شماره ركورد
34266
پديد آورنده
مهدي معصومي
عنوان
طراحي يك شكل موج جديد براي سيستمهاي توأم مخابراتي راداري با استفاده از الگوريتم ژنتيك
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي برق گرايش مخابرات سيسيتم
سال تحصيل
1400
تاريخ دفاع
1404/07/28
استاد راهنما
محمد حسين كهايي
استاد مشاور
.
دانشكده
برق
چكيده
با رشد تقاضا براي خدمات بيسيم و محدوديت روزافزون منابع طيفي، بهرهبرداري همزمان از باند فركانسي
براي رادار و مخابرات بهعنوان يك نياز اساسي در نسلهاي آينده شبكههاي ارتباطي مطرح شده است. در اين
راستا، سيستمهاي يكپارچه رادار– مخابرات بهمنظور استفاده مشترك از منابع سختافزاري و طيفي، طراحي
و توسعه مييابند. يكي از چالشهاي اصلي در اين حوزه، طراحي شكل موج دومنظورهاي است كه بتواند ضمن
تضمين كيفيت مخابراتي، دقت بالايي در تخمين پارامترهاي راداري همچون برد و سرعت فراهم آورد.
در روش پيشنهادي اين پاياننامه، سيگنالهاي چندكاربره مبتني بر OFDMAبهصورت خطي تركيب ميشوند
تا يك شكل موج معادل راداري توليد گردد. در اين چارچوب، مسئله بهينهسازي بهگونهاي فرمولبندي شده
كه هدف آن كاهش ميانگين مربعات خطا ميان شكل موج تركيبي و يك پالس مرجع ،LFMو در عين حال
افزايش نرخ مجموع انتقال داده كاربران ارتباطي است. بدين ترتيب، طراحي شكل موج بهصورت يك مسئله
چندهدفه مطرح ميشود كه نيازمند برقراري موازنه ميان اهداف متضاد راداري و مخابراتي است.
از آنجا كه مسئله بهينهسازي داراي ماهيت غيرمحدب و فضاي جستجوي وسيعي است، اتكا صرف به روشهاي
كلاسيك ميتواند با چالشهايي همچون گير افتادن در كمينههاي محلي يا همگرايي كند همراه باشد. به
همين دليل، در اين تحقيق الگوريتم ژنتيك بهعنوان يك جستجوگر سراسري به كار گرفته شده و سپس براي
ارتقاي دقت و سرعت همگرايي، روش گراديان كاهشي روي جوابهاي منتخب اعمال گرديده است. اين تركيب
موجب دستيابي به نتايج دقيقتر در زمان كوتاهتر ميشود و در عين حال مزاياي هر دو رويكرد را در كنار هم
فراهم ميآورد.
نتايج شبيهسازي نشان ميدهد كه شكل موجهاي توليدي توانستهاند پالس مرجع راداري را بازسازي كنند و
همزمان نرخ داده مناسبي را براي كاربران مخابراتي فراهم آورند. براي ارزيابي عملكرد راداري، از
شبيهسازيهاي مونتكارلو استفاده شده و واريانس تخمين برد و سرعت با CRLBمقايسه گرديده است. اين
تحليلها نشان ميدهد كه چارچوب پيشنهادي ميتواند بهعنوان راهكاري مؤثر در طراحي شكل موجهاي
دومنظوره براي سامانههاي ISACنسل آينده مورد استفاده قرار گيرد
تاريخ ورود اطلاعات
1404/09/25
عنوان به انگليسي
Waveform Design for Integrated Radar and Communication Systems Using Genetic Algorithm
تاريخ بهره برداري
12/22/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
مهدي معصومي
چكيده به لاتين
With the growing demand for wireless services and the increasing scarcity of spectral resources,
the joint utilization of frequency bands for both radar and communication has emerged as a key
requirement for future wireless networks. In this context, integrated radar–communication (ISAC)
systems are being designed to share hardware and spectral resources. One of the main challenges
in this field is the design of dual-functional waveforms that can simultaneously ensure reliable
communication quality while providing high accuracy in estimating radar parameters such as range
and velocity.
In the proposed approach of this thesis, multiuser OFDMA signals are linearly combined to
generate an equivalent radar waveform. The waveform design problem is formulated as a multiobjective optimization framework that aims to minimize the mean squared error between the
combined waveform and a reference LFM pulse, while simultaneously maximizing the overall
communication sum-rate. This naturally leads to a trade-off between radar and communication
objectives.
Since the optimization problem is inherently non-convex with a large search space, relying solely
on classical methods may face challenges such as slow convergence or being trapped in local
minima. To address this, a genetic algorithm (GA) is employed as a global search strategy,
followed by gradient descent (GD) applied to selected solutions for local refinement. This hybrid
approach improves both convergence speed and solution accuracy, benefiting from the strengths
of both methods.
Simulation results demonstrate that the generated waveforms can successfully reconstruct the radar
reference pulse while simultaneously achieving satisfactory communication rates. For radar
performance evaluation, Monte Carlo simulations are conducted, and the variance of range and
velocity estimation is compared against the Cramér–Rao Lower Bound (CRLB). The analyses
confirm that the proposed framework provides an effective solution for dual-functional waveform
design in next-generation ISAC systems.
كليدواژه هاي فارسي
شكل موج دومنظوره , سامانه رادار - مخابرات , الگوريتم ژنتيك , بهينه سازي چندهدفه
كليدواژه هاي لاتين
Dual-functional waveform , radar–communication system , genetic algorithm , multi-objective optimization
Author
mehdi masoumi
SuperVisor
Mohammad Hossein Kahaei