時變運動在MIMO系統中時延和都卜勒頻移耦合模糊的研究

《時變運動在MIMO系統中時延和都卜勒頻移耦合模糊的研究》是依託同濟大學，由桂任舟擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：時變運動在MIMO系統中時延和都卜勒頻移耦合模糊的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：桂任舟
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

MIMO可靈活布置天線，減少發射功率；載波聚合形成大頻寬可提高距離解析度。在MIMO中使用載波聚合後存在距離和速度耦合模糊。時變運動時該模糊尤其嚴重：距離和速度解析度下降，旁瓣干擾變強。時變運動需快速精確獲取MIMO天線陣中各天線單元相位偏移，用於數字波束形成，以便模糊分析，本項目採用基於負隨機的Hopfield神經網路來避免局部最小值，快速求出最優天線相移矢量矩陣；在載波聚合中的各頻段碎片內採用相位幅度非均勻分布的線性調頻信號，該信號的相位幅度在給定方差範圍內隨機變化，在MIMO各通道之間實現準正交，獲得最佳時變運動的距離和速度模糊圖，從而提高解析度、壓低旁瓣、減少干擾。以高頻地波雷達為套用對象，進行系統改進，通過多站雷達和機動雷達獲得大量基於MIMO的實測數據，比較改進前後距離和速度模糊圖。通過長期大量的地波雷達實測數據分析，對距離與速度模糊分析的正確性和所提方法的可行性進行有效驗證。

結題摘要

低干擾大頻寬是套用需求。可用頻率資源匱乏。本項目依碎片可用頻段的頻率進行跳變。對零星碎片進行“拼接”處理，得到大頻寬。 項目提出了用零散頻段拼接成分段線性調頻信號。此時會因載波起始頻率不同而出現相位跳變，繼而導致模糊函式的距離解析度降低。在多天線系統中也會因匹配濾波過程中無法同步而產生較大的互相關峰值。為節約頻率資源，儘可能減少了載頻間隔，同時降低了互相關峰的影響。面對寬頻技術帶來的龐大數據量，提出了一種新的採樣方法，可用少數據，準確地恢復出原信號。具體如下： 針對線性調頻回波信號相位跳變問題，提出了類Frank序列調製發射波形相位的方法，可以在接收端恢復出的基帶信號中抵消由於多載頻引起的相位跳變，成功地消除了由起始頻率跳變所引起的回波相位不連續，達到了改善非連續譜下的模糊函式性能的目的。 對於載頻間隔較小時互相關峰值較大的問題，提出了以LFM-類Frank複合波形作為MIMO系統的發射信號，並推導了它的匹配濾波輸出。該方法可以在較小載頻間隔條件下得到良好的匹配濾波輸出，從而減少系統占用的頻寬，提高頻譜資源利用率。 提出了一種針對非連續譜線性調頻信號的稀疏表示方法。在進行信號重構時，該方法可以直接獲得目標的距離及速度信息，而無需再計算信號的模糊函式。該方法的運用在減少數據量的同時降低了距離、速度模糊。 還對不同實際測量的MIMO系統數據通過進行了處理，並且通過對這些結果的分析說明了天線極化隔離度、多徑條件和波形自身特性對模糊函式的影響。 接下來還可：最佳化LFM-類Frank複合波形，使其能夠獨立於輔助測距系統而自適應地調整發射波形的參數。通過不同的觀測方式和重構算法對項目提出的稀疏表示算法進行進一步驗證。利用交叉極化天線，對線性調頻信號、非連續譜線性調頻信號及MIMO系統下的線性調頻信號進行多次特定套用領域內的實際測量，以驗證本項目所提理論算法的實用性。