基于稀疏矩陣和相關函數聯合優化的MIMO-OFDM線性調頻波形復用設計與實現方法

王文欽程勝娟 邵懷宗

(電子科技大學通信與信息工程學院 成都 611731)

1 引言

近年來，多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar,SAR)由于其可提高系統的性能而受到廣泛關注[1－8]。MIMO SAR采用多個天線發射相互正交的信號，并可在接收端用一組匹配濾波器來獲得更多的信號自由度和更高的空間分辨率。目前已有很多關于MIMO雷達的研究文獻[9]，但MIMO SAR的文獻相對較少[10－12]。MIMO SAR與一般MIMO雷達的不同之處在于前者采用運動平臺和合成孔徑接收處理技術，而后者往往采用靜止平臺，而且也不使用合成孔徑處理技術。

實際上，正交波形設計是MIMO SAR工程實用化的關鍵技術問題。文獻[13]提出了Costas序列在雷達信號中的應用，Costas序列雖然有良好的距離-多普勒性能，但每個碼片只包含一個頻率。雖然巴克碼是一種良好的正交碼，但巴克碼往往只用于單載頻系統，所以其頻譜利用率很低。針對這個問題，文獻[14-20]利用模擬退火算法對正交多相碼波形和正交離散頻率編碼波形作了優化設計，但其設計的正交波形對多普勒頻率很敏感。文獻[21]用正交矩陣設計的方法對多普勒問題作了處理，但是當波形長度和波形個數增加時，該方法就難以勝任。文獻[22]研究了基于協方差矩陣的MIMO雷達波形設計方法，文獻[23-25]研究了針對擴展目標檢測的MIMO雷達波形設計方法，文獻[26]從信息論方面對MIMO雷達波形作了定量分析，文獻[27,28]對MIMO雷達的波形優化和波形綜合作了研究。這些文獻大多預先對點目標的響應函數特性作假定，并基于此研究波形優化設計算法，但MIMO SAR應用中往往沒有目標的先驗信息可以利用。……