Статистические модели амплитудных и фазовых замираний сигналов при распространении по трансионосферным радиолиниям

В докладе приведены описания статистических моделей трансионосферных радиолиний с амплитудными и фазовыми замираниями сигналов за счет влияния земной ионосферы. Амплитудные и фазовые замирания (сцинтилляции) представляют случайный процесс, характеристики которого связаны с характеристиками случайных временных и пространственных флуктуаций электронной плотности ионосферных неоднородностей [1,2,3].
Экспериментальные и теоретические исследования показывают значимость данных замираний при уменьшении центральной частоты сигналов, в частности, для P- и L- частотных диапазонов, интенсивно используемых спутниковыми информационными системами и глобальными навигационными системами [2]. Соответствующие статистические модели замираний дают возможность оценить ряд характеристик трансионосферных радиолиний, которые определяют корректность разработки и исполнения спутниковых информационных систем относительно выбора оптимальных сигнальных конструкций и относительно вычислительных процедур их обработки при приеме [2-6].
Основой рассматриваемых моделей является аналитическое описание распространения сигналов в случайно-неоднородных средах, порождающих временные вариации амплитуд и фаз сигналов за счет их отражения и рассеяния на ионосферных неоднородностях [1]. Данные аналитические описания представляют приближенные решения Рытова для волнового уравнения [1,2]. В качестве параметра моделей, важного для приложений, рассматривается стационарность радиолинии, связанная с временными и пространственными статистическими характеристиками случайных временных и пространственных флуктуаций электронной плотности ионосферных неоднородностей [6].
В докладе рассматриваются методы оценки этого параметра с использованием вероятностного подхода, что составляют альтернативу известным в литературе методам на основе эмпирических соотношений [6]. Путем вычислений рассматриваемых моделей радиолиний с параметрами стандартной среднеширотной ионосферы получены оценки временной стационарности радиолиний для ряда скоростей движения ионосферных неоднородностей. Вычисленные оценочные значения временной стационарности рассматриваемых радиолиний за счет влияния ионосферы являются полезными при разработке спутниковых информационных систем, при выборе оптимальных сигнальных конструкций и при разработке процедур их обработки при приеме и синхронизации.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 20-07-00525).