中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)

曹沖:聯(lián)邦通信委員會(huì)選擇令人驚得掉下巴的干擾GPS標(biāo)準(zhǔn)
斗室智庫(kù)
2020/05/06 15:34

為了讓力嘎多網(wǎng)絡(luò)(Ligado Networks)使用衛(wèi)星頻率進(jìn)行地面無線服務(wù),美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)為該公司的運(yùn)營(yíng)設(shè)定了條件,但僅限于最末端。這些條件可以幫助保護(hù)GPS接收機(jī)免受干擾,但是FCC仍然承認(rèn)很有可能發(fā)生干擾。這些要求是必要的,因?yàn)镕CC忽視了已建立的保護(hù)GPS的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)繩,而是基于有害的干擾來保護(hù)GPS。也就是說,在干擾嚴(yán)重到接收機(jī)無法正常工作之前,還允許進(jìn)行干擾。換句話說:只要沒有問題,干擾可以照常不誤。一旦開始干擾破壞事件,再將研究如何防止它們破壞。

長(zhǎng)期以來,全球公認(rèn)的保護(hù)GPS的標(biāo)準(zhǔn)是C / N0(載噪功率密度比)下降1分貝(1 dB)。這也稱為干擾保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。這是描述GPS信號(hào)相對(duì)于周圍噪聲的強(qiáng)度的一種方式。GPS信號(hào)的強(qiáng)度自然會(huì)有所變化(信號(hào)來自移動(dòng)的衛(wèi)星),周圍的噪聲也會(huì)變化。 GPS專家使用此易于測(cè)量的組合標(biāo)準(zhǔn)來確定您可以增加多少信號(hào)噪聲,并且仍然使接收機(jī)可靠地工作。

這是我們之前所做的。FCC寫道:“在確定一項(xiàng)新服務(wù)是否會(huì)對(duì)現(xiàn)有服務(wù)造成有害干擾時(shí),我們開始并依靠我們規(guī)則中體現(xiàn)的委員會(huì)長(zhǎng)期定義:'有害干擾'是'[i]干擾,危害無線電導(dǎo)航服務(wù)或其他安全服務(wù)的功能,或嚴(yán)重降低,阻礙或反復(fù)中斷根據(jù)[ITU]無線電規(guī)則運(yùn)行的無線電通信服務(wù)。'我們將該定義用于評(píng)估對(duì)所有服務(wù)的潛在干擾和分配,包括與GPS運(yùn)作所在的1559-1610 MHz頻帶中的RNSS相關(guān)的分配。”FCC權(quán)衡了政府和Ligado進(jìn)行的若干測(cè)試,并確定“ 1 dB C / N0降級(jí)指標(biāo)不評(píng)估GPS設(shè)備的實(shí)際性能是否受到影響,因此,不直接解決是否存在委員會(huì)定義的任何“有害干擾”。這項(xiàng)決定尤其重要,因?yàn)镚PS接收機(jī)只能正常工作,直到不能工作為止。洛根·斯科特(Logan Scott)在2016年的一次采訪中說,眾所周知,即使受到嚴(yán)重干擾,GPS接收機(jī)也可以提供準(zhǔn)確的位置信息。斯科特是GPS信號(hào)專家和顧問,專門從事通信、導(dǎo)航和其他系統(tǒng)的射頻信號(hào)處理和波形設(shè)計(jì)。他說,只要GPS接收機(jī)跟蹤衛(wèi)星,它們就可以提供相當(dāng)準(zhǔn)確的定位信息,直到干擾使它們失去對(duì)衛(wèi)星的鎖定為止。用位置誤差代替C / NO降級(jí)可以有效消除安全冗余度。斯科特說:“ GPS絕對(duì)是一種生命安全系統(tǒng)。”GPS接收機(jī)制造商天寶公司在4月16日致電FCC員工時(shí)說,1 dB標(biāo)準(zhǔn)是“最容易識(shí)別和預(yù)測(cè)的度量,它將確保避免有害干擾水平。” “這是確保對(duì)GNSS接收機(jī)進(jìn)行充分保護(hù)的唯一可靠機(jī)制??紤]到GNSS接收器和應(yīng)用的多樣性,替代性指標(biāo)(例如關(guān)鍵性能指標(biāo))在管理上不切實(shí)際,并且僅在有害干擾已經(jīng)發(fā)生之后才揭示問題,從而使GPS用戶獲得不準(zhǔn)確或誤導(dǎo)性的信息。”

