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针对可重构智能表面辅助MIMO雷达的干扰功率分配策略研究

摘要

多输入多输出（MultipleInputMultipleOutput，MIMO）雷达因具有灵活的

布阵方式、良好的反隐身能力、抗截获能力和抗干扰能力等诸多优势成为了新体

制雷达中的研究热点。最近可重构智能表面（ReconfigurableIntelligentSurface，

RIS）因能重新定制无线信道以实现信号的智能定向反射而在无线通信和雷达领

域中受到广泛关注。RIS通过调整每个反射单元的幅度和相位可以实现多路信号

的相长干涉以增强有用信号功率，合理设计的RIS可以显著提升MIMO雷达在

目标探测、定位、跟踪和识别等方面的性能。因此，RIS技术在MIMO雷达中具

有极大的应用潜力，研究针对RIS辅助MIMO雷达的干扰策略是必要且紧迫的，

但目前针对RIS辅助MIMO雷达的干扰研究仍处于探索阶段。RIS辅助MIMO

雷达具有很高的环境适应性和高能效性，所以如果直接用传统的MIMO雷达干

扰策略干扰RIS辅助MIMO雷达时，会面临因干扰资源不足以及未考虑RIS影

响而导致的干扰性能急速下降的问题。除此以外，RIS相位设计的高度非凸性也

会增加干扰策略的求解难度，如何为RIS辅助MIMO雷达设计有效的干扰策略

是一个亟待解决的问题。针对此问题，本文考虑多个干扰机之间相互协作，从干

扰功率分配的角度出发，结合分数规划、交替迭代以及半正定释放等技术，探索

针对RIS辅助MIMO雷达多目标探测和多目标定位两种场景下的干扰策略。主

要贡献如下：

（1）本文针对合理设计的RIS可显著提升MIMO雷达性能的问题，通过

对国内外MIMO雷达干扰研究的发展现状进行总结，发现目前并未有针对RIS

辅助MIMO雷达的干扰技术，表明了本文研究的必要性。在归纳基本雷达干扰

策略的基础上，对RIS辅助MIMO雷达的干扰可行性进行了分析，明确本文以

干扰RIS的相位设计为目的并从功率分配的角度展开干扰策略研究。

I

（2）本文针对RIS辅助MIMO雷达多目标探测场景，探索了一种联合干

扰雷达接收机和RIS的干扰功率分配算法。为了保证整体干扰效果满足性能要

求，本文在MIMO雷达通过RIS的最佳相位设计获得最大的总信干噪比时，即

在最差情形下制定干扰功率分配策略，接着借助等价代换和半正定释放等技术可

将其转化为分数规划和几何规划的交替迭代问题进行求解。此外，通过改变目标

和雷达、RIS之间的相对位置以及RIS的参数设置，本文探索了MIMO雷达引

入RIS对干扰功率分配偏好和干扰性能的影响。仿真结果验证了算法的有效性。

（3）本文针对RIS辅助MIMO雷达多目标定位场景，探索了联合干扰雷

达接收机和RIS以及单独干扰雷达接收机两种方式下的干扰功率分配算法。本

文仍在最差情形下制定两种干扰功率分配策略以保障整体干扰性能，即当RIS的

最佳相位设计使MIMO雷达获得最小的加权克拉美劳界之和时，干扰方应最大

化这个最小加权克拉美劳界之和以指导干扰功率分配，接着借助不等式释放技术

可将优化策略转化为凸规划的交替迭代问题进行求解。为了尽可能地提升干扰效

果，本文通过改变目标和雷达、RIS之间的相对位置以及RIS的参数设置，分析

比较了两种干扰功率分配算法的性能优劣，以选择干扰性能更好的功率分配算法

来对抗处于定位阶段的RIS辅助MIMO雷达，更大限度地降低其定位精度。仿

真结果验证了算法的有效性。

关键词：

干扰功率分配，MIMO雷达，可重构智能表面，信干噪比，克拉美劳界

II

JammingPowerAllocationStrategyforMIMORadarAidedby

ReconfigurableIntelligentSurface