一种近恒模带限随机噪声波形调制方法与流程

[0001]
本发明属于噪声处理领域，涉及波形调制技术，具体是一种近恒模带限随机噪声波形调制方法。


背景技术：

[0002]
噪声雷达与常规雷达相比具有较强的反侦察抗干扰能力，而低峰均比带限随机噪声波形设计是噪声雷达波形设计的重大难题。由于数模转换器、功率放大器等硬件器材的动态范围的限制，大峰均比波形通过会引起波形较大的失真，特别是对于功率放大器件，由于在工程中雷达发射机为了追求波形能量的极致放大，常将功率放大器件置于饱和区下工作，因此，常常要求波形必须有低的峰均比，甚至是恒模波形，如单频点正弦波形或线性调频波形等。带限随机噪声波形由于时频域呈现随机性、不规则性，因此其波形峰均比常难以控制，此种情况下很难保证波形在放大过程中不失真。本发明提出一种峰均比极低、近似恒模的带限随机噪声波形调制技术，解决了噪声雷达波形调制的一个重大工程难题，同时该技术还可作为探测干扰一体化系统的波形调制技术。


技术实现要素：

[0003]
本发明提出一种近恒模带限随机噪声波形调制方法，该调制方法可调制生成一种峰均比无限逼近于二的近恒模带限随机噪声波形，波形的时频域均呈现较强的随机性和不规则性，且频域能量只在规定的频域区域内分布。本发明提出的波形调制方法能够为噪声雷达提供一种峰均比极低、近似恒模的带限随机噪声波形，使噪声雷达波形在放大的过程中不受限于器件的线性范围，获得最大的放大增益，解决了噪声雷达波形调制的一个重大工程难题。本发明的目的在于提供一种近恒模带限随机噪声波形调制方法。
[0004]
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
[0005]
一种近恒模带限随机噪声波形调制方法，包括以下步骤：
[0006]
s1、根据峰均比要求设置峰均比门限；
[0007]
s2、利用ofmd方法在规定带宽的子载波上调制随机序列，生成带限随机噪声波形；
[0008]
s3、记录带限随机噪声波形峰值大小，计算并记录带限随机噪声波形峰均比；
[0009]
s4、对峰均比进行门限判定；
[0010]
s5、带限随机噪声波形的峰均比大于峰均比门限的情况下，记录带限随机噪声波形的峰值位置、峰值符号，根据峰值大小和峰均比计算优化系数；
[0011]
s6、根据带宽限制和优化系数生成正弦波形；
[0012]
s7、根据峰值位置和峰值符号计算优化相位，对正弦波形进行移相，生成正弦优化波形；
[0013]
s8、利用正弦优化波形优化带限随机噪声波形峰均比，得到优化后带限随机噪声波形；
[0014]
s9、返回步骤s3。
[0015]
进一步地，近恒模带限随机噪声波形指的是峰均比可无限逼近于二的带限随机噪声波形，步骤s1中的峰均比门限指的是大于二并逼近于二的任意值。
[0016]
进一步地，所述波形峰值均是指波形正峰值和波形负峰值两者绝对值较大者。
[0017]
进一步地，步骤s4中当门限判定为带限随机噪声波形的峰均比大于峰均比门限时，结束峰均比优化过程，此时得到的带限随机噪声波形为符合峰均比条件的近恒模带限随机噪声波形；当门限判定为带限随机噪声波形的峰均比小于峰均比门限时进入峰均比优化进程，进行峰均比优化。
[0018]
进一步地，步骤s5中的带限随机噪声波形的峰值符号或为正号、或为负号；优化系数通过峰值和峰均比计算得到。
[0019]
进一步地，步骤s6中正弦波形的频点为符合带宽限制的随机频点，正弦波形幅值等于优化系数。
[0020]
进一步地，步骤s7移相后生成的正弦优化波形在带限随机噪声波形的峰值点处仍为峰值点，且在该点正弦优化波形的峰值符号与带限随机噪声波形的峰值符号相反。
[0021]
进一步地，步骤s8中的峰均比优化原理是用正弦优化波形与带限随机噪声波形相加，使得在峰值点处，带限随机噪声波形的峰值被正弦优化波形在此处的峰值所抵消，达到峰均比抑制的效果。
[0022]
本发明的有益效果：
[0023]
本发明提供的近恒模带限随机噪声波形调制技术，通过ofdm方式调制生成带限随机噪声波形，并利用在带限随机噪声波形峰值位置处拥有相反相位的随机频点正弦优化波形对带限随机噪声波形的峰值点进行优化的方法抑制带限随机噪声波形的峰均比，得到近似恒模的低峰均比带限随机噪声波形，在波形设计的方法上为噪声雷达系统和探测干扰一体化系统的工程实践打下了基础。
附图说明
[0024]
