طراحی شکل موج رادار آرایه فازی چندورودی چندخروجی با استفاده از کدهای فضا زمان با هدف بهبود احتمال آشکارسازی هدف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

2 استاد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

3 استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله سیگنال های ارسالی رادارهای چندآنتنی با ماتریس کواریانس مطلوب به نحوی طراحی می شوند که با استفاده از سیگنال پایه کاملا همبسته (مشابه رادار آرایه فازی) و با استفاده از کدهای فضا زمان با پیچیدگی بسیار پایین تر و ارزانتر پیاده سازی شوند. با استفاده از طرح پیشنهادی، سیگنال ارسالی به محتویات کد فضا زمان و همچنین سیگنال پایه ارسالی وابسته خواهد بود. با انتخاب سیگنال پایه کاملا همبسته و یکسان برای تمام آنتن های ارسالی، ماتریس کواریانس سیگنال ارسالی تنها به محتویات کد فضا زمان وابسته خواهد بود. بنابراین با طراحی کد فضا زمان، ماتریس کواریانس مطلوب محقق می‌گردد. حاصل این روش دستیابی به هر ماتریس کواریانس دلخواه در فرستنده (و متعاقبا عملکرد مطلوب مثلا الگوی پرتو دلخواه و یا احتمال بالا در آشکارسازی هدف) با استفاده از ساختار بسیار ساده رادار آرایه فازی و همچنین کدهای فضا زمان می باشد، ضمن اینکه دیگر لزومی به استفاده از چندین نوع تولید کننده سیگنال با مشخصات متفاوت (تنوع شکل موج) نیست. فیلتر گیرنده نیز به طور وفقی با شرایط موجود به نحوی طراحی می‌شود که بهترین عملکرد احتمال آشکارسازی هدف محقق گردد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Phased-MIMO radar waveform design with space-Time codes to improve probability of detection

نویسندگان [English]

  • Roholla Vahdani 1
  • Hossein Khaleghi Bizaki 2
  • M. Fallah 3
1 PhD student, Malik Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
2 Professor, Malik Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
3 Assistant Professor, Malik Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this paper, the transmitted signal of multi-antenna radars with the desired covariance matrix is designed to be implemented using a fully correlated base signal (similar to phased-array radar) and using space-time codes with much lower complexity and cost. Using the proposed model, the transmitted signal will depend on the contents of the space-time codes as well as the transmitted base signal. By selecting a completely correlated and identical base signal for all transmitted antennas, the transmitted signal covariance matrix will depend only on the contents of the space-time codes. Therefore, by designing the space-time code, the desired covariance matrix is achieved. The result of this method is the achievement of any desired covariance matrix in the transmitter (and consequently the optimal performance, such as the desired beam pattern or high probability in target detection) using the very simple structure of phased-array radar as well as space-time codes. This method does not require several types of signal generators with different specifications (waveform variation). The receiver filter is also designed in accordance with the existing conditions in such a way that the best performance of the target detection probability be achieved.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Phased-array radar
  • MIMO radar
  • waveform design
  • space-time codes

Smiley face

مراجع

[1]    M. I. Skolnik, “Introduction to radar systems,” 3rd ed.  New York: Mc-Graw-Hill, 2001.
[2]    J. Li, and P, “Stoica, MIMO Radar Signal Processing,” Wiley-IEEE Press, 2008.
[3]    E. Fishler, A. Haimovich, R. Blum, D. Chizhik, L. Cimini, & R. Valenzuela, “MIMO radar: An idea whose time has come,” in Proc. IEEE Radar Conf., Philadelphia, PA, USA, Apr. 2004, vol. 2, pp. 71-78 Proc. IEEE Radar Conf., Philadelphia, PA, USA, Apr. 2004.
[4]    A. Hassanien, & S. A. Vorobyov, “Phased-MIMO radar: a tradeoff between phased-array and mimo radars,” IEEE Trans. Signal processing, vol. 58, no. 6, pp. 3137–3151, Jun. 2010.
[5]    A. Haimovich, R. Blum, & L. Cimini, “MIMO radar with widely separated antennas,” IEEE Signal Process. Mag., vol. 25, pp. 116–129, 2008.
[6]    J. Li & P. Stoica, “MIMO radar with colocated antennas,” IEEE Signal Process. Mag., vol. 24, pp. 106-114, Sep. 2007.
[7]    A. De Maio, & M. Lops, “Design principles of mimo radar detectors,” IEEE Trans. Aerospace and Electronic systems, vol. 43, no. 3, pp. 886-898, Jul. 2007.
[8]    G. Cui, H. Li, & M. Rangaswamy, “MIMO Radar waveform design with constant modulus and similarity constraint,” IEEE Trans. Signal processing, vol. 62, no. 2, pp. 343-353, Jan. 2014.
[9]    X. Yu, G. Cui, L. Kong, J. Li & G. Gui, “Constrained waveform design for colocated MIMO Radar with uncertain steering matrices,” IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems (Early access), Jul. 2018.
[10]  G. Cui, X. Yu, V. Carotenuto & L. Kong, “Space-Time Transmit Code and Receive Filter Design for colocated MIMO radar,” IEEE Trans. Signal processing, vol. 65, no. 1, pp. 343-353, Mar. 2017.
[11]  Vahdani, R., Khaleghi Bizaki, H., & Fallah Joshaghani, M. “Transmit Covariance Matrix Signal Design in Correlated MIMO Radar with High Probability in Target Detection,” IHU Journal of Radar, vol. 8, no. 1, pp. 15-25, 2020. (In Persian)
[12]  X. Zhang, Z. Hi, L. Rayman Bacchus & J. Yan, “MIMO radar Transmit beampattern matching design,” IEEE Trans. Signal processing, vol. 63, no. 8, pp. 2049-2056, Apr. 2015.
[13]  S. Ahmed, & M. Alouini, “MIMO Radar Waveform Covariance Matrix For High SINR And Low Side-Lobe Levels”, IEEE Trans. Signal Process., vol. 62, no. 8, pp. 2056-2065, Apr. 2014.
[14]  J. Robinson & Y. R. Samii, “Particle swarm optimization in electromagnetics,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 52, pp. 397-407, Feb.2004.
رادار
دوره 9، شماره 2 - شماره پیاپی 26
شماره پیاپی26، فصلنامه پاییز و زمستان
آذر 1401
صفحه 33-39

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 18 اردیبهشت 1400
  • تاریخ بازنگری: 15 مهر 1401
  • تاریخ پذیرش: 24 مهر 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار