集中式MIMO雷达正交波形技术：设计与信号处理进展

"集中式MIMO雷达研究进展：正交波形设计与信号处理" 集中式MIMO（Multiple Input Multiple Output）雷达是一种先进的雷达系统，它通过利用正交波形来增强发射波形的自由度，进而提升雷达系统的性能。这种技术通过数字阵列在空间上扩展收发自由度，使得天线孔径得以显著增大，从而提高空间分辨率、测角精度以及杂波抑制能力。然而，实现这些性能提升的关键在于发射波形必须具备正交特性。 在实际应用中，由于受到时宽带宽积的限制，往往无法在不牺牲时域/频域资源的情况下获取完全正交的波形集合，这成为了制约MIMO雷达性能的一个重要因素。针对这一问题，本文详细回顾了集中式MIMO雷达正交波形复用的技术原理，并总结了四种主要的波形设计方法： 1. 时分复用（TDM）：这种方法是通过在不同的时间间隔内交替发送不同波形，以实现多个波形的复用。其优点是实现简单，但可能因时间同步要求较高而增加系统复杂性。 2. 码分复用（CDM）：CDM利用不同的编码序列来区分不同的波形，以达到复用的目的。这种方法可以实现较高的频谱效率，但解码过程可能较复杂。 3. 频分复用（FDM）：FDM通过在不同的频率通道上发送不同波形，实现复用。这种方法易于实现，但可能受限于频谱资源。 4. 多普勒分复用（DDM）和随机相位编码波形：这两种慢时间发射波形设计方法主要用于利用目标的多普勒频移或引入随机相位变化，以区分不同波形。它们能提供额外的自由度，但可能增加信号处理的难度。 文章还概述了快时间和慢时间MIMO雷达的信号处理流程，并提出了一种基于匹配滤波的集中式MIMO雷达统一信号处理框架。为了展示波形选择对成像性能的影响，文中通过三维匹配滤波的MIMO雷达成像结果进行了分析。最后，针对实际应用中的挑战，如波形设计、信号处理复杂度以及系统集成，文章指出了当前MIMO雷达面临的技术难题和发展趋势。 关键词涉及的领域包括MIMO雷达技术、正交波形设计、多种复用技术以及与之相关的信号处理策略。这篇综述为理解集中式MIMO雷达系统的设计与优化提供了深入的见解，对雷达系统设计者和研究人员具有很高的参考价值。