This paper presents novel methods for solving several problems of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) radar. First, a method to cancel mutual interference between OFDM radar systems is proposed. The method is implemented by inserting pre-assigned pilot signals into OFDM radar waveforms. This allows the received interfering signal to be reconstructed, after which it is subtracted from the received signals to cancel the interfering signal. The proposed method not only makes it possible to detect undetectable targets due to the interfering signal but also increases the signal-to-noise-plus-interference ratio (SNIR) of the detected targets.
Second, a time-frequency phase-coded sub-Nyquist sampling orthogonal frequency division multiplexing (PC-SNS-OFDM) radar system is also introduced to reduce the analog-to-digital converter (ADC) sampling rate without any additional hardware or signal processing. The proposed radar divides the transmitted OFDM signal into multiple sub-bands along the frequency axis and provides orthogonality to these sub-bands by multiplying phase codes in both the time and frequency domains. The proposed PC-SNS-OFDM radar effectively eliminates symbol-mismatch noise while introducing trade-offs in the range and Doppler ambiguities. The utilization of phase codes in both the frequency and time domains provides flexible control of the range and Doppler ambiguities.
Finally, a sensing-aided compensation method of nonlinear distortion in an OFDM radar is presented. The proposed method assumes that the transmitter of the OFDM radar operates in a nonlinear region to have high power efficiency, which introduces strong distortions to the transmitted radar waveform. This distorted signal is transmitted and reflected by targets and received by the radar. The method initially performs radar processing on the distorted received signals. The target detected through the radar processing is removed from the received signal. The resultant signal is then considered as estimated symbols which contains the distortion of the OFDM radar signal due to the nonlinearity of the efficient transmitter. Subsequently, the received signal is demodulated by utilizing the estimated symbols during radar processing. The proposed sensing-aided approach allows the estimate of distorted OFDM signals without any additional hardware such as a directional coupler and an auxiliary receiver chain, which are conventionally required to obtain the distorted signals at the output of a power amplifier (PA). Also, it effectively reduces the sidelobe level caused by the nonlinear distortion of the radar transmitter, enhancing the dynamic range of the radar. It is demonstrated through simulations and measurements that the sidelobe level becomes comparable to that achieved in the absence of nonlinear distortions.
이 논문에서는 주파수 직교 분할 다중화 방식의 레이다에서 발생하는 문제점들을 해결하기 위한 새로운 방법을 제시한다. 먼저, 주파수 직교 분할 다중화 방식의 레이다 간의 상호 간섭을 제거하는 방법을 제안한다. 이 방법은 미리 할당된 부반송파를 주파수 직교 분할 다중화 방식의 레이다 파형에 삽입함으로써 구현된다. 이를 통해 수신된 간섭 신호를 재구성할 수 있으며, 이후 수신된 신호에서 차감하여 간섭 신호를 제거한다. 제안된 방법은 간섭 신호로 인한 탐지 불가능한 대상을 탐지할 수 있게 할 뿐만 아니라 탐지된 타겟의 신호 대 잡음 간섭 비율을 증가시킨다.
둘째, 추가 하드웨어 구성요소 또는 신호 처리 없이 아날로그-디지털 변환기 샘플링 속도를 줄이기 위한 시간-주파수 위상 부호화된 서브 샘플링 직교 주파수 분할 다중화 레이다 시스템도 제안한다. 제안된 레이다 시스템은 전송된 주파수 직교 분할 다중화 방식 신호를 주파수 축을 따라 여러개의 서브밴드로 분할하고 시간 및 주파수 영역 모두에서 위상 부호화를 통해 서브밴드 간의 직교성을 제공한다. 제안된 레이다 시스템은 거리 및 도플러 모호성을 가지게 되지만 심볼 불일치 잡음을 효과적으로 제거한다. 이 때, 주파수 및 시간 영역 모두에서 위상 코드를 활용하기 때문에 거리 및 도플러 모호성을 유연하게 제어할 수 있다.
마지막으로, 레이다에서 비선형 왜곡을 레이다 센싱을 기반으로 보상하는 방법을 소개한다. 레이다 신호가 비선형적 영역에서 동작하면 전송되는 신호에 강한 왜곡이 발생하게 된다. 이렇게 방사된 신호는 타겟들에 반사되어 레이다 수신단에 수신되는데 이때 레이다 처리를 통해 검출되는 타겟들은 수신된 신호에서 제거하게 된다. 우리는 이 신호를 왜곡된 심볼로 추정하고, 이후 레이다 프로세싱 과정에서는 추정된 심볼을 사용하여 신호를 복조한다. 제안된 방법은 기존에 요구되던 커플러나 수신기 체인과 같은 하드웨어 없이 왜곡된 신호를 추정 할 수 있다. 또한 왜곡으로 발생되는 사이드로브 레벨을 효과적으로 줄여 레이다의 감지 능력을 높일 수 있다.
