拉格朗日乘子，更新所述调制符号序列；根据更新后的调制符号序列，更新所述时域信号序列；
根据更新后的调制符号序列和更新后的时域信号序列进行判断，直至满足输出条件。
在一个实施例中，根据所述初始多载波信号的连续表示与离散表示，得到初始多载波信号的时域波形，包括：
所述初始多载波信号的连续表示为：
；
；
式中，为初始多载波信号的波形的连续表示，/>为第/>个子载波，/>为第/>个子载波上的加权调制波形，/>为虚数符号，/>为初始多载波信号的起始频率，/>为子载波之间的间隔，/>为初始多载波信号的脉冲宽度；/>为子载波上的调制信号，共/>个，/>为宽度为/>幅度为1的矩形脉冲；
所述初始多载波信号的离散表示，即多个子载波信号的离散表示为：
；
；
式中，为初始多载波信号的波形的离散表示，/>为转置，/>为采样间隔，/>为每个脉冲的采样点，/>；
所述初始多载波信号的时域波形为：
；
定义子载波上调制信号所组成的序列以及由多个子载波信号的离散表示/>所构成的多载波信号矩阵分别为：
；
；
则：
；
式中，分别为/>在第/>个采样点的值，/>为调制符号序列到时域信号序列的转移矩阵，/>。
在一个实施例中，以最小化阻带能量为目标建立优化问题，并将所述优化问题转化为实值优化问题，包括：
考虑最小化阻带能量，在恒模约束的情况下，建立优化问题：
；
；
；
式中，为阻带能量；
将所述优化问题转化为实值优化问题：
；
；
；
其中：
；
；
；
；
；
式中，调制符号序列，/>为时域信号序列，/>为转移矩阵/>的实值矩阵，/>为取矩阵/>的实部，/>为取矩阵/>的虚部。
在一个实施例中，根据所述拉格朗日乘子，计算调制符号序列，包括：
；
简化为：
；
其中：
；
；
则解为：
；
式中，为惩罚因子，/>为拉格朗日乘子。
在一个实施例中，根据所述调制符号序列，计算时域信号序列，包括：
；
简化为：
；
；
其中：
；
则解为：
。
在一个实施例中，根据所述时域信号序列，更新拉格朗日乘子，包括：
。
一种非连续谱波形设计装置，包括：
获取模块，用于获取非连续谱信号的基本参数，并根据所述基本参数，生成初始多载波信号；
转换模块，用于根据所述初始多载波信号的连续表示与离散表示，得到初始多载波信号的时域波形；将所述初始多载波信号的时域波形转换到频域，并得到阻带能量；
建模模块，用于以最小化阻带能量为目标建立优化问题，并将所述优化问题转化为实值优化问题；
计算模块，用于定义拉格朗日函数，初始化拉格朗日乘子；根据所述拉格朗日乘子，计算调制符号序列；根据所述调制符号序列，计算时域信号序列；
输出模块，用于根据所述调制符号序列和所述时域信号序列，判断满足输出条件时，输出所述时域信号序列对应的时域波形为所述实值优化问题的解。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
获取非连续谱信号的基本参数，并根据所述基本参数，生成初始多载波信号；
根据所述初始多载波信号的连续表示与离散表示，得到初始多载波信号的时域波形；将所述初始多载波信号的时域波形转换到频域，并得到阻带能量；
以最小化阻带能量为目标建立优化问题，并将所述优化问题转化为实值优化问题；
定义拉格朗日函数，初始化拉格朗日乘子；根据所述拉格朗日乘子，计算调制符号序列；根据所述调制符号序列，计算时域信号序列；
根据所述调制符号序列和所述时域信号序列，判断满足输出条件时，输出所述时域信号序列对应的时域波形为所述实值优化问题的解。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取非连续谱信号的基本参数，并根据所述基本参数，生成初始多载波信号；
根据所述初始多载波信号的连续表示与离散表示，得到初始多载波信号的时域波形；将所述初始多载波信号的时域波形转换到频域，并得到阻带能量；
以最小化阻带能量为目标建立优化问题，并将所述优化问题转化为实值优化问题；
定义拉格朗日函数，初始化拉格朗日乘子；根据所述拉格朗日乘子，计算调制符号序列；根据所述调制符号序列，计算时域信号序列；
根据所述调制符号序列和所述时域信号序列，判断满足输出条件时，输出所述时域信号序列对应的时域波形为所述实值优化问题的解。
上述非连续谱波形设计方法、装置、设备和介质，生成初始多载波信号，定义拉格朗日函数，建立离散谱波形设计的优化模型，并转化为实值优化问题，采用交替向量乘子法（Alternating Direction Method of Multipliers，ADMM），将实值优化问题分为多个子问题，并进行迭代求解。本申请提出了一种频域离散的非连续谱波形也就是离散谱波形（在频谱上可以分为通带和阻带两个部分，在阻带内其频谱幅度较低，而在通带内其频谱幅度较高且接近平坦）的设计方法，解决了频域干扰密集场景下雷达探测的带宽需求与紧张的频谱资源之间的矛盾，通过将信号频谱离散化，保证雷达的工作带宽，进一步增强了雷达在频谱密集场景下的工作能力，实现电磁频谱拥堵环境下频谱的高效利用，可以用于雷达平台有多部电子设备协同工作的场景。
附图说明
图1为一个实施例中一种非连续谱波形设计方法的应用场景图；
图2为一个实施例中一种非连续谱波形设计方法的流程示意图；
图3为另一个实施例中一种非连续谱波形设计方法的流程示意图；
图4为一个实施例中干扰密集场景下的雷达信号频谱；
