Robust OFDM integrated radar and communications waveform design based on information theory
考虑了一种雷达与通信综合系统，其中单基地雷达收发机既用于目标分类，又用作通信发射机。雷达组合的传播-目标响应（雷达传播信道和目标的联合响应）和通信信道响应通常是频率选择性的，但是对应的频率响应函数并不确切地已知。特别地，这些频率响应函数仅已知位于不确定性类中。为保证IRCS同时具有良好的目标分类性能和通信速率，提出了一种稳健的正交频分复用（OFDM）雷达通信一体化波形设计方法。该方法找到一个波形，同时提供了一个足够大的加权和的通信数据信息率（SNR）和条件互信息（MI）之间的观测信号和雷达目标在整个不确定性类。首先，推导了基于OFDM雷达和通信波形的条件MI和条件SNR。然后，一个强大的OFDM IRCW优化问题的基础上的最小最大设计哲学，从而推导出封闭形式的解决方案。最后，给出了几个数值算例，验证了该方法的有效性.
2019-05-22 eess.SP
Waveform Optimization with Multiple Performance Metrics for Broadband Joint Communication and Radar Sensing
联合通信和雷达传感（JCAS）将通信和雷达/无线电传感集成到一个系统中，共享一个发射信号。在本文中，我们研究JCAS波形优化通信信号的基础上，基站检测雷达目标，并与移动用户同时进行通信。我们首先开发个别新颖的波形优化问题的通信和传感，分别。对于通信，我们提出了一种新的下界的和速率集成多用户干扰和有效的信道增益到一个度量，简化了优化的和速率。对于雷达传感，我们考虑优化两个指标之一，互信息或Cramer-Rao界。然后，我们制定的JCAS问题，通过优化通信度量在不同的约束条件下的雷达度量，我们得到的非凸JCAS优化问题的封闭形式的解决方案和迭代解决方案。数值结果验证了所提出的优化方案。
2020-11-22 eess.SP
On Range Sidelobe Reduction for Dual-functional Radar-Communication Waveforms
针对多输入多输出（MIMO）雷达-通信系统，提出了一种考虑距离旁瓣控制的波形设计方法。特别是，我们专注于优化每个天线的功率预算下的通信和雷达指标的加权求和。虽然制定的优化问题是非凸的，我们开发了一个一阶下降算法，通过利用其可行域的流形结构，找到一个接近最优的解决方案，在一个低的计算开销。数值结果表明，所提出的波形设计优于传统的技术，提高了通信速率，同时降低了距离旁瓣电平。
2019-08-13 eess.SP
Dual-functional Radar-Communication Waveform Design under Constant-modulus and Orthogonality Constraints
在本文中，我们专注于恒模波形设计的雷达目标检测和蜂窝传输的双重用途。由于MIMO雷达通常发射正交波形来搜索潜在目标，我们的目标是联合最小化下行链路多用户干扰和发射波形的非正交性。考虑到正交约束和CM约束的非凸性，我们将所提出的优化问题分解为两个子问题，其中一个子问题通过奇异值分解求解，另一个子问题通过黎曼共轭梯度算法求解。然后，我们提出了一个交替的最小化方法，以获得一个接近最优的解决方案，以原问题的迭代解决这两个子问题。最后，我们通过数值模拟评估所提出的方法的有效性。
2019-04-11 eess.SP
A Convex Hull Based Approach for MIMO Radar Waveform Design with Quantized Phases
本文主要研究在杂波和噪声同时存在的情况下，如何设计具有离散相位的恒模多输入多输出（MIMO）雷达波形，使信号与干扰噪声比（SINR）达到最大。鉴于NP-硬度的制定的问题，我们建议放松原来的优化作为一个序列的连续二次规划（QP）的子问题，通过使用的凸包的离散可行域，从而产生近似的解决方案，计算成本低得多。最后，我们评估所提出的波形设计方法的有效性，通过数值模拟。
2018-06-14 eess.SP
On Integrated Sensing and Communication Waveforms with Tunable PAPR
提出了一种新的雷达与通信双功能波形设计方法，该方法在保证雷达线性调频信号相似性的同时，最大限度地减小了多用户通信干扰，并具有可调的峰均功率比（PAPR）。该方法适用于一般的雷达线性调频信号和不同的星座大小。我们制定的波形设计问题作为一个非凸优化问题。作为一种解决方案，我们采用交替方向乘法器（ADMM），从而迭代到一个稳定的波形雷达和通信的目的。此外，我们证明了所提出的方法的收敛性，并分析其计算复杂度。此外，我们提供了一个扩展版本的方法，以应付不完善的信道状态信息（CSI）。最后，我们通过仿真证明了其优越的性能，与最先进的雷达通信波形设计相比。
2023-02-25 eess.SP
Performance Analysis of Millimeter Wave Radar Waveforms for Integrated Sensing and Communication
Indraprastha Institute of Information Technology Delhi（德里印度理工学院）
本文分析了毫米波雷达波形在集成感知与通信中的性能，比较了不同波形在目标检测中的表现，并探讨了信号处理算法的实现与复杂性评估。
2026-02-10 eess.SP
Multi-functional Coexistence of Radar-Sensing and Communication Waveforms
在这项研究中，提出了一种新的传输方案，以服务于雷达传感和通信目标在同一时间和分配的带宽。所提出的传输帧非正交地叠加两种不同的波形，这两种不同的波形是用于雷达感测的调频连续波（FMCW）和用于通信的正交频分复用（OFDM）。此外，还介绍了在不降低通信操作的数据速率的情况下经由雷达感测功能执行信道估计的接收机方案。作为数值评估，所提出的系统实现良好的感测精度，即使信号噪声比（SNR）是低的，和通信性能仅为0.6 dB，在目标误比特率（BER）为1%相比，完美的信道状态信息（CSI）的假设，没有任何导频开销的OFDM子载波。
