雷达通信的频谱共享及一体化 关键技术与应用

系统介绍雷达通信一体化的专著； 系统总结MIMO雷达与多用户MIMO通信的频谱共享的理论研究； 理论严谨，相关模型和算法原理经过严谨的推导； 多位通信、雷达领域学 者对本书涵盖的研究成果进行了把关

雷达通信的频谱共享及一体化是当前的热门话题之一，被公认为B5G/6G无线通信系统中新兴的核心技术。本书主要介绍雷达通信频谱共享及一体化方向的理论与方法，以及相关研究的新进展。
全书共6章。第一章介绍雷达通信一体化的背景、应用和国内外研究现状，并介绍阅读本书所需的通信与雷达方面的基本知识。第2章~第4章分别介绍分立的雷达与通信的频谱共享机制、雷达通信一体化系统的波束赋形设计，以及基于给定雷达波束图样的波形设计、雷达与通信性能的折中设计、恒包络雷达通信一体化波形设计这3种波形设计方法。第5章介绍雷达通信一体化在车联网中的应用。第6章对全书内容进行总结和梳理，并提出雷达通信一体化领域的若干开放问题。

刘凡 博士，南方科技大学电子与电气工程系助理教授、博士生导师。2018年获北京理工大学博士学位，2018—2020 年在英国伦敦大学学院从事博士后研究工作。主要研究方向为通信感知一体化，车联网与智能交通等。目前担任《IEEE 通信快报》编委、《IEEE通信领域选刊》客座编委，以及IEEE通信学会通信感知一体化新兴技术倡议委员会首 届学术主席。入选2018年欧盟“玛丽·居里”学 者，博士论文入选2019年度中国电子学会优 秀博士学位论文。 周建明 博士，1976年出生于浙江省江山市，2004年获北京理工大学电磁场与微波技术专业工学博士学位并留校工作，主要研究方向为微波、毫米波电路与系统、数据链、相控阵通信和雷达一体化。发表论文10多篇。获得国防科技进步二等奖、三等奖各1项。 安建平 北京理工大学特聘教授、网络空间安 全学院院长，中国电子学会会士，中国通信学会会士、常务理事，入选国家“百千万人才工程”第 一层次，享受国务院“政府特殊津贴”。研究领域聚焦空间通信、空天信息网络与安 全。作为第 一完成人获得国家技术发明二等奖和国家科技进步三等奖各1项、中国通信学会科学技术一等奖1项。

第1章绪论1
1．1引言1
1．2应用场景2
1．2．1雷达与商用无线通信系统的共存2
1．2．25G/B5G车联网通信感知一体化3
1．2．3Wi-Fi定位及动作识别3
1．2．4无人机感知与通信4
1．2．5空天网络遥感与导航增强5
1．2．6多功能射频系统5
1．2．7雷达辅助的低截获概率通信6
1．2．8无源雷达6
1．2．9其他应用场景7
1．3研究现状7
1．3．1雷达与通信同频共存的研究现状7
1．3．2雷达通信一体化的研究现状11
1．4预备知识16
1．4．1雷达信号处理的基础知识16
1．4．2多用户MIMO下行通信模型19
1．5后续章节的内容安排22
第2章雷达与通信的频谱共享23
2．1雷达与通信同频共存的主要问题23
2．2雷达与通信的互干扰信道估计24
2．2．1系统模型及基本假设25
2．2．2衰落信道估计的假设检验方法27
2．2．3视距信道估计的假设检验方法31
2．2．4理论性能分析36
2．2．5信道估计性能分析44
2．2．6数值仿真结果45
2．3雷达与通信的同频共存预编码52
2．3．1系统模型与基本假设53
2．3．2基于干扰抑制的预编码55
2．3．3建设性干扰预编码60
2．3．4对雷达性能影响的分析67
2．3．5数值仿真结果71
2．4本章小结75
第3章雷达通信一体化波束赋形技术77
3．1雷达通信一体化主要研究的问题77
3．2基于波束图样逼近的一体化波束赋形78
3．2．1雷达通信一体化下行链路模型78
3．2．2雷达通信一体化波束图样设计81
3．2．3数值仿真结果85
3．3估计性能很优的一体化波束赋形87
3．3．1系统模型88
3．3．2点目标场景下的联合波束赋形91
3．3．3扩展目标场景下的联合波束赋形102
3．3．4数值仿真结果108
3．4本章小结112
第4章雷达通信一体化波形设计方法114
4．1基本模型及性能指标115
4．2基于给定雷达波束图样的波形设计116
4．2．1严格全向搜索波形设计116
4．2．2严格定向跟踪波形设计117
4．3雷达与通信性能的折中设计118
4．4恒包络雷达通信一体化波形设计125
4．4．1问题建模125
4．4．2分支定界算法127
4．4．3定界函数设计129
4．4．4收敛性与复杂度分析133
4．5数值仿真结果136
4．5．1给定雷达波束图样的波形设计136
4．5．2给定雷达参考波形的恒包络波形设计139
4．6本章小结141
第5章雷达通信一体化在车联网中的应用142
5．1系统模型143
5．1．1基本框架144
5．1．2车辆状态转移模型146
5．1．3信号模型149
5．2波束的预测、跟踪与关联153
5．2．1基于扩展卡尔曼滤波的波束预测与跟踪153
5．2．2波束关联问题155
5．3基于通信感知一体化的多波束功率分配156
5．3．1注水功率分配法157
5．3．2参数估计的后验CRLB157
5．3．3功率分配问题的建模与分析159
5．4数值仿真结果163
5．4．1单车跟踪性能163
5．4．2雷达通信一体化方案与基于上行反馈的纯通信方案的性能对比165
5．4．3多车跟踪性能167
5．5本章小结171
第6章总结与展望172
6．1本书总结172
6．2雷达通信一体化技术展望173
参考文献175