前言

《2021财年国防授权法》第1663条要求美国防部（DoD）与美国国家科学、工程和医学研究院签订协议，对联邦通信委员会2020年4月19日通过的命令和授权（FCC 20-48）进行独立的技术审查，只要该命令和授权影响国防部的设备、操作或活动。美国防部长办公室、首席信息官在空军研究实验室的协助下，与国家研究院签订了一份合同，国家研究院任命了审查联邦通信委员会第20-48号命令授权在GPS频段附近运行地面无线电网络的委员会（委员会成员简历见附录D），按照附录A的任务说明进行研究。

从2021年9月到2022年4月，委员会几乎每周都会开会，以规划研究；听取专家和利益相关者的情况介绍（附录B）；并审查相关报告、技术文献和提交给委员会的书面材料（附录C）。

总结

背景情况

2020年4月19日，美国联邦通信委员会（FCC）通过了第20-48号命令，授权Ligado Networks, LLC推进低功率地面全国性无线电网络的部署和运营。该命令授权Ligado在移动卫星服务（MSS）分配的1525-1559MHz频段内提供地面基站到移动地球站的下行链路传输，并在1626.5-1660.5MHz频段的1627.5-1637.5和1646.5-1656.5MHz频段提供移动地球站到地面基站的上行链路传输。该命令是在17年前Ligado的权益前身（AMSC附属公司）最初获得某些MSS许可证时开始的一个过程。这个过程涉及到多次申请修改和大量测试评估和分析研究的委托。这一区域频谱的复杂性，包括其与全球定位系统（GPS）和其他卫星服务的毗邻关系，以及所涉及的各种商业、经济和国家安全利益，导致一些方面质疑FCC命令所依据的分析和假设。为了帮助阐明这一争议，美国国会要求国家科学、工程和医学研究院进行研究。

这项研究和报告的动机是，Ligado系统按照FCC 20-48授权的条款部署时，其信号可能会扰乱GPS或MSS服务。问题是：（1）无线电频率发射器并不是以任意尖锐的截止频率运行的，因此，根据其发射功率谱的下降速度（作为频率的函数），可能会发射超出其授权频带的功率；以及（2）电磁频谱的接收器并不是只在以任意尖锐的边界定义的频带内 "听"，因此可能接收来自其设计频带之外的频率的功率。FCC的目标是使宝贵的频谱资源得到尽可能多的有效利用，并与相邻信号导致接收者受到干扰时可能产生的有害影响相平衡。

GPS服务对现代经济和国防行动至关重要。标准接收机提供米级的定位信息和十几纳秒级的精确计时。高精度的接收机，如那些用于测量、大地测量、基础设施和农业应用的接收机，可以提供厘米或更小范围的定位服务。GPS接收机的干扰有可能导致性能下降或失去操作。

这项研究并不负责考虑FCC在授权Ligado系统时是否达成了正确的结果。这是FCC的程序范围，涉及到诉讼过程中广泛的相关方的材料和证词。相反，委员会被要求考虑三项具体任务，对这些任务的回应构成了本研究的主要内容。委员会的三项主要任务，按照任务说明（见附录A），如下：

任务1: 评估在评估可能对GPS服务造成危害的干扰的两种常用方法中，哪一种能最有效地减轻对GPS服务和美国国防部（DoD）业务和活动的有害干扰风险。
任务2：评估授权的Ligado服务对GPS、MSS和其他商业或国防部的服务和业务产生有害干扰的可能性。
任务3：评估FCC命令中的措施的可行性、实用性和有效性，以减轻对国防部设备、操作和活动的有害干扰影响。

在对这些任务作出回应时，委员会强调了三个要点:

在本报告中，术语 "有害干扰"，是FCC使用的定义术语，特别是与一般术语 "干扰 "不是一回事，后者描述了当一些其他信号以降低有效接收信噪比（SNR）的方式影响预定接收信号时，在接收器中发生的情况。本报告在更广泛的意义上使用了未加标题的术语 "有害干扰"，以暗示接收器操作的退化，而不评估这种退化是否真的导致功能退化或接收器是否按照FCC规则操作。委员会认为，在任务说明中，"有害干扰 "是指定义的术语。
“有害干扰”的法律定义还包括受影响的设备是否 "按照[国际电信联盟]无线电条例运行 "和 "按照本章规定运行"。然而，该委员会是在假定其负责确定现有的无线电导航卫星服务（RNSS）或MSS是否会受到独立于任何法律裁决的Ligado干扰的情况下进行的，并集中于有害干扰的物理学和工程学问题。
FCC 20-48仅授权Ligado在美国境内使用频谱。委员会没有评估，也没有得出关于在美国以外的有关频段的排放可能造成的干扰的结论。

