5G大潮下氣象衛(wèi)星如何應(yīng)對干擾

□ 許元男

目前，5G 通信已經(jīng)進(jìn)入商用階段。5G技術(shù)使用的頻段也是衛(wèi)星氣象微波遙感的頻段之一，因此在5G大潮下氣象衛(wèi)星如何應(yīng)對信號(hào)干擾，是相關(guān)從業(yè)者不可忽視的一個(gè)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(rèn)為是波長在1 毫米～30 厘米范圍內(nèi)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(hào)及大氣的相互作用來遙感探測氣象要素。被動(dòng)式微波輻射計(jì)能夠敏銳地采集到地球本身發(fā)射出的比較微弱的微波輻射信號(hào)，從而給地球做“體檢”，辨識(shí)出環(huán)境變化和災(zāi)害天氣的演化過程，目前已被廣泛應(yīng)用于資源環(huán)境和災(zāi)害性天氣的監(jiān)測與預(yù)報(bào)中。

但隨著手機(jī)、廣播、導(dǎo)航等無線電業(yè)務(wù)的突飛猛進(jìn)，越來越多的低頻無線電頻段被占用，而這些又與衛(wèi)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(dòng)所形成的低頻無線電信號(hào)會(huì)被相近頻率的星載微波輻射計(jì)接收，對其觀測數(shù)據(jù)造成干擾，科學(xué)家稱之為無線電射頻干擾。

由于強(qiáng)的無線電射頻干擾信號(hào)很容易淹沒相對較弱的地球自身的微波輻射信號(hào)，導(dǎo)致衛(wèi)星微波遙感獲取的局地觀測數(shù)據(jù)失真，進(jìn)而產(chǎn)生較大的反演誤差，影響科學(xué)家對氣象及其發(fā)展趨勢的判斷與預(yù)測。

無線電射頻干擾的信號(hào)來源包括軍用或民用雷達(dá)、移動(dòng)通信設(shè)備、通信衛(wèi)星、空中交通管制、全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)、各種遙控系統(tǒng)等。研究表明，在低頻頻段的衛(wèi)星微波觀測數(shù)據(jù)中，無線電射頻干擾信號(hào)在陸地和海洋上均有存在。

微波輻射計(jì)是一種測量較寬頻段內(nèi)相對微弱的自然微波輻射的高靈敏度接收機(jī)。目前中國、美國、日本的部分氣象衛(wèi)星上裝有先進(jìn)的多頻段星載微波輻射計(jì)，據(jù)報(bào)道，它們低頻通道的觀測數(shù)據(jù)均不同程度地受到了無線電射頻信號(hào)的干擾，降低了信號(hào)質(zhì)量。

近年來，移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展日新月異，目前世界主要大國或地區(qū)都在向5G 時(shí)代邁進(jìn)。移動(dòng)通信技術(shù)代際升級(jí)的實(shí)質(zhì)，主要就是空域資源與高頻段資源的結(jié)合。目前，空域資源是主要手段，如何進(jìn)一步挖潛已成為業(yè)界難題，所以對更高頻率的頻段資源進(jìn)行開發(fā)利用，成為5G 技術(shù)發(fā)展的迫切需求。

正如一枚硬幣總有正反面，與此相對應(yīng)的是氣象微波遙感中的高頻頻段將會(huì)受到人為無線電射頻信號(hào)的干擾，很可能影響到對氣象環(huán)境的監(jiān)測與預(yù)報(bào)?？梢哉f，在5G 發(fā)展的大潮下，氣象微波遙感技術(shù)急需提升能力，需要進(jìn)一步豐富技術(shù)手段，提升技術(shù)水平。

目前，世界各國研究人員對星載微波輻射計(jì)的無線電射頻干擾辨識(shí)做了大量的研究，并提出了多種干擾信號(hào)辨識(shí)方法，從而提高辨識(shí)的準(zhǔn)確性。為了進(jìn)一步抑制無線電射頻干擾，科學(xué)家還需要做很多信息處理技術(shù)方面的研究。

另外，星載降水測量雷達(dá)作為一種新型的主動(dòng)式微波氣象遙感儀器，具有其他被動(dòng)氣象遙感設(shè)備所不具備的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。它可與微波輻射計(jì)等其他被動(dòng)氣象遙感儀器聯(lián)合使用，提高被動(dòng)氣象遙感載荷的效能。

未來，主被動(dòng)結(jié)合、算法先進(jìn)的氣象微波遙感必將實(shí)現(xiàn)高頻次、高時(shí)效、大范圍的氣象觀測，為全球氣象災(zāi)害的監(jiān)測和預(yù)報(bào)提供有力支撐。