鵝知道 | 美國專家說5G會干擾氣象預報 這不是危言聳聽

作者系知乎用戶、華中科技大學博士邱雙，從事5G物理層技術研究，本文首發騰訊科技

最近5G的熱度持續暴漲，連咱們普通老百姓都能說上幾句，成了大眾的飯後談資。在瘋狂鼓吹5G、大唱讚歌的時候，這條新聞也算得上是少有的負面新聞了——《天氣學家警告：美國5G通信網絡或將威脅全球氣象預報能力》。新聞中“全球性”、“天氣專家”、“風暴”、“大面積癱瘓”等關鍵詞，非常有災難片的既視感。

實際上，5G通信網絡建設影響水蒸氣信號檢測本質上和我們每天無形中所經歷的同頻/鄰頻干擾是相同的道理：水蒸氣以23.8GHz這個頻率發出微弱的信號，當某個無線通信業務也剛好採用該頻段進行通信時，便會使得信號接收端無法區分該頻段上的兩個信號，誤以為都是本該接收的信號，從而導致水蒸氣的檢測或預測受到干擾。那麽，為什麽5G會加劇對天氣預測等“冷門”行業的影響？此類干擾是什麽原因引發的？如何避免？我們應該如何看待5G？

獲取5G頻譜牌照是進入5G市場的入場券，然而，頻譜資源總量有限，目前可用頻譜已經嚴重稀缺且已劃分的頻譜異常擁擠，其擁擠程度可以參見如下這張經典的美國頻譜分布圖。6GHz以下頻段信號覆蓋廣、穿透力強、組網成本低，更適用於移動通信，但是隨著各類移動業務的發展，僅6GHz以下頻段已經不能滿足人們對通信帶寬和速率的需求，開拓更高頻段成了提升5G通信帶寬的主要途徑。比如，美國FCC（聯邦通信委員會）已經開始或計劃拍賣5G超高頻頻譜資源，包括24GHz， 28GHz，37GHz、39GHz和47GHz等。

和頻譜資源相比，黃金的價值已經不值一提了，在頻譜日益緊缺的前提下，頻譜資源分毫必爭，這也就引發了未來5G的通信頻段將會觸及“冷門”行業所在或鄰近頻段，比如36-37 GHz這個頻段對於EESS（無源）測量降雨、降雪、海冰和水蒸氣非常重要，在過去的20年中一直用於降雪、海冰、土壤濕度、微波植被指數以及地表溫度的氣候研究。但是，隨著5G通信頻段的開發和利用，當5G採用相鄰頻段通信時，就會對以上觀測和研究產生影響。

新聞中的現象本質上是鄰頻/同頻干擾所致。鄰頻/同頻干擾與我們息息相關，無處不在。由於頻譜資源總量有限，為了提高頻譜資源的利用效率，讓用戶可以享受較大的通信帶寬和較高的速率，無線通信系統通常採用頻譜複用策略，也就是讓不同的蜂窩小區或業務可以在同一時間內使用相同的頻段。

以下圖為例，當相鄰的小區使用相同頻段進行通信時，處於小區邊緣的兩個用戶能同時接收到來自各自基地台和相鄰小區基地台發出的信號，由於信號傳輸的頻段是相同的，用戶難以區分待接收的數據信號和鄰小區干擾，所以會在某一頻段上同時“聽到”兩個信號，從而加劇了信號錯誤接收概率，影響通信質量。去除同頻干擾的方案有很多，此文中不再一一介紹，其中一個方案是合理的頻譜調度和分配，舉一個直觀的例子：拉遠使用相同頻段的蜂窩小區或業務的距離，就像不論武漢使用什麽頻段都不可能對上海的用戶帶來干擾，遠離城市中心的船舶上使用的頻段也不會影響城市用戶。

從1G到4G通信的發展是用戶需求所驅動，每一代通信系統都會有一個新的變革性技術產生，並給通信系統性能帶來質的飛躍，比如，第一代通信系統採用模擬技術，基本只能面向模擬通話，從第二代開始採用數字技術，可以使用網絡，第三代開始採用CDMA無線接入技術，實現了多媒體服務，第四代採用多天線、多載波技術，大幅提升通信速率的同時也可以支持多樣化個性化的服務。

從目前來看，5G是挖掘用戶需求、提升用戶體驗的時代，5G主要服務於三大典型場景：增強型移動通信eMBB、超大規模物聯mMTC和超低延時高可靠通信URRLLC，即將催生出聽起來很酷炫的3D/超高清視頻、物聯網、無人駕駛等新興業務，這些業務使得5G成功的吸引了大量的眼球，但是在我們熱捧5G的同時也應該保持一個冷靜的頭腦，5G的關鍵技術大多是在已有技術上的改進，尚無變革性的技術擔當，而且很多熱門技術仍處於試驗階段，甚至連實驗室都還沒有走出去，我們要耐心等待5G的發展和雄起。

欄目介紹

“鵝知道”系騰訊新聞和知乎聯合出品的精品欄目，針對科技熱點新聞，精選知乎用戶的優質回答，為用戶高效帶來可信賴的解讀。