一种新型低截获概率波形设计方法

本发明属于波形设计领域，具体涉及一种新型低截获概率波形设计方法。

背景技术：

1、在雷达和通信领域，多输入多输出(mimo)体制已经被广泛研究和应用，例如使用mimo雷达实现目标检测、目标定位、目标成像和目标跟踪等应用；在通信领域中，使用mimo技术来支持第四代移动通信技术；在进一步发展之后，又使用大规模mimo和波束赋性技术来支持第五代移动通信技术，这些情况都表明了mimo的重要性。而mimo技术的实现需要依靠波形的正交性来完成，因此正交波形的设计是一个重要的研究问题和应用问题。正交波形的严格定义是指两个波形的内积结果为零，但是这样严苛的要求一般是难以达到的，因此在实际应用中只要求波形内积结果尽可能地接近于零。对于普通波形来说，一般不满足正交性。因此许多研究人员提出了很多的正交波形设计方法，例如频分多址(fdma)，这种波形是利用频段的不同来实现正交性的，因此多个波形需要占用多个频段。正交波形还包括码分多址(cdma)，这种波形是利用地址码的不同来实现正交的。正交波形的应用既可以减少两个波形之间的相互干扰，又允许波形可以同时工作，这也显示出正交波形的优良性能。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种新型低截获概率波形设计方法。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种新型低截获概率波形设计方法，所述方法包括：

4、步骤1、首先设定峰值平均功率比预期值，然后再生成旁瓣较低且为离散形式的窗函数，再根据所述窗函数生成随机分布的幅值和相位，并使用随机幅值和随机相位生成时域形式的复波形；

5、步骤2、对所述复波形进行调整，并根据所述窗函数修改调整好的复波形的幅度谱；

6、步骤3、再次对调整好的复波形进行二次调整，并将二次调整的复波形的峰值平均功率比数值调整到峰值平均功率比预期值；

7、步骤4、判断是否达到最终设计要求，如果没有达到最终要求，重新执行步骤2和步骤3；如果达到最终设计要求，则结束程序。

8、进一步地，所述步骤三中峰值平均功率比预期值范围为1-2。

9、进一步地，所述峰值平均功率比的公式为：

10、

11、其中，s代表离散复波形；ns代表离散波形的长度；i为整数，且满足条件1≤i≤ns。

12、进一步地，所述步骤1具体为：

13、步骤11，首先使用matlab软件中的window designer工具箱直接产生taylor离散窗函数；

14、步骤12、产生与步骤1中窗函数长度相同的随机数向量，随机数选取为在范围[0，1]范围内均匀分布的随机数向量，用a来表示；

15、步骤13、产生与步骤1中窗函数长度相同的随机数向量，随机数选取为在范围[-π,π]内均匀分布的随机数向量，用θ来表示；

16、步骤14、使用下面的公式来完成复波形s的初始化工作：

17、s＝aejθ

18、式中，j代表虚数单位，e代表自然常数。

19、进一步地，所述步骤2具体为：

20、步骤21、使用快速傅里叶变换将复波形从时域形式转换到频域形式，使用s来表示波形的频域形式，并将s分解为以下形式：

21、

22、其中，j代表虚数单位，e代表自然常数，b表示波形的幅度谱，表示波形的相位谱。

23、步骤22、将复波形的幅度谱修改为即

24、其中，w为旁瓣较低且是离散形式的窗函数。

25、进一步地，所述步骤3具体为：

26、步骤31、使用快速傅里叶逆变换将复波形从频域形式转换为时域形式，然后计算离散波形s每个时刻模值的平方，得到序列：

27、

28、步骤32、将序列从小到大进行排序，得到序列：

29、

30、步骤33、确定阈值c，将序列中大于阈值c的部分直接赋值为c，小于阈值的部分不进行修改，由此得到序列：

31、

32、步骤34、将序列进行开方，得到序列：

33、

34、步骤35、再根据序列重新生成波形s。

35、进一步地，所述步骤33中使用二分法来确定阈值c。

36、进一步地，所述步骤4具体为：

37、判断如下条件是否满足：

38、

39、其中sl和sl-1分别表示第l次循环和第l-1次循环得到的波形，ε表示程序是否收敛的判断标准，如果满足收敛条件，则停止运行程序，否则就继续执行步骤3和步骤4。

40、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

41、本发明既可以实现波形的正交性，又可以实现波形的隐蔽性，即截获概率较低的特点。由于噪声波形在正交性质方面的优良特性，且这种正交性并不依赖于频段的不同，这使得这种波形可以在同一频段同时工作，并不会占用太多的带宽资源。且噪声波形具有很大的随机性，这使得噪声波形可以具有更大的隐蔽性，更加适用于存在截获接收机的军事场景下。

技术特征：

1.一种新型低截获概率波形设计方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的新型低截获概率波形设计方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的新型低截获概率波形设计方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的新型低截获概率波形设计方法，其特征在于，所述步骤1具体为：

5.根据权利要求1所述的新型低截获概率波形设计方法，其特征在于，所述步骤2具体为：

6.根据权利要求1所述的新型低截获概率波形设计方法，其特征在于，所述步骤3具体为：

7.根据权利要求1所述的新型低截获概率波形设计方法，其特征在于，所述步骤4具体为：

技术总结本发明提供一种新型低截获概率波形设计方法，所述方法包括：步骤1、首先设定峰值平均功率比预期值，然后再生成旁瓣较低且为离散形式的窗函数，再根据所述窗函数生成随机分布的幅值和相位，并使用随机幅值和随机相位生成时域形式的复波形；步骤2、对所述复波形进行调整，并根据所述窗函数修改调整好的复波形的幅度谱；步骤3、再次对调整好的复波形进行二次调整，并将二次调整的复波形的峰值平均功率比数值调整到峰值平均功率比预期值；步骤4、判断是否达到最终设计要求，如果没有达到最终要求，重新执行步骤2和步骤3；如果达到最终设计要求，则结束程序。本发明比普通波形更具有隐蔽性。且这种波形更具有实用性。技术研发人员：邹波蓉,杨杰,李帅,李辉,李沙沙,武会斌受保护的技术使用者：河南理工大学技术研发日：技术公布日：2024/9/17