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0025]
图1为本发明近恒模带限随机噪声波形调制技术实现流程图；
[0026]
图2为本发明ofdm调制的带限随机噪声波形时频域图；
[0027]
图3为本发明频点服从均匀分布的随机频点正弦波形时频域图；
[0028]
图4为本发明带限随机噪声波形与对应的正弦优化波形峰值点图；
[0029]
图5为本发明根据不同峰均比门限要求生成的近恒模带限随机噪声波形时频域图。
具体实施方式
[0030]
如图1所示，本发明为近恒模带限随机噪声波形调制技术，包括以下步骤：
[0031]
s1、由于不同雷达系统对雷达波形的峰均比要求不同，在实际工程实践中需要根据需求设定波形所需达到的峰均比条件，设波形峰均比要求小于等于γ(γ＞2)，即峰均比门限为γ。
[0032]
s2、假设噪声雷达系统时序要求脉冲波形时宽为τ，中心频点为f0，带宽为b，雷达
系统发射采样率对一随机序列进行ofdm调制，则有ofdm调制的子载波间隔令随机序列长度为调制的起始位置为第个子载波处，在此前的个子载波均调制零值序列，随机序列c
l
可表示为：
[0033]
c
l
＝χ
k
+ρ
k
i
ꢀꢀꢀ
(1)
[0034]
χ
k
,ρ
k
为随机序列。根据实信号频域的对称性可得，关于对称处的子载波须调制随机序列c
l
的共轭序列c
r
：
[0035]
c
r
＝χ
k-ρ
k
i
ꢀꢀꢀ
(2)
[0036]
其余子载波均调制零值序列，可得到带限随机噪声波形y(t)，两例带限随机噪声波形a和波形b的时频域如图2所示。
[0037]
s3、搜索带限随机噪声波形y(t)时域模值的峰值max|y(t)|＝m
y
，并通过峰均比计算公式，计算y(t)的峰均比β，峰均比计算公式如下：
[0038][0039]
s4、对峰均比进行门限判定，若峰均比β≤γ，则输出带限随机噪声波形y(t)即为所需的带限随机噪声波形，若峰均比β＞γ，则峰均比需要进行进一步优化，执行峰均比优化进程s5-s9。
[0040]
s5、记录y(t)时域模值的峰值的时间位置t0，记录y(t0)的符号是正号“+”或负号
“-”
，根据公式计算优化系数ξ(m
y
,β)，计算公式如下：
[0041][0042]
s6、在波形限制频率带宽范围内随机选取一频点f
φ
，f
φ
服从在内均匀分布，即生成正弦波形φ(t)：
[0043]
φ(t)＝ξsin(2πf
φ
t),t∈(0,τ)
ꢀꢀꢀ
(5)
[0044]
如图3所示，按照带限范围内选取的两个随机频点和调制的正弦波形时频域图。
[0045]
s7、根据记录的y(t)时域模值的峰值的时间位置t0和记录的y(t0)符号计算优化相位值ω。通过对正弦波形φ(t)进行ω移向使得：当y(t0)符号为正时正弦波形在t0处取波谷
值，当y(t0)符号为负时正弦波形在t0处取波峰值。优化相位值ω的计算公式如下：
[0046][0047]
其中，对正弦波形φ(t)进行移向，得到正弦优化波形φ
ω
(t)：
[0048][0049]
如图4所示，a波形在峰值t
a
处的峰值符号为负，其对应的正弦优化波形在t
a
处为波峰；b波形在峰值t
b
处的峰值符号为正，其对应的正弦优化波形在t
b
处为波谷。
[0050]
s8、利用正弦优化波形φ
ω
(t)优化带限随机噪声波形y(t)的峰均比，得到优化后带限随机噪声波形y'(t)：
[0051]
y'(t)＝y(t)+φ
ω
(t)
ꢀꢀꢀ
(8)
[0052]
s9、将优化后的带限随机噪声波形y'(t)带回进程s3计算峰均比，后执行进程s4进行判定门限。经过多次优化后最终可得到满足峰均比门限要求的近恒模带限随机噪声波形。如图5所示，脉冲波形a为峰均比门限γ＝4的条件下调制得到的近恒模带限随机噪声波形，其峰均比为β＝3.99；脉冲波形b为峰均比门限γ＝3的条件下调制得到的近恒模带限随机噪声波形，其峰均比为β＝2.99；脉冲波形c为峰均比门限γ＝2.3的条件下调制得到的近恒模带限随机噪声波形，其峰均比为β＝2.29；脉冲波形d为峰均比门限γ＝2.01的条件下调制得到的近恒模带限随机噪声波形，其峰均比为β＝2.009。
[0053]
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。