Диагностика состояния стохастического трансионосферного канала
по траекторным характеристикам реперного сигнала

Для обеспечения надежности и помехоустойчивости трансионосферного радиоканала важно иметь априорные сведения о его физических параметрах и свойствах. При распространении сигналов в реальной случайно-неоднородной ионосфере эти сведения известны с большой долей неопределенности. Между тем, очевидно, что флуктуации характеристик пробного сигнала, прошедшего сквозь ионосферу, несут в себе информацию о случайных неоднородностях среды. Поэтому для успешной эксплуатации трансионосферного канала полезна предварительная диагностика ожидаемых характеристик основного сигнала, направленного в пункт назначения, по данным измерений характеристик встречного пробного сигнала, принятого в пункте излучения основного сигнала. Одним из вариантов решения этих вопросов является подход, базирующийся на прямой диагностике радиоканала, когда параметры пробного зондирующего сигнала пересчитываются в характеристики основного сигнала. Между тем, точность оперативного прогноза, основанного на прямой диагностике трансионосферного радиоканала, во многом зависит от полноты функциональных соотношений, связывающих характеристики пробного и основного сигналов. Поэтому представляет интерес получить некоторые подобные соотношения в задаче распространения сигнала в случайно-неоднородной ионосфере.
В работе предложена методика прямой диагностики стохастического трансионосферного радиоканала, позволяющая пересчитать характеристики пробного зондирующего сигнала в характеристики передаваемого сигнала. Получены аналитические соотношения вторых статистических моментов траекторных характеристик основного и пробного сигналов, прошедшего сквозь трехмерную случайно-неоднородную ионосферу. При выводе соотношений учтены граничные условия в пунктах излучения и приема сигналов. В качестве модели случайных неоднородностей диэлектрической проницаемости ионосферы использованы представления об изменяющемся пространственно-временном корреляционном эллипсоиде, самосогласованным с пространственными изменениями средней ионосферы. Временные флуктуации случайных неоднородностей учтены в рамках гипотезы о замороженном переносе. Приведены результаты численных экспериментов для определения ожидаемых дисперсий фазы, групповой задержки и доплеровского сдвига частоты основного сигнала на заданной трансионосферной трассе по данным измерений этих характеристик пробного сигнала на вспомогательной трассе. Показана эффективность методики диагностики статистических траекторных характеристик сигнала в условиях, когда пункты излучения и приема основного и пробного сигналов находятся вне окрестностей точек фокусировки волнового поля.
Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России (гос.задание FZZE-2020-0017) и гранта РФФИ № 19-52-44002