气象学家警告！5G通信网络或将干扰天气预报

最近5G的热度持续暴涨，连咱们普通老百姓都能说上几句，成了大众的饭后谈资。在疯狂鼓吹5G、大唱赞歌的时候，这条新闻也算得上是少有的负面新闻了——气象学家警告！美国5G通信网络或将威胁全球天气预报能力。新闻中“全球性”、“气象专家”、“风暴”、“大面积瘫痪”等关键词，非常有灾难片的既视感。

实际上，5G通信网络建设影响水蒸气信号检测本质上和我们每天无形中所经历的同频/邻频干扰是相同的道理：水蒸气以23.8GHz这个频率发出微弱的信号，当某个无线通信业务也刚好采用该频段进行通信时，便会使得信号接收端无法区分该频段上的两个信号，误以为都是本该接收的信号，从而导致水蒸气的检测或预测受到干扰。那么，为什么5G会加剧对气象预测等“冷门”行业的影响？此类干扰是什么原因引发的？如何避免？我们应该如何看待5G？

获取5G频谱牌照是进入5G市场的入场券，然而，频谱资源总量有限，目前可用频谱已经严重稀缺且已划分的频谱异常拥挤，其拥挤程度可以参见如下这张经典的美国频谱分布图。6GHz以下频段信号覆盖广、穿透力强、组网成本低，更适用于移动通信，但是随着各类移动业务的发展，仅6GHz以下频段已经不能满足人们对通信带宽和速率的需求，开拓更高频段成了提升5G通信带宽的主要途径。比如，美国FCC（联邦通信委员会）已经开始或计划拍卖5G超高频频谱资源，包括24GHz， 28GHz，37GHz、39GHz和47GHz等。

和频谱资源相比，黄金的价值已经不值一提了，在频谱日益紧缺的前提下，频谱资源分毫必争，这也就引发了未来5G的通信频段将会触及“冷门”行业所在或邻近频段，比如36-37 GHz这个频段对于EESS（无源）测量降雨、降雪、海冰和水蒸气非常重要，在过去的20年中一直用于降雪、海冰、土壤湿度、微波植被指数以及地表温度的气候研究。但是，随着5G通信频段的开发和利用，当5G采用相邻频段通信时，就会对以上观测和研究产生影响。

美国频谱分布图

新闻中的现象本质上是邻频/同频干扰所致。邻频/同频干扰与我们息息相关，无处不在。由于频谱资源总量有限，为了提高频谱资源的利用效率，让用户可以享受较大的通信带宽和较高的速率，无线通信系统通常采用频谱复用策略，也就是让不同的蜂窝小区或业务可以在同一时间内使用相同的频段。

以下图为例，当相邻的小区使用相同频段进行通信时，处于小区边缘的两个用户能同时接收到来自各自基站和相邻小区基站发出的信号，由于信号传输的频段是相同的，用户难以区分待接收的数据信号和邻小区干扰，所以会在某一频段上同时“听到”两个信号，从而加剧了信号错误接收概率，影响通信质量。去除同频干扰的方案有很多，此文中不再一一介绍，其中一个方案是合理的频谱调度和分配，举一个直观的例子：拉远使用相同频段的蜂窝小区或业务的距离，就像不论武汉使用什么频段都不可能对上海的用户带来干扰，远离城市中心的船舶上使用的频段也不会影响城市用户。

频谱复用导致临小区同频干扰

从1G到4G通信的发展是用户需求所驱动，每一代通信系统都会有一个新的变革性技术产生，并给通信系统性能带来质的飞跃，比如，第一代通信系统采用模拟技术，基本只能面向模拟通话，从第二代开始采用数字技术，可以使用网络，第三代开始采用CDMA无线接入技术，实现了多媒体服务，第四代采用多天线、多载波技术，大幅提升通信速率的同时也可以支持多样化个性化的服务。

从目前来看，5G是挖掘用户需求、提升用户体验的时代，5G主要服务于三大典型场景：增强型移动通信eMBB、超大规模物联mMTC和超低延时高可靠通信URRLLC，即将催生出听起来很酷炫的3D/超高清视频、物联网、无人驾驶等新兴业务，这些业务使得5G成功的吸引了大量的眼球，但是在我们热捧5G的同时也应该保持一个冷静的头脑，5G的关键技术大多是在已有技术上的改进，尚无变革性的技术担当，而且很多热门技术仍处于试验阶段，甚至连实验室都还没有走出去，我们要耐心等待5G的发展和雄起。