شماره ركورد
34836
پديد آورنده
عطا نخستين روحي
عنوان
طراحي كدينگ فاز در رادار CDMA-MIMO هم¬مكان به منظور پايوري در برابر داپلر
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
مهندسي برق گرايش ميدان و موج
سال تحصيل
1398
تاريخ دفاع
1404/11/18
استاد راهنما
محمد سليماني
استاد مشاور
حسين سليماني
دانشكده
مهندسي برق
چكيده
مهمترين هدف يك رادار، دستيابي به حداكثر احتمال شناسايي همزمان با بهبود قدرت تفكيك اهداف از سيگنالهاي ناخواسته است. لازمه دستيابي به چنين هدفي، انتشار مجموعهاي از سيگنالها با مشخصه همبستگي ايدهآل است. از طرفي الزام به افزايش گستره اطلاعات و مقابله با پديده محوشوندگي توسط تركيب داده انواع مختلف كانالها با استفاده از مفاهيم MIMO اجتنابناپذير است. حالات عملياتي MIMO و تعريف مسئله بسته به ملزومات سناريو پيشرو متفاوت است. بهعنوان مثال در گوناگوني فضايي و تركيب مفاهيم مخابراتي با رادار (JRC) و كاهش احتمال خطا، چالشها به بهبود مرتبه گوناگوني، كاهش انرژي توزيع شده ناخواسته در گيرنده و يا مقاومت در برابر شيفت داپلر خلاصه ميشود. در حاليكه در تقسيم فضايي و بهبود قدرت عملياتي، چگونگي تقسيم فركانسي و زماني نيز بايستي در نظر گرفته شود. اكثر مقالات در حوزه طراحي يك سيستم JRC مبتني بر ساختار MIMO از تقسيم فركانسي متعامد بهره ميبرند كه تمامي مسائل مذكور بسته به نوع تعريف مسئله بهينهسازي به نسبت مختلف در آنها ظاهر ميشوند. در اين رساله نوآوريهايي چه از منظر مدلسازي مسائلي همچون كاهش انرژي توزيع شده ناخواسته در گيرنده و پايوري سيگنال آنها در برابر شيفت داپلر همزمان با بهبود احتمال آشكارسازي اهداف رادار و چه روش حل در هر دو حالت عملياتي ارائه ميشود. در بخش اول، حل مشكلات تقسيم فركانسي در سيستم JRC با ارائه چارچوب نويني از تركيب تبديل فوريه توزيع شده درهمتنيده و همپوشاني فاز مد نظر قرار ميگيرد. حذف محدوديتهايي از جمله، ظهور لوب فرعي و مزاحم در گيرنده و نوسانات دامنه سيگنال ارسالي از جمله دستاوردها براي چارچوب ارائه شده است. الگوريتم تبريد تدريجي با اختلالات اصلاح شده و بهبود روند تنظيم درجه حرارت، نيز بهعنوان روش حل چارچوب پيشنهاد شده مدنظر قرار گرفته است. در بخش دوم، بهبود عملكرد سيستم JRC در حالت عملياتي گوناگوني فضايي و بهبود عملكرد آشكارسازي سيستم با ارائه طرح نويني از تركيب نسخه شيفت فاز يافته كدينگ الموتي با دنباله پايور در برابر داپلر در نظر گرفته شده است. نهايتاً در بخش آخر، تأثير مخرب تقسيم فركانسي كد شده بر ساختار طيفي و افزايش تعداد نواحي كور داپلر سيستم اثبات ميشود. فلذا مسئلهاي جديد در حوزه محاسبات داپلر تعريف ميشود كه بسط آن به مسئله طراحي شكلموج رادار با چند تناوب، شكاف موجود در مطالعات اين حوزه را آشكار مينمايد. حل چنين مسئلهاي با ارائه چارچوب تركيبي از الگوريتم تك هدفه تبريد تدريجي اصلاح شده و روند چند هدفه مبتني بر محاسبات كوانتومي صورت مي¬پذيرد. تغيير ساختار جستجو به مفاهيم مبتني بر جمعيت و اعمال فرآيندهايي الهام گرفته شده از الگوريتم ژنتيك به محاسبات كوانتومي، نوآوريها در الگوريتم پيشنهاد شده در حل اين مسئله هستند. مقايسه نتايج شبيهسازي با مقالات موجود حكايت از بهبود عملكرد سيستم MIMO با روشهاي پيشنهاد شده در هر دو حالت عملياتي را دارد.
