第3章
MIMO雷达正交波形设计

◆ 基于经典波形的正交波形设计

◆ 基于WISL准则的正交波形设计

作为MIMO雷达在搜索工作模式下的常用波形，正交波形对于MIMO雷达具有重要的意义。

正交波形具有以下两个特点：一是发射能量均匀地向整个空域辐射，不会集中到某个特定的区域内；二是波形间的互相关响应接近于零，各个波形在进行匹配滤波时不会对彼此造成影响 ^[1-2] 。

因此，对于集中式MIMO雷达，发射正交波形可以在接收端形成虚拟孔径，获得更好的角度估计精度，以及更多的干扰抑制自由度，同时提升了雷达的低截获能力；而对于分布式MIMO雷达，利用正交波形可以在接收端提取各个路径中的目标信息，从而可以获得目标空间分集增益，以提高对目标的检测性能 ^[3-4] 。

在理想情况下，良好的正交性表现为信号的自相关函数具有理想冲激函数的形式，互相关函数值为零。但在实际中，这样的信号是不存在的，所以，MIMO雷达正交波形的设计目的在于通过优化，使信号的自相关旁瓣电平（Auto-correlation Sidelobe Level，ASL）和互相关旁瓣电平（Cross-correlation Sidelobe Level，CSL）尽可能低 ^[5-6] 。

本章首先研究正交频分复用-线性调频波形（Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Linear Frequency Modulated，OFDM-LFM）、正交噪声波形、正交非线性调频（Non-Linear Frequency Modulation，NLFM）波形；然后以最小化发射波形集WISL为设计准则，研究基于降阶的四次序列迭代（Reduced-Order Quartic Optimization，ROQO）算法的恒模正交波形设计算法和基于模式搜索（Pattern Search，PS）算法的正交波形设计算法，并分析各个优化算法的收敛性与计算复杂度。通过仿真验证所提算法的有效性与收敛性，并在目标函数、迭代次数、收敛速度等性能上与传统正交波形优化算法进行对比。 juoWmtJ2kNAH7ZBiFBAxG9JPP4Ecr2gmuBcHqKJmwtU5lzpM/8GBq6tqYvj34XVC