Параметрический синтез низкоорбитальных систем спутниковой связи при возмущениях ионосферы на основе результатов ее GPS-зондирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Песков Марк Владимирович

• Песков Марк Владимирович
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Песков Марк Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

1. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ НИЗКООРБИТАЛЬНЫХ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ ПРИ ВОЗМУЩЕНИЯХ ИОНОСФЕРЫ

1.1 Общий анализ влияния возмущений ионосферы на помехоустойчивость низкоорбитальных систем спутниковой связи

1.2 Методика системного анализа проблемы обеспечения помехоустойчивости низкоорбитальных систем спутниковой связи при возмущениях ионосферы

1.2.1 Анализ метода оценки помехоустойчивости систем спутниковой связи при возмущениях ионосферы

1.2.2 Анализ методов оценки параметров ионосферы при ее возмущениях

1.3 Постановка научных задач исследования

Выводы по разделу

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ФЛУКТУАЦИЙ ПОЛНОГО ЭЛЕКТРОННОГО СОДЕРЖАНИЯ ИОНОСФЕРЫ НА ОСНОВЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ЕЕ ОРБ-ЗОНДИРОВАНИЯ

2.1 Разработка способа измерения полного электронного содержания ионосферы с использованием двухчастотного приемника спутниковых радионавигационных систем ОРБ/ГЛОНАСС

2.2 Разработка методики оценки статистических характеристик мелкомасштабных флуктуаций полного электронного содержания ионосферы 81 Выводы по разделу

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ОЦЕНКИ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ И ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ НИЗКООРБИТАЛЬНЫХ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ ПРИ ВОЗМУЩЕНИЯХ ИОНОСФЕРЫ НА ОСНОВЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ЕЕ GPS-ЗОНДИРОВАНИЯ

3.1 Модификация модели распределения электронной концентрации в неоднородной ионосфере

3.2 Разработка модели трансионосферного канала связи с учетом проявления дифракционных, дисперсионных и поглощающих свойств ионосферы при распространении радиоволн

3.3 Разработка методики оценки помехоустойчивости систем спутниковой связи при использовании разнесения с учетом влияния дифракционных, дисперсионных и поглощающих свойств ионосферы

3.4 Разработка методики выбора параметров низкоорбитальных систем спутниковой связи для обеспечения требуемой помехоустойчивости на основе результатов оценки статистических характеристик флуктуаций полного

электронного содержания ионосферы

Выводы по разделу

4. РАЗРАБОТКА ПРАКТИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ТРЕБУЕМОЙ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ НИЗКООРБИТАЛЬНЫХ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ ПРИ ВОЗМУЩЕНИЯХ ИОНОСФЕРЫ

4.1 Оценка и повышение помехоустойчивости низкоорбитальных систем спутниковой связи при возмущениях ионосферы

4.2 Разработка технических решений, позволяющих обеспечить требуемую помехоустойчивость низкоорбитальных систем спутниковой связи при

возмущениях ионосферы

Выводы по разделу

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Параметрический синтез низкоорбитальных систем спутниковой связи при возмущениях ионосферы на основе результатов ее GPS-зондирования»

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время всё большее значение приобретают глобальные многофункциональные системы спутниковой связи (ССС), которые используются для передачи данных в автоматизированных системах мониторинга (получения телеметрической информации и аварийных оповещений) и оперативного управления (передачи команд) удаленными обслуживаемыми и необслуживаемыми объектами (в том числе, экологически опасными) и выполняемыми ими технологическими процессами, а также для организации связи с воздушными и морскими судами и беспилотными аппаратами.

Анализ современных и перспективных глобальных многофункциональных ССС показывает, что они создаются, как правило, на базе малых (весом до 300 кг) космических аппаратов (КА) на низких (с высотами 700.. .1500 км) полярных и наклонных круговых орбитах. Основными преимуществами таких ССС, относящихся к классу Little LEO, наряду с высокой экономической эффективностью являются возможность обеспечения непрерывного глобального покрытия (включая полярные и экваториальные широты) и низкая задержка при передаче данных [11, 24, 25, 71, 83].

Одним из основных требований, предъявляемых к рассматриваемым системам с учетом области их применения, является их способность обеспечивать качество связи не хуже требуемого в условиях воздействия помех естественной природы, т. е. высокая помехоустойчивость [18].

В качестве условия обеспечения требуемой помехоустойчивости ССС наиболее часто рассматривается ее возможность обеспечить вероятность ошибки

Рош = v(h2Рош доп не хуже допустимой (Рошдоп = 10-5) при заданном среднем энергетическом отношении сигнал/шум ( И2 ) на входе приемника.

Известно [23, 27, 33, 78, 86, 89, 90, 94, 95, 109, 107], что наиболее сложное и существенное влияние на снижение помехоустойчивости ССС оказывают возмущения ионосферы, которые сопровождаются образованием в ней областей с мелкомасштабными (со средними размерами ls ~ 10...103 м) неоднородностями электронной концентрации (ЭК). Они приводят к многолучевому распространению радиоволн в трансионосферном канале связи (ТКС), которое обуславливает возникновение общих и частотно-селективных замираний (ЧСЗ) принимаемых сигналов, а также их межсимвольную интерференцию (МСИ). С учетом проявления перечисленных эффектов вероятность ошибки при приеме сигналов в современных и перспективных низкоорбитальных ССС в условиях мелкомасштабных возмущений ионосферы может достигать Рош > 10-3 при

обеспечении на входе приемника среднего отношения сигнал/шум к2 = 13...23 дБ,

превышая допустимые значения на 2 - 4 порядка. Единственным очевидным путем повышения помехоустойчивости ССС в описанных условиях является увеличение

среднего отношения сигнал/шум на входе приемника до к2 > 50 дБ, что

невозможно в силу ограничений, обусловленных техническими возможностями малых КА. Кроме того, при возникновении МСИ принимаемых сигналов обеспечить требуемую помехоустойчивость принципиально нельзя при любых

значениях отношения сигнал/шум (к2) из-за появления несократимой ошибки

(Рош = const» Рошяш при А2 00).

Данные обстоятельства свидетельствуют о наличии актуальной практической проблемы (противоречия в практике), которая состоит в том, что при мелкомасштабных возмущениях ионосферы обеспечить требуемые значения вероятности ошибки (Рш < Ршдоп = 10-5) в низкоорбитальных ССС при

реализуемом отношении сигнал/шум на входе приемника к2 = 13...23 дБ и

использовании традиционных методов борьбы с эффектами многолучевого распространения радиоволн не представляется возможным.

Объектом исследования является радиолиния «КА - приемник» низкоорбитальной ССС, функционирующая в условиях возмущений ионосферы.

Цель исследования состоит в обеспечении требуемой помехоустойчивости низкоорбитальных ССС при возмущениях ионосферы.

С использованием методов системного анализа обоснован выбор гипотезы (центральной идеи исследования) по разрешению указанного противоречия в практике, которая заключается в следующем. Обеспечить требуемую помехоустойчивость низкоорбитальных ССС возможно за счет выбора ее параметров (параметрического синтеза), позволяющих полностью устранить или компенсировать влияние факторов трансионосферного распространения радиоволн, на основе результатов оценки параметров ионосферы при ее мелкомасштабных возмущениях.

Результаты проведенного анализа методов оценки помехоустойчивости и выбора параметров (параметрического синтеза) ССС при возмущениях ионосферы и методов оценки параметров ионосферы позволили сделать вывод о наличия противоречия в науке, которое состоит в следующем.

