5G大潮下气象卫星如何应对干扰

□ 许元男

目前，5G 通信已经进入商用阶段。5G技术使用的频段也是卫星气象微波遥感的频段之一，因此在5G大潮下气象卫星如何应对信号干扰，是相关从业者不可忽视的一个问题。

为何大家都要“ 抢”这一频段呢？让我们先来科普一下微波。微波一般被认为是波长在1 毫米～30 厘米范围内的电磁波，而气象微波遥感就是利用地球反射或辐射的微波信号及大气的相互作用来遥感探测气象要素。被动式微波辐射计能够敏锐地采集到地球本身发射出的比较微弱的微波辐射信号，从而给地球做“体检”，辨识出环境变化和灾害天气的演化过程，目前已被广泛应用于资源环境和灾害性天气的监测与预报中。

但随着手机、广播、导航等无线电业务的突飞猛进，越来越多的低频无线电频段被占用，而这些又与卫星气象微波遥感所使用的低频频段部分重合。

究其原因，是由于这些人类活动所形成的低频无线电信号会被相近频率的星载微波辐射计接收，对其观测数据造成干扰，科学家称之为无线电射频干扰。

由于强的无线电射频干扰信号很容易淹没相对较弱的地球自身的微波辐射信号，导致卫星微波遥感获取的局地观测数据失真，进而产生较大的反演误差，影响科学家对气象及其发展趋势的判断与预测。

无线电射频干扰的信号来源包括军用或民用雷达、移动通信设备、通信卫星、空中交通管制、全球导航定位系统、各种遥控系统等。研究表明，在低频频段的卫星微波观测数据中，无线电射频干扰信号在陆地和海洋上均有存在。

微波辐射计是一种测量较宽频段内相对微弱的自然微波辐射的高灵敏度接收机。目前中国、美国、日本的部分气象卫星上装有先进的多频段星载微波辐射计，据报道，它们低频通道的观测数据均不同程度地受到了无线电射频信号的干扰，降低了信号质量。

近年来，移动通信技术发展日新月异，目前世界主要大国或地区都在向5G 时代迈进。移动通信技术代际升级的实质，主要就是空域资源与高频段资源的结合。目前，空域资源是主要手段，如何进一步挖潜已成为业界难题，所以对更高频率的频段资源进行开发利用，成为5G 技术发展的迫切需求。

正如一枚硬币总有正反面，与此相对应的是气象微波遥感中的高频频段将会受到人为无线电射频信号的干扰，很可能影响到对气象环境的监测与预报。可以说，在5G 发展的大潮下，气象微波遥感技术急需提升能力，需要进一步丰富技术手段，提升技术水平。

目前，世界各国研究人员对星载微波辐射计的无线电射频干扰辨识做了大量的研究，并提出了多种干扰信号辨识方法，从而提高辨识的准确性。为了进一步抑制无线电射频干扰，科学家还需要做很多信息处理技术方面的研究。

另外，星载降水测量雷达作为一种新型的主动式微波气象遥感仪器，具有其他被动气象遥感设备所不具备的独特优点。它可与微波辐射计等其他被动气象遥感仪器联合使用，提高被动气象遥感载荷的效能。

未来，主被动结合、算法先进的气象微波遥感必将实现高频次、高时效、大范围的气象观测，为全球气象灾害的监测和预报提供有力支撑。