مشكلة تحسين الشكل الموجي في نظام الاتصالات الرادارية

مع النمو الهائل في عدد الأجهزة المتصلة والطلب المتزايد على الطيف اللاسلكي، من الضروري دمج وظائف الترددات اللاسلكية المتعددة على منصات مثل الطائرات والسفن، مثل الرادار وروابط البيانات وأنظمة الحرب الإلكترونية. من خلال تصميم نظام اتصالات رادار مزدوج الوظيفة، من الممكن مشاركة الطيف على نفس منصة الأجهزة ودعم الكشف المتزامن عن الهدف والاتصالات اللاسلكية. ومن خلال الموازنة بين أداء الرادار والاتصالات، يمكن تحقيق تصميم نظام اتصالات رادار مزدوج الوظيفة، وهي تقنية واعدة.

يعد تصميم الشكل الموجي أحد المهام الرئيسية في أنظمة الاتصالات الرادارية. يجب أن يكون الشكل الموجي الجيد قادرًا على تحقيق اكتشاف فعال للأشياء ونقل البيانات. عند تصميم أشكال الموجات، يجب أخذ العديد من العوامل في الاعتبار، مثل نسبة الإشارة إلى الضوضاء، وتأثير دوبلر للهدف، وتأثير تعدد المسارات، وما إلى ذلك. وفي الوقت نفسه، نظرًا لاختلاف أوضاع عمل الرادار والاتصالات، يجب أن يكون شكل الموجة قادرًا على لتلبية احتياجات كليهما.

لا توجد حاليًا طريقة تصميم ثابتة للتصميم الأمثل لشكل الموجة لأنظمة الاتصالات الرادارية مزدوجة الوظيفة، والتي يجب أن تعتمد على سيناريوهات ومتطلبات تطبيق محددة. فيما يلي بعض طرق التصميم الممكنة:

1. التصميم على أساس نظرية التحسين: من خلال إنشاء نموذج رياضي لمؤشرات الأداء (مثل أداء الكشف، ومعدل الاتصال، وما إلى ذلك)، ومن ثم استخدام خوارزميات التحسين (مثل نزول التدرج، والخوارزمية الجينية، وما إلى ذلك) للعثور على الشكل الموجي مما يؤدي إلى تعظيم مؤشرات الأداء. تتطلب هذه الطريقة نماذج مستهدفة دقيقة وخوارزميات تحسين فعالة، وتواجه العديد من التحديات.

أولاً، قد تتعارض متطلبات الرادار والاتصالات مع بعضها البعض، مما يجعل من الصعب العثور على شكل موجة يمكنه تلبية كليهما في وقت واحد. ثانياً، قد تختلف بيئة الرادار والاتصالات الفعلية عن النموذج، مما قد يؤدي إلى ضعف أداء شكل الموجة المصمم في الاستخدام العملي. وأخيرًا، قد يتطلب تحسين الخوارزميات قدرًا كبيرًا من موارد الحوسبة، مما قد يحد من تطبيقها في الأنظمة العملية.

2. التصميم القائم على التعلم الآلي: استخدام خوارزميات التعلم الآلي لتعلم الشكل الموجي الأمثل من خلال كمية كبيرة من بيانات التدريب. يمكن لهذه الطريقة التعامل مع البيئات المعقدة والشكوك، ولكنها تتطلب كمية كبيرة من البيانات وموارد الحوسبة.

3. التصميم القائم على الخبرة: بناءً على خبرة أنظمة الرادار والاتصالات الحالية، يتم تصميم الأشكال الموجية من خلال التجربة والخطأ. هذه الطريقة بسيطة وممكنة، ولكنها قد لا تتمكن من إيجاد الحل الأمثل.

أساليب التصميم المذكورة أعلاه لها مزاياها وعيوبها، وقد يتطلب التصميم الفعلي الجمع بين أساليب متعددة. بالإضافة إلى ذلك، ونظرًا للتعارضات المحتملة بين متطلبات الرادار والاتصالات، تحتاج عملية التصميم أيضًا إلى معالجة هذه التعارضات. على سبيل المثال، يمكن تلبية متطلبات مختلفة من خلال موازنة أداء الكشف وسرعة الاتصال، أو تصميم شكل موجة يمكن تعديله ديناميكيًا.