С одной стороны, известная методика оценки помехоустойчивости и выбора параметров ССС при возмущениях ионосферы базируется на данных об интервалах изменения ее физических параметров и не предполагает использования результатов их измерения. При этом обоснована возможность устранения указанного недостатка за счет использования в качестве параметров, описывающих состояние ионосферы, статистических характеристик флуктуаций ее полного электронного содержания (ПЭС): среднего значения (Ыт) и среднеквадратического отклонения (СКО) мелкомасштабных флуктуаций (сгш ). С другой стороны, результаты измерения ПЭС (N) ионосферы методом GPS-зондирования используются в исследованиях средне- и крупномасштабных ионосферных неоднородностей, а методика оценки статистических характеристик флуктуаций

ПЭС (, ) в условиях образования мелкомасштабных неоднородностей, неизвестна.

Таким образом, достичь поставленной цели исследования с использованием известных методов параметрического синтеза ССС при возмущениях ионосферы и методов оценки ее параметров на основе результатов ее GPS-зондирования не представляется возможным.

Предметом исследования являются методы оценки помехоустойчивости и выбора параметров (параметрического синтеза) низкоорбитальных ССС и методы оценки параметров ионосферы на основе результатов ее GPS-зондирования.

Общая научная задача исследования состоит в разработке метода параметрического синтеза низкоорбитальных ССС, позволяющего обеспечить требуемую помехоустойчивость при возмущениях ионосферы, на основе результатов ее GPS-зондирования.

Для решения поставленной общей научной задачи была проведена ее декомпозиция на частные научные задачи разработки:

1) методики оценки статистических характеристик флуктуаций ПЭС ионосферы на основе результатов ее GPS-зондирования;

2) методики оценки помехоустойчивости низкоорбитальных ССС на основе результатов GPS-зондирования ионосферы;

3) методики выбора параметров низкоорбитальных ССС для обеспечения требуемой помехоустойчивости на основе результатов оценки статистических характеристик флуктуаций ПЭС ионосферы.

Методы исследования. Методы исследования включают применение научно-методического аппарата системного анализа, радиозондирования ионосферы с использованием спутниковых радионавигационных систем (СРНС) GPS/ГЛОНАСС, статистической радиофизики, построения многолучевых математических моделей ТКС, цифровой обработки сигналов, оценки помехоустойчивости одиночного и разнесенного приема сигналов.

Значительный вклад в развитие этих методов внесли М. А. Колосов, М. П. Долуханов, А. И. Калинин, С. М. Рытов, Л. М. Финк, Д. Д. Кловский, К. Гровс, Ч. Каррано, Э. Л. Афраймович.

Научная новизна диссертационного исследования обоснована получением следующих результатов:

1. Разработана методика системного анализа проблемы обеспечения помехоустойчивости ССС при возмущениях ионосферы, которая позволила обосновать выбор пути разрешения выявленного противоречия в практике и сформулировать научную задачу разработки метода параметрического синтеза низкоорбитальных ССС при возмущениях ионосферы на основе результатов ее GPS-зондирования.

2. Разработана методика оценки статистических характеристик флуктуаций полного электронного содержания (ПЭС) ионосферы на основе результатов ее GPS-зондирования. В отличие от известных предложенная методика позволяет не только оценить среднее значение ПЭС ионосферы, но и выделить в результатах измерения ПЭС флуктуации, обусловленные образованием мелкомасштабных ионосферных неоднородностей (мелкомасштабные флуктуации ПЭС), и оценить их среднеквадратическое отклонение (СКО).

3. Разработана методика оценки помехоустойчивости низкоорбитальных ССС на основе результатов GPS-зондирования ионосферы. В отличие от известных предложенная методика позволяет: 1) одновременно оценить влияние на помехоустойчивость низкоорбитальных ССС дифракционных (рассеивающих), дисперсионных и поглощающих свойств ионосферы через статистические характеристики флуктуаций ее ПЭС (среднее значение и СКО мелкомасштабных флуктуаций); 2) более точно оценить интервал частотной корреляции замираний на основе результатов оценки СКО мелкомасштабных флуктуаций ПЭС; 3) более точно оценить влияние частотно-селективных замираний и межсимвольной интерференции на снижение помехоустойчивости ССС; 4) оценить помехоустойчивость ССС при использовании в них разнесения произвольного вида

и кратности.

4. Разработана методика выбора параметров низкоорбитальных ССС при возмущениях ионосферы. В отличие от известных предложенная методика базируется на результатах измерения ПЭС ионосферы методом ОРБ-зондирования и оценки статистических характеристик его флуктуаций (среднего значения ПЭС и СКО его мелкомасштабных флуктуаций). Обоснована область применимости предложенной методики в случае применения в ССС пространственно -разнесенного приема сигналов на основе уточнения зависимости величины интервала пространственной корреляции замираний от СКО мелкомасштабных флуктуаций ПЭС ионосферы.

Практическая значимость результатов диссертационного исследования заключается в том, что разработанные методики позволяют оценить статистические характеристики флуктуаций ПЭС ионосферы при ее мелкомасштабных возмущениях на основе результатов ОРБ-зондирования и использовать полученные данные для обеспечения требуемой помехоустойчивости низкоорбитальных ССС.

Достоверность результатов диссертационного исследования подтверждается применением апробированного научно-методического аппарата при решении поставленных научных задач, апробацией полученных результатов и их практической реализацией, корректностью принятых допущений и ограничений.

Область исследования. Диссертационное исследование соответствует паспорту специальности 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации по п. 7 «Методы и алгоритмы структурно-параметрического синтеза и идентификации сложных систем» и п. 11 «Методы и алгоритмы прогнозирования и оценки эффективности, качества и надежности сложных систем»

Реализация результатов исследования. Согласно актам о реализации, основные результаты диссертационного исследования были реализованы в МОУ «Институт инженерной физики» (г. Серпухов) в ходе выполнения научно-

исследовательской работы «Режектор», в АО «Научно-исследовательский внедренческий центр автоматизированных систем» (г. Москва) в ходе выполнения составной части опытно-конструкторской работы «Корунд-М1-ПКТ», в АО «РАДИЙ-ТН» (г. Москва) в ходе выполнения опытно-конструкторской работы «Лир» и в учебном процессе кафедры информационной безопасности автоматизированных систем ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет» (г. Ставрополь).

Апробация результатов диссертации осуществлялась в ходе докладов ее материалов на следующих научно-технических конференциях: международной конференции «Радиоэлектронные устройства и системы для инфокоммуникационных технологий» в 2015 и 2018 гг. (г. Москва), 20-й международной конференции «Цифровая обработка сигналов и ее применение -DSPA-2018» в 2018 г. (г. Москва), 1-й всероссийской конференции «Современные технологии обработки сигналов» в 2018 г. (г. Москва), всероссийской конференции «Проблемы эффективности и безопасности функционирования сложных технических и информационных систем» в 2019 г. (г. Серпухов), 1-й межведомственной научно-практической конференции «Телекоммуникации и кибербезопасность» в 2019 г. (г. Серпухов), XIII Международной научной конференции «Перспективные технологии в средствах передачи информации -ПТСПИ-2019» в 2019 г. (г. Владимир), 9-й онлайн-конференции «Computer Science On-line Conference 2020 (CSOC 2020)» в 2020 г.

Результаты диссертационной работы были использованы при выполнении проекта по гранту РФФИ № 18 07 01020 «Разработка теоретических основ и принципов построения низкоорбитальных помехозащищенных систем спутниковой связи».