2020-07-11 eess.SP
Near-Field Low-WISL Unimodular Waveform Design for Terahertz Automotive Radar
传统的感测应用依赖于具有平面波传播的电磁远场信道模型。然而，最近在上毫米波或低太赫兹（THz）频率下的超短程汽车雷达应用设想在近场区域中操作，其中波前是球形的。与远场不同，近场波束图取决于范围和角度，因此需要不同的波形设计方法。在文献中，我们第一次采用波束匹配的方法来设计单模波形的太赫兹汽车雷达与低加权综合旁瓣电平（WISL）。我们制定这个问题作为一个么模双二次矩阵规划，并解决其组成的二次子问题，使用我们的循环幂法迭代（CyPMLI）算法。数值实验表明，CyPMLI的方法产生所需的波束与低自相关水平。
2023-03-08 eess.SP
A Framework for Holistic KLD-based Waveform Design for Multi-User-Multi-Target ISAC Systems
本文提出一个基于KLD的整体波形设计框架，通过ADMM统一优化MIMO-ISAC系统的雷达与通信波形，提升多目标检测与通信可靠性。
2025-10-15 eess.SP
MIMO radar waveform design with practical constraints: A low-complexity approach
在这封信中，我们考虑的多输入多输出（MIMO）雷达波形设计中存在的信号相关的杂波和加性高斯白噪声。通过引入恒模约束（CMC）和波形相似性约束（SC），信号干扰噪声比（SINR）最大化问题一般是非凸的NP-难问题，可以转化为一系列凸二次约束二次规划（QCQP）子问题。为了有效地解决每个子问题，我们提出了一个低复杂度的方法称为加速梯度投影（AGP）。与传统的基于IPM的方法相比，我们提出的算法在接收SINR和波束方向图方面实现了相同的性能，同时显着降低了计算复杂度。
2018-05-10 eess.SP
Waveform Design and Accurate Channel Estimation for Frequency-Hopping MIMO Radar-Based Communications
基于跳频MIMO雷达的双功能雷达通信（FH-MIMO DFRC）要求通信符号速率超过雷达脉冲重复频率，这就需要对定时偏差和信道参数进行精确估计。然而，由于未知的，快速变化的跳频和定时偏移和信道参数之间的乘法耦合的估计是具有挑战性的。在本文中，我们开发了一个单天线通信接收机的精确方法来估计定时偏移和信道的FH-MIMO DFRC。首先，我们设计了一种新的FH-MIMO雷达波形，它使通信接收机能够估计雷达使用的跳频序列（HFS），而不是从雷达获取它。重要的是，新的波形不会降低雷达测距性能。然后，通过捕捉不同的HFS特征，我们开发了两个估计器的定时偏移和推导出每个估计的均方误差下限。使用的界限，我们设计了一个HFS，使这两个估计适用。在此基础上，提出了一种精确的信道估计方法，利用单跳信道估计定时偏差。仿真结果表明，所提出的方法能够获得准确的信道估计，使DFRC的通信性能接近于基于理想定时和理想信道知识的通信性能。
2020-09-29 eess.SP
One-Bit Sigma-Delta DFRC Waveform Design: Using Quantization Noise for Radar Probing
针对一位大规模MIMO DFRC系统，提出空间Sigma-Delta调制方案，将波形设计转化为约束最小二乘问题，并利用量化噪声进行雷达探测，数值验证了其在雷达探测和下行预编码中的有效性。
2025-01-27 eess.SP
Multi-Spectrally Constrained Low-PAPR Waveform Optimization for MIMO Radar Space-Time Adaptive Processing
本文针对频谱拥挤环境下的机载MIMO雷达，提出一种联合优化发射波形与接收滤波器的循环算法，通过Dinkelbach变换、MM和ADMM解决非凸分式规划，在满足多频谱和PAPR约束下最大化SINR。
2023-04-05 eess.SP
Efficient Waveform Covariance Matrix Design and Antenna Selection for MIMO Radar
通过优化发射协方差矩阵来控制雷达波束方向图是提高多输入多输出（MIMO）雷达性能的一种行之有效的方法。在本文中，我们研究了MIMO雷达系统的波形协方差矩阵和天线位置向量的联合优化，以近似给定的发射波束方向图，以及最小化在一些给定的目标位置的探测信号之间的互相关。我们制定这个设计任务作为一个非凸优化问题，然后提出了一个循环优化方法，有效地近似其解决方案。我们进一步提出了一个局部二分搜索算法，以有效地设计相应的天线位置。我们表明，所提出的方法可以扩展到更一般的情况下，近似给定的波束方向图使用最少数量的天线，以及优化它们的位置。我们的数值研究在精度和计算复杂度方面都表现出很好的性能，使得所提出的框架成为实时雷达波形处理应用（如运动中的无人机的MIMO雷达发射波束成形）的良好候选者。
2020-12-24 eess.SP
OTFS based Joint Radar and Communication: Signal Analysis using the Ambiguity Function
该研究针对雷达通信一体化场景，推导OTFS波形的模糊函数并分析其分布特性，对比了OTFS与OFDM波形的雷达全局性能，为OTFS在一体化系统中的应用提供了信号分析基础。
2024-03-13 eess.SP
