 背景介绍 雷达和通信在很多军事和民事领域都具有重要应用。对军事应用来说，为了实现协同作战，作战平台上需要同时装配有雷达和通信设备，以将探测数据传给其他平台和控制中心。在民用领域，随着信息化和智能化的发展，通信和雷达技术将广泛应用于智慧生活、社会治理等方方面面。在传统设计中，雷达和通信分别使用不同的硬件和频谱资源，从而导致了系统体积、功耗和成本的增加，并降低了系统的电磁兼容性。为了克服分立实现的缺点，军事和民事领域对雷达通信一体化设计都开展了深入研究。
雷达通信一体化可以通过资源分配和共用波形两种方式实现。资源分配通过协调雷达和通信使用的时间、频谱、阵列等资源，以避免两种功能之间的干扰。这种方式实现简单、灵活性高并能够兼容现有体制，但是存在雷达和通信没有充分使用所有资源的缺点。共用波形的实现方式通过发射共用波形来同时实现雷达探测和通信数据传输的功能，功率和频谱资源使用效率高，能够从根本上避免跨系统干扰，因此受到了雷达通信一体化领域的广泛关注。 团队工作 近年来，清华大学刘一民副教授团队对雷达通信一体化的波形设计以及性能边界等开展了深入研究。  图2 清华大学刘一民副教授团队 在基于雷达波形的一体化设计方面，提出了基于索引调制的雷达通信一体化设计方法，将通信信息嵌入时间、空间、频率多维参数的组合之中提高了通信速率、降低了系统复杂度，分析了系统性能与波形参数之间的关系，开发了相关的演示样机；在基于MIMO阵列的雷达通信一体化设计方面，提出了基于MIMO预编码的雷达通信一体化设计方法，在相应优化目标和约束下对预编码矩阵进行了求解；针对基于MIMO阵列的雷达通信一体化设计，分析了在雷达波形协方差矩阵约束下能够达到的多用户通信容量。基于以上研究基础，结合国内外当前的雷达通信一体化的相关研究，课题组对雷达通信一体化的波形设计以及性能边界进行了综述。  图3 课题组在雷达通信一体化设计的相关研究成果 该工作拟发表在《雷达学报》2022年第2期“雷达波形设计与运用” 专刊“雷达通信一体化：共用波形设计和性能边界”（马丁友，刘祥，黄天耀，刘一民），现已网络优先出版。 论文介绍 该文首先将现有一体化共用波形分为3类：基于通信波形、基于雷达波形和基于联合设计的共用波形。然后针对每一类波形，结合雷达和通信对性能的要求和约束对其基本原理、具体类别、信号处理方式、主要优缺点等方面进行了分析。
图4 基于索引调制的雷达通信一体化设计中雷达和通信性能与波形参数的关系 接下来针对一般波形，该文对雷达通信一体化系统的性能边界的相关工作进行了综述。根据对雷达性能描述方法的不同，现有工作可以分为两类：第一类考虑传统的雷达性能求解通信的容量，常见的雷达约束包括模糊函数、发射波束和估计精度等。
图5 多用户MIMO通信的信道容量和雷达目标角度估计的CRLB的关系 另一类试图在在信息论的框架下对雷达的性能进行度量，进而建立起一体化性能边界分析的统一框架。  图6 基于信息论的通信雷达一体化系统示意图 最后对该文进行了总结，并对雷达通信一体化共用波形面临的挑战和未来的研究方向进行了展望。 作者简介
马丁友，男，博士，研究方向为雷达通信一体化的系统设计、信号处理。
刘祥，男，博士研究生，研究方向为雷达通信一体化、雷达信号处理、MIMO技术。
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