Результаты диссертации опубликованы в 34 печатных трудах, из них 6 статей опубликованы в журналах из перечня ВАК: Вестник Северо-Кавказского федерального университета, 2015, № 3; Радиотехника и электроника, 2016, № 12; Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 2016, Т. 18,

№ 2(3); Современная наука и инновации, 2018, № 4 (24); Инфокоммуникационные технологии, 2018, № 4; Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники, 2018, Т. 21, № 4-1; 5 статей опубликованы в журналах, индексируемых в базе Scopus: International Journal of Civil Engineering and Technology, 2019, Vol. 9, Issue 13; International Journal of Advanced Research in Engineering and Technology, 2020, Vol. 11, Issue 5; Applied Informatics and Cybernetics in Intelligent Systems. CSOC 2020. Advances in Intelligent Systems and Computing, 2020, Vol. 3, Issue 1226; Proceedings of the 22th International Conference on Digital Signal Processing and its Applications (DSPA), 2020; 1 статья опубликована в журнале, индексируемом в базе Web of Science: AD ALTA: Journal of Interdisciplinary Research, 2020, Vol. 10, Issue 1; 3 патентах Российской Федерации.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1) методика оценки статистических характеристик флуктуаций ПЭС ионосферы на основе результатов ее GPS-зондирования;

2) методика оценки помехоустойчивости низкоорбитальных ССС на основе результатов GPS-зондирования ионосферы;

3) методика выбора параметров низкоорбитальных ССС для обеспечения требуемой помехоустойчивости на основе результатов оценки статистических характеристик флуктуаций ПЭС ионосферы.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 разделов, заключения и списка литературы, включающего 111 наименований, и изложена на 202 страницах машинописного текста.

1. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ НИЗКООРБИТАЛЬНЫХ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ ПРИ ВОЗМУЩЕНИЯХ ИОНОСФЕРЫ

1.1 Общий анализ влияния возмущений ионосферы на помехоустойчивость низкоорбитальных систем спутниковой связи

Анализ современных и перспективных низкоорбитальных ССС класса Little LEO, используемых для обеспечения связи с подвижными объектами и передачи данных в автоматизированных системах мониторинга и управления технологическими процессами, показывает, что их основными особенностями являются [13, 71]:

1) использование размещаемых на борту малых КА передатчиков с программным управлением и относительно низкой мощностью ( р = 1...10 Вт );

2) преимущественное использование простых сигналов с низкой символьной скоростью ( R = 1...100 кбод );

3) использование для передачи сигналов несущих частот в диапазонах P ( f = 0,1...0,4 ГГц) и L ( f = 1,5...1,6 ГГц).

Наиболее сложное и существенное влияние на качество функционирования таких систем согласно [27, 78] оказывают эффекты, возникающие при распространении радиоволн через ионосферу Земли (трансионосферном распространении). Известно [86, 94, 107], что оно может сопровождаться возникновением мерцаний (или замираний, сцинтилляций) принимаемых сигналов, которые проявляются в случайных флуктуациях их мощности ( р ). Для

оценки их интенсивности наиболее часто используется величина индекса мерцаний [63, 107]

^ (1.1)

где (х) - обозначение усреднения нескольких дискретных значений х.

Согласно [63, 86, 94, 95] и приведенной на рисунке 1.1 карте распределения значений индекса [93] можно выделить несколько областей в экваториальных и

полярных широтах, в которых ионосферные мерцания на частотах диапазонов Р и Ь наиболее интенсивны.

Рисунок 1.1 - Карта распределения значений индекса ионосферных мерцаний

Анализ приведенных в [86, 95] и на рисунке 1.2 [97] данных о наблюдаемых в указанных областях мерцаниях позволяет сделать общий вывод о том, что они характеризуются значительным (на 10...30 дБ, или в 10.. .1000 раз) случайным уменьшением (замиранием) мощности (р) сигнала или связанного с ним

отношения сигнал/шум (С N ~ Р) на входе приемника и соответствующим

увеличением индекса мерцаний до = 0,5...1. Такие изменения могут длиться от

нескольких минут до нескольких часов.

Рисунок 1.2 - Ионосферные мерцания, наблюдаемые в области

экваториальных широт

Анализ механизма возникновения ионосферных мерцаний показывает следующее.

Известно [6, 23, 78], что воздействие на ионосферу естественных (солнечная активность, стихийные бедствия и др.) и/или искусственных (радионагрев, инжекция легкоионизирующихся веществ и т. п.) возмущающих факторов обуславливает изменения величины и пространственного (р = х, у, к)

распределения ее ЭК на высотах максимально ионизированной области Б (К = ктах -250...350км). Они проявляются в образовании ионосферных неоднородностей - областей различных пространственных масштабов (от единиц и десятков метров до тысяч километров), ЭК в которых (А^ (р, к)) отличается от

средней, или фоновой (N (к)), и в соответствующем увеличении пространственных

флуктуаций ПЭС ионосферы (А^т (р) ~ АN(р,к)) относительно его среднего

значения (N ~ N (к)).

Распространение радиоволн через возмущенные области ионосферы, проиллюстрированное на рисунке 1.3, сопровождается рассеянием (дифракцией) на ее мелкомасштабных неоднородностях, которые характеризуются сравнимыми

с радиусом первой зоны Френеля (1Р - , где \ - длина волны) средними

размерами ^ = 10...1000 м < [9, 23, 78, 95, 107]. Разные участки (д) фронта рассеянной волны достигают точки приема по разным траекториям, или лучам, и имеют в ней случайные запаздывания (Лтг. ~ ЛКГ (д)//I) и соответствующие им фазовые сдвиги (Лщ ~ ЛЫТ (д)//). Их интерференция обуславливает случайные изменения мощности (замирания) принимаемого сигнала (р), среднее значение которой (р = Р + Рфл) описывается суммой регулярной (р) и флуктуационной (рл) составляющих.

КА ССС

к

^ /0, ^т

к

Приемник ССС

ЛК (д, к)

Лт, ~ ЛКт (д)//02

Лщ ~ ^т (д V / р

N д = X У

Рисунок 1.3 - Многолучевое распространение радиоволн в условиях мелкомасштабных возмущений ионосферы

Для оценки интенсивности мерцаний (замираний) в условиях многолучевого распространения радиоволн при анализе качества функционирования ССС наряду с индексом мерцаний () используют коэффициент глубины замираний, или

параметр Райса [27, 98]:

У2 = Рр/Рфл = Л^-^Т/ (1 - л/^). (1.2)

Анализ приведенного описания механизма возникновения мерцаний показывает, что параметры у2 и £4 ~ а^ определяются величиной СКО

флуктуаций фазового фронта волны (а^ ~ &тт//о, где а^ - СКО флуктуаций

ПЭС ионосферы, обусловленных множеством ее мелкомасштабных неоднородностей) и характеризуют степень проявления общих (т.е. неселективных, гладких) замираний принимаемых сигналов. Однако возрастание фазовых сдвигов приходящих лучей (а) также сопровождается сужением полосы

когерентности (полосы частотной корреляции) ~1/а^ ~ /02/ТКС, в

результате чего замирания принимаемых сигналов могут приобретать частотно -селективный характер (т.е. случайным флуктуациям подвержена не только их мощность, но и форма их огибающей), если выполняется условие - К, или

*0/К -1 [27].

Стоит отметить, что при использовании в ССС простых сигналов (с базой ^ = ТК = 1) возникновение ЧСЗ непосредственно связано с возникновением МСИ [21, 27, 89, 90]. Увеличение мелкомасштабных флуктуаций ПЭС ионосферы ((р)) приводит к увеличению разброса относительных запаздываний

Агг ~ А^т (р )//02 (рассеянию по времени) отдельных лучей при многолучевом

распространении. Это приводит к тому, что сигнал претерпевает так называемое многолучевое растяжение, т. е. изменение (увеличение) его длительности на величину максимального времени запаздывания (Агтах) по всем лучам, которое

при сильных возмущениях ионосферы может достигать Агтах -10 мкс [89, 90]. При

скорости передачи сигналов (символьной скорости) Щ = 1/ Т = 100 кбод

максимальное время запаздывания лучей (Агтах - Т) становится сравнимым с

длительностью сигнала (Т). Вследствие этого в приемнике может наблюдаться

частичное наложение (перекрытие) сигнала, пришедшего с задержкой, близкой к

Лттах (эхо-сигнала), на следующий за ним сигнал в момент приема (анализа)

последнего. Отсюда следует, что в качестве условия возникновения МСИ может рассматриваться соотношение р = 1/р > р ~ Лттах, или 1/рр = р/р = р/р > 1.