Constant-Modulus Waveform Design for Dual-Function Radar-Communication Systems in the Presence of Clutter
研究了杂波环境下双功能雷达通信系统的恒模（CM）波形设计问题，以信干噪比为设计指标，以最小化干扰功率，提高目标捕获性能，同时保证每个通信用户的服务质量，对每个通信信号的综合误差进行了约束，提出了一种基于循环优化、Dinkinbach变换和交替方向乘子法的迭代算法，仿真结果表明，该算法合成的CM波形能有效抑制杂波，并将通信信号的合成误差控制在较低水平。
2023-02-28 eess.SP
Waveform Design for Mutual Interference Mitigation in Automotive Radar
相似雷达系统之间的相互干扰会导致雷达灵敏度降低和虚警率增加。为了解决类似雷达系统中的同步和异步干扰抑制问题，本文首先提出了两种慢时间编码方案，用于在单输入单输出（SISO）场景下在相干处理间隔（CPI）内调制脉冲。具体地，第一编码方案依赖于多普勒频移，并且第二编码方案基于优化方法来设计。我们进一步扩展我们的讨论更一般的情况下，多输入多输出（MIMO）雷达，并提出了一种有效的算法来设计波形，以减轻在这样的系统中的相互干扰。所提出的编码方案在实践中是计算高效的，并且编码方案的并入仅需要对现有系统进行轻微修改。我们的数值例子表明，所提出的编码方案可以降低干扰功率电平在一个期望的区域的交叉模糊函数显着。
2022-08-08 eess.SP
Cramér-Rao Bound Based Waveform Optimization for MIMO Radar: An Efficient Linear-Proximal Method
本文提出一种基于序列线性逼近和近端项的MIMO雷达波形优化算法，以最小化Cramér-Rao界，在保持感知精度的同时将计算复杂度降低至少两个数量级。
2024-09-19 eess.SP
Constrained Least Squares, SDP, and QCQP Perspectives on Joint Biconvex Radar Receiver and Waveform design
联合雷达接收滤波器和波形设计是非凸的，但对于固定接收滤波器在优化波形时是单独凸的，反之亦然。这类问题在最优化中经常遇到，称为双凸规划。交替极小化（AM）可能是处理双凸问题最流行、最有效、最简单的算法。在本文中，我们认为这个问题的新观点，通过旧的，完善的优化文献中的问题。本文具体地说明了雷达波形优化问题可以归结为约束最小二乘、半定规划（SDP）和二次约束二次规划（QCQP）。双凸约束引入了交替最小化中每次迭代变化的集合。我们证明了交替最小化双凸约束的双凸问题的收敛性，通过显示等价的约束笛卡尔乘积凸集的双凸问题，但小直径的凸包。
2018-02-19 eess.SP
Deep Learning for Waveform Estimation and Imaging in Passive Radar
我们考虑一个双基地配置，一个固定的发射机发送未知的波形的机会和一个移动的接收机，并提出了一个深度学习（DL）框架的被动合成孔径雷达（SAR）成像。现有的无源雷达方法需要两个或更多个天线，这些天线在空间上分离或共置，具有足够的方向性，以在成像之前估计潜在的波形。我们的方法，被动雷达只需要一个单一的接收机，从而降低了成本，增加了通用性。我们从优化的角度来处理DL，并将图像重建公式化为机器学习任务。通过展开近似梯度下降算法的迭代，我们构建了一个由传输波形参数化的深度递归神经网络（RNN）。我们将RNN结构与解码器级级联以形成递归自动编码器架构。然后，我们利用反向传播学习传输的波形，通过训练网络在一个无监督的方式使用SAR测量。反向传播的高度非凸问题被引导到一个可行的解决方案，通过初始化网络与已知的组件的SAR前向模型的参数空间。此外，在初始化和反向传播期间并入关于波形结构的先验信息。我们证明了DL为基础的方法的有效性，通过广泛的数值模拟，显示集中，高对比度的图像，使用一个单一的接收机天线在现实的SNR水平。
2019-01-14 eess.SP
Sig2text, a Vision-language model for Non-cooperative Radar Signal Parsing
针对军事和民用领域智能设备对截获雷达信号自动非合作分析的需求，提出结合上下文无关文法与雷达波形时频表示的视觉语言模型Sig2text，通过视觉Transformer提取特征、Transformer解码器解析符号，在合成数据集上验证其对不同调制类型和参数雷达波形的识别解析有效性。
2025-04-16 eess.SP
CDMA and Non-Uniform Multiplexing: Dynamic Range in MIMO Radar Waveforms
本文比较了多种MIMO雷达复用技术，通过仿真评估发射机数量增加对系统动态范围的影响及可扩展性，为实际应用中的复用策略选择提供了权衡见解。
2024-08-26 eess.SP
Signal Detection in Distributed MIMO Radar with Non-Orthogonal Waveforms and Sync Errors
尽管在文献中常规地使用，但是正交波形可能在具有空间分离的发射（TX）和接收（RX）天线的分布式多输入多输出（MIMO）雷达中失去正交性，因为波形可能经历不同TX-RX传播路径所特有的不同延迟和多普勒频率偏移。在这种情况下，用于解开RX处的波形的每个波形特定匹配滤波器（MF）的输出包含\auto项和多个交叉项，即，期望波形和不期望波形的滤波响应。我们考虑了非正交波形及其交叉项对目标检测的影响，有或没有定时，频率和相位误差。为此，我们提出了一个通用的分布式MIMO雷达的信号模型，检查目标检测使用现有的相干/非相干检测器和两个新的检测器，包括一个混合检测器，需要相位相干本地，但不跨分布式天线，并提供了一个统计分析，导致封闭形式的表达式的虚警和检测概率的所有检测器。我们的研究结果表明，交叉项可以表现得像敌人或盟友，分别，如果他们和自动长期添加破坏性或建设性的，这取决于传播延迟，频率和相位偏移。关于同步误差，我们表明，相位误差只影响相干检测器，频率误差降低所有，但非相干检测器，而所有的定时误差，这导致在信噪比（SNR）的损失的影响。
