【摘要】：波形設(shè)計作為雷達領(lǐng)域的一個重要課題,一直受到了學(xué)者們的廣泛關(guān)注。特別地,波形設(shè)計在多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷達里扮演了極其重要的角色。一般來講,MIMO雷達波形設(shè)計主要可分為發(fā)射方向圖匹配設(shè)計、正交波形設(shè)計、發(fā)射波形和接收信號處理聯(lián)合設(shè)計以及與通信系統(tǒng)頻譜相兼容的波形設(shè)計等問題。圍繞著MIMO雷達波形設(shè)計,本論文借助一些優(yōu)化理論對該問題進行研究。本文的主要貢獻和創(chuàng)新總結(jié)如下:(1)針對恒模約束下的MIMO雷達發(fā)射方向圖匹配設(shè)計問題,本文提出了兩種直接的發(fā)射方向圖設(shè)計的新方法,即非線性交替方向乘子法(Nonlinear Alternating Direction Method of Multipliers,Nonlinear-ADMM)和雙重ADMM(Double-ADMM)算法,提高了發(fā)射方向圖的匹配性能,降低了計算復(fù)雜度。(2)針對恒模約束下的MIMO雷達低相關(guān)旁瓣的波形設(shè)計問題,本文提出了兩種直接的算法來求解以最小化加權(quán)積分旁瓣電平(Weighted Integrated Sidelobe Level,WISL)為準則的非凸問題,即塊坐標(biāo)下降(Block Coordinate Descent,BCD)算法和Nonlinear-ADMM算法,降低了設(shè)計波形的自/互相關(guān)旁瓣電平,提高了算法的收斂速度。(3)針對信號依賴型干擾環(huán)境下的MIMO雷達發(fā)射波形和接收權(quán)聯(lián)合設(shè)計問題,本文提出了一種原始-對偶算法來求解以最大化輸出信干噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio,SINR)為準則且同時包含了峰值平均功率比(Peakto-Average-Power Ratio,PAPR)和相似性約束的非凸優(yōu)化問題,即多乘子的塊連續(xù)上界極小化(Block Successive Upper Bound Minimization Method of Multipliers,BSUM-M)算法,提升了輸出SINR,降低了計算復(fù)雜度。(4)針對多目標(biāo)和信號依賴型干擾背景下的MIMO雷達頻譜兼容波形設(shè)計問題,本文提出了一種迭代算法來聯(lián)合優(yōu)化發(fā)射波形和接收濾波器,即最小方差無失真響應(yīng)-對偶上升法(Minimum Variance Distortionless Response Dual Ascent Method,MVDR-DAM)算法,且分析了MVDR-DAM算法的收斂性和復(fù)雜度,快速地實現(xiàn)了SINR約束和相似性約束下的頻譜兼容波形設(shè)計。(5)針對通信感知的MIMO雷達發(fā)射方向圖設(shè)計問題,本文提出了兩種近似的原始-對偶框架來求解以最小化加權(quán)求和的方向圖積分旁瓣/主瓣比和空頻帶內(nèi)波形的能量為優(yōu)化準則的非凸問題,即線性近似的ADMM(Linearized Approximation ADMM,LA-ADMM)算法和二次近似的ADMM(Quadratic Approximation ADMM,QA-ADMM)算法,且分析了它們的收斂性和復(fù)雜度,靈活地實現(xiàn)了與通信系統(tǒng)頻譜兼容的發(fā)射方向圖設(shè)計。
【圖文】：

圖 1-1 MIMO 無線通信系統(tǒng)原理圖MIMO 雷達的分類 集中式 MIMO 雷達MIMO 雷達系統(tǒng)根據(jù)收/發(fā)天線在空間的分布情況，可將 MIMO 雷達系大類，第一類是共置 MIMO 雷達，也稱集中式 MIMO 雷達[12,13]，，這收/發(fā)天線緊湊排列，通常滿足傳統(tǒng)半波長陣元間距，其雷達結(jié)構(gòu)示1-2所示。與傳統(tǒng) PA 雷達不同，這里每個陣元天線發(fā)射不同的波形。為第 個陣元發(fā)射的波形。不失一般性，以第 個發(fā)考，第 個陣元發(fā)射的信號達到位于 方向處的目標(biāo)，并由該目標(biāo)反， 是目標(biāo)復(fù)反射系數(shù)， 是第 個陣元相對于第一個陣元的延時，

這類雷達的收/發(fā)天線緊湊排列，通常滿足傳統(tǒng)半波長陣元間距，其雷達結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-2所示。與傳統(tǒng) PA 雷達不同，這里每個陣元天線發(fā)射不同的波形。假設(shè)為第 個陣元發(fā)射的波形。不失一般性，以第 個發(fā)射陣元為參考，第 個陣元發(fā)射的信號達到位于 方向處的目標(biāo)，并由該目標(biāo)反射的信號為(1-1)式中， 是目標(biāo)復(fù)反射系數(shù)， 是第 個陣元相對于第一個陣元的延時，以均勻線陣為例
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN958

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