基于Toeplitz矩阵的全色MIMO雷达波形传输协方差矩阵，可实现SINR最大化

全色MIMO雷达波形传输的研究主要关注在共置MIMO雷达中对信号干扰比(SINR)的最大化，这是通过发射波形的协方差矩阵设计来实现的。本文提出了一种对称Toeplitz矩阵形式的传输协方差矩阵(TCM)，这种矩阵具有全秩特性，可以充分运用MIMO雷达波形的多样性优势，并最大限度地抑制干扰源的数量。此外，所提出的TCM的正半定特性保证了这些矩阵可以以二进制相移键控(BPSK)波形的形式在闭合形式中合成。进一步使用某些提议的TCM，可以得到更高的SINR水平，并且可以实现对不需要的旁瓣干扰的抑制，从而得到较低的旁瓣电平(SLLs)。 这项工作的研究背景是多输入多输出(MIMO)雷达，其中波形设计始终是最重要的问题之一。波形设计通常可以分为直接方法和间接方法。在直接设计方法中，发射信号符号直接计算。本文提出的基于Toeplitz矩阵的传输协方差矩阵设计方法，通过波形多样性获得了MIMO雷达的优势，并且可以进一步抑制干扰源的数量。使用这种协方差矩阵设计方法，可以合成的波形是二进制相移键控(BPSK)波形。 研究的创新之处在于提出了利用Toeplitz矩阵形式的传输协方差矩阵，这种方法在全色MIMO雷达波形设计方面具有优势。Toeplitz矩阵是一种特殊的方阵，在这种矩阵中，每一条从左到右的对角线上的元素都是相同的。这样的结构允许在雷达波形设计中获得更大的自由度，并且能更有效地利用发射波形的多样性。全色MIMO雷达指的是能够利用全色波形进行工作的雷达系统，这类系统可以提供更丰富的信息和更高的分辨率。通过全色MIMO雷达，可以在不同的探测场景中提供更加清晰和详细的图像。 该研究还表明，这种基于Toeplitz矩阵的传输协方差矩阵设计方法，可以用来在共置MIMO雷达中提高SINR水平。SINR指的是信号与干扰加噪声比，它是一个衡量通信系统性能的关键指标。在雷达系统中，提高SINR意味着可以更清楚地探测到目标，同时降低误判的风险。 通过这种方法实现的SINR最大化，有助于增强雷达的探测能力，特别是在复杂环境中。除了最大化SINR之外，该研究还考虑了旁瓣电平(SLLs)的抑制。旁瓣是雷达波形中的非主要辐射方向，它们可能会在探测过程中产生干扰。在雷达系统中，降低旁瓣电平有助于提高系统对主瓣信号的敏感度，减少干扰，改善雷达图像质量。 文章指出，利用这种基于Toeplitz矩阵的传输协方差矩阵设计，可以实现比传统的相控阵雷达和全向MIMO雷达更好的性能。这是因为该设计方法能够更有效地利用波形的多样性，同时抑制不必要的干扰源。研究还与近年来提出的其他传输协方差矩阵设计进行了比较，并通过仿真结果验证了所提方法的性能优越性。 这项工作展示了基于Toeplitz矩阵的传输协方差矩阵设计在全色MIMO雷达波形传输中的应用，该方法不仅能够在共置MIMO雷达系统中最大化SINR，而且能够有效抑制旁瓣电平，提升雷达系统的探测能力和图像质量。