2021-02-19 eess.SP
Generalized Fully Coherent Closed-form Receiver Design for Joint Radar and Communication System
在传统雷达中，相同波形的传输在称为脉冲重复间隔（PRI）的预定义时间间隔之后重复。该技术有助于估计目标的距离和多普勒频移，抑制杂波。在双功能雷达通信（DFRC）中，在每个PRI之后发送不同的波形。因此，每个波形在接收器的输出处产生不同的距离旁瓣（RSL）电平。因此，多普勒频移估计和杂波抑制成为具有挑战性的任务。现有技术（SOTA）方法声称，如果波形的数量多于两个，则不可能利用两个波形实现完全相干的RSL水平。因此，该算法使用迭代方法来实现尽可能多的相干性和最小化RSL水平。与SOTA方法相比，我们提出了两种新的封闭形式的DFRC接收器，产生一个完全相干的响应几个波形和抑制RSL水平。实验结果表明，所提出的接收机实现全相干和RSL水平显着低于传统的方法。
2021-11-28 eess.SP
Joint Waveform and Receiver Design for Co-Channel Hybrid Active-Passive Sensing with Timing Uncertainty
我们考虑一个混合的有源-无源雷达系统，它采用了一个无线源作为一个无源照射的机会（IO）和一个同信道的有源雷达发射机工作在同一频段，以寻求频谱效率。该混杂系统可以利用无源雷达的优势（例如，能量效率、双/多基地配置和空间分集）以及有源雷达的那些（专用发射机、灵活的发射波束操纵、针对感测优化的波形等）。为了减轻雷达和通信信号之间的相互干扰和位置引起的定时不确定性，我们提出了两种设计的雷达波形和接收滤波器的联合优化。第一个是最大-最小（MM）准则，其在定时不确定性间隔上优化最坏情况的性能度量，并且另一个是加权和（WS）准则，其形成延迟不确定性间隔内的每个延迟处的性能度量的加权和。这两个设计标准的结果在非凸约束优化问题，解决了顺序凸规划方法。当定时不确定性消失时，这两种设计变得相同，并允许更简单的解决方案。数值结果表明，与传统的有源和无源雷达系统相比，所提出的混合计划的性能。
2019-11-28 eess.SP
Joint Design of Radar Receive Filter and Unimodular ISAC Waveform with Sidelobe Level Control
针对MIMO ISAC系统，提出联合设计雷达接收滤波器与单模波形的方法，在优化MSE和通信速率的同时控制旁瓣电平，采用不精确ALM和BSUM算法高效求解，仿真验证其优越性。
2025-09-09 eess.SP
Waveform Design for Simultaneous MIMO Radar Sensing and Multi-User Communication
Fraunhofer Institute for Telecommunications, Heinrich Hertz Institute (HHI)（弗劳恩霍夫电信研究所海因里希赫兹研究所）；Technische Universität Berlin（柏林工业大学）
本文提出一种两阶段联合波形设计框架，用于实现多天线ISAC系统的MIMO雷达感知与多用户通信，通过凸矩阵邻近问题与迫零方法优化波形，提升了设计灵活性、性能与计算效率。
2026-08-25 eess.SP
A Dual-Function Radar Communication System With OFDM Waveforms and Subcarrier Sharing
提出了一种新的单基地多输入多输出（MIMO）双功能雷达通信（DFRC）系统，该系统有效地利用可用带宽进行感知和通信。被称为共享子载波DFRC（SS-DFRC）的所提出的系统发送宽带、正交频分复用（OFDM）波形，并且允许发送天线以共享方式使用子载波。提出了一种新的低复杂度的目标估计方法，以克服在这种情况下出现的雷达目标参数和发射符号的耦合。当所有子载波以共享方式使用时，所提出的系统实现了高通信速率，但其感测性能受到接收阵列的大小的限制。我们表明，当一些子载波被保留为专用于一个发射天线（私人子载波），通信速率可以权衡提高传感性能。后者可以通过使用私有子载波来构造产生更高分辨率角度估计的更大孔径虚拟阵列来实现。该系统通过波形预编码被赋予波束成形能力，其中预编码矩阵被优化设计以满足联合感测-通信系统性能度量。
2022-03-28 eess.SP
Online Learning-based Waveform Selection for Improved Vehicle Recognition in Automotive Radar
本文介绍了与调频连续波（FMCW）汽车雷达系统中基于在线学习的波形选择目标识别相关的重要考虑因素和挑战。我们提出了一种新的学习方法的基础上满意汤普森采样，快速识别波形，预计将产生令人满意的分类性能。我们通过测量级仿真证明，即使在雷达必须从大量候选波形中进行选择的情况下，也可以快速学习有效的波形选择策略。雷达学习自适应地选择适当的分辨率的带宽和慢时间单模码的干扰缓解在感兴趣的场景中通过优化预期的分类度量。
2022-12-01 cs.LG eess.SP
Taming and Leveraging Interference in Mobile Radar Networks
移动雷达网络，如自动驾驶系统，面临着相互干扰的严峻挑战。尽管调频连续波（FMCW）雷达具有与生俱来的抗干扰能力，但对于密集雷达网，干扰管理是必要的。对抗雷达干扰的方法包括波形参数的定时分集、数据驱动的检测干扰和基于信号处理的干扰解耦。此外，还研究了雷达干扰对推断干扰源信息的影响。在车载网络中存在雷达干扰的情况下进行了仿真，验证了所提算法的性能。
2020-11-17 eess.SP
Cognitive Radars: A Reality?
