مسئله بهینه سازی شکل موج در سیستم ارتباط راداری

با رشد انفجاری در تعداد دستگاه‌های متصل و افزایش تقاضا برای طیف بی‌سیم، لازم است چندین عملکرد RF در پلت‌فرم‌هایی مانند هواپیماها و کشتی‌ها مانند رادار، لینک‌های داده و سیستم‌های جنگ الکترونیک یکپارچه شوند. با طراحی یک سیستم ارتباطی راداری دو کاره، امکان به اشتراک گذاری طیف در یک پلت فرم سخت افزاری و پشتیبانی از شناسایی همزمان هدف و ارتباطات بی سیم وجود دارد. با متعادل کردن عملکرد رادار و ارتباط، می توان به طراحی یک سیستم ارتباطی راداری دو کاره دست یافت که یک فناوری امیدوارکننده است.

طراحی شکل موج یکی از وظایف کلیدی در سیستم های ارتباطی راداری است. یک شکل موج خوب باید بتواند به تشخیص شی و انتقال داده کارآمد دست یابد. در طراحی شکل موج فاکتورهای زیادی باید در نظر گرفته شود مانند نسبت سیگنال به نویز، اثر داپلر هدف، اثر چند مسیره و غیره. برای رفع نیازهای هر دو.

در حال حاضر هیچ روش طراحی ثابتی برای طراحی شکل موج بهینه سیستم های ارتباطی راداری دو کاره وجود ندارد، که باید بر اساس سناریوها و الزامات کاربردی خاص باشد. در اینجا چند روش طراحی ممکن است:

1. طراحی بر اساس تئوری بهینه سازی: با ایجاد یک مدل ریاضی از شاخص های عملکرد (مانند عملکرد تشخیص، نرخ ارتباط و غیره) و سپس استفاده از الگوریتم های بهینه سازی (مانند گرادیان نزول، الگوریتم ژنتیک و غیره) برای یافتن شکل موج. که شاخص های عملکرد را به حداکثر می رساند. این روش نیازمند مدل‌های هدف دقیق و الگوریتم‌های بهینه‌سازی موثر است و با چالش‌های زیادی مواجه است.

اولا، الزامات رادار و ارتباطات ممکن است با یکدیگر تضاد داشته باشند و پیدا کردن شکل موجی که بتواند هر دو را به طور همزمان برآورده کند، دشوار می‌سازد. ثانیا، رادار واقعی و محیط ارتباطی ممکن است با مدل متفاوت باشد، که ممکن است منجر به عملکرد ضعیف شکل موج طراحی شده در استفاده عملی شود. در نهایت، بهینه سازی الگوریتم ها ممکن است به مقدار قابل توجهی از منابع محاسباتی نیاز داشته باشد، که ممکن است کاربرد آنها را در سیستم های عملی محدود کند.

2. طراحی مبتنی بر یادگیری ماشین: استفاده از الگوریتم های یادگیری ماشین برای یادگیری شکل موج بهینه از طریق حجم زیادی از داده های آموزشی. این روش می تواند محیط های پیچیده و عدم قطعیت ها را مدیریت کند، اما به حجم زیادی از داده ها و منابع محاسباتی نیاز دارد.

3. طراحی مبتنی بر تجربه: بر اساس تجربه سیستم های رادار و ارتباطی موجود، شکل موج ها را از طریق آزمون و خطا طراحی کنید. این روش ساده و امکان پذیر است، اما ممکن است نتواند راه حل بهینه را پیدا کند.

روش های طراحی فوق مزایا و معایب خود را دارند و طراحی واقعی ممکن است به ترکیب چندین روش نیاز داشته باشد. علاوه بر این، با توجه به تضادهای احتمالی بین رادار و الزامات ارتباطی، فرآیند طراحی نیز نیاز به رسیدگی به این تضادها دارد. برای مثال، الزامات مختلف را می توان با متعادل کردن عملکرد تشخیص و سرعت ارتباط، یا طراحی شکل موجی که به صورت دینامیکی تنظیم شود برآورده کرد.