На основе изложенного можно сделать общий вывод о том, что в условиях мелкомасштабных возмущений ионосферы (которые сопровождаются образованием в ней мелкомасштбаных неоднородностей ЭК) проявляются эффекты многолучевого распространения радиоволн: увеличивается глубина общих замираний принимаемых сисгналов (у2 ^ 0 и ^ 1), а также возникают их ЧСЗ (р > р) и МСИ (р/р > 1). Указанные факторы обуславливают значительное снижение качества функционирования ССС, основным показателем которого является помехоустойчивость [18].

Согласно [27, 56, 76] для количественной оценки помехоустойчивости при передаче дискретных (цифровых) сообщений в описанных условиях используется

величина вероятности ошибки рш = щ( к 2,у2) при приеме (различении)

единичного символа передаваемого сообщения, непосредственно связанная функциональной зависимостью (^) с отношением к2 = Е^Ы^ средней энергии (Ег = Ргр) принимаемого сигнала (соответствующего единичному символу) к спектральной плотности мощности шума (Ы0). Отсюда следует, что в качестве условия обеспечения требуемой помехоустойчивости системы связи (в частности, спутниковой) может рассматриваться ее возможность обеспечить вероятность

ошибки роШ = у(к2) < роШ доП =10-5 не хуже допустимой (роШ доП =10-5) при

заданном среднем энергетическом отношении сигнал/шум (к2) на входе приемника [27].

На рисунке 1.4 в качестве наглядного примера приведены результаты качественного анализа [27, 81] помехоустойчивости некогерентного приема ортогональных сигналов в условиях невозмущенной (среднеширотной) ионосферы и при ее мелкомасштабных возмущениях.

/Г =13...23 дБ

: 1 :! :! '! ::::::::::::: ........ V2 = 0.= 1

У2 = 0.= 1 >.'/£ = ЛгМ«1 '

у' - > «О, X ........ \ , , , , ,1 ч = 10.5, = 0 ....... 4 ........ .....

Ю 102 103 Ю4 1г

Рисунок 1.4 - Помехоустойчивость некогерентного приема ортогональных сигналов в условиях невозмущенной (среднеширотной) ионосферы и при ее

мелкомасштабных возмущениях

Анализ рисунка 1.4 показывает, что для достижения допустимой вероятности ошибки (Рош = Рошдоп = 10-5) в условиях нормальной ионосферы и отсутствия

замираний (у2 ^ ю и = 0) достаточно обеспечить на входе приемника

отношение сигнал/шум к2 ~ 20 = 13 дБ. В условиях мелкомасштабных возмущений ионосферы, которые сопровождаются возникновением общих замираний райсовского (Ащ =2тг/0Ат1 <^2тг) типа (например, при у2 = 10 и 5^ = 0,4), необходимое для обеспечения помехоустойчивости не хуже требуемой (Рл к2)< Ршдоп = Ю-5) отношение сигнал/шум возрастает до максимально

обеспечиваемого в рассматриваемых низкоорбитальных ССС к2 ~ 200 = 23 дБ (с учетом энергетического запаса радиолинии Ак2 < 10 дБ), а при возникновении более глубоких замираний (вплоть до у2 = 0 и 54 = 1) релеевского

(А^. = 2л-/0Агг » 2л-) типа - до к2 =105 = 50 дБ. При этом выполняется общее условие (^/р. = Кт/К ^ 1) отсутствия ЧСЗ и МСИ принимаемых сигналов.

При возникновении ЧСЗ и МСИ (когда р/р = R/p > 1, у2 = 0 и S4 = 1) достижение рш < Ршдоп = 10-5 невозможно при любых значениях h2 из-за несократимой ошибки Рошн = 10-2...10-1 = const, которая проявляется в виде

характерного изгиба графика, приведенного на рисунке 1.4.

Таким образом, влияние мелкомасштабных возмущений ионосферы на помехоустойчивость низкоорбитальных ССС в общем случае сводится к значительному (более, чем на 3 - 4 порядка, или на 30 - 40 дБ) увеличению

значения отношения сигнал/шум (h2), которое необходимо обеспечить на входе приемника для достижения рш < Ршдоп = 10-5. Очевидным путем его повышения является увеличение мощности (Pt) передатчика и/или коэффициентов усиления передающей (Gt) и приемной (Gr) антенн. Однако на практике реализация данного пути в рассматриваемых низкоорбитальных ССС существенно ограничена в силу следующих причин:

1) технические характеристики солнечных батарей и аккумуляторов, питающих бортовые системы малых КА, позволяют увеличить мощность (р)

размещенного на их борту передатчика не более, чем в 10 раз (в этом случае среднее отношение сигнал/шум на входе приемника увеличивается на 10 дБ и

достигает максимального значения h2 = 23 дБ);

2) увеличение коэффициента усиления антенны (Gt или Gr) обычно

достигается за счет увеличения ее геометрических размеров (эффективной площади). Согласно [22, 70] для увеличения коэффициента усиления антенны в n раз необходимо увеличить ее геометрические размеры в среднем в n2 раз. Однако это практически не реализуемо из-за жестких ограничений, накладываемых на массогабаритные характеристики устанавливаемых на небольшие подвижные объекты абонентских приемо-передающих устройств и приемных антенн, а также передающих антенн малых КА.

Известен [2, 56, 94] альтернативный путь увеличения среднего отношения

сигнал/шум ( h2 ) на входе приемника до требуемых значений, основанный на формировании параллельных каналов (разнесении). Наиболее часто в ССС применяют разнесение по пространству и по времени, т.к. их реализация не требует существенного усложнения передающей аппаратуры, размещаемой на борту КА CCC. Однако область применения разнесения ограничена только борьбой с общими замираниями принимаемых сигналов. В условиях возникновения ЧСЗ и МСИ его эффективность резко снижается. Стоит отметить, что увеличение

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Песков Марк Владимирович, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Андерсон, Т. Статистический анализ временных рядов / Т. Андерсон. -М.: МИР, 1976. - 752 с.

2. Андронов, И. С. Передача дискретных сообщений по параллельным каналам / И. С. Андронов, Л. М. Финк. - М.: Сов. радио, 1971. - 408 с.

3. Антонов, В. В. Системный анализ / В. В. Антонов. - М.: Высшая школа, 2004. - 454 с.

4. Асланов, М. А. Системный анализ и принятие решений в деятельности учреждений реального сектора экономики, связи и транспорта / М. А. Асланов и др.; под ред. В. В. Кузнецова. - М.: ЗАО «Издательство «Экономика», 2010. -406 с.

5. Афраймович, Э. Л. Пространственно-многоканальный прием при ионосферном GPS-мониторинге запусков ракет / Э. Л. Афраймович, В. В. Кирюшкин // Известия вузов. Радиоэлектроника. - 2002. - № 11. - С. 46-53.

6. Афраймович, Э. Л. GPS-мониторинг верхней атмосферы Земли / Э. Л. Афраймович, Н. П. Перевалова. - Иркутск: ГУ НЦ ВСНЦ СО РАМН, 2006. -480 с.

7. Богнер, Р. Введение в цифровую фильтрацию / Под ред. Р. Богнера, А. Константинидиса. - М.: Мир, 1976. - 216 с.

8. Болотин, И. А. Диагностика искусственных ионосферных неоднородностей с использованием коротких радиотрасс зондирования / И. А. Болотин, В. Л. Фролов, А. Д. Акчурин [и др] // Известия вузов. Радиофизика. - 2012. - Т. 55. - № 1-2. - С. 66-78.

9. Блаунштейн, Н. Расчет основных параметров радиосигналов в канале спутник-земля при распространении через возмущенную ионосферу /

Н. Блаунштейн, С. А. Пулинец, Я. Коэн // Геомагнетизм и аэрономия. - 2013. -Т. 53. - № 2. - С. 215-227.

