Problema de otimização de forma de onda em sistema de comunicação por radar

Com o crescimento explosivo no número de dispositivos conectados e a crescente demanda por espectro sem fio, é necessário integrar múltiplas funções de RF em plataformas como aviões e navios, como radares, links de dados e sistemas de guerra eletrônica. Ao projetar um sistema de comunicação por radar de dupla função, é possível compartilhar espectro na mesma plataforma de hardware e suportar detecção simultânea de alvos e comunicação sem fio. Ao equilibrar o desempenho do radar e da comunicação, pode-se alcançar o projeto de um sistema de comunicação por radar de dupla função, o que é uma tecnologia promissora.

O projeto da forma de onda é uma das principais tarefas nos sistemas de comunicação por radar. Uma boa forma de onda precisa ser capaz de obter detecção eficiente de objetos e transmissão de dados. Ao projetar formas de onda, muitos fatores precisam ser considerados, como relação sinal-ruído, efeito Doppler do alvo, efeito multipercurso, etc. Enquanto isso, devido aos diferentes modos de funcionamento do radar e da comunicação, a forma de onda precisa ser capaz para atender às necessidades de ambos.

Atualmente não existe um método de projeto fixo para o projeto ideal de formas de onda de sistemas de comunicação por radar de dupla função, que precisa ser baseado em cenários e requisitos de aplicação específicos. Aqui estão alguns métodos de design possíveis:

1. Projeto baseado na teoria de otimização: estabelecendo um modelo matemático de indicadores de desempenho (como desempenho de detecção, taxa de comunicação, etc.) e, em seguida, usando algoritmos de otimização (como descida de gradiente, algoritmo genético, etc.) para encontrar a forma de onda que maximiza os indicadores de desempenho. Este método requer modelos alvo precisos e algoritmos de otimização eficazes e enfrenta muitos desafios.

Em primeiro lugar, os requisitos de radar e comunicação podem entrar em conflito entre si, tornando difícil encontrar uma forma de onda que possa satisfazer ambos simultaneamente. Em segundo lugar, o radar real e o ambiente de comunicação podem diferir do modelo, o que pode levar a um mau desempenho da forma de onda projetada na utilização prática. Finalmente, a otimização de algoritmos pode exigir uma quantidade significativa de recursos computacionais, o que pode limitar sua aplicação em sistemas práticos.

2. Projeto baseado em aprendizado de máquina: utiliza algoritmos de aprendizado de máquina para aprender a forma de onda ideal por meio de uma grande quantidade de dados de treinamento. Este método pode lidar com ambientes complexos e incertezas, mas requer uma grande quantidade de dados e recursos computacionais.

3. Projeto baseado na experiência: Com base na experiência de radares e sistemas de comunicação existentes, projete formas de onda por tentativa e erro. Este método é simples e viável, mas pode não ser capaz de encontrar a solução ideal.

Os métodos de projeto acima têm suas vantagens e desvantagens, e o projeto real pode exigir a combinação de vários métodos. Além disso, devido aos potenciais conflitos entre os requisitos de radar e de comunicação, o processo de design também precisa de abordar estes conflitos. Por exemplo, diferentes requisitos podem ser atendidos equilibrando o desempenho de detecção e a velocidade de comunicação, ou projetando uma forma de onda que possa ser ajustada dinamicamente.