第一次投稿，撰寫了和自己專業(yè)研究相關(guān)的內(nèi)容，仍有許多不足，歡迎批評建議。本文首發(fā)于騰訊科技，知乎賬號同步更新（ID：邱雙，主頁：https://www.zhihu.com/people/qiu-shuang-1119/activities）

最近5G的熱度持續(xù)暴漲，連咱們普通老百姓都能說上幾句，成了大眾的飯后談資。在瘋狂鼓吹5G、大唱贊歌的時(shí)候，這條新聞也算得上是少有的負(fù)面新聞了（新聞鏈接：氣象學(xué)家警告！美國5G通信網(wǎng)絡(luò)或?qū)⑼{全球天氣預(yù)報(bào)能力 http://view.inews.qq.com/a/20190507A00ALT00）。新聞中“全球性”、“氣象專家”、“風(fēng)暴”、“大面積癱瘓”等關(guān)鍵詞，非常有災(zāi)難片的既視感。實(shí)際上，5G通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)影響水蒸氣信號檢測本質(zhì)上和我們每天無形中所經(jīng)歷的同頻/鄰頻干擾是相同的道理：水蒸氣以23.8GHz這個(gè)頻率發(fā)出微弱的信號，當(dāng)某個(gè)無線通信業(yè)務(wù)也剛好采用該頻段進(jìn)行通信時(shí)，便會使得信號接收端無法區(qū)分該頻段上的兩個(gè)信號，誤以為都是本該接收的信號，從而導(dǎo)致水蒸氣的檢測或預(yù)測受到干擾。那么，為什么5G會加劇對氣象預(yù)測等“冷門”行業(yè)的影響？此類干擾是什么原因引發(fā)的？如何避免？我們應(yīng)該如何看待5G？

獲取5G頻譜牌照是進(jìn)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(jīng)嚴(yán)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(jīng)典的美國頻譜分布圖。6GHz以下頻段信號覆蓋廣、穿透力強(qiáng)、組網(wǎng)成本低，更適用于移動通信，但是隨著各類移動業(yè)務(wù)的發(fā)展，僅6GHz以下頻段已經(jīng)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(lián)邦通信委員會）已經(jīng)開始或計(jì)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(jià)值已經(jīng)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(fā)了未來5G的通信頻段將會觸及“冷門”行業(yè)所在或鄰近頻段，比如36-37 GHz這個(gè)頻段對于EESS（無源）測量降雨、降雪、海冰和水蒸氣非常重要，在過去的20年中一直用于降雪、海冰、土壤濕度、微波植被指數(shù)以及地表溫度的氣候研究。但是，隨著5G通信頻段的開發(fā)和利用，當(dāng)5G采用相鄰頻段通信時(shí)，就會對以上觀測和研究產(chǎn)生影響。

美國頻譜分布圖

新聞中的現(xiàn)象本質(zhì)上是鄰頻/同頻干擾所致。鄰頻/同頻干擾與我們息息相關(guān)，無處不在。由于頻譜資源總量有限，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(tǒng)通常采用頻譜復(fù)用策略，也就是讓不同的蜂窩小區(qū)或業(yè)務(wù)可以在同一時(shí)間內(nèi)使用相同的頻段。以下圖為例，當(dāng)相鄰的小區(qū)使用相同頻段進(jìn)行通信時(shí)，處于小區(qū)邊緣的兩個(gè)用戶能同時(shí)接收到來自各自基站和相鄰小區(qū)基站發(fā)出的信號，由于信號傳輸?shù)念l段是相同的，用戶難以區(qū)分待接收的數(shù)據(jù)信號和鄰小區(qū)干擾，所以會在某一頻段上同時(shí)“聽到”兩個(gè)信號，從而加劇了信號錯(cuò)誤接收概率，影響通信質(zhì)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(gè)方案是合理的頻譜調(diào)度和分配，舉一個(gè)直觀的例子：拉遠(yuǎn)使用相同頻段的蜂窩小區(qū)或業(yè)務(wù)的距離，就像不論武漢使用什么頻段都不可能對上海的用戶帶來干擾，遠(yuǎn)離城市中心的船舶上使用的頻段也不會影響城市用戶。

頻譜復(fù)用導(dǎo)致臨小區(qū)同頻干擾

從1G到4G通信的發(fā)展是用戶需求所驅(qū)動，每一代通信系統(tǒng)都會有一個(gè)新的變革性技術(shù)產(chǎn)生，并給通信系統(tǒng)性能帶來質(zhì)的飛躍，比如，第一代通信系統(tǒng)采用模擬技術(shù)，基本只能面向模擬通話，從第二代開始采用數(shù)字技術(shù)，可以使用網(wǎng)絡(luò)，第三代開始采用CDMA無線接入技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多媒體服務(wù)，第四代采用多天線、多載波技術(shù)，大幅提升通信速率的同時(shí)也可以支持多樣化個(gè)性化的服務(wù)。從目前來看，5G是挖掘用戶需求、提升用戶體驗(yàn)的時(shí)代，5G主要服務(wù)于三大典型場景：增強(qiáng)型移動通信eMBB、超大規(guī)模物聯(lián)mMTC和超低延時(shí)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(lián)網(wǎng)、無人駕駛等新興業(yè)務(wù)，這些業(yè)務(wù)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(shí)也應(yīng)該保持一個(gè)冷靜的頭腦，5G的關(guān)鍵技術(shù)大多是在已有技術(shù)上的改進(jìn)，尚無變革性的技術(shù)擔(dān)當(dāng)，而且很多熱門技術(shù)仍處于試驗(yàn)階段，甚至連實(shí)驗(yàn)室都還沒有走出去，我們要耐心等待5G的發(fā)展和雄起。