Tầng điện ly thì nằm phía trên tầng khí quyển, nơi có một số lượng elecetron tự do rất lớn. Khi tín hiệu vệ tinh GPS được truyền xuyên qua lớp electron dày đặc, chúng bị trễ đáng kể. Những sai số này được gọi là sai số độ trễ điện ly. Ảnh hưởng điện ly này tác động đến đường truyền tín hiệu có thể thay đổi từ từ hơn 100m đến ít hơn một vài mét. Độ trễ điện ly có thể thay đổi theo không gian và thời gian trong ngày. Những đặc điểm điện ly này làm cho nó trở nên càng khó lập mô hình dự đoán hơn. May mắn thay, tầng điện ly là một môi trường phân tán rải rác tại các tần số GPS. Điều này có nghĩa là mức độ khúc xạ là một chức năng của tín hiệu tần số. Vì vậy, các trị đo GPS tần số kép có thể dựa vào sự thuận lợi của đặc tính này để định hướng xác định sai số điện ly.
Độ trễ điện ly tỷ lệ tương ứng với TEC( Total electron content) và sự lan truyền sóng điện từ theo phương vuông góc đi xuyên qua tầng điện ly. Theo Klobuchar, TEC được định nghĩa như là mật độ electron tích phân dọc theo đường truyền tín hiệu, đơn vịlà [el/m2]. Các trị đo phase của khoảng cách giữa vệ tinh và mặt đất được giảm đi do có mặt của điện ly (phase tăng lên), trong khi các trị đo giả cự ly lại tăng lên( tín hiệu bị trễ) bằng cùng một số lượng. Công thức tính TEC:
TEC=∫ Ne ds (1.5)
Với Ne là mật độ electron của tầng điện ly có đơn vị là [el/m3]
Độ trễ điện ly trên trị đo mã và trị đo phase được tính theo công thức sau:
∆𝐼𝑖 = 40∗30∗𝑇𝐸𝐶𝑓
𝑖2 (1.6)
Trong đó: fi(i=1,2) là tần số GPS trên tín hiệu L1 hay L2 và Δfi(i=1,2) là độ trễ điện ly trên tín hiệu L1 hay L2.
Cũng theo Klobuchar, giá trị của TEC tính theo các giá trị đo mã nhận được trên L1 và L2 như sau:
𝑇𝐸𝐶 = 𝑓12𝑓12(P1−P2)
40.30.𝑓12.𝑓22 (1.7)
trong đó Pi(i=1,2) là các giá trị đo mã trên L1 và L2.
Tuy nhiên, theo công thức trên giá trị TEC tính được cho độ chính xác thấp do ảnh hưởng độ nhiễu của trị đo mã. Để có thể tính giá trị TEC đạt độ chính xác cao, người ta thường sử dụng các trị đo phase trên L1 và L2 mặc dù theo phương pháp này, chúng ta sẽ gặp rất nhiều khó khăn để xác định giá trị nhập nhằng trong trị đo phase.