雷达通信一体化是当前无线电技术研究的热点,它能够有效解决电子装备的多功能集成化以及频谱资源紧张等问题,在军事和民用领域都有巨大的应用潜力与价值。本文围绕雷达通信一体化信号设计展开研究,主要内容包括:1)提出了一种步进频率（Stepped Frequency,SF）信号与最小频移键控（Minimum Shift Keying,MSK）结合的步进频最小频移键控（Stepped Frequency Minimum Shift Keying,SteppedMSK）雷达通信一体化信号设计方法。从模糊函数角度对Stepped-MSK信号的雷达探测性能进行研究,针对通信调制信息引入造成的零多普勒旁瓣过高问题,提出调整码元速率的方式进行改善;并设计了通信信号的信息解调框架,推导了误码率公式。仿真结果验证了SteppedMSK是一种可行性较强的一体化信号。2)研究了基于双功能雷达通信（Dual-Function Radar-Communication,DFRC）系统的一体化信号设计,重点对DFRC系统的波束优化和通信信息嵌入方式展开讨论。总结了DFRC系统常用的信息嵌入方式,针对现有系统的不足,提出了多用户通信和全方位角通信的改进方法;并提出了一种基于方向调制的DFRC系统设计方案,通过最小化波束加权矢量差异,改善了DFRC系统的抗截获性能,仿真验证了方案的可行性与有效性。3)研究了基于多输入多输出（Multiple-Input and Multiple-Output,MIMO）雷达的一体化信号设计,重点讨论了相位调制和波形置换的信息嵌入方式。基于相位调制的信息嵌入方式利用了MIMO雷达的波形分集增益,在每个正交波形中嵌入相位信息,完成通信数据传输,因为这种方式不依赖于通信方位角,所以可以用于广播系统。基于波形置换的信息嵌入方式则通过正交波形的排列顺序来携带信息,针对阵列导向矢量的角度周期性引起的相位模糊问题,提出基于相位补偿的方式进行改善。因为引入的相位补偿值是通信方位角的函数,因此波形置换方式下的一体化发射信号具有良好的抗截获性能,适合在保密通信的场景下工作。4)研究了基于稀疏天线选择阵列的一体化信号设计,重点探讨了稀疏天线选择阵列在DFRC系统和MIMO雷达中的应用。对于DFRC系统,二进制天线选择矢量的引入导致波束优化变为复杂的组合优化问题,提出了基于序列凸规划（Sequential Convex Programming,SCP）的方法对问题进行线性化迭代逼近,从而求解出满足波束性能的较优解;对于MIMO雷达,稀疏天线选择阵列的可重构特性引入了新的信息自由度,根据不同的信息符号选取相应的稀疏布阵结构能够实现通信数据传输,提出了基于波形置换与稀疏天线选择相结合的信息嵌入方式,极大提高了系统的通信速率和信息解调性能。