对研究任务三要素的回答

任务1: 评估有害干扰问题的方法

任务1问的是，在评估有害干扰问题的两种普遍建议的方法中，哪一种是基于信号-噪声干扰保护标准（IPC），另一种是基于对GPS位置误差的逐个设备测量，能最有效地减轻对GPS服务和国防部行动和活动的有害干扰风险。

结论1：目前评估有害干扰问题的两种方法都不能有效地减轻有害干扰的风险。

两种方法都没有提供分析性的、可重复的或直接的标准来评估新进入者。两种方法在评估对现有接收机的有害干扰方面都有作用。信噪比方法作为一个决定因素或阈值是不灵活的，在某些情况下提供的可能是一个过于保守的排放限制，因为没有一个单一的信噪比退化值来决定何时对接收机性能的各种可能的损害会变得很严重。位置测量方法依赖于测试抽样方法，在适用于GPS系统的许多不同用途方面过于狭窄。

在这两种方法中，基于信噪比的方法，如果操作得当，是更全面和更有信息量的。通过指出链路余量的退化，这种方法可以用来预测广泛的使用情况下的有害影响。然而，普遍提倡的1分贝信噪比损失标准并没有与FCC的有害干扰定义联系起来。尽管遵守 "1分贝标准 "通常可以防止有害干扰，但绝大多数GPS使用情况并没有经历该水平的有害干扰。因此，1分贝的标准是预防性的，但也是保守的。

有害干扰的确定取决于发射器和接收器的特性以及每个具体用途的细节。有一系列广泛的GPS用例--例如，汽车导航、网络计时、精确测量和耕作、地球物理监测以及飞机的地面和飞行操作--所有这些都可能与国防部的行动有关。这些用例有不同的故障模式，这导致了不同的干扰容忍度。评估潜在有害干扰的最适当方法必须映射到每个相关用例。例如，一些应用在失去编码锁定时受到损害，而其他应用则因失去载波相位锁定而受到损害。因此，在应用于逐个设备的性能时，使用单一的、基于固定信噪比的IPC是不实际的。

任务中提出的问题并没有直接解决更大的挑战：无论采用哪种方法，都可以得出截然不同的结论。有许多测试设计的细节必须考虑，包括确定使用哪种路径损耗模型，使用适当的隔离范围，天线耦合，特定接收器的设计对邻带功率不敏感的程度，以及性能阈值。即使对于一个特定的用例，这些问题也不容易解决。此外，每个设备的信噪比阈值可能会造成下游的危险--接收器制造商可能会被激励继续使用过时的设计，从而排除对附近频谱的更高价值的使用，或者设计出对相邻频段不敏感的接收器来要求频谱地役权。

归根结底，由于需要密集的、逐个设备的测试，这两种建议的方法都很麻烦。它们没有提供一个可工程化的、可预测的标准，让新进入者可以很容易地用来评估影响。因此，这些方法阻碍了在更有效地利用频谱方面的进展。一个新的申请者在一个新的相邻信道上的排放将有很大的困难来确定发射器的功率水平和距离，以保证不对已安装的GPS接收机造成有害干扰。一个GPS接收机设计者将无法设计出一个能保证容忍未知的未来允许的邻带功率水平的接收机。

任务2：对GPS和移动卫星服务的有害干扰

任务2询问拟议的Ligado网络对GPS、MSS和其他商业或国防部服务的有害干扰的潜力，包括影响国防部行动和活动的潜力。这种潜力是在几个不同的用例中进行评估的，每个用例都限制在美国境内运行。

对于全球定位系统，已经进行了几组干扰测试，这些测试涵盖了来自许多不同类别的接收器和供应商的许多有代表性的全球定位系统设备。这些测试评估了各种情况，并主张采用不同的指标来确定有害干扰的发生。尽管有这些差异，结果一致表明，大多数设备没有经历有害干扰。这将在第2.2节中详细讨论。

结论2：根据为Ligado程序提供信息的测试结果，大多数商业生产的一般导航、计时、手机或认证的航空GPS接收机不会经历FCC授权的Ligado发射的重大有害干扰。高精度接收机是最脆弱的接收机类别，在测试的单位中，将经历重大有害干扰的比例最大。

委员会还就GPS接收机的技术状况得出了以下结论:

结论3：为任何GPS应用建立一个对Ligado信号具有强健性的接收器是当前技术的现状，所有的GPS接收器制造商都可以推出新的设计，可以与授权的Ligado信号共存，并取得良好的性能，即使他们现有的设计不能。