本文描述了认知雷达的一些关键思想和应用，突出了局限性和前进的道路。认知雷达是基于认知的感知-动作循环的系统，其感知环境，从中学习关于目标和背景的相关信息，然后根据期望的目标调整雷达传感器以最佳地满足其任务的需要。认知雷达的概念最初只是针对主动雷达而引入的。在本文中，我们描述了如何将这种模式也可以应用于无源雷达。特别地，我们描述了（i）认知主动雷达，其在频谱密集环境中工作并且在运行中改变发射波形以避免与信道的主要用户（诸如广播或通信系统）的干扰，（ii）认知主动雷达，其调整发射波形参数以实现指定水平的目标跟踪性能，以及（iii）认知被动雷达，与有源雷达不同，有源雷达不能直接改变发射波形，而是可以选择最佳的机会源，以提高检测和跟踪性能。
2018-02-28 eess.SP
EMF-Aware Waveform for Dual-functional Radar Communication Systems
本文提出一种EMF感知的双功能雷达通信波形设计，通过凸优化和KKT条件平衡雷达与通信性能，确保用户及敏感区域的电磁暴露符合法规限值。
2024-09-24 eess.SP
MIMO-OFDM Dual-Functional Radar-Communication Systems: Low-PAPR Waveform Design
在本文中，我们探讨了一种双功能雷达通信（DFRC）系统，以实现通感一体化（ISAC）。利用正交频分复用（OFDM）技术来克服具有一个多天线DFRC基站（BS）和多个单天线用户设备（UE）的宽带多输入多输出（MIMO）系统的频率选择性衰落。为了抑制OFDM信号的高峰均功率比（PAPR），我们的目标是联合设计低PAPR DFRC MIMO-OFDM波形。这是通过在功率和PAPR约束下对通信和雷达性能指标利用加权目标函数来完成的。该优化问题可以等价地转化为标准半定规划（SDP），并可以用半定松弛（SDR）方法有效地求解，证明了在一般情况下可以得到全局最优秩1解.我们进一步开发了一个低复杂度的方法来解决问题，大大减少了开销。此外，实际情况下，过采样的OFDM信号被进一步考虑，这有一个显着的结果PAPR水平的影响。通过对通信和速率、误符号率以及雷达波束图和检测概率的仿真，验证了所提出的低PAPR DFRC MIMO-OFDM波形设计方法的可行性、有效性和灵活性。
2021-09-27 eess.SP
Transmit Beampattern Synthesis for Active RIS-Aided MIMO Radar via Waveform and Beamforming Optimization
针对传统集中式MIMO雷达受波形约束导致发射方向图性能下降的问题，提出联合优化波形与ARIS反射系数的方法，通过Dinkelbach变换、CADMM与CCCP交替求解最小化ISMR，显著降低旁瓣能量，提升雷达性能。
2024-10-07 eess.SP
Full-Duplex OFDM Radar With LTE and 5G NR Waveforms: Challenges, Solutions, and Measurements
本文研究了基于OFDM的雷达的处理原理、实现挑战和性能，特别关注第四代长期演进（LTE）和第五代（5G）新无线电（NR）移动网络的基站及其用于雷达/传感目的。首先，我们解决了LTE和NR发射信号通带内未使用的子载波所产生的问题，以及它们对频域雷达处理的影响。特别是，我们制定并采用了一种计算效率高的插值方法，以减轻这种空子载波在雷达处理的影响。我们通过计算机仿真评估了目标检测和相应的距离和速度估计性能，并表明可以实现高质量的目标检测以及高精度的距离和速度估计。特别是5G NR波形，通过其令人印象深刻的信道带宽和可配置的子载波间隔，可以提供非常好的雷达/感知性能。然后，解决了OFDM雷达中发射机-接收机（TX-RX）隔离的基本实现挑战，特别强调共享天线的情况下，TX-RX隔离的挑战是最大的。据证实，从OFDM雷达处理的角度来看，有限的TX-RX隔离主要是一个问题，在检测静态目标，而移动目标是固有的更强大的发射机自干扰。适当定制的模拟/RF和数字自干扰消除解决方案的OFDM雷达也被描述和实施，并通过RF测量显示为实际部署的关键技术成分，特别是从静态和缓慢移动的目标的角度来看。
2019-08-09 eess.SP
Reinforcement learning-based waveform optimization for MIMO multi-target detection
提出了一种基于强化学习（RL）框架的MIMO雷达协同定位认知波束形成算法。我们分析了一个基于RL的优化协议，允许MIMO雷达，即\textit{agent}，迭代地感测未知的环境，即雷达场景涉及未知数量的目标在未知的角位置，因此，合成一组发射的波形，其相关的波束方向图是定制的所获得的知识。所提出的基于RL的波束形成算法的性能进行评估，通过数值模拟的检测概率（$P_D$）。
2018-11-06 eess.SP
A Novel LFM Waveform for Terahertz-Band Joint Radar and Communications over Inter-Satellite Links
