中国4G牌照将要发放，该发由中国3G体制TD-SCDMA演进的TDD-LTE还是由欧盟3G体制WCDMA演进的LTE-FDD，或者两者都发？制式之争是电信业界当下焦点。本文拟从电磁辐射与干扰的角度探讨一下4G牌照发放事宜。

1、更高速率的代价

4G业务最有代表性的是无线宽带上网，4G系统能以100Mbps的速率下载，上传速率也能达到50Mbps，能够传输高质量的视频图像，应该说，4G是一个比3G更加优越的无线通信世界。但是，高速率是否有代价？代价是什么？

1.1 信号功率要更大

1948年，C. E. Shannon（香农）在《通信的数学理论》中指出了信道容量的基本约束：信息速率C取决于通信可用带宽BW和接收信号的信噪比

，其中S是接收信号功率，N是噪声功率。在只受加性高斯白噪声恶化的信道中，其公式相对简洁

。香农定理指出：限制数据速率的两个重要因素是：信噪比和可用带宽。要求的信息速率C越高，所需可用带宽BW相应也要越高，它们是成正比关系的。4G系统在给定带宽下，提高速率就要提高信噪比，噪声和干扰N不变时只能提高接收信号功率S。移动通信系统的电磁干扰是影响无线链路的主要因素，香农定理同样适合干扰作为恶化无线信道主要因素的情况（此时应将信噪比改为信干比）。

这里还有个问题，速率的提高与信噪比的提高是不是也成正比关系呢？不是的，而是成对数关系，粗略地说，如果将信噪（干）比增加到原来的8倍，而信息速率只提高了3倍，将信噪（干）比再增加1倍，即原来的16倍，而信息速率才提高了4倍。我们将信息速率C与带宽之比称为带宽利用率γ，即

，理论分析的结论是：当γ小于1时，即信息速率小于可用带宽时，信息速率的增长要求信号功率的增长，但增加幅度较小；当γ大于等于1时，提高信息速率要求信号功率快速增加。可见，当业务速率以100Mbps的速率下载，4G系统下行工作频带的带宽应超过100MHz，否则，带宽利用率超过1，信号功率大大提高。例如，γ小于1时，当γ从0.1增加到0.5时，信号功率需增加到原来的 1.34倍，但当γ大于等于1时，从1增加到2时，信号功率需增加到原来的3倍， 从1增加到4时，信号功率需增加到原来的15倍，总体上γ大于等于1范围内功率增加明显，按指数规律增加。

4G的多天线技术可以提高接收端信噪（干）比，并且有空分复用增益，但当通信负荷较大时，提高信噪（干）比带来的速率增加不大（如前所述，不成正比关系），当无线上网用户在空间上集中时，空分复用效果甚微，终端发射功率仍很大。