10. Волков, Л. Н. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики: Учеб. Пособие / Л. Н. Волков, М. С. Немировский, Ю. С. Шинаков. - М.: Эко-Трендз, 2005. - 392 с.

11. Выгонский, Ю. Г. Анализ возможности создания системы спутниковой связи для обслуживания Арктического региона / Ю. Г. Выгонский,

A. В. Кузовников, В. В. Головков // Спутниковые технологии и бизнес. Специальное приложение журнала «Connect. Мир информационных технологий». - 2014. - № 5. - С. 24-30.

12. Галушко, В. Г. Суточные вариации параметров ионосферных неоднородностей по данным измерений ПЭС над Антарктическим полуостровом /

B. Г. Галушко, А. А. Сопин, Ю. М. Ямпольский // Радиофизика и радиоастрономия. - 2012. - Т. 17. - № 3. - С. 218-232.

13. Головин, О. В. Радиосвязь. Монография / О. В. Головин, Н. И. Чистяков, В. Шварц, И. Хардон Агиляр; под ред. О. В. Головина. - М.: Горячая линия-Телеком, 2001. - 285 с.

14. Долуханов, М. П. Распространение радиоволн: учебник вузов / М. П. Долуханов. - М.: Связь, 1972. - 336 с.

15. Дуброва, Т. А. Статистические методы прогнозирования: учебное пособие для вузов / Т. А. Дуброва. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. - 206 с.

16. Дэвис, К. Радиоволны в ионосфере / К. Дэвис. - М.: Мир, 1973. - 502 с.

17. Иванов, В. Ф. Ионосферное обеспечение средств локации, навигации и связи: Учебное пособие / В. Ф. Иванов, Т. О. Мысливцев, Е. А. Ткачев, Б. В. Троицкий. - СПб.: ВКА имени А.Ф. Можайского, 2011. - 235 с.

18. Игнатов, В. В. Военные системы радиосвязи / Под ред. В. В. Игнатова. - Л.: ВАС, 1989. - Ч. 1. - 386 с.

19. Качала, В. В. Основы теории систем и системного анализа / В. В. Качала. - М.: Горячая линия-Телеком, 2007. - 216 с.

20. Кирилов, Н. Е. Помехоустойчивая передача сообщений по линейным каналам со случайно изменяющимися параметрами / Н. Е. Кирилов. - М.: Сов. радио, 1971. - 256 с.

21. Кловский, Д. Д. Теория передачи сигналов. Учебник для вузов / Д. Д. Кловский. - М.: Связь, 1973. - 376 с.

22. Колосов, М. А. Распространение радиоволн при космической связи / М. А. Колосов, Н. А. Арманд, О. И. Яковлев. - М.: Связь, 1969. - 155 с.

23. Кравцов, Ю. А. Прохождение радиоволн через атмосферу Земли / Ю. А. Кравцов, З. И. Фейзулин, А. Г. Виноградов. - М.: Радио и связь, 1983. -224 с.

24. Кузовников, А. В. Предложения по построению перспективной системы персональной спутниковой связи / А. В. Кузовников, М. П. Иванова,

B. А. Агуреев // Космические аппараты и технологии. - 2015. - № 3 (13). -

C. 4-10.

25. Макаренко, С. И. Описательная модель системы спутниковой связи Iridium [Электронный ресурс] / С. И. Макаренко // Системы управления, связи и безопасности. - 2018. - № 4. - С. 1-34. - URL: http://sccs.mtelgr.com/archive/2018-04/01 -Makarenko .pdf (дата обращения: 01.08.2021)

26. Макаренко, С. И. Справочник научных терминов и обозначений / С. И. Макаренко. - СПб.: Наукоемкие технологии, 2019. - 254 с.

27. Маслов, О. Н. Модели трансионосферных радиоканалов и помехоустойчивость систем космической связи. Приложение к журналу «Инфокоммуникационные технологии» / О. Н. Маслов, В. П. Пашинцев. - Самара: ПГАТИ, 2006. - Вып. № 4. - 357 с.

28. Маслов, О. Н. Структурно-физическая модель трансионосферного канала связи / О. Н. Маслов, В. П. Пашинцев // Инфокоммуникационные технологии. -2007. - Т. 5. - № 3. - С. 19-25.

29. Немировский, М. С. Беспроводные технологии от последней мили до последнего дюйма: Учебное пособие / М. С. Немировский, О. А. Шорин,

А. И. Бабин, А. Л. Сартаков; под. ред. М. С. Немировского, О. А. Шорина. -М.: Эко-Трендз, 2010. - 400 с.

30. Пашинцев, В. П. Анализ и повышение качества функционирования систем спутниковой связи и навигации в условиях ионосферных образований с мелкомасштабными неоднородностями / В. П. Пашинцев, П. С. Смородов, К. П. Солнцев [и др] // Телекоммуникации и кибербезопасность: сборник трудов участников I Межведомственной научно-практической конференции; под ред. В. А. Цимбала и С. В. Смурова. - Серпухов: МОУ «ИИФ», 2019. - Т. 2. -С. 4-20.

31. Пашинцев, В. П. Аналитическая методика влияния ионосферы на помехоустойчивость систем космической связи / В. П. Пашинцев, А. Д. Сапожников, Л. Л. Вититлов // Радиотехника. - 1991. - № 11. - С. 80-83.

32. Пашинцев, В. П. Влияние ионосферы на обнаружение сигналов в системах космической связи / В. П. Пашинцев, Л. В. Колосов, С. А. Тишкин,

A. А. Смирнов // Радиотехника и электроника. - 1999. - Т. 44. - № 2. - С. 143-150.

33. Пашинцев, В. П. Влияние ионосферы на характеристики космических систем передачи информации: Монография / В. П. Пашинцев, М. Э. Солчатов, Р. П. Гахов. - М.: Физматлит, 2006. - 184 с.

34. Пашинцев, В. П. Влияние частотно-селективных замираний и межсимвольной интерференции на помехоустойчивость высокоскоростных систем космической связи / В. П. Пашинцев, С. А. Тишкин, М. Э. Солчатов // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. - 2001. - № 9. - С. 49-60.

35. Пашинцев, В. П. Комплекс определения области ионосферы с мелкомасштабными неоднородностями по данным GPS мониторинга /

B. П. Пашинцев, А. Ф. Чипига, В. А. Цимбал, М. В. Песков // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2016. - Т. 18. - № 2(3). - С. 941-945.

36. Пашинцев, В. П. Комплекс прогнозирования помехоустойчивости систем спутниковой связи по данным мониторинга мелкомасштабных неоднородностей ионосферы / В. П. Пашинцев, М. В. Песков, С. И. Звягинцев, Р. Р. Ахмадеев //

Новые информационные технологии в системах связи и управления: труды XVI Российской научно-технической конференции. - Калуга: ООО «Ноосфера», 2017. - С. 164-166.

37. Пашинцев, В. П. Комплекс определения статистических характеристик флуктуаций полного электронного содержания ионосферы с использованием двухчастотного приемника GPStation-6 / В. П. Пашинцев, М. В. Песков, К. П. Солнцев // Современные технологии обработки сигналов: доклады 1-й Всероссийской конференции (г. Москва, 31.10.2018-02.11.2018). -М.: РНТОРЭС им. А.С. Попова, 2018. - С. 164-167.

38. Пашинцев, В. П. Метод определения величины интенсивности неоднородностей по данным ионосферного зондирования / В. П. Пашинцев,

A. В. Омельчук, С. А. Коваль, Ю. И. Галушко // Двойные технологии. - 2009. -№ 1. - С. 38-41.

39. Пашинцев, В. П. Методика выделения мелкомасштабных вариаций полного электронного содержания ионосферы по данным трансионосферного зондирования / В. П. Пашинцев, М. В. Песков, В. М. Смирнов [и др] // Радиотехника и электроника. - 2017. - Т. 62. - № 12. - С. 1182-1189.