针对低轨卫星网络面临的空间碎片威胁与通信需求，本研究提出太赫兹频段双功能脉冲LFM波形，推导其模糊函数并验证了雷达探测与通信性能均优于传统系统，可支撑星间链路的雷达通信一体化应用。
2022-10-04 eess.SP
Coding schemes and Applications for Weather Radars
本文描述了一对用于天气雷达二次行程抑制的多相编码波形的演变过程。多相码的设计和测试上NASA的天气雷达。美国航天局研制的双频双极化多普勒雷达（D3R）主要是作为地面验证工具，用于GPM卫星双频雷达。最近，D3R雷达升级了新版本的数字接收机硬件和固件，支持更大的滤波器长度和多相位编码波形，以及更新的IF子系统。这增强了雷达流形的能力。
2020-02-21 eess.SP
Robust MIMO Radar Waveform-Filter Design for Extended Target Detection in the Presence of Multipath
多径效应的存在给目标带来了额外的“外观”。本文从波形滤波器设计的角度研究了窄带多输入多输出（MIMO）雷达在多径干扰下的扩展目标检测问题。其目标是最大化最坏情况下的信号干扰脉冲噪声比（SINR）在接收机对目标和多径反射系数的不确定性。此外，还对发射波形施加了恒模约束（CMC），以满足雷达的实际需求。考虑了两种类型的不确定性集。一个是球面不确定性集。在这种情况下，极大极小滤波器设计问题属于非凸凹极大极小问题，而内部极小化问题则转化为基于Lagrange对偶的极大化问题，并具有强对偶性质.然后，最佳波形优化半定松弛（SDR）和随机化计划。因此，我们称之为优化算法对偶最大化半定松弛（DMSDR）。此外，我们还进一步研究了非凸非凹极大极小问题中环形不确定集的情形。为了解决这一问题，利用SDR将内部极小化问题近似为一个凸问题，然后基于Lagrange对偶将内部极小化问题转化为一个极大化问题。我们采用一个顺序优化过程，在两个SDR问题之间交替，以优化发送波形和接收滤波器的协方差矩阵，所以我们称之为算法的对偶最大化双半定松弛（DMDSDR）。从理论上证明了DMDSDR的收敛性。最后，数值结果突出了所提出的算法以及优化的波形滤波器对的有效性和竞争力。
2020-09-28 eess.SP
Waveform Design and Performance Analysis for Full-Duplex Integrated Sensing and Communication
通感一体化（Integrated Sensing and Communication，ISAC）是一种能够充分利用无线通信系统中宝贵的频谱资源和硬件资源的技术，近年来受到了广泛的关注。本文研究了ISAC的重要和具有挑战性的单基地设置，其中一个单一的ISAC节点希望同时感测雷达目标，同时与通信接收机进行通信。不同于大多数现有的方案，依赖于要么雷达为中心的半双工（HD）脉冲传输与信息嵌入，遭受极低的通信速率，或通信为中心的波形，遭受降级的传感性能，我们提出了一种新的全双工（FD）ISAC方案，利用传统的脉冲雷达的等待时间来发送专用的通信信号。与雷达为中心的信息嵌入脉冲波形相比，该设计在有效抑制自干扰的前提下，可以显著提高通信速率，同时还可以缓解感知遮挡和近目标盲区问题。另一方面，与以通信为中心的ISAC波形相比，所提出的设计具有更好的自相关特性，因为它保留了经典的雷达波形用于感测。性能分析是通过考虑剩余的SI，在检测和模糊函数的检测概率，以及通信的频谱效率方面。数值结果表明，我们提出的设计基准计划的显着性能增益。
2021-08-14 eess.SP
MIMO Radar Transmit Beampattern Shaping for Spectrally Dense Environments
在下一代多输入多输出（MIMO）雷达系统中，设计具有理想波束方向图、频谱占用率和正交性的单模波形是至关重要的。出于这一事实，在本文中，我们提出了一个框架下的约束条件下，同时确保单模性，所需的频谱占用和正交性的设计波形的MIMO雷达系统中的波束形成。以这种方式，所提出的框架是最全面的方法，MIMO雷达波形设计的波束成形为重点。问题的制定导致一个非凸的二次分式规划。我们提出了一个有效的迭代来解决这个问题，其中每个迭代是由一个半定规划（SDP），其次是特征值分解。一些数值模拟来说明我们提出的国家的最先进的优越性能。
2021-12-13 eess.SP
Radar Network Waveform Design for Target Tracking
本文提出了一种雷达网络中用于目标跟踪的波形设计方法，通过优化PCRLB和约束条件，提升目标跟踪精度和鲁棒性。
2025-12-05 eess.SP
Characterizing the Effects of Mixed Division Waveform Schemes in MIMO Radar
University of Birmingham（伯明翰大学）；University of Liverpool（利物浦大学）
本文研究MIMO雷达中混合分集波形方案对正交性和波束形成性能的影响，发现混合策略显著降低波形正交性，导致测向误差和旁瓣升高，且大量组合波形质量不佳。
2026-09-29 eess.SP
