Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2022, № 6 · RADIO WAVE PROPAGATION

Structural-multipath approach to the development of a space-time model of a single-mode decameter communication channel with diffuse multipath

V.P. Pashintsev1, S.A. Koval2, V.A. Tsimbal3, V.E. Toiskin3, M.A. Senokosov1, A.D. Skorik4

1 North Caucasus Federal university, Stavropol, Russia
2 Military communications academy named after the Marshal of the Soviet Union S. M. Budenny, St. Petersburg, Russia
3 Military academy of strategic missile forces, Serpukhov
4 Russian institute of powerful radio engineering, St. Petersburg, Russia
Full text DOI: 10.30898/1684-1719.2022.6.3 UDC 621.391.8 EDN XEUELN

Abstract

A structural-multipath approach has been developed for constructing a spatiotemporal model of a single-mode decameter communication channel, which makes it possible to determine the two-frequency spatial correlation function of a single-mode decameter communication channel and to establish the dependences of frequency and spatial correlation intervals of fading on the operating frequency, diffuse ionosphere parameters, and radio link geometry. The method for constructing this model of a communication channel using the structural multipath approach includes four stages: 1) development of a multibeam spatiotemporal decameter model of a communication channel; 2) development of a radiophysical space-time model of radio wave propagation in a decameter radio link, taking into account the influence of inhomogeneities (diffusion) of the ionosphere based on the method of smooth perturbations; 3) identification of multipath and radiophysical models to determine the two-frequency spatial correlation function of the decameter of the communication channel; 4) determining the dependence of frequency and spatial correlation intervals of fading in a single-mode decameter communication channel on the choice of operating frequency, diffuse ionosphere parameters, and radio link geometry.

  • decameter communication channel
  • ionosphere
  • small-scale irregularities
  • diffuseness
  • amplitude-phase front
  • multipath
  • selective fading
  • frequency and spatial correlation intervals
Аннотация (на русском)

Структурно-многолучевой подход к разработке пространственно-временной модели одномодового декаметрового канала связи с диффузной многолучевостью

Разработан структурно-многолучевой подход к построению пространственно-временной модели одномодового декаметрового канала связи, позволяющей определить двухчастотную пространственную корреляционную функцию одномодового декаметрового канала связи и установить зависимости интервалов частотной и пространственной корреляции замираний от рабочей частоты, параметров диффузной ионосферы и геометрии радиолинии. Метод построения данной модели канала связи с использованием структурно-многолучевого подхода включает четыре этапа: 1) разработки многолучевой пространственно-временной модели декаметрового канала связи; 2) разработки радиофизической пространственно-временной модели распространения радиоволны в декаметровой радиолинии с учетом влияния неоднородностей (диффузности) ионосферы на основе метода плавных возмущений; 3) отождествления многолучевой и радиофизической моделей для определения двухчастотной пространственной корреляционной функции декаметрового канала связи; 4) определения зависимости интервалов частотной и пространственной корреляции замираний в одномодовом декаметровом канале связи от выбора рабочей частоты, параметров диффузной ионосферы и геометрии радиолинии.

For citation

Pashintsev V.P., Koval S.A., Tsimbal V.A., Toiskin V.E., Senokosov M.A., Skorik A.D. Structural-multipath approach to the development of a space-time model of a single-mode decameter communication channel with diffuse multipath // Journal of Radio Electronics. – 2022. – No. 6. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.6.3