谈到对MSS的影响，委员会认为，全球星系统不太可能遇到有害的干扰，因为只有它的上行链路在L波段，而且它使用码分多址（CDMA）信号。然而。

结论4：铱星终端将在其下行链路上遇到由在UL1频段工作的Ligado用户终端造成的有害干扰，而这些铱星终端在Ligado发射器的很大范围内--高达732米。

此外，国防部已经评估了FCC 20-48对部门设备和任务的影响。以下是在2022年3月15日的一组幻灯片中提供给委员会的摘要要点。需要注意的是，这些结论是由国防部断言的，没有提供公开的支持数据，委员会也没有在公开会议上讨论。

国防部和机构间合作伙伴进行了测试，以确定对GPS的影响（抓住了FCC第20-48号命令的授权部署）。测试表明，拟议的信号会对关键的国家安全任务能力带来有害的干扰。
FCC第20-48号命令授权的地面网络将对国防部任务产生不可接受的有害干扰。FCC第20-48号命令中的缓解技术和其他监管规定，不足以保护国家安全任务。

与国防部系统和任务有关的测试结果和分析的其他信息在本报告的机密附件中讨论。

任务 3：FCC 命令中缓解措施的可行性、实用性和有效性

任务3询问了FCC命令中要求的与国防部设备、操作和活动有关的缓解措施的可行性、实用性和有效性。FCC命令列举了当接收器遇到有害干扰时可能采取的几种缓解措施，包括但不限于为Ligado发射器制定禁区；更换组件（如天线或过滤器）或整个接收器；为Ligado启用 "杀死开关 "机制，以关闭某些地理位置的发射器；以及Ligado与受影响的政府机构之间的额外谈判缓解措施，以便Ligado在某些装置上将排放减少到可接受的接收功率水平。

对于GPS系统的有害干扰问题，上述任何可能的缓解措施的有效性和实用性都取决于接收器的类型和应用。人们还必须区分两种类型的设备。

经国防部授权/符合规定的设备，批准用于武器和武器运载系统以及其他国家安全认证的设备。
商业GPS设备，当用于国家安全应用时，根据国防部指令4650.08和CJCSI 6140-01有明确的豁免或导航战（NAVWAR）的合规性认定，或用于其他国防部行动或任务的商业设备，如应急反应或伙伴行动。

对于在美国境内使用的经国防部授权/符合规定的设备、GPS接收机或包含此类GPS接收机的系统，用此类设备的较新版本来替换旧设备，这些设备具有免受有害干扰的保护，并且已经合格，这可能是一个合理的解决方案。然而，如果不能立即得到这种替换，本研究认为这不可能是一个令人满意的缓解措施。这些系统通常必须通过非常漫长和昂贵的操作测试认证；一般来说，包括替换或增强旧设备的缓解措施将涉及令人不满意的长期拖延。

关于国防部使用的商业设备，委员会的结论是，一些缓解程序可能是有效的，但只有在它们是及时的、负担得起的和切实可行的情况下。(负担得起的问题最终可能是Ligado的问题，而不是国防部的问题，因为Ligado已经断言，他们已经承诺承担缓解此类国防部干扰问题的费用）。这种行动是高度具体的应用。这些行动包括更换天线子系统；用较新的型号全面更换旧的商业GPS接收机；以及协商扩大禁区，不在其中放置Ligado发射器。

结论5：尽管命令中提出的缓解程序可能是有效的，但在许多情况下，如果没有命令中假定的受影响各方之间的广泛对话，这种缓解可能是不实际的。在某些情况下，缓解措施可能在与运营相关的时间范围内或以合理的成本不可行。

FCC 20-48规定了Ligado和那些声称受到干扰的人进行对话的程序，以确定Ligado是否确实对国防部操作的接收器造成有害干扰负责。正如本报告对推论的分析和对任务1和2的评论（见第1.4、2.1和2.2节）所指出的，干扰并不简单，接收机生活在复杂的电磁环境中。因此，如果不按照命令中的意图进行广泛的对话，缓解是不现实的。即使进行了这样的对话，在某些情况下，在与操作相关的时间和财务参数内，缓解措施可能是不可行的。

补充意见

研究委员会的任务说明（见附录A）还规定，委员会可以处理 "研究委员会认为相关的其他相关问题"。在工作过程中，委员会得出结论，在导致FCC 20-48授权的漫长历程中，围绕技术和行政程序有几个重要问题。第3章提出了一些意见，希望未来的程序可以提供更精简和优化的方法，以平衡对在位者的保护和新进入者在特定频谱区域提供的经济和运营利益最大化。

频谱不动产是一种有生命力的资产，各种方法不仅必须允许一定程度的信心，即已部署的系统在一段时间内不会受到未来不可预见的进入者的影响，而且还必须承认能力会不断发展。在这方面，某种形式的更明确的接收机标准和建立固定的时间段，遵守这些接收机标准将确保一个频段的现有者和新进入者的成功运作，似乎是重要的工具。