1 Q 得出 , 接收矩阵由 K =
T
( 1) 以一个接收阵列和一个天线 ( 或一个发射阵列)
建模的常规雷达阵列 。阵列单元以半波长间隔 , 以便进行
收稿日期 :2007205222
28
《现代电子技术》 2007 年第 23 期总第 262 期
1Q
T a (θ 0 ) 给出 , 则得出通道矩阵为 :
MIMO 模型把注意力集中在目标空间特性的影响上 ,
[2 ]
在被测距离单元内有多个目标 ,而发射天线的间隔比前面 情况的小 , 这样 , 属于同一目标的散射体并不是独立地进 行分辨 。此外 ,这个间隔也足以分辨同一距离单元内的多 个目标 。 下面简要介绍最常见的 MIMO 信号模型 。 2 常规雷达阵列 常规系统是指发射和接收阵列的单元间隔很近的系 统 。在发射机上 ,这种单元内部间隔方式并不满足式 ( 1) : λ R ( 1) dt ≥
2 2
1 (α 1 s1 + α 2 s2 ) + v 2
( 7)
如果两个天线发射相同的波形 , 即 s1 = s2 = s , 那么 接收信号模型为 :
r =
1 (α α ) 1 + 2 s + v 2
( 8)
中并没有分集增益 。 由于是常规雷达阵列 , 所有天线都发射相同波形 s 。 ) 表示 。这种情况下 发射机上的波束形成则用矢量 b 3 (θ ′ 的信号模型为 :
Abstract : In t his paper ,we int roduce Multiple2Inp ut Multiple2Outp ut (M IMO) radar ,a new co ncept in radar t hat capitali2 zes o n t he RCS scintillatio ns wit h respect to t he target aspect in o rder to imp rove t he radar′ s performance. It describes how multif unction DA R can be operated in bot h co nventional and M IMO modes. Digital arrays enable bot h highly focused t ransmit beams (e. g. ,for t rack) and broad t ransmit illuminatio n (e. g. ,for search) . Finally ,we co nfirm t he superio rity perfo rmance of ubiquitously M IMO array t hro ugh t he experiment and give t he develop ment p ro spect of M IMO radar. Keywords :multiple2inp ut multiple2outp ut ;digital array radar ;radar cro ss section ;ubiquitously
r = ( 1/
T 3 θ θ )α ′ 2 ) a (θ ′ s + v 0) b ( 0) b (
由于通道参数 α 1 , 2 在接收机处是未知的 , 故不可能利 用目标的空间多样性 。因此 ,这个系统不能实现目标多样 性搜索 [ 7 ] 。 相反地 ,对于使 s1 3 s2 = 0 , s1 ξ=
通信与信息技术
为了得到更好的理解 ,我们研究 M = 2 , N = 1 的特殊
( 2)
H =
T
1 α (θ ) T (θ) b ′ 0 a 0 2
情况 。 该信号模型为 :
r =
式中 , α = ( 1/ Q) 1 ζ, 而 ξ是由目标增益ζq (ζ = [ζ 0 , T ζ ) ζ 形成的矢量 。 根据假定 , q 是零均值 , 每维数单位方 Q- 1 ] 差 , 独立同分布的 , 因此 , 根据中心极限定理 ,α近似于零均 值、 复合正态分布 。 因此 , 目标的 RCS | α| 2 遵循具有两个 自由度的 χ 卡方分布 。注意 , 在这个模型中 , 在目标 RCS
D
而不考虑距离和多普勒效应 。这个信号模型把发射阵列 、 目标和接收阵列的影响分解到接收信号 , 这样可深入了解
MIMO 雷达的原理
[3 ]
。
[4 ]
MIMO 雷达的信号模型可分类为三大组别
:
式中 , λ为载波波长 , R 为间隔距离 , D 为目标尺寸 。 也就是 说 , 在某个目标波束宽度内包含有多个单元 。 在接收机上 , [5 ] 间隔 d r ≤λ / 2 , 故能对到达角进行非模糊估算 。 ′ 假定相对于发射和接收阵列的目标方位角分别为 θ 0 θ ′ 和θ 0 , 发射矩阵由 G = b( 0)