40. Пашинцев, В. П. Методика определения статистических характеристик мелкомасштабных флуктуаций полного электронного содержания ионосферы /

B. П. Пашинцев, М. В. Песков, А. А. Парфентьев, М. А. Лягин // Радиоэлектронные устройства и системы для инфокоммуникационных технологий - РЭУС-2018: доклады международной конференции. - М., 2018. - С. 29-33.

41. Пашинцев, В. П. Методика оценки вероятности ошибочного приема в системах космической связи по результатам спутникового зондирования ионосферы / В. П. Пашинцев, М. В. Песков, С. Н. Шиманов, А. А. Апонасенко // Проблемы эффективности и безопасности функционирования сложных технических и информационных систем: труды XXXIV Всероссийской научно-технической конференции. - Серпухов: филиал Военной академии РВСН имени Петра Великого, 2015. - Сб. № 6. - С. 122-126.

42. Пашинцев, В. П. Методика построения структурно-физической модели распространения радиоволн, учитывающей поглощение и пространственные сцинтилляции волны на мелкомасштабных неоднородностях ионосферы / В. П. Пашинцев, М. В. Песков // Студенческая наука для развития информационного общества: сборник материалов IX Всероссийской научно-технической конференции (г. Ставрополь, 19-21 декабря 2018 г.). - Ставрополь: Изд-во СКФУ, 2019. - Ч. 1. - С. 307-313.

43. Пашинцев, В. П. Методика прогнозирования помехоустойчивости систем спутниковой связи по данным GPS-мониторинга ионосферы с мелкомасштабными неоднородностями / В. П. Пашинцев, В. А. Цимбал, М. В. Песков, К. П. Солнцев // Новые информационные технологии в системах связи и управления: труды XVIII Российской НТК (г. Калуга, 5 июня 2019 г.). - Калуга: Ноосфера, 2019. - С. 54-58.

44. Пашинцев, В. П. Методика селекции мелкомасштабных возмущений полного электронного содержания ионосферы по данным спутникового зондирования / В. П. Пашинцев, М. В. Песков, С. Г. Кабанович, Р. Р. Ахмадеев // Проблемы эффективности и безопасности функционирования сложных технических и информационных систем: труды XXXIV Всероссийской научно-технической конференции. - Серпухов: филиал Военной академии РВСН имени Петра Великого, 2015. - Сб. № 6. - С. 127-132.

45. Пашинцев, В. П. Методика селекции мелкомасштабных ионосферных возмущений в рядах вариаций полного электронного содержания / В. П. Пашинцев,

A. С. Султанов, М. В. Песков, К. И. Топорков // Вестник Северо-Кавказского федерального университета. - 2015. - № 3. - С. 28-34.

46. Пашинцев, В. П. Методика селекции мелкомасштабных ионосферных неоднородностей по результатам измерения полного электронного содержания /

B. П. Пашинцев, М. В. Песков, В. А. Древаль // Радиоэлектронные устройства и системы для инфокоммуникационных технологий - РЭУС-2015: доклады международной конференции. - М., 2015. - С. 211-213.

47. Пашинцев, В. П. Обнаружение и пеленгация искусственных ионосферных образований с помощью спутниковых радионавигационных систем /

B. П. Пашинцев, С. А. Коваль, В. И. Стрекозов, А. В. Ляхов // Теория и техника радиосвязи. - 2014. - № 1. - С. 88-93.

48. Пашинцев В. П. Модель пространственно-временного канала космической связи / Пашинцев В. П., Солчатов М. Э., Гахов Р. П., Еремин А. М. // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2003. - Т. 6. - № 5. -

C. 63-69.

49. Пашинцев, В. П. Оценка помехоустойчивости систем спутниковой связи на основе результатов GPS-мониторинга ионосферы / В. П. Пашинцев,

B. А. Цимбал, М. В. Песков // Перспективные технологии в средствах передачи информации - ПТСПИ-2019: материалы XIII Международной научной конференции (3 июля - 5 июля 2019 г.). - Владимир: ВГУ, 2019. - Т. 2. -

C. 100-104.

50. Пашинцев, В. П. Применение цифровых фильтров для определения статистических характеристик флуктуаций полного электронного содержания ионосферы / В. П. Пашинцев, М. В. Песков, В. А. Цимбал // Цифровая обработка сигналов и ее применение - DSPA-2019: доклады 21-й Международной конференции. - М.: РНТОРЭС им. А.С. Попова, 2019. - С. 158-162.

51. Пашинцев, В. П. Прогноз помехоустойчивости спутниковой связи при возмущениях ионосферы на основе результатов ее GPS-мониторинга / В. П. Пашинцев, М. В. Песков, М. А. Сенокосов, А. А. Устимов // Проблемы эффективности и безопасности функционирования сложных технических и информационных систем: труды XXXVIII Всероссийской НТК (27-29 июня 2019 г.). - Серпухов: Изд-во Военной академии РВСН им. Петра Великого (филиал г. Серпухов, Московской обл.), 2019. - Ч. 3.- С. 133-139.

52. Пашинцев, В. П. Расширение возможностей двухчастотного приемника систем GPS/ГЛОНАСС для исследования характеристик мелкомасштабных ионосферных неоднородностей / В. П. Пашинцев, М. В. Песков, М. А. Лягин,

Р. Р. Ахмадеев // Цифровая обработка сигналов и ее применение - ВБРЛ-2018: доклады 20-й международной конференции. - М., 2018. - Т. 2. - С. 726-728.

53. Пашинцев, В. П. Расширение возможностей двухчастотного приемника ОР81а1:юп-6 для измерения мелкомасштабных флуктуаций полного электронного содержания ионосферы / В. П. Пашинцев, М. В. Песков, А. В. Полежаев [и др] // Радиоэлектронные устройства и системы для инфокоммуникационных технологий - РЭУС-2018: доклады международной конференции. - М., 2018. - С. 33-37.

54. Пашинцев, В. П. Спутниковая навигация при ионосферных возмущениях / В. П. Пашинцев, К. А. Катков, Р. П. Гахов [и др] - Ставрополь: Изд-во СевКавГТУ, 2012. - 259 с.

55. Пашинцев, В. П. Структурно-физическая модель спутникового радиоканала с учетом поглощения и сцинтилляций волны в ионосфере / В. П. Пашинцев, В. А. Шевченко, М. В. Песков, А. В. Полежаев // Инфокоммуникационные технологии. - 2018. - Т. 16. - № 4. - С. 366-378.

56. Пенин, П. И. Системы передачи цифровой информации / П. И. Пенин. -М.: Сов. радио, 1976. - 364 с.

57. Перевалова, Н. П. Оценка характеристик наземной сети приемников GPS/ГЛОНАСС, предназначенной для мониторинга ионосферных возмущений естественного и техногенного происхождения / Н. П. Перевалова // Солнечно-земная физика. - 2011. - № 19. - С. 124-133.

58. Песков, М. В. Разработка метода построения структурно-физических моделей распространения радиоволн, учитывающих поглощение и пространственные сцинтилляции волны на мелкомасштабных неоднородностях ионосферы / М. В. Песков // Прорывные научные исследования как двигатель науки: сборник статей Международной научно-практической конференции. -Магнитогорск: МЦИИ ОМЕГА САЙНС, 2018. - С. 129-131.

59. Песков, М. В. Селекция мелкомасштабных ионосферных возмущений в рядах вариаций полного электронного содержания / М. В. Песков // Студенческая

наука для развития информационного общества: материалы II Всероссийской научно-технической конференции. - Ставрополь, СКФУ, 2015. - С. 218-220.

60. Петров, А. И. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под ред. А. И. Перова, В. Н. Харисова. - 4-е изд., перераб. и доп. -М.: Радиотехника, 2010. - 800 с.