图5为一个实施例中一种非连续谱波形设计装置的结构框图；
图6为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
需要说明，本申请实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多组”的含义是至少两组，例如两组，三组等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
另外，本申请各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
本申请提供的方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，终端102通过网络与服务器104进行通信，终端102可以包括但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备，服务器104可以是各类门户网站、工作系统后台对应的服务器等。
本申请提供了一种非连续谱波形设计方法，如图2所示，在一个实施例中，以该方法应用于图1中的终端为例进行说明，包括：
步骤202，获取非连续谱信号的基本参数，并根据基本参数，生成初始多载波信号。
在本步骤中，基本参数包括：信号起止频率、阻带起止频率以及信号脉宽；其中，信号起止频率以及阻带起止频率需要根据实际情况设定。至于如何根据基本参数生成初始多载波信号属于现有技术，在此不再赘述。
步骤204，根据初始多载波信号的连续表示与离散表示，得到初始多载波信号的时域波形；将初始多载波信号的时域波形转换到频域，并得到阻带能量。
具体地：
初始多载波信号的连续表示（也就是秒的发射信号波形）为：
；
；
式中，为初始多载波信号的波形的连续表示，/>为第/>个子载波，/>，也就是说，共有N个子载波，/>为第/>个子载波上的加权调制波形，/>为虚数符号，/>为初始多载波信号的起始频率，/>为子载波之间的间隔，/>为初始多载波信号的脉冲宽度；为子载波上的调制信号，共/>个，/>，C为复数集，/>为宽度为/>幅度为1的矩形脉冲；
初始多载波信号的离散表示（也就是通过采样将模拟信号变为数字信号，对子载波进行离散化表示，即多个子载波信号的离散表示）为：
；
；
式中，为初始多载波信号的波形的离散表示，/>为转置，/>为采样间隔，/>为每个脉冲的采样点，/>；
初始多载波信号的时域波形为：
；
定义子载波上调制信号所组成的序列以及由多个子载波信号的离散表示/>所构成的多载波信号矩阵分别为：
；
；
则：
；
式中，分别为/>在第/>个采样点的值，/>为调制符号序列到时域信号序列的转移矩阵，/>，/>。
采用傅里叶变换，将初始多载波信号的时域波形转换到频域，并得到阻带能量：
设的傅里叶变换为/>，则基带信号（雷达发射的信号）频率中，通带频率集合/>和阻带频率集合/>内的发射能量分别为：/>和/>。
的傅里叶变换为/>，/>的傅里叶变换为/>，则：
；
；
定义为对应于/>的离散频率集，/>为对应于/>的离散频率集。/>的每行对应一个离散频率，定义/>为一个从/>修改的矩阵，将/>中所有行复制到/>，并将对应于/>的行置零。类似地，通过将/>中对应于/>的行置零来创建矩阵/>。则阻带和通带上的能量可以分别表示为/>和/>，其中，H为共轭转置。
步骤206，以最小化阻带能量为目标建立优化问题，并将优化问题转化为实值优化问题。
具体地：
考虑最小化阻带能量，在恒模约束的情况下，建立优化问题：
；
；
；
令：
；
则优化问题可以表示为：
；
；
；
式中，为阻带能量，/>；
将优化问题转化为实值优化问题：
；
；
；
其中：
；
；
；
；
；
式中，为调制符号序列，/>为时域信号序列，/>为转移矩阵/>的实值矩阵，即调制符号与时域信号的转移矩阵，/>为取矩阵/>的实部，/>为取矩阵/>的虚部。
步骤208，定义拉格朗日函数，初始化拉格朗日乘子；根据拉格朗日乘子，计算调制符号序列；根据调制符号序列，计算时域信号序列。
具体地：
定义拉格朗日函数：
；
式中，为拉格朗日乘子，/>为惩罚因子。
根据拉格朗日乘子，计算调制符号序列，即给定，更新/>：
；
忽略与无关的项后，简化为：
；
其中：
；
；
则实值优化问题的解为：
；
式中，为惩罚因子，/>为拉格朗日乘子。
根据调制符号序列，计算时域信号序列，即给定，更新/>：
；
忽略与无关的项后，简化为：
；
；
其中：
；
则实值优化问题的解为：
。
步骤210，根据调制符号序列和时域信号序列，判断满足输出条件时，输出时域信号序列对应的时域波形为所述实值优化问题的解。
在本步骤中，满足输出条件具体为：满足收敛条件或达到预设的最大迭代次数，其中，收敛条件为：，/>为预先设定的公差参数。
上述非连续谱波形设计方法，生成初始多载波信号，定义拉格朗日函数，建立离散谱波形设计的优化模型，并转化为实值优化问题，采用交替向量乘子法（AlternatingDirection Method of Multipliers，ADMM），将实值优化问题分为多个子问题，并进行迭代求解。本申请提出了一种频域离散的非连续谱波形也就是离散谱波形（在频谱上可以分为通带和阻带两个部分，在阻带内其频谱幅度较低，而在通带内其频谱幅度较高且接近平坦）的设计方法，解决了频域干扰密集场景下雷达探测的带宽需求与紧张的频谱资源之间的矛盾，通过将信号频谱离散化，保证雷达的工作带宽，进一步增强了雷达在频谱密集场景下的工作能力，实现电磁频谱拥堵环境下频谱的高效利用，可以用于雷达平台有多部电子设备协同工作的场景。
