Задача оптимізації форми сигналу в радіолокаційній системі зв'язку

З вибуховим зростанням кількості підключених пристроїв і зростаючим попитом на бездротовий спектр, необхідно інтегрувати численні радіочастотні функції на таких платформах, як літаки та кораблі, такі як радари, канали передачі даних і системи електронної боротьби. Завдяки розробці системи радіолокаційного зв’язку з подвійною функцією, можна спільно використовувати спектр на одній апаратній платформі та підтримувати одночасне виявлення цілей і бездротовий зв’язок. Збалансувавши продуктивність радара та зв’язку, можна створити систему радіолокаційного зв’язку з двома функціями, що є перспективною технологією.

Проектування сигналів є одним із ключових завдань у системах радіолокаційного зв’язку. Хороша форма сигналу повинна забезпечувати ефективне виявлення об’єктів і передачу даних. Під час проектування сигналів необхідно враховувати багато факторів, таких як співвідношення сигнал/шум, ефект Доплера цілі, ефект багатопроменевого поширення тощо. Тим часом, через різні режими роботи радара та зв’язку форма сигналу повинна бути здатною щоб задовольнити потреби обох.

Наразі не існує фіксованого методу проектування оптимальної форми хвилі двофункціональних систем радіолокаційного зв’язку, який має базуватися на конкретних сценаріях застосування та вимогах. Ось кілька можливих методів проектування:

1. Розробка на основі теорії оптимізації: шляхом створення математичної моделі показників продуктивності (таких як продуктивність виявлення, швидкість зв’язку тощо), а потім за допомогою алгоритмів оптимізації (таких як градієнтний спуск, генетичний алгоритм тощо) для знаходження форми сигналу що максимізує показники ефективності. Цей метод вимагає точних цільових моделей і ефективних алгоритмів оптимізації, а також стикається з багатьма проблемами.

По-перше, вимоги до радіолокатора та зв’язку можуть суперечити один одному, ускладнюючи пошук форми хвилі, яка б задовольнила обидва одночасно. По-друге, фактичне радіолокаційне та комунікаційне середовище може відрізнятися від моделі, що може призвести до поганої роботи розробленої форми сигналу при практичному використанні. Нарешті, алгоритми оптимізації можуть потребувати значної кількості обчислювальних ресурсів, що може обмежити їх застосування в практичних системах.

2. Дизайн на основі машинного навчання: використання алгоритмів машинного навчання для вивчення оптимальної форми сигналу за допомогою великої кількості навчальних даних. Цей метод може працювати зі складними середовищами та невизначеністю, але вимагає великої кількості даних та обчислювальних ресурсів.

3. Розробка на основі досвіду: ґрунтуючись на досвіді існуючих радіолокаційних і комунікаційних систем, проектуйте форми сигналів методом проб і помилок. Цей метод простий і здійсненний, але може не знайти оптимального рішення.

Наведені вище методи проектування мають свої переваги та недоліки, і фактичне проектування може вимагати комбінації кількох методів. Крім того, через потенційні конфлікти між вимогами до радіолокації та зв’язку, процес проектування також має враховувати ці конфлікти. Наприклад, різні вимоги можна задовольнити шляхом збалансування продуктивності виявлення та швидкості зв’язку або розробки форми сигналу, яку можна динамічно регулювати.