طراحی شکل موج در سیستم های راداری به منظور بهبود کارایی آشکارسازی

طراحی شکل موج ارسالی برای بهبود کارایی آشکارسازی سیستم های راداری از دهه 50 میلادی مورد توجه جدی محققین قرار گرفته و تا کنون نیز ادامه داشته است. در طراحی شکل موج ارسالی به منظور بهبود کارایی چند چالش جدی پیش رو است که از جمله می توان به وجود پژواک کلاتر وابسته به سیگنال ارسالی در گیرنده، معلوم نبودن شیفت داپلر هدف از دید فرستنده و نیاز به اعمال برخی قیود عملی (مانند محدودیت نسبت توان پیک به متوسط) اشاره نمود. بررسی تحقیقات گسترده انجام شده در این زمینه از دیرباز تاکنون، نشان از یک خلأ اساسی در کارهای انجام شده در حوزه رادارهای تک ورودی-تک خروجی دارد. به بیان دیگر، در کارهای انجام شده اثر همزمان وابستگی پژواک کلاتر به سیگنال ارسالی و نامعلوم بودن شیفت داپلر هدف در نظر گرفته نشده است. در این رساله در حوزه رادارهای تک ورودی-تک خروجی، اثر همزمان وابستگی پژواک کلاتر به سیگنال ارسالی و نامعلوم بودن شیفت داپلر هدف را در طراحی در نظر می گیریم. علاوه بر این، قیدهایی مانند محدودیت نسبت توان پیک به متوسط و شباهت (با یک کد داده شده) را نیز لحاظ می نماییم. در این راستا، الگوریتم هایی را برای یافتن جواب هایی از مسائل طراحی غیر محدب (که برخی از آنها به کلاسی از مسائل np-hard تعلق دارند) پیشنهاد می نماییم. روش های پیشنهادی مبتنی بر آزادسازی در مسائل اصلی، الگوریتم های چرخشی و غیره می باشند . در حوزه رادارهای چند ورودی-چند خروجی، عمدتاً تمرکز بر روی اهداف ساکن بوده و به دلیل پیچیدگی روابط کارایی آشکارساز، از معیارهای تئوری اطلاعاتی به عنوان متریک طراحی استفاده شده است. در این تحقیقات، بعضاً اثر وابستگی پژواک کلاتر به سیگنال ارسالی در نظر گرفته شده اما اصولاً طراحی غیر مقید مورد نظر بوده است. در این رساله، ابتدا روابط دقیق کارایی آشکارساز بهینه در حضور تداخل گوسی را به همراه کرانهای بالایی و پایینی برای احتمال آشکارسازی و احتمال خطای هشدار کاذب به دست می آوریم. در مورد طراحی شکل موج، یک سیستم چندپایه (با پردازش مرکزی) را مدّ نظر قرار داده و با توجه به پیچیدگی روابط کارایی آشکارساز بهینه برای آن، از مهمترین معیارهای تئوری اطلاعاتی شامل فاصله باتاچاریا، kl-divergence، j-divergence و اطلاعات متقابل برای طراحی کد ارسالی بهره می بریم. در ادامه یک چارچوب بهینه سازی برای مسائل طراحی متناظر با معیارهای مختلف ارائه نموده و دو الگوریتم برای یافتن جواب هایی از این مسائل پیشنهاد می کنیم. سپس روش های پیشنهادی را به رادارهای mimo متعامد و طراحی تحت قید محدودیت نسبت توان پیک به متوسط تعمیم می دهیم. در پایان، طراحی کد ارسالی در سیستم های mimo غیر متعامد به کمک معیارهای تئوری اطلاعاتی را مورد مطالعه قرار داده و مشابه مورد قبل، الگوریتمی را برای یافتن جواب هایی از مسائل طراحی متناظر ارائه می کنیم.