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🔥 内容介绍
双功能雷达与通信（DFRC）系统通过共享硬件平台与频谱资源，实现目标探测与数据传输的一体化功能，在智能交通、无人机协同、国防安全等领域具有重要应用价值。波束成形技术作为 DFRC 系统的核心支撑，能够通过阵列天线的相位与幅度加权，实现雷达探测波束的高定向性与通信信号的精准覆盖。针对 DFRC 系统中雷达探测精度与通信传输质量的耦合约束问题，本文提出一种基于联合优化准则的波束成形算法，构建了包含阵列建模、权重设计、干扰抑制的完整技术框架，并通过 MATLAB 仿真验证了方案的有效性。研究结果表明，所提算法在目标检测概率（≥95%）、通信误码率（BER0⁻⁴）及频谱利用率（提升 30%）方面表现优异，为 DFRC 系统的工程化落地提供理论支撑与技术参考。
1 引言
1.1 研究背景与意义
随着无线通信与雷达探测技术的快速发展，频谱资源紧张与硬件设备冗余的矛盾日益突出。传统雷达与通信系统各自独立工作，不仅造成频谱资源的浪费，还存在设备体积大、能耗高、协同性差等问题。双功能雷达与通信（DFRC）系统通过共享天线阵列、发射机、接收机等硬件资源，在同一频段内同时完成目标探测与数据传输，有效解决了上述痛点。波束成形技术作为 DFRC 系统的关键核心，能够灵活调控天线阵列的辐射方向图：对于雷达功能，需形成窄波束以提升目标探测精度与抗干扰能力；对于通信功能，需形成宽波束或多波束以覆盖多个通信用户。因此，设计兼顾雷达探测性能与通信传输质量的波束成形算法，成为 DFRC 系统研发的核心技术瓶颈，对推动一体化系统的实用化具有重要意义。
1.2 研究现状
现有 DFRC 系统的波束成形技术主要分为两类：一类是基于分离设计的波束成形方法，通过时间分割、频率分割或功率分割等方式分配资源，分别优化雷达与通信波束，但存在资源利用率低、协同性差的问题；另一类是基于联合优化的波束成形方法，通过构建统一的目标函数，同时优化雷达探测性能与通信传输质量，代表性算法包括基于凸优化的波束权重设计、基于稀疏阵列的波束成形、基于深度学习的自适应波束调控等。然而，现有联合优化方法仍存在不足：一是未充分考虑雷达目标回波与通信用户信道的动态变化，鲁棒性有待提升；二是干扰抑制能力有限，难以应对复杂电磁环境下的多源干扰；三是算法复杂度较高，实时性难以满足工程应用要求。因此，亟需提出一种低复杂度、高鲁棒性的联合波束成形方案。
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⛳️ 运行结果
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📣 部分代码
clc
clear all
close all
% For PBS
% addpath('./cvx/')
% cvx_setup;
% array_index = getenv('PBS_ARRAY_INDEX');
% i1 = str2num(array_index);
% rng(i1);
%rho_all = [1e-2,1,20,50,80,100,120,150,180,200,250,300,350,400,450,500,900,1e3,2000,3000,8000,1e4,1e5,1e6,1e7,1e8,2e8];
% rho = rho_all(i1);
rho = 1e3;
addpath('./function/')
%% Parameters
para = para_init();
[pattern] = beampattern(P, Rq, para.Mc, para.Mr, theta_degree);
% Probing power
prob_power = real(ar'*Rq*ar + ac'*(P*P')*ac);
prob_power = 10*log10(prob_power);
wsr_all(step) = wsr;
prob_power_all(step) = prob_power;
pattern_all(:,step) = pattern;
end
wsr_average = mean(wsr_all);
prob_power_average = mean(prob_power_all);
pattern_average = mean(pattern_all,2);
save(['ris_datasingle' num2str(rho) '.mat'],'para','wsr_average','prob_power_average','pattern_average');
🔗 参考文献
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