MIMO雷达、SIMO雷达和IFIR雷达的比较.pdf

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1、36电予Z程信鲁2014年第3期MIMO雷达、SIMO雷达和IFIR雷达的比较陶建义摘要：本文主要介绍简单的波束形成问题，并对发射机和接收机在同一地点设置的MIMO雷达和SIMO雷达系统进行比较。应用的简单性可以显现MIMO雷达的优势所在，以及明确哪些方面需做折中。比较还包括了第3种称为IFIR雷达(内插式FIR雷达)系统。MIMO雷迭具有的优点包括降低干扰，特别是可以利用当外相干综合时间时，但它不具有SNR的优点——事实上，当不用外综合时，SNR比SIMO雷达差。IFIR雷达实质上是相控阵雷达的简单变异，在降低干扰方面优于SIMO雷达，并且

2、不会损失SNR。在MIMO雷达中所用的多正交波形典型地需要特殊带宽以获得固定的距离分辨率，但IFIR雷达不需要特殊带宽。MIMO雷达利用其固有的波形分集优势不具有降l引言低蓄意干扰(即SJR)效应的能力。MIMO雷达在2003～2004年间引入[I-4]最近2MIMO、SIMO和IFIR雷达几年对其研究非常活跃。一些文献针对何时使用MIMO雷达好于普通雷达(SIMO)[8-13]这一问图1(上)示出了在同一地点设置收／发ULA。题。本文本着相同的想法，但是重点在于简单的波发射机有相互间隔的Ⅳ，个阵元，接收机有相互束形成问题，并将这两类相同在发

3、射机和接收机在间隔的个阵元。在本文中假定接收阵列的阵同一地点设置这种情况下进行了比较。元由标准间隔为2。对于SIMO雷达，dt=dr=d，应用的简化允许清楚地发现，它们的优势在哪而Ⅳf波形sk(t)相同：儿，哪些方面需进行折中。在比较中也包括了称为sk(t)=Sff)(1)IFIR的雷达系统，其实质上是具有明显优点的相控对于MIMO雷达，dt=-NAl~，并且波形是正交阵雷达的简单变型。的：J)Sm)=[七一，]第2章介绍这些系统，第3章阐述波束形成问(2)题，第4章讨论这三类系统的接收干扰功率，第5MIMO雷达接收机端的个传感器的每一个章提

4、供了这3类系统的信号和干扰功率计算。第6利用一组匹配滤波器，从而导出M的独立信章描述了使用MIMO雷达从额外相干综合能力获号，确定Ⅳ，大小的虚拟阵列，有效阵元间隔得的优点。此外，SIMO和IFIR雷达的能力何在在图的下方示出。第3类IFIR雷达，其dt=NAl~，第7章总结了这3类系统在信噪~L(SNR)、信杂比与MIMO雷达中相同，但是波形是相同的(SCR)和信号一干扰比(SJR)方面的详细比较(表((f)=())，与SIMO中的相同。术语IFIR，即1和表2)。“内插FIR滤波器”，源于众所周知的滤波器设计可以看到，在MIMO雷达特殊综合

5、是不可能技术。的，IFIR方面是其中最好的方法，而特殊综合是可在SIMO和IFIR雷达情况下，发射机和接收能的，MIMO雷达在降低干扰方面最佳(SCR最大机两者均参与了波束形成，故所有空间均匀亮，在化)。接下来就MIMO雷达的SNR而论，甚至利接收机端利用M进行波束形成，虚拟阵列抽头C用特殊综合，也不具有超过SIMO或IFIR雷达的优在图中示出。(乘法器b与MIMO雷达的情况不势，而不用特殊综合，其SNR更差。另一方面，相关)。20l4年第3期电予Z程僧鲁37择虚拟阵列抽头为N，Nr一∑∑=1=手一-一年n=0(9)ⅣsmsItt)以便噪声增

6、益归一化为1。利用Tfansmlttingarray；NtelementsCn=／√Ⅳr，波束在：0处聚焦，增益为+9由TLⅣⅣ一1virtualreceivingan'ayincn=NtNrMIMOradar：NtNrelements0+9上Y量三cI⋯—也宁生一n=O(10)波束宽度近似为2x／Nt。图1发射机和接收机阵列表示。具有dt=-N~d,的MIMO雷达虚拟接收阵列在下方示出。3．3IFIR雷达波束对于IFIR雷达的情况也同样，假定如MIMO3发射和接收波束雷达dt=N,．dr。但由于对于所有，sk(f)=(f)，发3．1SIMO

7、雷达波-束射机波束为利用a和b分别表示在发射机和接收机端的H(ejaWr)=ane√波束形成乘法器，发射机和接收机波束为n=0(11)—l利用如公式(4)的接收机波束，发射一接收波H(ej~)=∑an已n=0(3)束为和H(e)G(P)(12)N一1G(ej~)=∑bn如果H【)表示在O处聚焦的波束，那么=0(4)／4(e)有Ⅳ厂1附加波瓣(栅瓣)式中为变换角变量，在以27【／∞=2zr．dsine

8、一／∞、(5)相隔。接收机L，J趋于抑制不想要的波束，只妫垂直角(图1)和为波长。举例中，对于所有保留在=0的主波束(即=0)。这与利用内插n，

9、an=1。这样，波束中心在tg=0。所以FIR(IF1R)数字滤波器获得窄带而不过分提高滤^，一l波等级相似。滤波模拟在图2描述。lanI=Ⅳf和n=O(6)由于主