跳频组网及自适应跳频

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异步非正交组网
4.异步非正交组网
异步组网时，系统中没有统一的时间基 准。由于各网互不同步，因而会产生网 间频率碰撞。不过，只要跳频序列设计 得好，可使频率碰撞的次数控制在允许 的限度内，各网仍可正常工作。
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异步非正交组网
异步组网的特点：

组网数量：约为跳频频率数的1/3。在最大组网数量时， 抗干扰能力较低。 建网速度：各跳频网之间没有时间约束，建网速度快。 同步保持：不需要各跳频网之间保持同步，只需网内 保持同步即可，同步保持相对容易。
（1-4）
假设频率数目q非常大，则有
1 U 1 U 1 ph 1 (1 ) q q
（1-5）
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异步非正交组网
因此，比特差错率约为
Eb 1 U 1 1 U 1 Pe exp( )(1 ) ( ) 2 2 N0 q 2 q
（1-6）
当只有一个网络用户在工作时，U=1，比特差 错率简化为式（1-2），这是BFSK调制方式的比 特差错率。
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网络拓扑结构 (d)树形网：树形网是天然的分级结构。 优点：相对于星形网，节点扩充灵活， 寻径比较方便。 缺点：除叶节点及其相连的线路外，非 主节点或其相连的线路出现故障都会使 网络局部受到影响，且一旦主节点发生 故障会导致整个网络瘫痪。 适用于分级控制系统，在军事上有广泛 应用。
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网络拓扑结构 (e)总线形网：总线形网中的各个节点连接 在一条总线上。 优点：结构简单、节点扩展灵活方便。 缺点：网络对总线本身的故障比较敏感， 一旦总线某个部位开路，可造成整个网 络瘫痪。
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同步非正交组网
并不是所有网络能够同时工作，如果同时 工作，每个网络在任意时刻总会遇到其他网络 的干扰。例如，对于表1-4中的序列1a，在时 刻0将会遇到序列2a，3a，4a，5a，6a的碰撞， 在时刻1将会遇到序列2d，3e，4b，5c，6f的 碰撞，在时刻2将会遇到序列2g，3b，4c，5e， 6d的碰撞„„，在时刻6将会遇到序列2e，3d， 4g，5f，6c的碰撞。这样每一时刻都有碰撞。
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网络拓扑结构
(b)环形网：环形网为一个封闭的环形，各 节点通过中继器连入网内，各中继器间 由点到点链路首尾连接，信息沿环路单 向传送。 优点：简化路径选择的控制、可靠性高、 当网络确定后，延时固定不变，实时性 强。 缺点：不便于扩充、节点较多时，影响 传输率。
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网络拓扑结构 (c)网形网：网形网也称全可联形或者分布 式结构，节点之间有多条路径可供选择， 具有较高的可靠性。 优点：通信速度快、网络可靠性高。 缺点：建网投资大、灵活性差。
跳频组网
跳频网络拓扑结构 跳频组网方式 跳频组网过程 跳频参数管理 跳频通信系统的密钥枪

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一、跳频网络拓扑结构
1.网络拓扑结构
网络拓扑结构：星形(a)、环形(b)、网形(c)、树形 (d)和总线形(e)，如图示:
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
图1-1
网络拓扑结构类型
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网络拓扑结构
(a)星形网：星形网中心节点为控制节点， 任意两节点间的通信最多只要两步。 优点：传送平均延时小、结构简单、建 网容易。 缺点：可靠性低、中心节点易成为网络 的瓶颈，一旦故障将导致整个网络瘫痪。 主要适用于集中控制系统。
0 1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6 0
2 3 4 5 6 0 1
3 4 5 6 0 1 2
4 5 6 0 1 2 3
5 6 0 1 2 3 4
6 0 1 2 3 4 5
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同步正交组网
部分观点认为，同步正交组网必定如表1-2 一样使用同一个跳频序列。这是片面的，如果 存在传输延时，网络之间的相互干扰将很大。 实际上，表1-1中使用不同跳频序列实现同步 正交组网的效果更好，即使存在时间上的延时， 网络之间的相互干扰也很小。
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跳频组网分类
（1）根据是否具有统一的时间基准，跳频码分 组网方式可分为同步组网和异步组网。 （2）根据跳频序列的汉明相关性能，跳频码分 组网方式可分为正交组网和非正交组网。 综合考虑上述两种情况可知，跳频码分组 网方式有： 同步正交组网 同步非正交组网 异步非正交组网
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同步正交组网
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同步正交组网
表1-1 正交跳频序列族1
序列0 序列1 序列2 序列3 序列4 序列5 序列6
1 2 3 4 5 6 0
3 4 5 6 0 1 2
2 3 4 5 6 0 1
6 0 1 2 3 4 5
4 5 6 0 1 2 3
5 6 0 1 2 3 4
表1-2 正交跳频序列族2
序列0 序列1 序列2 序列3 序列4 序列5 序列6
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异步非正交组网
如果 Eb / N0 非常大，有
N0
1 U 1 lim ( Pe ) ( ) Eb 2 q
（1-7）
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同步组网的时基同步
5.同步组网的时基同步 标准时基同步法（外基准同步法）：网络中所有
节点的时钟基准都依靠该节点接收到的外来基准时钟 信号，用锁相环路将本地节点时钟锁定到外来基准时 钟信号上，以实现和维持各网之间的定时同步。


