Влияние трансионосферных линий на вероятностные характеристики приема сигналов

При распространении по трансионосферным радиолиниям сигналы испытывают искажения за счет влияния ионосферы как дисперсионной среды [1,2]. Суть основных искажений - изменение огибающей и временное рассеяние сигналов, рефракция, поворот плоскости поляризации радиоволн за счет эффекта Фарадея и возникновение обыкновенной и необыкновенной радиоволн. Искажения огибающей сигналов (искажение фазо-частотных и амплитудно-частотных характеристик) обусловливают возникновение помех межсимвольной (МСИ) и межканальной (МКИ) интерференций [2,3,4] в дополнение к тепловым шумам. Особенностью этих помех является невозможность снижения их эффективности путем повышения мощности передаваемых радиосигналов.
Актуальными являются проблемы создания и развития моделей данного типа искажений сигналов, оценивание мощностей интерференционных помех для сигналов с увеличением их полосы частоты с использованием этих моделей и вычисление вероятностных характеристик при приеме сигналов, в частности, для класса сигналов с многоуровневой фазовой манипуляцией, широко используемых в приложениях.
В докладе при решении этого комплекса проблем рассматриваются цифровые сигналы с «созвездиями» многоуровневой фазовой манипуляции (ФМ2, ФМ4, ФМ8, ФМ16), используемые в информационных спутниковых системах.
Путем компьютерного моделирования созданных моделей трансионосферных радиолиний определены статистические характеристики помех МСИ и МКИ - определены средние значения и вычислены гистограммы распределения их мощности и гистограммы распределения отношений сигнал/помеха. С использованием этих характеристик оценены асимптотические вероятности ошибочного приема рассматриваемых сигналов с расширенным спектром при наличии лишь МСИ и МКИ для радиолинии Р- частотного диапазона. Показано, в частности, что асимптотическая вероятность ошибочного приема сигналов ФМ8 с частотной полосой 40 МГц превышает 0.002. Это представляет один из важных ограничивающих факторов применения рассматриваемых сигналов с фазовой манипуляцией с расширением их частотного спектра, а также обусловливает актуальность проблемы разработки методов снижения эффективности влияния ионосферы на вероятностные характеристики при приеме сигналов.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 20-07-00525).