一系列條件。選擇降低門檻后,F(xiàn)CC為力嘎多提供了一系列條件,以幫助防止出現(xiàn)問題。它采納了力嘎多的較早提議,即不將最接近GPS頻段的頻譜用于地面服務(wù)。FCC還使用+/- 45度交叉極化基站天線將1526-1536 MHz的下行鏈路功率限制為9.8 dBW(10 W)。FCC寫道:“基于FAA分析,六邊形網(wǎng)格中的最小站間分隔距離應(yīng)為433米。”該機(jī)構(gòu)還規(guī)定了其他位置限制和帶外發(fā)射限制以及報(bào)告和通知要求。力嘎多還必須更換或維修“受到或可能會(huì)受到力嘎多運(yùn)營(yíng)的有害干擾的聯(lián)邦政府設(shè)備”。為了做到這一點(diǎn),他們必須有一種方法,至少要在下行鏈路頻帶中部署基站之前至少30天與當(dāng)?shù)卣粨Q信息,這是一小段可用的力嘎多頻譜,最接近GPS,這對(duì)運(yùn)營(yíng)構(gòu)成了最大的風(fēng)險(xiǎn)。在開始該頻段的操作之前,他們必須向聯(lián)邦機(jī)構(gòu)詳細(xì)說明基站的位置和技術(shù)操作參數(shù),并與受影響的機(jī)構(gòu)一起確定可能受影響的設(shè)備。他們還必須制定程序來修理或更換那些設(shè)備。如果無法修復(fù)或更換設(shè)備,該公司“應(yīng)與受影響的政府機(jī)構(gòu)協(xié)商,以確定軍事設(shè)施可接受的接收功率水平。”

可靠性是關(guān)鍵。C / N0方法包括一些余量,以允許自然波動(dòng)和挑戰(zhàn)(如沉重的樹木覆蓋物)帶來的挑戰(zhàn),削弱信號(hào)接收能力。為什么?您不希望依賴于不可靠接收器的基本或生命安全系統(tǒng)。積極的火車控制使用GPS來幫助防止火車之間的碰撞并保護(hù)在鐵軌旁工作的人。在美國(guó)注冊(cè)的無人機(jī)超過150萬(wàn)個(gè),基于GPS的地理圍欄自動(dòng)使它們遠(yuǎn)離機(jī)場(chǎng)并避免與載人飛機(jī)相撞。根據(jù)國(guó)土安全部的說法,GPS是一項(xiàng)國(guó)家關(guān)鍵職能,絕大多數(shù)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施都依賴GPS。因此,就像土木工程師利用一定的余量來確保駕駛員在被強(qiáng)風(fēng)吹襲的吊橋上安全一樣,頻譜工程師也要通過在GPS干擾測(cè)量中建立安全余量來確保人們的安全。根據(jù)FCC的決定,這一余量將在很大程度上消失。

民用用戶又如何應(yīng)對(duì)吶?民用用戶接受者的情況尚不清楚。力嘎多必須保留免費(fèi)電話號(hào)碼,以使公眾能夠有機(jī)會(huì)報(bào)告干擾。該公司不僅負(fù)責(zé)接聽電話和調(diào)查報(bào)告情況,還必須在一小時(shí)內(nèi)通知FCC存在干擾。人們一定會(huì)對(duì)這種安排感到好奇,因?yàn)檫@使力嘎多和FCC都處在必須解決原本不會(huì)出現(xiàn)的問題的困境中。力嘎多還必須提前六個(gè)月通知GPS接收機(jī)制造商,讓他們逐個(gè)縣地了解基站所在的位置,并每六個(gè)月更新一次覆蓋圖。這表明即使只是回答客戶的問題,接收機(jī)制造商也應(yīng)在處理干擾問題上發(fā)揮一定作用。不清楚是誰(shuí)為非政府所有的接收機(jī)進(jìn)行維修或更換。

由于力嘎多明確表示了使用現(xiàn)有基礎(chǔ)架構(gòu)部署其無線服務(wù)的意圖,因此該公司可以很快開始運(yùn)營(yíng)。但是,F(xiàn)CC依然命令說,力嘎多至少要90天后才能開始運(yùn)作。因此,有一些時(shí)間來考慮下一步。FCC要求的功率限制,預(yù)先通知和糾正機(jī)制的組合將如何有效地保護(hù)GPS,還有待觀察。實(shí)際上,F(xiàn)CC似乎正在預(yù)料到存在一些問題。因此,F(xiàn)CC寫道:“我們的分析不應(yīng)被解釋為不會(huì)對(duì)當(dāng)前正在運(yùn)行或在市場(chǎng)中的任何GPS設(shè)備造成有害干擾。” 歐盟委員會(huì)確實(shí)表示,它承認(rèn)即使由力嘎多支持的測(cè)試也表明“對(duì)某些設(shè)備,特別是高精度設(shè)備,存在潛在的有害干擾”。該機(jī)構(gòu)充滿信心地得出結(jié)論,“基于力嘎多與多家GPS設(shè)備制造商的承諾,提前通知和其他條件……將解決(基于地面的)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)開始之前對(duì)GPS的任何潛在有害干擾。”應(yīng)該說,只有時(shí)間和可能痛苦的經(jīng)歷才能證明一切。