应该理解的是，虽然图2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
如图3所示，在一个实施例中，判断不满足输出条件时：根据时域信号序列，更新拉格朗日乘子；根据更新后的拉格朗日乘子，更新调制符号序列；根据更新后的调制符号序列，更新时域信号序列；根据更新后的调制符号序列和更新后的时域信号序列进行判断，直至满足输出条件。
具体地：
根据时域信号序列，更新拉格朗日乘子，即给定，更新/>：
。
也就是说，其具体流程为：
（1）输入：；
（2）初始化：，/>，/>；
（3）for,其中/>为预设的最大迭代次数；
（4）更新：/>；
（5）更新：/>；
（6）更新：/>；
（7）end当或/>时；
（8）从中获得波形序列/>。
在本实施例中，首先输入非连续谱信号的基本参数：信号起止频率、阻带起止频率以及信号脉宽；接着进行初始化，根据基本参数，生成一个初始的多载波信号；然后建立优化问题，并定义拉格朗日函数；判定是否满足收敛条件，若满足收敛条件，则输出时域信号；若不满足收敛条件，则依次更新子载波上的调制信号序列、时域信号序列、拉格朗日乘子，通过迭代的方法确定，直至收敛。
如图4所示，在干扰密集场景下，采用本方法设计波形，得到雷达信号频谱，其中，实线为雷达信号频谱，虚线为干扰频谱。由图4中可以看出，在干扰较为密集的场景下，波形可以在干扰所占用频谱位置处形成缺口，以避开同平台其他电子设备所占用的频谱。
本申请还提供了一种非连续谱波形设计装置，如图5所示，在一个实施例中，包括：获取模块502、转换模块504、建模模块506、计算模块508和输出模块510，其中：
获取模块502，用于获取非连续谱信号的基本参数，并根据基本参数，生成初始多载波信号；
转换模块504，用于根据初始多载波信号的连续表示与离散表示，得到初始多载波信号的时域波形；将初始多载波信号的时域波形转换到频域，并得到阻带能量；
建模模块506，用于以最小化阻带能量为目标建立优化问题，并将优化问题转化为实值优化问题；
计算模块508，用于定义拉格朗日函数，初始化拉格朗日乘子；根据拉格朗日乘子，计算调制符号序列；根据调制符号序列，计算时域信号序列；
输出模块510，用于根据调制符号序列和时域信号序列，判断满足输出条件时，输出时域信号序列对应的时域波形为所述实值优化问题的解。
关于一种非连续谱波形设计装置的具体限定可以参见上文中对于一种非连续谱波形设计方法的限定，在此不再赘述。上述装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图6所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种非连续谱波形设计方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述实施例中方法的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种非连续谱波形设计方法，其特征在于，包括：
获取非连续谱信号的基本参数，并根据所述基本参数，生成初始多载波信号；
根据所述初始多载波信号的连续表示与离散表示，得到初始多载波信号的时域波形；将所述初始多载波信号的时域波形转换到频域，并得到阻带能量；
以最小化阻带能量为目标建立优化问题，并将所述优化问题转化为实值优化问题；
定义拉格朗日函数，初始化拉格朗日乘子；根据所述拉格朗日乘子，计算调制符号序列；根据所述调制符号序列，计算时域信号序列；
根据所述调制符号序列和所述时域信号序列，判断满足输出条件时，输出所述时域信号序列对应的时域波形为所述实值优化问题的解。
2.根据权利要求1所述的非连续谱波形设计方法，其特征在于，判断不满足输出条件时：
根据所述时域信号序列，更新拉格朗日乘子；根据更新后的拉格朗日乘子，更新所述调制符号序列；根据更新后的调制符号序列，更新所述时域信号序列；
根据更新后的调制符号序列和更新后的时域信号序列进行判断，直至满足输出条件。
3.根据权利要求1或2所述的非连续谱波形设计方法，其特征在于，根据所述初始多载波信号的连续表示与离散表示，得到初始多载波信号的时域波形，包括：
所述初始多载波信号的连续表示为：
；
；
式中，为初始多载波信号的波形的连续表示，/>为第/>个子载波，/>为第/>个子载波上的加权调制波形，/>为虚数符号，/>为初始多载波信号的起始频率，/>为子载波之间的间隔，/>为初始多载波信号的脉冲宽度；/>为子载波上的调制信号，共/>个，/>为宽度为/>幅度为1的矩形脉冲；
所述初始多载波信号的离散表示，即多个子载波信号的离散表示为：
；
；
式中，为初始多载波信号的波形的离散表示，/>为转置，/>为采样间隔，/>为每个脉冲的采样点，/>；
所述初始多载波信号的时域波形为：
；
定义子载波上的调制信号所组成的序列以及多个子载波信号的离散表示/>所构成的多载波信号矩阵分别为：
；
；
则：
；
式中，分别为/>在第/>个采样点的值，/>为调制符号序列到时域信号序列的转移矩阵，/>。