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异步非正交组网

网间干扰：跳频频率表相同，没有统一时间基准，多 个网络可能在同一时间跳变到同一个频率，形成互相 干扰。随着网络数量增加，互相干扰增大。
抗侦察性：抗侦察性能不如同步组网。 抗干扰性：抗跟踪干扰能力不如同步组网，抗阻塞干 扰能力与同步组网相当。 安全性能：不同的跳频网使用不同的跳频序列，如果 丢失一部电台，只对该电台所在网络构成威胁，对其 他跳频网不构成威胁。 实现难度：对定时精度要求低，实现难度小。
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同步正交组网
同步正交组网的特点：

组网数量：通常小于跳频频率数，但仍远大于异步组网的数量。

建网速度：建网速度较慢，建立过程时间长。
同步保持：必须依靠跳频网络间时钟信息的频繁交换来实现，难 度较大。 网间干扰：不存在跳频网络之间的相互干扰（不存在时延时）。


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同步正交组网




抗侦察性：在任一时刻，各个网络在所有频率中选择 发射互不相同频率，使得敌方侦察接收机难以确定跟 踪干扰对象。 抗干扰性：只要阻塞跳频频率表中约1/3的频率，就可 以有效干扰所有跳频网。抗阻塞干扰能力较差。 安全性能：对于使用表1-2中的正交跳频序列族的跳频 网（使用同一个跳频序列，但在时间上频率错开）， 如果有一部参数未清除的电台落入敌方手中，则敌方 可监听我方所有的跳频网，非常危险，安全性不好。 因此，应当使用表1-1那样的正交序列族（使用不同的 跳频序列）。 实现难度：需要高精度的时间基准，实现难度很大。
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同步非正交组网
表1-3 非正交跳频序列族
序列1 序列2 序列3 序列4 序列5 序列6
0 0 0 0 0 0
1 2 3 4 5 6
2 4 6 1 3 5
3 6 2 5 1 4
4 1 5 2 6 3
5 3 1 6 4 2
6 5 4 3 2 1
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同步非正交组网
表1-4 非正交跳频序列族
序列1a 序列1b 序列1c 序列1d 序列1e 序列1f 序列1g 序列2a 序列2b 序列2c 序列2d 序列2e 序列2f 序列2g 序列3a 序列3b 序列3c 序列3d 序列3e 序列3f 序列3g 0 1 2 3 4 5 6 0 2 4 6 1 3 5 0 3 6 2 5 1 4 1 2 3 4 5 6 0 2 4 6 1 3 5 0 3 6 2 5 1 4 0 2 3 4 5 6 0 1 4 6 1 3 5 0 2 6 2 5 1 4 0 3 3 4 5 6 0 1 2 6 1 3 5 0 2 4 2 5 1 4 0 3 6 4 5 6 0 1 2 3 1 3 5 0 2 4 6 5 1 4 0 3 6 2 5 6 0 1 2 3 4 3 5 0 2 4 6 1 1 4 0 3 6 2 5 6 0 1 2 3 4 5 5 0 2 4 6 1 3 4 0 3 6 2 5 1 序列4a 序列4b 序列4c 序列4d 序列4e 序列4f 序列4g 序列5a 序列5b 序列5c 序列5d 序列5e 序列5f 序列5g 序列6a 序列6b 序列6c 序列6d 序列6e 序列6f 序列6g 0 4 1 5 2 6 3 0 5 3 1 6 4 2 0 6 5 4 3 2 1 4 1 5 2 6 3 0 5 3 1 6 4 2 0 6 5 4 3 2 1 0 1 5 2 6 3 0 4 3 1 6 4 2 0 5 5 4 3 2 1 0 6 5 2 6 3 0 4 1 1 6 4 2 0 5 3 4 3 2 1 0 6 5 2 6 3 0 4 1 5 6 4 2 0 5 3 1 3 2 1 0 6 5 4 6 3 0 4 1 5 2 4 2 0 5 3 1 6 2 1 0 6 5 4 3 3 0 4 1 5 2 6 2 0 5 3 1 6 4 1 0 6 5 4 3 2
2.同步正交组网
所有的网在统一的时钟下使用同一个跳频频率表 进行同步跳频，在每个时刻，不同的网络发射彼此互 不相同的频率。不同的网络通常使用不同的跳频序列， 在每个时刻，不同的网络发射彼此互不相同的频率， 如表1-1所列。不同的网络也可以使用同一个跳频序列 （同一跳变规律），但在时间上必须是错开的，如表 1-2所列。
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跳频组网分类
实际应用中通常将频分组网和码分组网结 合使用。 首先，在可用的工作频段上按照频分组网方式 编制出多个跳频频率表，将跳频网络数量基本 均分在各跳频频率表上。 然后，在各跳频频率表上进行跳频码分组网。


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跳频组网分类
这样安排的优点： 可以充分利用频率资源 不同的跳频频率表上的跳频网络之间基本不 存在相互干扰，同一个跳频频率表上的跳频 网络之间的相互干扰可大大减少 可增加敌方侦查分选和跟踪干扰的难度