61. Полынкин, А. В. Влияние эффекта Доплера на эффективность передачи OFDM сигналов в системах связи с беспилотными летательными аппаратами / А. В. Полынкин, Х. Т. Ле // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2014. - № 1. - С. 28-36.

62. Прокис, Д. Цифровая связь: учебное пособие / Д. Прокис; Пер. с англ. под ред. Д. Д. Кловского. - М.: Радио и связь, 2000. - 797 с.

63. Рекомендация МСЭ-R P.531-14. Данные об ионосферном распространении радиоволн и методы прогнозирования, необходимые для проектирования спутниковых сетей и систем [Электронный ресурс]. - URL: https://www.itu.int/dms_pubrec/ itu-r/rec/p/R-REC-P.531 -14-201908-IMPDF-R.pdf (дата обращения: 01.08.2021)

64. Рыжкина, Т. Е. Исследование статических и спектральных трансатмосферных радиосигналов УКВ-СВЧ диапазона [Электронный ресурс] / Т. Е. Рыжкина, Л. В. Федорова // Журнал радиоэлектроники. - 2001. - № 2. - URL: http://jre.cplire.ru/win/feb01 /3/text.html (дата обращения: 01.08.2021)

65. Рытов, С. М. Введение в статистическую радиофизику / С. М. Рытов, Ю. Н. Кравцов, В. И. Татарский. - М.: Наука, 1978. - Ч. 2. - 464 с.

66. Сенокосов, М. А. Область применимости выражения для несократимой вероятности ошибки в каналах связи с многолучевостью / М. А. Сенокосов, М. В. Песков, Д. П. Киселев, Д. В. Костюк // Студенческая наука для развития информационного общества: сборник материалов V Всероссийской научно-технической конференции. - Ставрополь, СКФУ, 2016. - С. 126-130.

67. Сенокосова, А. В. Математическая модель ионосферы для оценки поглощения радиоволн в системах космической связи / А. В. Сенокосова,

М. Э. Солчатов, А. В. Стрекалов, А. Ф. Чипига // Инфокоммуникационные технологии. - 2006. - Т. 4. - № 1. - С. 77-82.

68. Смирнов, В. М. Аппаратно-программный комплекс для мониторинга состояния ионосферы в режиме реального времени / В. М. Смирнов, Е. В. Смирнова, С. И. Тынянкин [и др] // Гелиогеофизические исследования. - 2013. - Вып. № 4. - С. 32-38.

69. Смирнов, В. М. Распространение радиоволн коротковолнового диапазона и возможности метода радиопросвечивания ионосферы Земли для расчета максимально применимых частот / В. М. Смирнов, Е. В. Смирнова, В. Н. Секистов и др. // Радиотехника и электроника. - 2008. - Т. 53. - № 9. - С. 1112-1120.

70. Сомов, А. М. Распространение радиоволн и антенны спутниковых систем связи / А. М. Сомов. - М.: Горячая линия-Телеком, 2015. - 456 с.

71. Сомов, А. М. Спутниковые системы связи / А. М. Сомов, С. Ф. Корнев. -М.: Горячая Линия-Телеком, 2012. - 244 с.

72. Способ определения высотного профиля электронной концентрации неоднородной ионосферы: пат. 2626404 Российская Федерация: МПК G01S 1/32, G01S 13/95 / В. П. Пашинцев, В. М. Смирнов, А. Ф. Чипига, В. А. Цимбал, В. А. Шевченко, Е. В. Смирнова, В. И. Стрекозов, С. А. Коваль, А. В. Ляхов, М. В. Песков, Д. П. Киселев; заявитель и патентообладатель ФГАОУ ВО «СевероКавказский федеральный университет». - № 2016128443; заявл. 12.07.2016; Опубл. 27.07.2017; Бюл. № 21. - 16 с.

73. Способ определения параметров ионосферы и устройство для его осуществления: пат. 2421753 Российская Федерация: МПК G01S 13/95 /

B. М. Смирнов, С. И. Тынянкин; заявитель и патентообладатель В. М. Смирнов,

C. И. Тынянкин. - № 2010105907/28; Заявл. 19.02.2010; Опубл. 20.06.2011; Бюл. № 17. - 12 с.

74. Устройство измерения высотного распределения электронной концентрации неоднородной ионосферы: пат. 169567 Российская Федерация: МПК G01S 1/32 / В. П. Пашинцев, В. М. Смирнов, А. Ф. Чипига, В. А. Цимбал,

B. А. Шевченко, Е. В. Смирнова, В. И. Стрекозов, С. А. Коваль, А. В. Ляхов, М. В. Песков, Д. П. Киселев; заявитель и патентообладатель ФГАОУ ВО «СевероКавказский федеральный университет». - № 2016130608; Заявл. 25.07.2016; Опубл. 23.03.2017; Бюл. № 9. - 11 с.

75. Устройство для определения помехоустойчивости систем спутниковой навигации в условиях искусственного ионосферного образования: пат. 168736 Российская Федерация: МПК G01S 19/14 / В. П. Пашинцев, В. М. Смирнов,

A. Ф. Чипига, В. А. Цимбал, В. А. Шевченко, Е. В. Смирнова, В. И. Стрекозов,

C. А. Коваль, А. В. Ляхов, М. В. Песков, Д. П. Киселев; заявитель и патентообладатель ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет». -№ 2016130579; Заявл. 25.07.2016; Опубл. 17.02.2017; Бюл. № 5. - 12 с.

76. Финк, Л. М. Теория передачи дискретных сообщений / Л. М. Финк. -М.: Сов. радио, 1970. - 728 с.

77. Фролов, В. Л. Зондирование возмущённой излучением нагревного стенда «Сура» ионосферы сигналами навигационных спутников системы GPS /

B. Л. Фролов, Г. П. Комраков, В. Е. Куницын и др. // Известия вузов. Радиофизика. - 2010. - Т. 53. - № 7. - С. 421-444.

78. Черенкова, Л. Е. Распространение радиоволн / Л. Е. Черенкова, О. В. Чернышов. - М.: Радио и связь, 1984. - 272 с.

79. Чипига, А. Ф. Методы построения математических моделей ионосферы и трансионосферного распространения радиоволн с учетом поглощения волны на пониженных частотах / А. Ф. Чипига, М. В. Песков, И. В. Анзин, А. В. Полежаев // Современная наука и инновации. - 2018. - № 4 (24). - С. 36-44.

80. Чипига, А. Ф. Модель ионосферы для расчета поглощения волны в системах спутниковой связи / А. Ф. Чипига, Э. Х. Дагаев, А. В. Сенокосова, В. А. Шевченко // Теория и техника радиосвязи. - 2011. - № 4. - С. 97-101.

81. Чипига, А. Ф. Оценка интенсивности ионосферных мерцаний и помехоустойчивости систем спутниковой связи по результатам измерения полного электронного содержания / А. Ф. Чипига, В. П. Пашинцев, М. В. Песков // Доклады

Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. - 2018. - Т. 21. - № 4-1. - С. 22-25.

82. Черногор, Л. Ф. Дистанционное радиозондирование атмосферы и космоса: Учебное пособие / Л. Ф. Черногор. - Харьков: ХНУ им. В. Н. Каразина, 2009. - 500 с.

83. Штаев, Д. В. Формирование технологий информационного обеспечения северного морского пути / Д. В. Штаев, Ю. С. Рынгачев, С. Н. Павликов // Вестник Морского государственного университета им. адмирала Г.И. Невельского. Серия: Автоматическое управление, математическое моделирование и информационные технологии. - 2016. - № 75. - С. 144-149.

84. Ясюкевич, Ю. В. Влияние дифференциальных кодовых задержек GPS/ГЛОНАСС на точность определения абсолютного полного электронного содержания ионосферы / Ю. В. Ясюкевич, А. А. Мыльникова, В. Е. Куницын, А. М. Падохин // Геомагнетизм и аэрономия. - 2015. - Т. 55. - № 6. - С. 790-796.