4.根据权利要求3所述的非连续谱波形设计方法，其特征在于，以最小化阻带能量为目标建立优化问题，并将所述优化问题转化为实值优化问题，包括：
考虑最小化阻带能量，在恒模约束的情况下，建立优化问题：
；
；
；
式中，为阻带能量；
将所述优化问题转化为实值优化问题：
；
；
；
其中：
；
；
；
；
；
式中，为调制符号序列，/>为时域信号序列，/>为转移矩阵/>的实值矩阵，/>为取矩阵/>的实部，/>为取矩阵/>的虚部。
5.根据权利要求4所述的非连续谱波形设计方法，其特征在于，根据所述拉格朗日乘子，计算调制符号序列，包括：
；
简化为：
；
其中：
；
；
则解为：
；
式中，为惩罚因子，/>为拉格朗日乘子。
6.根据权利要求5所述的非连续谱波形设计方法，其特征在于，根据所述调制符号序列，计算时域信号序列，包括：
；
简化为：
；
；
其中：
；
则解为：
。
7.根据权利要求6所述的非连续谱波形设计方法，其特征在于，根据所述时域信号序列，更新拉格朗日乘子，包括：
。
8.一种非连续谱波形设计装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取非连续谱信号的基本参数，并根据所述基本参数，生成初始多载波信号；
转换模块，用于根据所述初始多载波信号的连续表示与离散表示，得到初始多载波信号的时域波形；将所述初始多载波信号的时域波形转换到频域，并得到阻带能量；
建模模块，用于以最小化阻带能量为目标建立优化问题，并将所述优化问题转化为实值优化问题；
计算模块，用于定义拉格朗日函数，初始化拉格朗日乘子；根据所述拉格朗日乘子，计算调制符号序列；根据所述调制符号序列，计算时域信号序列；
输出模块，用于根据所述调制符号序列和所述时域信号序列，判断满足输出条件时，输出所述时域信号序列对应的时域波形为所述实值优化问题的解。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
Priority Applications (1)
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Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7376688B1 (en) * | 2001-01-09 | 2008-05-20 | Urbain A. von der Embse | Wavelet multi-resolution waveforms |
| US20130170584A1 (en) * | 2011-12-29 | 2013-07-04 | Raytheon Bbn Technologies Corp. | Non-contiguous spectral-band modulator and method for non-contiguous spectral-band modulation |
| US8908992B1 (en) * | 2011-04-12 | 2014-12-09 | Stc.Unm | System and methods of regularized optimization for matrix factorization and image and video reconstruction |
| CN104898113A (zh) * | 2015-06-19 | 2015-09-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种多输入多输出雷达波形设计方法 |
| CN105137422A (zh) * | 2015-09-09 | 2015-12-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种非连续谱的连续调相信号设计方法 |
| CN106961406A (zh) * | 2016-01-11 | 2017-07-18 | 中兴通讯股份有限公司 | 多载波系统的数据调制、解调方法、帧生成方法及节点 |
| US20210132211A1 (en) * | 2019-10-30 | 2021-05-06 | University Of Kansas | Physical waveform optimization for multiple-beam multifunction digital arrays |
| CN113489573A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-10-08 | 中国人民解放军国防科技大学 | 双基地雷达通信一体化波形设计方法、计算机设备及介质 |
| US20220200834A1 (en) * | 2019-09-05 | 2022-06-23 | Zte Corporation | Modulation scheme for low peak average power ratio (papr) |
| CN114884787A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-08-09 | 华中科技大学 | 适用快时变信道的波形可控多载波通信方法、装置及系统 |