كليدواژه: MIMO، JRC، كدينگ فضا-زمان، ناحيه كور، داپلر.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/02/19
عنوان به انگليسي
Design of Doppler-Resilient Phase Coding for CDMA-MIMO Radar Systems
تاريخ بهره برداري
5/19/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
عطا نخستين روحي
چكيده به لاتين
The primary objective of radar systems is to achieve the maximum probability of target detection while simultaneously improving target resolution and suppressing unwanted signals. Achieving this goal requires the transmission of signal sets with ideal correlation properties. Meanwhile, the increasing demand for higher information capacity and mitigation of fading effects makes the combination of multiple channels using MIMO concepts inevitable. The operational mode of MIMO systems and the problem formulation depend on the requirements of the considered scenario, specifically whether it involves spatial diversity or spatial multiplexing. In spatial diversity mode, where the objective is to minimize the error probability, the primary challenges include enhancing the diversity order, mitigating undesired distributed energy at the receiver, and improving robustness against Doppler-induced phase shifts. In contrast, in spatial multiplexing mode, which aims to increase system throughput, the allocation of time/frequency resources must also be considered.
Most existing studies in joint radar–communication (JRC) system design employ OFDM-based frequency division, where the aforementioned challenges appear with varying severity depending on the optimization problem formulation. On the other hand, CDMA-based approaches suffer from significant computational complexity, limitations on the number of antennas and complementary transmitted signal sets, and high sensitivity to Doppler shifts.
In this dissertation, several innovations are proposed in both problem modeling and solution methodologies for the two MIMO operational modes. In the first part, the limitations of OFDM-based frequency division in JRC applications are addressed by introducing a novel framework based on interleaved DFT-spreading combined with phase overlaying. The proposed framework aims to eliminate undesirable sidelobes, reduce grating lobes at the matched filter output, and mitigate amplitude fluctuations in the transmitted signal. Additionally, modifications to the inner and outer loop perturbations of the simulated annealing (SA) algorithm, along with an improved temperature scheduling strategy, are incorporated into the proposed framework.
In the second part, the performance of MIMO radar in spatial diversity mode is enhanced by proposing a novel scheme that combines phase-shifted Alamouti coding with Doppler tolerant phase sequences, providing robustness against Doppler-induced phase variations.
Furthermore, the detrimental impact of coded frequency division on the spectral structure and the resulting increase in Doppler blind zones is analytically demonstrated. Consequently, a new Doppler computation problem is formulated, whose extension to multi-PRF radar waveform design reveals existing gaps in the current literature. This problem is solved using a hybrid framework based on sequential optimization, combining the single-objective MSA algorithm with the multi-objective Mo-QEA approach. Transforming the MSA search structure into a population-based optimization and incorporating genetic-inspired processes such as mutation and competitive selection into the QEA constitute key innovations of the proposed solution methodology.
Simulation results, when compared with existing studies, demonstrate a significant performance improvement of the MIMO system in both operational modes.
Keywords: MIMO, JRC, IFDM, Greedy-MSA, Space–Time Coding, Doppler Blind Zone.
كليدواژه هاي فارسي
كدينگ فضا-زمان , نواحي كور
كليدواژه هاي لاتين
space-time coding , blind zones
Author
Aata nokhostin roohi
SuperVisor
Dr. Mohammad Soleimani