第14章 抗干扰技术（二）：多用户正交编码、时分/频分复用方案

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引言：多雷达共存问题

随着自动驾驶和机器人技术的普及，同一场景中可能出现多个FMCW激光雷达同时工作。若不采取抗干扰措施，雷达之间会发生信号混叠，导致测距测速错误。本章介绍两种核心抗干扰方案：多用户正交编码与时分/频分复用。

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1. 多用户正交编码

通过对不同雷达发射的线性调频（Chirp）信号施加独特的正交编码，在接收端通过解码分离出自身信号，抑制其他雷达的干扰信号。

1.1 编码原理

• 正交性：不同雷达的编码序列内积为零或接近零，保证接收端能有效分离。
• 调制方式：通常采用相位调制（BPSK/QPSK）或频率跳变。
• 常见编码族：Hadamard码、Gold序列、Zadoff-Chu序列。

// 示例：生成Hadamard正交码（H4）
H4 = [
    [ 1,  1,  1,  1],
    [ 1, -1,  1, -1],
    [ 1,  1, -1, -1],
    [ 1, -1, -1,  1]
];
// 分配不同行给不同雷达
radarA_code = H4[0]; // [1,1,1,1]
radarB_code = H4[1]; // [1,-1,1,-1]
// 正交性验证：dot(radarA_code, radarB_code) = 0

1.2 系统架构

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2. 时分复用（TDM）与频分复用（FDM）

通过时间或频率资源的划分，让不同雷达在不同时间片或不同频段工作，从根本上避免信号碰撞。

时分复用（TDM）

• 原理：将时间划分为固定时隙，不同雷达在不同时隙发射。
• 优点：实现简单，无频率干扰。
• 缺点：帧率降低，实时性受影响。
• 适用场景：雷达数量较少，对实时性要求不极端的场景。

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频分复用（FDM）

• 原理：为每个雷达分配不同的起始频率或调频带宽。
• 优点：保持高帧率，实时性好。
• 缺点：需要更宽的总体带宽，硬件复杂度高。
• 适用场景：高实时性要求，频谱资源充足的场景。

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3. 方案对比与选择指南

技术	核心思想	优点	缺点	适用场景
正交编码	编码分离，同时工作	高频谱效率，实时性好	解码复杂度高，对同步要求高	中高密度雷达网络
时分复用（TDM）	时间错开	简单可靠，无互扰	帧率下降，延迟增加	低密度，成本敏感
频分复用（FDM）	频率错开	保持高帧率，低延迟	占用带宽大，硬件复杂	高性能，实时性要求高

4. 混合方案与未来趋势

在实际系统中，常采用混合方案以平衡性能与复杂度：

1. TDM + 正交编码：组内编码，组间时分。
2. FDM + 跳频：在分配频带内进行跳频，增强抗干扰能力。
3. 自适应调度：根据环境干扰动态切换复用策略。

未来趋势：结合机器学习进行智能干扰识别与规避；利用MIMO技术实现空间复用；发展标准化雷达通信协议以实现协同工作。