显然 , 随着 SNR 的减小 , μ也要减小 , 相应的 Tadap 加 长 。如图 1 中指出 , 系统捕获时 , 本地码每次提前 4 个相 位 。图 4 ( a) , ( b) 分别表示 0 dB 时系统的权矢量和 MSE 收敛情况 。此时可以看出 MSE 不适合做判决对象 , 经过 求时间平方均值处理成 Λs 的方法 ,可以看出他确实收敛 。 4 结 语 本文中 ,码捕获作为 LMS 自适应滤波器的一个新的应 用 ,从抽头权矢量中提取有关接收码和本地码之间延迟的时 间信息。如上所述 ,有关码同步已经有了很多研究成果 , 但 在综合考虑性能尤其是接收机的复杂度与集成度方面 ,这种 集成了捕获和跟踪能力的自适应滤波方案前景最为广阔。 以本系统为例 ,一个码长周期有 16 × 31 = 496 个采样 点 。简单的说 ,若采用滑动相关法利用积分清零器来检测 接收码相位 ,需要 496 × 496 个采样时间 ; 若采用匹配滤波 法 ,只需要 496 个采样时间 ,但需要 496 个匹配滤波器 ; 而
( RCS) 在方位上的闪烁 。描述了多功能数字阵列雷达如何在常规和 MIMO 模式下工作的情况 。用数字阵列实现强聚焦发
射波束 ( 如用于跟踪) 和宽的发射照射波束 ( 如用于搜索 ) 。最后试验验证了全景 M IMO 阵列的优势性能 , 并给出了 M IMO 雷达的发展前景 。 关键词 : 多输入多输出 ; 数字阵列雷达 ; 雷达截面积 ; 全景 中图分类号 : TN95 文献标识码 :B 文章编号 :10042373X ( 2007) 232028202
Signal Model of MIMO Radar
XU Haizhou1 ,WU Manqing2
(1. School of Comp uter and Info rmation , Hefei University of Technology , Hefei ,230009 ,China ; 2. East China Research Instit ute of Elect ronic Engineering , Hefei ,230031 ,China)
军事通信
徐海洲等 :M IMO 雷达信号模型
MIMO 雷达信号模型
徐海洲1 ,吴曼青2
(1. 合肥工业大学 计算机与信息学院 安徽 合肥 230009 ;2. 华东电子工程研究所 安徽 合肥 230031)
摘 要 : 介绍了为改善雷达性能的一种新概念雷达模型 , 即多输入多输出 ( MIMO ) 雷达 , 他利用了目标雷达截面积
29
军事通信
陈良灏等 : 应用 L MS 自适应滤波器实现直接序列扩频系统伪码同步
采用自适应滤波器进行码同步 , 只需要一个 M 个抽头的
FIR 滤波器并且只需要 496 × 496/ M 个采样时间 。
μ= 2 - 3 , Tadap = 4 ,SN R = + ∞ 图3 时 均方误差 MSE ,权矢量曲线图
2 2 2 [ 5 ,6 ] χ 。 2 分布 ( 具有两个自由度的卡方分布)
3 MIMO 雷达 :测向 在用来测向的 MIMO 雷达中 , 发射天线的间隔足以 满足对关注目标式 ( 1) 的正交性条件 。接收阵列的单元间 隔小 ,以便能进行 DF 测量 。假定目标相对于接收阵列法 T 线的角度为θ a (θ 为了照射目 0 , 接收矩阵为 K = 1 Q 0) 。 标以实现空间分集 , 所以发射机上的相移被设置为 0 , ) = 1M 。 b(θ ′ 根据式 ( 2) ,得出的通道矩阵为 :
Q)α 单位方差 ( 每维数) 、 独立同分布复合正 m 为零均值 、
态随机变量 。 此时 ,该信号模型为 :
r =
1 (αT 2
a (θ 0) ) s + v =
1 (αs ∑
i
i
+ v ( 6)
利用迄今所确定的所有归一化因素 , 该信号模型可确
M- 1
保平均发射功率 E[| ( 1/
雷达设备技术指标往往受在杂波中检测小目标这一需 求所驱动。相关的技术指标包括动态范围、 相位噪声、 系统 稳定度、 隔离度和杂乱噪声。此外 ,低截获概率要求也影响 着雷达硬件设计
[1 ]
波束形成和 DF 。
( 2) 用于 DF 的 MIMO 雷达 。发射天线单元采用较
宽的间隔 , 以支持目标的空间分集特征 。接收阵列则执 行 DF 。
s1 r
3
2 2
=
s2
2
= 1/ 2 的正
( 3)
交发射波形 ,可对接收信号进行处理以得出试验统计量 :
+ s2 r
3
2
现在 ,如果接收机利用某个波束形成器来控制方向转 向方位θ , 则波束形成器的输出为 :
y = ( 1/ = ( 1/
=
1 ( α 2 2 | 1 | +| α ″ 2 | ) + v 4