References

  1. Березовский В.А., Дулькейт И.В., Савицкий О.К. Современная декаметровая радиосвязь: оборудование, системы и комплексы. Москва, Радиотехника. 2011. 444 с.
  2. Фабрицио Джузеппе А. Высокочастотный загоризонтный радар: основополагающие принципы, обработка сигналов и практическое применение. Москва, Техносфера. 2018. 936 с.
  3. Чернов Ю.А. Специальные вопросы распространения радиоволн в сетях связи и радиовещания. Москва, Техносфера. 2018. 688 с.
  4. Pashintsev V.P., Kolosov L.V., Tishkin S.A., Antonov V.V. Application of the phase-screen theory for developing a model of a one-hop decameter communication link. Journal of Communications Technology and Electronics. 1996. V.41. №1. P.16-21.
  5. Pashintsev V.P., Tishkin S.A., Ivannikov A.I., Borovlev I.I. Calculating the fading depth parameter in single-beam decameter radio link. Radioelectronics and Communications Systems. 2001. V.44. №12. P.57-65.
  6. Blaunstein N., Plohotniuc E. Ionosphere and applied aspects of radio communication and radar. New York, Taylor and Frances Publ. 2008. 577 p.
  7. Хмельницкий Е.А. Оценка реальной помехоустойчивости приема сигналов в КВ диапазоне. Москва, Связь. 1975. 232 с.
  8. Кловский Д.Д. Передача дискретных сообщений по радиоканалам. Москва, Радио и связь. 1982. 304 с.
  9. Стейн С., Джонс Дж. Принципы современной теории связи и их применение к передаче дискретных сообщений. Москва, Связь. 1971. 376 с.
  10. Пашинцев В.П., Омельчук А.В., Коваль С.А., Галушко Ю.И. Метод определения величины интенсивности неоднородностей по данным ионосферного зондирования. Двойные технологии. 2009. №1. С.38-41.
  11. Кловский Д.Д., Конторович В.Я., Широков С.М. Модели непрерывных каналов связи на основе стохастических дифференциальных уравнений. Москва, Радио и связь. 1984. 248 с.
  12. Кловский Д.Д., Сойфер С.А. Обработка пространственно-временных сигналов. Москва, Связь. 1976. 208 с.
  13. Галкин А.П., Лапин А.Н., Самойлов А.Г. Моделирование каналов систем связи. Москва, Связь. 1979. 96 с.
  14. Барабашов Б.Г., Вертоградов Г.Г. Динамическая адаптивная структурно-физическая модель ионосферного радиоканала. Математическое моделирование. 1996. Т.8. №2. С.3-18.
  15. Барабашов Б.Г., Вертоградов Г.Г. Динамическая адаптивная модель связного декаметрового канала. Радиотехника. 1995. №12. С.29-32.
  16. Рытов С.М., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. Введение в статистическую радиофизику. Часть 2. Случайные поля. Москва, Наука. 1978. 464 с.
  17. Маслов О.Н., Пашинцев В.П. Модели трансионосферных радиоканалов и помехоустойчивость систем космической связи. Самара, ПГАТИ. 2006. 357 с.
  18. Пашинцев В.П., Солчатов М.Э., Гахов Р.П., Еремин А.М. Модель пространственно-временного канала космической связи. Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2003. №5. С.64-69.
  19. Фалькович С.Е., Хомяков Э.Н. Статистическая теория измерительных радиосистем. Москва, Радио и связь. 1981. 288 с.
  20. Yeh K.H., Liu C.H. Radio Wave Scintillations in the Ionosphere. Proceedings of the Institute of Electrical and Electronic Engineers. 1982. V.70. №4. Р.5-45.
  21. Liu C.H., Wernik A.W. A characterization of transionospheric fading communication channel. IEEE Transactions on Communications. 1975. V.23. P.773-776.
  22. Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах. Том 1. Москва, Мир. 1981. 280 с.
  23. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. Москва. Наука. 1971. 1108 с.
  24. Пашинцев В.П., Скорик А.Д., Коваль С.А., Алексеев Д.В., Сенокосов М.А. Алгоритм расчета интервала частотной корреляции коротковолновой радиолинии с учетом сферичности и мелкомасштабных неоднородностей ионосферы. Системы управления, связи и безопасности. 2020. №2. С.49-72. https://doi.org/10.24411/2410-9916-2020-10203
  25. Пашинцев В.П., Тишкин С.А., Смирнов А.А., Боровлев И.И. Эквивалентный путь распространения декаметровой волны в сферическислоистой ионосфере. Журнал радиоэлектроники. 2001. №8. http://jre.cplire.ru/jre/aug01/1/text.html
  26. Калинин А.И., Черенкова Е.Л. Распространение радиоволн и работа радиолиний. Москва, Связь. 1971. 440 с.
  27. Пашинцев В.П., Коваль С.А., Кабанович С.Г. Ванюшин В.М. Уточненное выражение расчета интервала частотной корреляции замираний в однолучевой декаметровой радиолинии. LXXVI Всероссийская научная конференция "Радиоэлектронные устройства и системы для инфокоммуникационных технологий - РЭУС'2021". Москва. 2021. С.102-107.
  28. Немировский А.С. Борьба с замираниями при передаче аналоговых сигналов. Москва, Радио и связь. 1988. 208 с.
  29. Коваль С.А., Пашинцев В.П., Копытов В.В., Манаенко С.С., Белоконь Д.А. Метод определения интервала частотной корреляции замираний в однолучевой декаметровой радиолинии. Системы управления, связи и безопасности. 2022. №1. С.67-103. https://doi.org/10.24412/2410-9916-2022-1-67-103
  30. Пашинцев В.П., Коваль С.А., Потягов Д.А., Скорик А.Д., Сенокосов М.А. Уточненный метод определения интервала пространственной корреляции замираний в однолучевой декаметровой радиолинии. Журнал радиоэлектроники. 2021. №2. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.2.6
  31. Pashintsev V.P, Koval S.A., Chipiga A.F., Skorik A.D. Analytical method for determining the interval of spatial correlation of fading in a single-beam decameter radio line. Telecommunications and radio engineering. 2021. V.80. №2. P.89-104. https://doi.org/10.1615/TelecomRadEng.2021038432