Virtual Array for Dual Function MIMO Radar Communication Systems using OTFS Waveforms
Rutgers University（罗格斯大学）
本文提出一种基于OTFS波形的双功能MIMO雷达通信系统虚拟阵列构建方法，通过共享Doppler-delay域bins和专属Time-Frequency域bins实现高分辨率参数估计。
2024-11-14 eess.SP
Applications of Various Space-time Transformations to Determine Radar Signal Distortion Caused by a Moving Target Having Constant Velocity and Acceleration
利用Hsu变换、Lorentz变换、Galilean变换、参考变换和经典变换方程，研究了目标运动对雷达信号畸变的影响。Hsu变换被用作主要变换，因为它表达了惯性参考系和加速系之间的时间和空间变换，其中加速系的原点相对于惯性系具有初始速度和加速度。此外，当加速度分别接近零和无穷大时，得到洛伦兹变换和伽利略变换。这些变换用于将雷达参考系变量中的发射波形表示为目标参考系变量的发射波形，以及将目标参考系变量中的来自目标的反射波形表示为雷达参考系变量的反射波形，从而导致由于目标的运动而在雷达接收机处接收到失真的波形。
2018-06-14 eess.SP
MIMO Radar Waveform-Filter Design for Extended Target Detection from a View of Games
研究了以雷达接收端的输出信干噪比（SINR）为支付函数的多输入多输出（MIMO）雷达与扩展目标之间的二人零和（TPZS）博弈。雷达玩家希望通过调整其发射波形和接收滤波器来最大化SINR。相反，目标播放器希望通过从以某个TIR为中心的缩放球体改变其目标脉冲响应（TIR）来最小化SINR。他们之间的互动形成了一个斯塔克伯格博弈，雷达玩家扮演领导者的角色。考虑了雷达的Stackelberg均衡策略，即鲁棒或极大极小波形滤波器对，在三种不同的情况下。在第一种情况下，引入了发射波形的能量约束（EC），从理论上证明了Stackelberg均衡也是博弈的纳什均衡，并提出了通过凸优化求解最优波形-滤波器对的算法1。由于发射波形的峰均功率比（PAR）较高，EC不能满足雷达发射机的要求，因此在第二种情况下考虑了波形的恒模相似约束（CM-SC），提出了算法2来解决该问题，并从理论上证明了其半定规划（SDP）松弛形式的纳什均衡的存在性。最优波形滤波器对通过计算随机化方案的纳什均衡来求解。在第三种情况下，…
2020-11-23 cs.GT eess.SP
Joint Waveform and Filter Designs for STAP-SLP-based MIMO-DFRC Systems
双功能雷达通信（DFRC）是一种利用相同的硬件平台、频谱资源和发射波形同时实现雷达和通信功能的技术，是实现通感一体化（ISAC）的重要手段。空时自适应处理（STAP）是多天线雷达系统在强杂波环境下检测运动目标的主要手段。在基于STAP的雷达系统中的联合空时优化的思想与用于多输入多输出（MIMO）通信的符号级预编码（SLP）的概念一致，其优化用于每个发送符号的发送波形。在本文中，我们结合STAP和SLP，并提出了一种新的STAP-SLP的DFRC系统，享有这两种技术的优点。通过联合优化发射波形和接收滤波器，在满足通信服务质量（QoS）约束和各种波形约束（包括恒模、相似性和峰均功率比（PAPR））的同时，最大化雷达输出信号与干扰加噪声比（SINR）。针对这类复杂的非凸优化问题，提出了一种基于优化最小化（MM）和非线性等式约束交替方向乘子法（neADMM）的高效算法框架.仿真结果验证了所提出的基于STAP-SLP的MIMO-DRFC方案及其相关算法的有效性。
2022-01-23 eess.SP
Polyphase Waveform Design for MIMO Radar Space Time Adaptive Processing
研究了机载多输入多输出（MIMO）雷达地面动目标检测的多相波形设计问题。由于对波形的恒模和有限字母表约束，相关的设计问题是非凸的，一般是NP-难的。为了解决这个问题，我们开发了一个有效的算法松弛和循环优化的基础上。此外，我们利用一个重新参数化的技巧，以避免显着的计算负担和松弛所带来的内存需求。我们证明了在迭代过程中的目标值是保证收敛的。最后，我们提供了一个有效的随机化方法来获得多相波形的松弛的解决方案在收敛。数值算例表明了该算法对多相波形设计的有效性。
2020-01-13 eess.SP math.OC
Design of MIMO Radar Waveforms based on lp-Norm Criteria
