Validation of the JPL multipath fading model using measurements from the lunar reconnaissance orbiter

NASA JPL ha dissenyat un nou model numèric determinístic de propagació per carac- teritzar el canal entre un transmissor a la Lluna i un receptor a la Terra. En concret, el transmissor pot ser un rover o una estació base a la superfície i el receptor serà generalment una antena de la Deep Space Network (DSN). El model té en compte les reflexions provo- cades per la superfície lunar i obté la caracterització completa de la propagació del retard i del Doppler, entre d’altres aspectes d’interès com la potència rebuda total de les reflexions, etc. Les entrades del model són la definició de la superfície lunar amb un Digital Elevation Map i de la rugositat del sòl amb els paràmetres del RMS del pendent, entre d’altres. El càlcul de les reflexions multicamí es duu a terme a través d’una discretització del mapa en facetes i amb l’aproximació de rajos de Geometria Òptica. Seguidament, es valida el model en dos passos. El primer, veure l’ajust entre la simplifi- cació teòrica d’un model de dos rajos (raig directe en línia de visió i un únic raig reflectit) modelant la Lluna com una esfera perfecta i llisa. El segon, verificar els resultats del model en un cas real comparant-los amb les dades empíriques disponibles mesurades a través de la DSN i el Lunar Reconaissance Orbiter (LRO). Els resultats obtinguts es mostren en gràfiques comparatives i amb mètriques com ara el progrés de la propagació del Doppler en funció del temps.
NASA JPL ha diseñado un nuevo modelo numérico determinístico de propagación para caracterizar el canal entre un transmisor en la Luna y un receptor en la Tierra. En concreto, el transmisor puede ser un rover o una estación base en la superficie y el receptor será generalmente una antena de la Deep Space Network. El modelo contempla las reflexiones provocadas por la superficie lunar y obtiene la caracterización completa de la propagación del retraso y del Doppler, entre otros aspectos de interés como la potencia recibida total de las reflexiones, etc. Las entradas del modelo son la definición de la superficie lunar con un Digital Elevation Map y de la rugosidad del suelo con los parámetros del RMS de la pendiente, entre otros. El cálculo de las reflexiones multicamino se realiza a través de una discretización del mapa en facetas y con la aproximación de rayos de Geometría Óptica. Seguidamente, se valida el modelo en dos pasos. El primero, ver el ajuste entre la simplificación teórica de un modelo de dos rayos (rayo directo en línea de visión y un único rayo reflejado) modelando la Luna como una esfera perfecta y lisa. El segundo, verificar los resultados del modelo en un caso real comparándolos con los datos empíricos disponibles medidos a través de la DSN i el Lunar Reconaissance Orbiter (LRO) Los resultados obtenidos se muestran en gráficas comparativas y con métricas como el progreso de la propagación del Doppler en función del tiempo.
NASA JPL designed a new deterministic numerical propagation model to characterize the channel between a transmitter on the Moon and a receiver on Earth. Specifically, the transmitter may be a rover or a surface base station, and the receiver will generally be a Deep Space Network (DSN) antenna. The model takes into account the reflections caused by the lunar limb and obtains the complete characterization of the delay and Doppler spread, among other aspects of interest such as the total received power of the reflections, etc. The model inputs are the definition of the lunar surface with a Digital Elevation Map, and the roughness of the ground specified using parameter such as the slope Root Mean Square, among others. The calculation of the multipath reflections is carried out through a discretization of the map in facets and using the Geometric Optics approximation. The model is validated in two steps. First, it is compared the fit between the theoretical simplification of a two-ray model (direct ray in line of sight and a single reflected ray) assuming the Moon is a perfect, smooth sphere. Second, the results of the model are verified in a real case by comparing them with the available empirical data measured using the DSN and the Lunar Reconaissance Orbiter (LRO). The results obtained are shown in comparative graphs and with metrics such as the evolution of the Doppler spread as a function of time.