隨著無線通信技術(shù)的蓬勃發(fā)展，工作在2.4 GHz ISM頻段的設(shè)備數(shù)量快速增長，使得這一頻段日漸擁擠，設(shè)備間干擾也越發(fā)嚴重，因此，各廠商都競相開發(fā)工作在更高頻段的無線通信設(shè)備，為順應(yīng)這一需求，各國政府陸續(xù)開放了5 GHz的免許可頻段。
然而，5.25～5.35 GHz和5.47～5.725 GHz是全球雷達系統(tǒng)的工作頻段，為了避免工作在5 GHz頻段的無線通信設(shè)備對雷達系統(tǒng)造成干擾，各國對這些設(shè)備的要求除了功率、頻譜等常規(guī)項目以外，還特別增加了對動態(tài)頻率選擇（DFS：Dynamic Frequency Selection）特性的要求。
目前，北美、歐洲、加拿大、澳大利亞、日本以及韓國都已對DFS進行了強制要求，不能通過DFS測試的5 GHz設(shè)備（例如802.11a、802.11n設(shè)備）將不能進入市場進行銷售。文章將針對北美和歐洲的DFS測試要求展開討論，并給出DFS測試的系統(tǒng)解決方案。
1、DFS測試要求
從根本上說，DFS是一種信道分配方案，設(shè)備通過DFS功能動態(tài)地選擇或改變工作頻率，以避免其對其他系統(tǒng)，尤其是雷達系統(tǒng)的干擾或避免其他系統(tǒng)對自身的干擾。
FCC Part 15 Subpart E規(guī)定，工作在5.25～5.35 GHz和5.47～5.725 GHz的U-NII（Unlicensed National Information Infrastructure）設(shè)備，應(yīng)當具備DFS雷達檢測機制。ETSI EN 301 893標準也對工作在此頻段的設(shè)備做出了相同的要求。另外，加拿大、澳大利亞和亞洲的日本、韓國也都對DFS制定了相應(yīng)的標準和規(guī)范。由于工作在5 GHz頻段的無線通信設(shè)備類型較少，目前，DFS測試的對象主要是802.11a、802.11n等工作在5 GHz頻段的Wi-Fi設(shè)備。應(yīng)Wi-Fi聯(lián)盟的要求，F(xiàn)CC還專門發(fā)布了備忘錄FCC 06-96，對DFS的測試進行了詳細規(guī)范。
表1 FCC和ETSI標準中的DFS測試項目列表
各測試項的測試內(nèi)容說明如下：
（1）工作信道的均勻分布：要求被測設(shè)備（UUT：Unit Under Test）在5.25～2.35 GHz和5.47～5.725 GHz頻段等概率地選擇工作信道。
（2）雷達信號檢測帶寬：從UUT工作信道的中心頻率開始，以1 MHz步長增加（或減少）雷達信號頻率，觀察UUT的反應(yīng)，直到UUT無法檢測到雷達信號，以獲得UUT能夠檢測到的雷達信號的頻率范圍。
（3）初始信道可用性檢測時間：UUT在完成開機操作后，應(yīng)該對當前工作信道進行1分鐘檢測，觀察UUT的信道檢測機制，UUT應(yīng)當在完成1分鐘的信道檢測之后才開始發(fā)送射頻信號。
（4）信道可用性檢測：UUT在完成開機操作后，將對當前工作信道進行1分鐘檢測，本測試項要求在1分鐘信道檢測時間的最初和最后時刻在UUT工作信道發(fā)送雷達信號，由于雷達信號的出現(xiàn)，UUT在完成1分鐘檢測之后，應(yīng)當不在該信道發(fā)送射頻信號。
（5）信道遷移時間：UUT與其相關(guān)聯(lián)的設(shè)備進行業(yè)務(wù)傳輸時，在UUT工作信道發(fā)送雷達信號，從雷達信號停止發(fā)送開始計時，UUT（如果UUT是主設(shè)備，則包括與之相關(guān)的所有從設(shè)備）應(yīng)當在限定時間內(nèi)停止在該信道進行業(yè)務(wù)傳輸。
（6）信道停止傳送時間：UUT與其相關(guān)聯(lián)的設(shè)備進行業(yè)務(wù)傳輸時，在UUT工作信道發(fā)送雷達信號，從雷達信號停止發(fā)送開始，在該信道上的傳輸時間總和不能超過限值。
（7）信道不可占用周期：UUT在某一信道檢測到雷達信號之后，不能在該信道進行業(yè)務(wù)傳輸?shù)臅r間限值。
（8）檢測門限統(tǒng)計性能測試：在UUT工作信道以規(guī)定的電平值發(fā)送指定的雷達信號，該測試需要在相同的條件下重復(fù)進行多次，以統(tǒng)計UUT能夠檢測到的雷達信號的概率。
從表1中可以看出，ETSI的DFS測試項目是FCC的子集，那么是不是產(chǎn)品只要通過了FCC的測試，就不必再依據(jù)ETSI標準進行測試了呢?FCC與ETSI測試的區(qū)別體現(xiàn)在什么地方呢?
