高码率低距离分辨率的低旁瓣相位编码信号设计方法

摘要

本发明公开了一种高码率低距离分辨率的低旁瓣相位编码信号设计方法，主要解决现有方法不能进一步降低相位编码信号距离旁瓣和现有相位编码信号易被识别的问题。其实现过程是：(1)设定相位编码信号的码元长度；(2)设定相位编码信号的主瓣宽度控制量的取值；(3)根据相位编码信号的码元长度和主瓣宽度控制量，构建相位编码信号的目标函数；(4)构建相位编码信号的约束条件；(5)在约束条件下，使用优化算法求解目标函数，得到优化后的相位编码信号。本发明具有能够进一步降低相位编码信号距离旁瓣，增加相位编码信号被识别难度的优点，可用于相位编码信号的设计。

主权项

一种高码率低距离分辨率的低旁瓣相位编码信号设计方法，包括如下步骤：1)设相位编码信号的码元长度为：N_s＝b×N₁，b表示码元发射速率增加的倍数，其取值为整数，N₁为相位编码信号增加码元发射速率之前的码元长度；2)设相位编码信号的主瓣宽度控制量M＝fix(δ×b)，δ是经验系数，常取值0.75，b表示码元发射速率增加的倍数，fix(·)表示向下取整数；3)根据相位编码信号的码元长度N_s和主瓣宽度控制量M，构建设计相位编码信号的目标函数：3a)给定相位编码信号s，计算相位编码信号s的第k1个距离旁瓣ρ_k1，k1＝M+1,M+2,…,(N_s‑1)；3b)根据相位编码信号s的距离旁瓣ρ_k1，得到距离旁瓣的峰值旁瓣电平PSL＝max|ρ_k1|，|·|表示取模值；3c)根据相位编码信号s距离旁瓣的峰值旁瓣电平PSL，得到相位编码信号的目标函数为：PSL，其中，p为相位编码信号s的相位向量；4)构建相位编码信号的约束条件：4a)根据实际需求，确定相位编码信号的期望主瓣b_m：如果期望的主瓣形状为矩形，则期望的主瓣b_m是一个M维的全1列向量；如果期望的主瓣形状为sinc函数主瓣的形状，则将sinc函数3dB主瓣部分对应的函数值区间均匀地离散化为2×M+1维的列向量，取其中的第M个元素至第1个元素作为期望的主瓣b_m的取值；4b)给定相位编码信号s，根据期望的主瓣b_m，得到相位编码信号的约束条件为：$\begin{array}{cc}s.t.& |b_m\left(k2\right)-\frac{s^H{J}_{k2}s}{N_s}|\le \gamma ,k2=1,2,...,M\end{array}$0≤p(k)≤2π,k＝1,2,…,N_s，其中，s.t.表示约束条件，|·|表示取模值，b_m(k2)表示期望的主瓣b_m的第k2个元素，J_k2为滑动矩阵，移位k2＝1,2,…,M，M为相位编码信号s的主瓣宽度控制量，N_s表示相位编码信号s的码元长度，p(k)表示相位向量p的第k个元素，k＝1,2,…,N_s，γ为常数，表示主瓣逼近程度，取值为0.01～0.2；5)在约束条件下，使用优化算法求解相位编码信号的目标函数，得到优化后的相位向量构造相位编码信号5a)设定最大循环次数N，设置最小代价函数值F_min为无穷大，设置一个临时向量T，并设临时向量T内的所有元素全部为0；5b)对于第h次循环，初始化相位编码信号的相位向量p，即将相位向量p中的每个元素设置为随机值，随机值的取值范围为0～2π；5c)将初始化之后的相位向量代入步骤3)中的目标函数公式，调用序列二次规划算法迭代求解得到第h次循环的相位向量p_h；5d)比较第h次循环中的目标函数值与最小代价函数值F_min的大小，如果第h次循环中的目标函数值小于最小代价函数值F_min，则清空临时向量T，设定临时向量T＝第h次循环的相位向量p_h，并且使最小代价函数值F_min等于第h次循环中的目标函数值；否则，临时向量T保持不变；5e)令h增加1，执行步骤5b)‑5d)，直到h等于最大循环次数N；5f)在结束第N次循环之后，设定相位编码信号的相位向量再利用相位编码信号的相位向量得到优化后的相位编码信号其中exp(·)为指数函数，j为虚数单位。