mimo雷达参数估计与波形设计方法研究

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1、主要符号表签曼童塞(·)‘复共轭转置共轭转置MxM的单位矩阵Kronecker积矩阵数学期望矩阵的行列式接收信号矩阵接收信号向量发射信号矩阵发射信号向量快拍数发射和接收总天线数目目标数目路径衰落噪声矩阵发射导向矢量接收导向矢量匹配滤波后的向量以矢量v为对角元素的对角矩阵求矩阵的迹Hadamard乘积矩阵对角元素构成的列向量欧几里德范数VⅡ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的

2、材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：抽!险互塞日期：肋尸年，月砺关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)日期：M夕年f月洳第一章绪论1．1引言随着无线互联网多媒体通信的快速发展，无线通信系统的容量与可靠性亟待提升，常规单天线收发通信系统

3、面临严峻挑战。其中，不可靠性主要是由无线衰落信道的时变和多径特性引起的，如何有效地对抗无线信道的衰落成为了高速移动通信必须要解决的首要问题。与加性高斯白噪声信道相比，要提高无线信道的传输性能更加困难；另外，无线衰落信道中信噪比的提高不能简单地通过提高发射机功率或额外增加信号带宽来获得。结合空时处理的多天线技术——多入多出(MIMO，MultipleInputMultipleOutput)通信技术，提供了解决该问题的新途径。它在无线链路两端均采用多天线，充分开发空间资源，在不增加发送功率或系统带宽的情况下提高通信系统的容量、频谱利用率和可靠性，是无线移动通信领域智能天线技术

4、的重大突破，也是新一代移动通信系统必须的关键技术【1-3】。如果将移动通信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(M蹦O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--N发射天线针对接收端产生一个不同的

5、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。受MIMO技术在通信领域发展的启发和基于MIMO技术所体现出的优越性，雷达设计者们把MIMO概念引申应用于雷达信号处理和目标探测，提出了MIMO雷达这一新思想。雷达接收的信号应该是各多径信号的叠加，具有与通信中的角电子科技大学硕士学位论文图1-1MIMO通信多入多出系统原理度扩展相似的特

6、性【4】，因此相距一定间隔的两个接收天线接受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(即雷达截面积，RadarCrossSection)的严重起伏。这种回波信号的起伏十分相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类似的特征，将己在移动通信中得到深入研究的MIMO概念引申应用到解决雷达信号接收和目标探测问题应是一种可行的尝试。在此之前，法国国家航天局于20世纪70年代末提出了综合脉冲孔径雷达(SL珉SyntheticImpulseand

7、ApertureRadar)，意为解决雷达探测隐身目标和提高雷达抗反辐射导弹的能力。SIAR采用大阵元间距的随机稀布阵形式满足了米波雷达对大口径尺寸的要求，同时使雷达具有全向探测的能力；采用将雷达发射和接收天线分开放置的布阵方式提高了雷达的抗反辐射导弹的能力。更重要的是，SIAR雷达已经具有与传统相控阵雷达不同的工作原理，其每个发射天线发射的信号是相互独立的。就大阵元间距的稀布阵方式和发射信号间的独立性而言，SIAR已具有MIMO雷达的思想，是MIMO雷达的雏形。MIMO雷达实际上就是更广义的雷达系统，传统雷达仅是其某种特例，