MIMO雷达正交波形编码设计+文献综述(3)
在这种要求下，多输入多输出雷达是时下一种新兴的有源探测雷达，由于发射天线和接收天线可以根据系统要求进行较灵活的布置，并且不同发射天线可以向外发射不同的信号波形，因此这种在空间上的分集能力和波形上的分集能力使得跟传统的雷达相比，MIMO雷达具有很大的潜在优势。这主要表现在，对于分布式MIMO雷达,正是由于各个天线对观测目标具有不同的观测视角和目标回波的独立性,因此在统计意义下,分布式MIMO雷达可以在一定程度上克服目标的闪烁效应，能够提高对目标的探测性能。
雷达目标在不同的散射方向提供了丰富的散射信号，考虑地物等环境对目标不同部分散射信号的反射。雷达接收的信号应是各多径信号的叠加。具有与通信中角度扩展相似的特性，因此，相距一定间隔的两个接收天线接收的信号可以是相互独立的．另外，雷达目标具有明显的闪烁特性，理论和实验均表明，雷达目标在姿态和方向上的微小变化，都将导致雷达回波(即RCS，雷达截面积)的严重起伏，可达10—25dB。这种回波信号的起伏十分类似于移动信道的信号衰落，将严重影响常规雷达的探测性能。可见，雷达回波信号具有某些与移动通信信道相似的特性 ，将已在移动通信中得到深入研究的MIMO概念，引伸应用于解决雷达信号接收和目标探测问题，应是一种可行的尝试。
如果将该雷达系统的传输信道看成是一个系统，则发射信号可以看成移动通道的输入信号，而接受信号可以看成移动通道的输出信号。MIMO空间复用技术就是在接收端和发射端使用多副天线，将需要传送的信号经过串并转换成几个平行的信号流，充分利用空间传播中的多径矢量，在同一频带上使用多个数据通道（MIMO子信道）发射信号，从而使得容量随着天线数量的增加而呈线性增加。这种信道容量的增加不需要占用额外的带宽，也不需要消耗额外的发射功率，因此是提高信道和系统容量的一种非常有效的手段。由于多径传播，每一副发射天线针对接收端产生一个不同的空间信号，接收方利用信号不同来区分各自的数据流。实现空间复用必须要求发射和接收天线之间的间距大于相关距离，这样才能保证收发端各个子信道是独立衰落的不相关信道。MIMO通信系统可获得空间分集增益，能显著的提高移动通信系统在衰落信道条件下的信道容量，特别对大的角度扩展信道，其性能改善尤为明显。
相对于传统的相控阵雷达，发射分集MIMO雷达不强调阵元间发射信号的相互独立性，而在传统相控阵雷达的基础上要求各阵元发射波形相互正交，且接收时用相同的阵面，并不要求增大阵元间距来使各阵元信号相互独立。相反，为了在接收时形成同时多波束，该方案反而充分利用了各阵元信号的相干性，这与MIMO技术空间分集的特点恰恰相反。与传统的相控阵雷达相比,集中式MIMO雷达具有更高的目标分辨率、更高的对低速运动目标的灵敏度以及更好的参数辨别能力。同时为了能够抑制不同的目标回波之间的相互干扰以便从回波中提取相互独立的目标信息,在MIMO雷达的发射信号设计中一般采用正交波形，也就是说在MIMO雷达中,波形的正交性(为了抑制不同目标回波的相互干扰)要求任何两副不同天线的发射信号具有较小的互相关。
1.3 本文研究的内容及意义
本文首先对MIMO雷达原理、研究背景及意义、历史与现状等进行了介绍，之后主要针对MIMO雷达相关信号设计问题，采用模拟退火算法进行了相位编码波形设计，通过不断优化一组相关的相位编码信号序列，使信号近似满足正交特性，并将实验结果通过Matlab数学工具进行仿真，仿真结果证明了模拟退火算法应用于MIMO雷达频率编码信号序列正交化设计的可行性和有效性。