多输入多输出（MIMO）雷达发射一组表现出小的互相关旁瓣的序列，以通过在匹配滤波器输出处分离它们来增强感测性能。波形还需要小的自相关旁瓣，以避免强目标的距离旁瓣对弱目标的掩蔽，并减轻分布式杂波的有害影响。鉴于这些要求，在本文中，我们设计了一组相位只有（恒模）序列，表现出接近最佳性能的峰值旁瓣电平（PSL）和综合旁瓣电平（ISL）。在设计阶段，我们采用加权lp范数的自相关和互相关旁瓣作为目标函数，并最小化它的一般p值，使用块连续上限最小化（BSUM）。考虑到雷达放大器的局限性，我们设计了单模序列，使设计问题成为非凸的NP难问题。为了解决这个问题，在BSUM算法的每次迭代中，我们引入不同的局部近似函数，并对包含代码条目或代码向量的块进行优化。数值结果表明，优化的序列集的性能优于国家的最先进的同行，在两个方面的PSL值和计算时间。
2021-04-07 eess.SP
BiLiMO: Bit-Limited MIMO Radar via Task-Based Quantization
近年来，人们对以低功率工作的低成本雷达系统的兴趣日益增长。已知多输入多输出（MIMO）雷达技术通过利用多个正交波形进行探测来实现高性能感测。然而，实现低成本低功率MIMO雷达具有挑战性。这种困难的原因之一源于模数转换器（ADC）在雷达接收器处获取多个波形时所需的增加的成本和功耗。在这项工作中，我们研究了降低成本的MIMO雷达接收机限制与低分辨率ADC的工作。我们设计的比特限制MIMO雷达（BiLiMO）接收机，能够准确地恢复他们的目标，同时在严格的分辨率约束下工作。这是通过将额外的模拟滤波器应用于所获取的波形，并设计整个混合模拟-数字系统以便于使用基于任务的量化方法进行目标识别来实现的。特别是，我们利用的事实，目标参数可以从接收到的波形的压缩表示恢复。因此，我们调整采集系统，以最小的失真恢复这种表示，从中可以提取的目标在数字，并在识别目标的特征可实现的错误。我们的数值结果表明，提出的BiLiMO接收机工作的比特预算为每个样本一个比特，达到目标恢复性能，接近昂贵的MIMO雷达工作的无限分辨率的ADC，同时大大优于MIMO接收机工作在相同的比特限制下，只在数字域。
2020-10-01 eess.SP
Deep Radar Waveform Design for Efficient Automotive Radar Sensing
University of Illinois at Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）
在雷达系统中，单模（或恒模）波形设计在实现更好的杂波/干扰抑制以及更准确地估计目标参数方面起着重要作用。在过去的几十年中，这种序列的设计已经被广泛研究，大多数设计算法需要复杂的环境参数的先验知识，这可能是难以获得的实时场景。在本文中，我们提出了一种新的混合模型驱动和数据驱动的架构，适应不断变化的环境，并允许自适应单模波形设计。特别是，该方法为开发部署在自动驾驶汽车中的雷达系统的极低成本波形设计和处理框架奠定了基础。所提出的基于模型的深度架构在其结构上模仿了众所周知的单模信号设计算法，并且可以使用观察到的数据从环境中快速推断统计信息。我们的数值实验描绘了使用所提出的方法在时变环境中有效的雷达波形设计的优势。
2019-12-19 cs.LG eess.SP stat.ML
Waveform Optimization with SINR Criteria for FDA Radar in the Presence of Signal-Dependent Mainlobe Interference
在本文中，我们专注于频率分集阵列（FDA）的发射波形的设计，以提高输出信号与干扰加噪声比（SINR）存在的信号相关的主瓣干扰。针对经典的基于多载波匹配滤波的FDA接收机不能有效利用FDA波形多样性的问题，提出了一种基于多通道混频和低通滤波的FDA接收机框架，在保持FDA距离可控自由度的同时，保持了接收端发射波形的分离。此外，距离-角度最小方差无失真响应波束形成技术被引入到合成接收机滤波器的权重，以抑制可能的信号相关的主瓣干扰的能力。由此产生的FDA发射波形设计问题最初被制定为一个非凸目标函数和多个非凸约束组成的优化问题。为了有效地解决这个问题，我们介绍了两种算法，一种是基于信号松弛技术，另一种是基于优化最小化技术。数值仿真结果表明，所提出的多通道低通滤波接收机和优化后的发射波形具有较好的性能，表明所设计的FDA系统不仅能够有效地抑制主瓣干扰，而且比未进行波形优化的FDA系统具有更高的信干噪比。
2022-12-20 eess.SP
On the Design of Constant Modulus Probing Waveforms with Good Correlation Properties for MIMO Radar via Consensus-ADMM Approach
本文针对多输入多输出（MIMO）雷达系统，设计了具有良好相关特性的恒模探测波形。主要内容如下：首先，我们将设计问题转化为一个具有常数模约束的四阶多项式极小化问题。然后，利用引入的辅助变量和它们的内在结构，多项式优化模型等价于一个非凸的共识最小化问题。其次，提出了一种定制的交替方向乘子法（ADMM）算法来近似求解非凸问题。在该算法中，所有的子问题都可以解析求解。此外，除了一个子问题，所有的子问题可以并行执行。第三，我们证明了定制的ADMM算法是理论上保证收敛的，如果适当的参数选择。第四，提出了两种基于随机块坐标下降和加速梯度下降的ADMM算法，以降低计算复杂度，加快收敛速度。数值算例表明了所提出的共识ADMM算法及其变体的有效性。
2019-07-08 eess.SP