85. Ясюкевич, Ю. В. Отклик ионосферы на гелио- и геофизические возмущающие факторы по данным GPS: монография / Ю. В. Ясюкевич, Н. П. Перевалова, И. К. Едемский, А. С. Полякова. - Иркутск: ИГУ, 2013. - 259 с.

86. Aarons, J. Global Morphology of Ionospheric Scintillations / J. Aarons // Proceedings of the IEEE. - 1982. - Vol. 70. - № 4. - P. 360-378.

87. Afraimovich, E. L. A review of GPS/GLONASS studies of the ionospheric response to natural and anthropogenic processes and phenomena [Electronic resource] / E. L. Afraimovich, E. I. Astafyeva, V. V. Demyanov [и др] // J. Space Weather Space Clim. - 2013. - vol. 3 - A27. - URL: https://www.swsc-journal.org/articles/swsc/full html/2013/01/swsc120031/swsc120031 .html

(data access: 01.08.2021)

88. Bello, P. A. The Effect of Frequency Selective Fading on the Binary Error Probabilities of Incoherent and Differentially Coherent Matched Filter Receivers / P. A. Bello, B. D. Nelin // IEEE Transaction on communication systems. - 1963. -Ш. 11 - № 2 - P. 170-186.

89. Bogusch, R. L. Frequency selective propagation effects on spread-spectrum receiver tracking / R. L. Bogusch, F. W. Gulgliano, D. L. Knepp, A. X. Michelet // Proceedings of the IEEE. - 1981. - Vol. 69. - № 7. - P. 787-796.

90. Bogusch, R. L. Frequency-selective scintillation effects end decision feedback equalization in high data-rate satellite links / R. L. Bogusch, F. W. Gulgliano, D. L. Knepp // Proceedings of the IEEE. - 1983. - Vol. 71. - № 6. - P. 754-767.

91. Braasch, M. GPS Receiver Architectures and Measurements / M. Braasch, A. J. Van Dierendonck // Proceedings of the IEEE. - 1999. - Vol. 87. - № 1. - P. 48-64.

92. Carrano, C. The GPS Segment of the AFRL-SCINDA Global Network and the Challenges of Real-Time TEC Estimation in the Equatorial Ionosphere / C. Carrano, K. Groves // Proceedings of ION NTM 2006. - Monterey, 2006. - P. 1036-1047.

93. Conker, R. S. Modeling the effects of ionospheric scintillation on GPS/Satellite-Based Augmentation System availability / R. S. Conker, M. Bakry El-Arini, C. J. Hegarty, T. Hsiao // Radio science. - 2003. - Vol. 38. - № 1. - P. 1-23.

94. Crane, R. K. Ionospheric scintillations / R. K. Crane // Proceedings of the IEEE. - 1977. - Vol. 65. - № 2. - P. 180-204.

95. Fremouw, E.S. Early results from the DNA Wideband satellite experiment -Complex-signal scintillation / E. S. Fremouw, R. L. Leadabrand, R. C. Livingston et al. // Radio Science. - 1978. - Vol. 13. - № 1. - P. 167-187.

96. GPStation-6. GNSS Ionospheric Scintillation and TEC Monitor (GISTM) Receiver User Manual (OM-20000132). - 2012. - Rev. 2. - 89 p.

97. Groves, K. Monitoring ionospheric scintillation with GPS / K. Groves // Colloquium on atmospheric remote sensing using the Global Positioning System (20 June -2 July, 2004). - Boulder, CO, 2004. - P. 1-59.

98. Hinks, J. C. Evaluating GPS Receiver Robustness to Ionospheric Scintillation / J. C. Hinks, T. E. Humphreys, B. O'Hanlon, M. L. Psiaki et al. // Proceedings of the 21st International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS 2008). - Savannah, GA, 2008. - P. 309-320.

99. Introduction to Filter Designer [Electronic resource] // The MathWorks, Inc. -URL: https: //www. mathworks .com/help/signal/examples/introduction-to-filter-designer.html (data accsess: 24.08.2020 r.).

100. Liu C.H. Propagation of pulse trains trough a random medium / C. H. Liu, A. W. Wernik, K. C. Yeh // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. - 1974. -Vol. 22. - Issue 4. - P. 624-627.

101. OEM6. Family Firmware Reference Manual (OM-20000129). - 2014. -Rev. 7. - 754 p.

102. Pashintsev, V. P. Analysis of the causes of energy losses during processing of signals with frequency-selective fading and intersymbol interference [Electronic resource] / V. P. Pashintsev, M. V. Peskov, V. A. Tsimbal // Proceedings of the 22th International Conference on Digital Signal Processing and its Applications (DSPA). -2020. - P. 1-5. - URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9213288 (data access: 20.08.2021)

103. Pashintsev, V.P. Direction finding of ionospheric formation with small-scale inhomogeneities based on GPS monitoring's data processing / V. P. Pashintsev, V. A. Tsimbal, A. F. Chipiga, et al. // Applied Informatics and Cybernetics in Intelligent Systems // CSOC 2020. Advances in Intelligent Systems and Computing. - 2020. -Vol. 3. - Issue 1226. - P. 480-487.

104. Pashintsev, V. P. GPS monitoring of small-scale fluctuations of total electron content of ionosphere / V. P. Pashintsev, G. I. Linets, G.V. Slyusarev et al. // International Journal of Advanced Research in Engineering and Technology. - 2020. - Vol. 11. - Issue 5. - P. 341-352.

105. Pashintsev, V. P. Method for the evaluation of ionospheric diffractive and dispersive properties impact on the interference immunity of satellite communication systems / V. P. Pashintsev, M. V. Peskov, I. A. Kalmykov et al. // International Journal of Civil Engineering and Technology. - 2018. - Vol. 9. - Issue 13. - P. 44-61.

106. Pashintsev, V. P. Method for forecasting of interference immunity of low frequency satellite communication systems / V. P. Pashintsev, M. V. Peskov,

I. A. Kalmykov et al. // AD ALTA-JOURNAL OF INTERDISCIPLINARY RESEARCH. - 2020. - Vol. 10. - Issue 1. - P. 367-375.

107. Peskov, M. V. Method for evaluating statistical characteristics of fluctuations in the total electronic content of the ionosphere based on the results of its GPS-sensing / M. V. Peskov, V. P. Pashintsev, A. F. Chipiga et al. // Applied Informatics and Cybernetics in Intelligent Systems // CSOC 2020. Advances in Intelligent Systems and Computing. - 2020. - Vol. 3. - Issue 1226. - P. 314-320.

108. Rohling, H. OFDM: Concepts for Future Communication Systems / H. Rohling. - Springer Science & Business Media, 2011. - 254 p.

109. Shanmugam, S. Evolution to Modernized GNSS Ionoshperic Scintillation and TEC Monitoring / S. Shanmugam, J. Jones, A. MacAulay, A. J. Van Dierendonck // Proceedings of IEEE/ION PLANS 2012. Myrtle Beach, South Carolina. - 2012. -P. 265-273.

110. Tereshchenko, E. D. The relationship between small-scale and large-scale ionospheric electron density irregularities generated by powerful HF electromagnetic waves at high latitudes [Electronic resourse] / E. D. Tereshchenko, B. Z. Khudukon, M. T. Rietveld et al. // Annales Geophysicae. - 2006. - Vol. 24. - Issue 11. -P. 2901-2909. - URL: https://angeo.copernicus.org/articles/24/2901/2006/angeo-24-2901-2006.pdf (data access: 20.08.2020)

111. Yeh, K. C. Radio wave scintillations in the ionosphere / K. C. Yeh, C. H. Liu // Proceedings of the IEEE. - 1982. - Vol. 70. - № 4. - P. 324-360.