调研MIMO雷达技术

    电子科技大学 格拉斯哥学院 黄吉瑞 同组 钟依霖

前言： 随着现代化通信技术的不断发展，传统雷达的缺陷越来越明显，具体表现出了抗截获，在强杂波之中的弱目标探测、低速目标检测等问题。为了改善雷达的性能，将日渐发展的MIMO技术引入其中，提出了MIMO雷达的概念，大体形成了两种模型：一种是由贝尔实验室提出的统计MIMO雷达模型，由于该模型颠覆了传统雷达要求各阵元接受信号必须相干的概念，存在许多待解决的巨大挑战，本文便不对其进行讨论。另一种则是由麻省理工学院林肯实验室的Rabideau和Parker 提出的MIMO雷达模型（正交信号相控阵雷达或发射分集MIMO雷达），本文就对此模型进行一些简单的分析，讨论其基础原理，分析其优势并提出一个简单假设。

主体：

1.正交信号相控阵雷达的基本原理

       假设MIMO雷达共有L个发射阵元，使每个阵元的波形S相互正交，由于其每个波形都是相互正交的，其波无法相互叠加，所以只能是低增益的宽波束覆盖整个区域。

       然后采用数字波束形成技术接受信号，形成多个高增益数字接受波束，覆盖其整个空间。但是由于MIMO雷达的发射元被分成了L个，每一个子阵的功率只有1/L。为了能够达到相同的覆盖率和信号强度，在接受时需要对信号进行L倍的加强。在达到普通雷达的覆盖范围的同时，MIMO雷达是脉冲的时间累积，而不是普通雷达的空间上的波束扫描。

2.MIMO雷达抗截取性能优势

        由于MIMO雷达的发射阵元数量较多，L个阵元的情况下，每一个的功率只有原来的1/L，在某处的功率密度也就只有原来的1/L。此时我们假设某电子侦察设备能在功率密度一定的情况下截取到雷达的信号，而信号在空间中为圆形分布，所以在同样的功率密度情况之下，MIMO雷达会被截取到的半径R1是普通雷达的半径R2的根号L倍。因此MIMO雷达能有更强的抗截取性能。此外MIMO雷达在其他方面如速度分辨性能，接受机动态范围方面有很大的优势。

总结与假设：

         MIMO技术（多输入多输出）作为下一代通信的核心技术，对其的研究已经表明它的各种优点，它可以在不加强功率和频谱的情况下，大大增强信息的载量。所以我觉得将来的5G通信技术可以运用MIMO技术，加强空间的利用率，从而达到加强信号品质的目的，在加快速度的前提下可以大大提高资源的利用率。