5G大潮下氣象衛星如何應對干擾

□ 許元男

目前，5G 通信已經進入商用階段。5G技術使用的頻段也是衛星氣象微波遙感的頻段之一，因此在5G大潮下氣象衛星如何應對信號干擾，是相關從業者不可忽視的一個問題。

為何大家都要“ 搶”這一頻段呢？讓我們先來科普一下微波。微波一般被認為是波長在1 毫米～30 厘米范圍內的電磁波，而氣象微波遙感就是利用地球反射或輻射的微波信號及大氣的相互作用來遙感探測氣象要素。被動式微波輻射計能夠敏銳地采集到地球本身發射出的比較微弱的微波輻射信號，從而給地球做“體檢”，辨識出環境變化和災害天氣的演化過程，目前已被廣泛應用于資源環境和災害性天氣的監測與預報中。

但隨著手機、廣播、導航等無線電業務的突飛猛進，越來越多的低頻無線電頻段被占用，而這些又與衛星氣象微波遙感所使用的低頻頻段部分重合。

究其原因，是由于這些人類活動所形成的低頻無線電信號會被相近頻率的星載微波輻射計接收，對其觀測數據造成干擾，科學家稱之為無線電射頻干擾。

由于強的無線電射頻干擾信號很容易淹沒相對較弱的地球自身的微波輻射信號，導致衛星微波遙感獲取的局地觀測數據失真，進而產生較大的反演誤差，影響科學家對氣象及其發展趨勢的判斷與預測。

無線電射頻干擾的信號來源包括軍用或民用雷達、移動通信設備、通信衛星、空中交通管制、全球導航定位系統、各種遙控系統等。研究表明，在低頻頻段的衛星微波觀測數據中，無線電射頻干擾信號在陸地和海洋上均有存在。

微波輻射計是一種測量較寬頻段內相對微弱的自然微波輻射的高靈敏度接收機。目前中國、美國、日本的部分氣象衛星上裝有先進的多頻段星載微波輻射計，據報道，它們低頻通道的觀測數據均不同程度地受到了無線電射頻信號的干擾，降低了信號質量。

近年來，移動通信技術發展日新月異，目前世界主要大國或地區都在向5G 時代邁進。移動通信技術代際升級的實質，主要就是空域資源與高頻段資源的結合。目前，空域資源是主要手段，如何進一步挖潛已成為業界難題，所以對更高頻率的頻段資源進行開發利用，成為5G 技術發展的迫切需求。

正如一枚硬幣總有正反面，與此相對應的是氣象微波遙感中的高頻頻段將會受到人為無線電射頻信號的干擾，很可能影響到對氣象環境的監測與預報。可以說，在5G 發展的大潮下，氣象微波遙感技術急需提升能力，需要進一步豐富技術手段，提升技術水平。

目前，世界各國研究人員對星載微波輻射計的無線電射頻干擾辨識做了大量的研究，并提出了多種干擾信號辨識方法，從而提高辨識的準確性。為了進一步抑制無線電射頻干擾，科學家還需要做很多信息處理技術方面的研究。

另外，星載降水測量雷達作為一種新型的主動式微波氣象遙感儀器，具有其他被動氣象遙感設備所不具備的獨特優點。它可與微波輻射計等其他被動氣象遙感儀器聯合使用，提高被動氣象遙感載荷的效能。

未來，主被動結合、算法先進的氣象微波遙感必將實現高頻次、高時效、大范圍的氣象觀測，為全球氣象災害的監測和預報提供有力支撐。