對于第一個問題，答案是否定的。FCC與ETSI的DFS測試的最大區(qū)別體現(xiàn)在對雷達信號的選擇上，表2和表3分別給出了FCC和ETSI對雷達脈沖信號的要求。
表2 FCC規(guī)范DFS測試的雷達信號要求
表3 ETSI標準DFS測試的雷達信號要求
2、DFS測試解決方案
由于DFS測試開始的時間較晚，目前國際上還沒有統(tǒng)一的測試方案，文章將結(jié)合FCC和ETSI的DFS測試要求，給出一套DFS的測試系統(tǒng)解決方案，可用于實現(xiàn)DFS的全自動測試。
盡管FCC和ETSI對雷達信號的要求不同，但對于相同的測試項目，二者的測試方法一致。因此，本小節(jié)將重點針對FCC的測試要求闡述DFS測試系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理。DFS測試系統(tǒng)連接框圖如圖1和圖2所示。
圖1 主設(shè)備/帶DFS功能的從設(shè)備的DFS測試框圖
圖2 從設(shè)備DFS測試框圖
DFS測試中被測設(shè)備類型被分為三類，不同類型的UUT使用不同的測試連接方案。主設(shè)備（Mas-ter）使用圖1所示的系統(tǒng)解決方案，測試過程中向UUT發(fā)送雷達信號，測試結(jié)果顯示為UOT在雷達信號出現(xiàn)前后的時域波形變化。對于不帶DFS功能的從設(shè)備（Client），可使用圖2給出的系統(tǒng)解決方案，測試過程中，向與UUT相關(guān)聯(lián)的Master設(shè)備發(fā)送雷達信號，在Master-設(shè)備對雷達信號做出反應(yīng)后，觀察UUT的行為，測試結(jié)果顯示為整個信道在雷達信號出現(xiàn)前后的信號時域波形變化。對于帶有DFS功能的從設(shè)備，根據(jù)測試項目的不同，分別選擇圖1或圖2進行測試系統(tǒng)連接。
無論測試使用的是哪種測試連接方式，框圖中各設(shè)備所起的作用不變。矢量信號分析儀的作用包括兩方面，一是在調(diào)試產(chǎn)生雷達信號階段驗證各種雷達信號，特別是線性調(diào)頻脈沖（Chirp）雷達信號的頻域和時域波形是否滿足測試要求；另一方面，用來顯示和記錄測試結(jié)果。儀表選用R&S公司的FSQ26。
對于雷達信號發(fā)生器，盡管目前市場上能夠產(chǎn)生脈沖信號的設(shè)備非常多，但由于測試時使用的雷達脈沖信號特殊，信號的多種參數(shù)都需隨機選取，且雷達信號參數(shù)的變化很快（微秒級），還要控制脈沖信號的個數(shù)，目前，沒有任何一款脈沖信號發(fā)生器能夠直接產(chǎn)生DFS測試所需的信號。本系統(tǒng)選用了R&S公司的脈沖信號發(fā)生器SMF100A，通過對其進行編程控制，產(chǎn)生測試需要的雷達信號。
主控PC上裝有測試軟件，能夠控制雷達信號發(fā)生器按照要求在指定的時間發(fā)送雷達信號，并同時控制信號分析儀正確地記錄測試結(jié)果。
圖中另外兩臺控制/顯示計算機的作用，就是用來與UUT之間傳送指定的視頻業(yè)務(wù)流，監(jiān)控視頻業(yè)務(wù)流的傳輸情況，并能實時跟蹤被測設(shè)備的工作狀態(tài)。由于本測試對時間精度要求很高，銣鐘能夠為信號源和頻譜分析儀提供良好的參考時間信號，提高測試精度。
在進行測試時，UUT的輸出功率設(shè)置在最大值，通常大于20 dBm，而雷達干擾信號的強度則低于-60 dBm，為了能夠在測試結(jié)果圖中準確分辨出雷達信號與UUT的信號，不能將頻譜分析儀、雷達信號發(fā)生器以及被測設(shè)備簡單地連接在一起進行測試，測試系統(tǒng)將通過調(diào)整各個衰減器的衰減值，使頻譜儀上顯示的各個信號的強度關(guān)系為：雷達信號最大，UUT信號其次，而與UUT進行關(guān)聯(lián)的設(shè)備信號強度最低。
3、DFS的測試現(xiàn)狀
歐洲的ETSI EN 301893標準從2003年8月的V1.2.3版本開始，加入了對DFS功能的測試要求，并于2004年開始進行DFS的測試；亞洲的日本和韓國也于2005年開始進行DFS的測試；美國的FCC則在2006年2月公布，凡是2006年7月20日之后申請的5 GHz頻段U-NII認證設(shè)備，必須滿足FCC Part 15.407中規(guī)定的DFS要求；另外，澳大利亞的標準AS/NZS4268:2003+A1:2004中也對DFS進行了要求，而加拿大已經(jīng)在RSS 210中提出了DFS要求，但具體的測試方法以及用于測試的雷達信號類型還在進一步的制訂當中。
4、結(jié)語
從各國對DFS的測試要求看來，今后工作在5 GHz頻段的無線通信設(shè)備，只要其工作信道落入了雷達系統(tǒng)的工作頻段，都需要具備DFS功能。目前DFS的測試在國內(nèi)還處于初始階段，人們對DFS的測試內(nèi)容、測試方法等還缺乏較深入的理解。文章深入分析了DFS的測試要求和測試方法，并給出了DFS系統(tǒng)解決方案，對5 GHz頻段設(shè)備的DFS認證測試工作具有重要的參考價值。
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