| CN116389212A (zh) * | 2023-04-07 | 2023-07-04 | 东南大学 | 基于admm的低复杂度多载波调制信号峰均比抑制方法 |
-
2023
- 2023-08-15 CN CN202311023172.6A patent/CN116736237B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7376688B1 (en) * | 2001-01-09 | 2008-05-20 | Urbain A. von der Embse | Wavelet multi-resolution waveforms |
| US8908992B1 (en) * | 2011-04-12 | 2014-12-09 | Stc.Unm | System and methods of regularized optimization for matrix factorization and image and video reconstruction |
| US20130170584A1 (en) * | 2011-12-29 | 2013-07-04 | Raytheon Bbn Technologies Corp. | Non-contiguous spectral-band modulator and method for non-contiguous spectral-band modulation |
| CN104898113A (zh) * | 2015-06-19 | 2015-09-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种多输入多输出雷达波形设计方法 |
| CN105137422A (zh) * | 2015-09-09 | 2015-12-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种非连续谱的连续调相信号设计方法 |
| CN106961406A (zh) * | 2016-01-11 | 2017-07-18 | 中兴通讯股份有限公司 | 多载波系统的数据调制、解调方法、帧生成方法及节点 |
| US20220200834A1 (en) * | 2019-09-05 | 2022-06-23 | Zte Corporation | Modulation scheme for low peak average power ratio (papr) |
| US20210132211A1 (en) * | 2019-10-30 | 2021-05-06 | University Of Kansas | Physical waveform optimization for multiple-beam multifunction digital arrays |
| CN113489573A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-10-08 | 中国人民解放军国防科技大学 | 双基地雷达通信一体化波形设计方法、计算机设备及介质 |
| CN114884787A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-08-09 | 华中科技大学 | 适用快时变信道的波形可控多载波通信方法、装置及系统 |
| CN116389212A (zh) * | 2023-04-07 | 2023-07-04 | 东南大学 | 基于admm的低复杂度多载波调制信号峰均比抑制方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| KHALED ALHUJAILI 等: "Spectrally Compatible MIMO Radar Beampattern Design Under Constant Modulus Constraints", IEEE TRANSACTIONS ON AEROSPACE AND ELECTRONIC SYSTEMS, vol. 56, no. 6, pages 4749 - 4766, XP011824748, DOI: 10.1109/TAES.2020.3003976 * |
| 位寅生 等: "非连续谱雷达信号设计综述", 雷达学报, vol. 11, no. 2, pages 183 - 197 * |
| 薛永华 等: "MIMO天波雷达非连续谱正交相位编码波形设计", 信号处理, vol. 31, no. 10, pages 1255 - 1262 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116736237B (zh) | 2023-10-31 |
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Legal Events
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