David A. Case NCE, NCT
Cisco系统公司
俄亥俄州阿克伦城

    经过三年的努力，2006年2月3日美国国际电信顾问委员会无线电通信部（US ITAC-R）工作组完成了美国动态频率选择（DFS）测试程序的研发。这个程序将被用于FCC15号标准(FCC Part 15)下的产品认证，它是认证系统中的一个重要里程碑，将有利于通过无线电定位系统共享5-GHz频带。工作组由行业专家和来自联邦通信委员会、国家电信与信息管理机构（NTIA）、国防部以及其他政府机构的专家共同组成。

对于DFS的要求
    对于DFS的要求可以在国际电信联盟无线电通信（ITU-R）229号决议中找到，该决议主要针对的是移动通信系统5150-MHz到5350-MHz和5470-MHz到5725-MHz频带的分配。这种在无冲突基础上的分配方案适用于涵盖无线局域网（RLAN）的无线接入系统。
    为了便于频带共享，该程序采用了两个智能无线电技术。第一个是发射功率控制（TPC），第二个是动态频率选择(DFS)。虽然支持端对端通信的客户机也应当有DFS功能，但按规定只有主机（控制系统）需具备DFS功能。
    DFS性能主要表现为：在使用信道前对信道的可用性进行检测，并在平静期监听信道来判定是否有雷达信号存在（表1）。如果某个信道上有信号存在，具有DFS功能的主机会发送一个控制信号，让客户机离开该信道以避免雷达干扰。另一方面，DFS技术也使系统的信道得以均匀使用。
    在5250-MHz到5350-MHz和5470-MHz到5725-MHz频带内，要求系统运行使用DFS技术。对于5250-MHz频带运行的系统在执行该标准前有一个宽限期，但对于5.4-GHz频带运行的系统则没有。
表1. DFS探测阈值
参数 数值
DFS探测阈值 等效全向辐射功率（e.i.r.p.）在200mW到1W间的WAS装置是-64dbm
e.i.r.p.在200mW以下的WAS装置是-62dbm

参数 数值
未占用时间 30分
信道可用的测试时间 60秒
信道改变的时间 10秒
信道关闭发射的时间 200毫秒+约60毫秒在10秒的剩余期间

DFS测试参数
    送达FCC的测试程序的最终草案包括传导测量和辐射测量程序。此外，还研制了一个备选方案，用以模拟难度更大的跳频雷达序列。
    与仅执行EUT的标准FCC无线电测试不同，DFS需要与客户机一起进行系统测试，确保系统不仅能够监测雷达，还能在必要时发送正确信息通知客户机离开信道（图1）。
定制软件的文件需要占用系统正常安装文件的50%。这个程序以及完成测试所需的其它资料可以从国家电信与信息管理机构的网站上下载。不同于Part 15中其它采用每个天线簇的最高增益处进行测试的情况，DFS需要在每个天线簇的最低增益处测试来证明它符合标准。

辐射测试的安装
    这个测试主要是从主机向客户机发送数据，然后通过检测一系列不同的雷达脉冲来判定系统是否在规定时间内检测并离开信道，是否进行信道的可用性检测（图2）1。
    有三种基本雷达需要检测：窄脉冲固定雷达、宽脉冲固定雷达和跳频雷达（表2、3和4）。

验证DFS的测试程序
    一旦确定该测试程序验证了DFS的探测范围和操作特性有效，下一步就应确定DFS是否确实能探测出雷达。2005年12月中旬，NTIA测试了几家制造商对于一些美国雷达的系统探测能力。在一个军事基地进行的测试表明：已通过小型测试并符合DFS标准的系统能否探测出雷达事实上仍是个疑问。在欧洲进行的进一步测试再次证明了这个结论。
    在对小型测试和真实环境测试的结果进行综合分析的基础上，大家对于检测标准达成了一致。这种一致的最终结果显现在测试程序之中2。执行该标准的原定日期已经延迟了，这是因为工作委员会还没能最终解决某些问题3。

FCC的批准过程
    由于DFS是一项新技术，目前FCC不允许电信认证机构（TCB）认证无线电装置具有DFS功能。因此，所有被认证具有DFS功能的无线电装置必须通过FCC的审查过程。
    DFS的测试程序提出报告中必须包含一些特定信息及数据格式。审查过程将包括批准前的稽核——来验证产品的DFS功能有效。作为审查过程的一部分，NTIA将审查DFS的测试报告和批准前稽核的数据，而且必须在批准发布前签字认定。
    这个程序会延长审查过程，从耗时一周的TCB周期延长为60天甚至更多（可能接近90天）。一旦产品开始发货出售，FCC还要进行批准后的稽核。直到NTIA，特别是FCC感觉这个程序充分可靠之后，才能允许TCB来审查DFS系统。
美国DFS测试信号以及审查合格/不合格标准
表2. 窄脉冲固定雷达信号
固定雷达装置 脉冲宽度(μs) 重频间隔(μs) 脉冲个数 最小的探测概率(最少采样中最小探测到的次数) 最小探测次数
1-确定的 1 1428 18 60%(30个中18个) 30
2-变化的 1-5 150-230 23-29 60%(30个中18个) 30
3-变化的 6-10 200-500 16-18 60%(30个中18个) 30
4-变化的 11-20 200-500 12-16 60%(30个中18个) 30
合计 80%(120个中96个) 120
表3. 宽脉冲固定雷达
宽脉冲雷达装置 脉冲宽度(μs) 重频间隔(μs) 脉冲串 脉冲个数 最小的探测概率 最小探测次数
1[1] 50-100 1000-2000 8-20 1-3 [80%][30个中24个] [30]
表4. 调频雷达
参数类型 脉冲宽度(μs) 重频间隔(μs) 脉冲串宽度 每个跳频脉冲个数 跳频速率 合格/不合格 最小探测次数
1-确定的 1 333 300ms 9 0.333kHz 70%30个中21个 30

结论
    可以肯定的是，美国政府认为这种研制成果是一种有利于频带共享的技术手段。由于FCC以及其它机构对智能无线电技术感兴趣，这将让那些想用这些频带和被要求分享频带的人可以一起工作，研发测试方法，以确保能无干扰地实现这种分享。

参考文献
1． 联邦规程Part15.407 47号（2005）
2． ITAC-R US DFS 测试程序，Rev7
3． ITU-R 229号决议
4． ITU-RM-1652

制图：
本文所用图表均经EMEA公司的Edgard Vangeel允许，符合思科系统。这些图被用于美国和ETSI的测试程序。
注释：
1. 为了简化这个程序，只用一个雷达信号对30分钟信道同步进行测试。
2. 在写这篇文章的时候，假定FCC会发布拟议决策通知，将DFS合格/不合格标准和雷达测试信号加到Part 15.407规则中。
3. 在写这篇文章的时候，假定FCC会发布5250-MHz频带新的延后日期。

David A. Case NCE, NCT是系统系统公司认证工作组的一名高级法规事务工程师，他是研发DFS测试程序的美国工作组的一名成员。

（责编：雪竹）