雷达学报

作者：陈光毅, 张若愚, 任红, 马越, 缪晨, 吴文

单位：南京理工大学电子工程与光电技术学院近程射频感知芯片与微系统教育部重点实验室 南京 210094；

关键词：雷达通信一体化, 全息超表面天线, 波束成形设计, 雷达互信息, 通信频谱效率

基金：国家自然科学基金(62201266, 62301254)，江苏省自然科学基金(BK20210335, BK20230916)

无线通信设备在新兴场景(例如，如车联网、低轨卫星等)的大量应用使得通信用频逐渐向更高频段扩展，进而导致其与雷达用频的重叠现象日益突出。雷达通信一体化凭借其联合信号处理能力和低功耗特性，被视为一种解决频谱拥挤问题的有效途径。相比于传统的天线阵列架构，全息超表面天线(HMA)通过嵌入紧密排列的超材料单元，可以灵活配置各单元的状态以调控频率响应，从而实现可控且高能效的波束成形，为雷达通信一体化系统提供了潜在可行选择。考虑一个基于全息超表面的雷达通信一体化系统，在杂波环境下进行目标感知的同时能够为多个单天线用户提供通信服务。接下来，该文在满足发射功率和HMA频率响应约束的前提下，构建了最大化通信频谱效率和雷达互信息加权和的问题，通过联合优化数字预编码器、HMA权重矩阵和接收滤波器，实现基于HMA的雷达通信一体化波束成形设计。为求解这一非凸优化问题，该文提出一种基于分式规划的交替优化算法。该算法首先利用分式规划技术将原始问题转化为更易于处理的子问题，然后通过拉格朗日对偶分解和流形优化等方法对子问题进行交替优化求解。仿真结果表明，HMA阵列架构的波束成形设计在通信频谱效率与雷达互信息性能间取得了灵活的平衡，并且其性能接近全数字阵列架构。

来源：2025年第4期

《雷达学报》期刊编辑部

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