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。
1.2 小区尺寸要更小
接收信号功率S取决于发射信号功率P及终端与基站之间的无线电传播衰减。可以用减小小区尺寸的办法，通过缩短终端与基站之间的距离来减少无线电传播衰减，从而增加接收信号功率和提高业务速率，即减小小区尺寸可以增大终端可获得的数据速率。4G系统的数据速率远高于3G，因此小区尺寸应更小，这就导致覆盖同样区域需要更多基站，基础设施成本增加。
1.3 长时间无线上网可能影响身体健康
功率大辐射就大，长时间无线上网可能会影响健康。4G频段集中在1.7-2.7GHz的微波频段，其辐射性质类似于微波炉(微波炉的频率是2.45GHz)。这种辐射对生物体有两个效应：(1)波热效应，2-3GHz的含义是电磁场的变化速度高达每秒20-30亿次，作用于生物体内的水分子等极性分子，使之每秒来回摆动20-30亿次，分子之间高速摆动时摩擦生热。(2)生化效应，在微波电磁场中的细胞将发生生物化学变化直至死亡。
手机的辐射功率远小于微波炉，但长时间微波辐射会产生积累效应。2010年1月8日，CCTV-10《健康之路》栏目播出一个节目，现场演示了手机辐射烹饪爆米花，专家提示：手机功率大辐射就大，对身体造成伤害是必然的。
值得注意的是：消费模式受技术的刺激和反作用，4G上网速度更快，消费者上网时间可能会更长，4G的幅射问题可能比2G和3G严重。
现代社会人民群众的环保意识加强，对基站的辐射产生了担忧。据调查了解，在不少城市，自从一些小区建设基站之后，小区居民因为担心受到辐射的影响，去医院检查身体的次数比以前多了;离基站较近的住户因为怕被辐射照到，也很少开窗了;甚至以前经常出来在小区内遛弯儿的老人也少了，总害怕那样被辐射笼罩的环境，会影响身体;小区居民提出 “拒绝辐射，还我健康!请基站远离我们家园!”
2、多种4G体制增大网络设计难度、增加干扰和辐射
各个运营商的无序竞争造成了污染电磁环境、影响市容景观、反复施工扰民等等弊端，从而导致人民群众的不满、投诉甚至激化对抗，运营商也面临基站“选址难”、“建站难”、“维护难”等麻烦。应该怎么办?
因此，笔者建议中国4G只上一种体制，因为多种4G体制建网情况下干扰与辐射更大。
从无线网络设计角度看，最理想的情况是一个业务区只建一张网、只有一种体制。
中国3G网络同一业务区有多家运营商竞争，有多个技术体制并存，运营商的无序竞争造成了基站选址难、重复建设等问题，一方面网络设计难度增大，最终设计结果欠佳，覆盖漏洞增多，容易因网络覆盖不良导致辐射和干扰增加;另一方面造成电磁环境污染，影响民众健康。虽然政府会给不同体制划分不同频段，但是，邻频干扰、杂散辐射、互调和交调辐射存在，由于频带散布广使得终端接收机无法滤除。多种4G体制下无线环境的干扰剧增，远超过单一体制。增多了不同体制基站之间、基站和其它体制手机之间、不同体制手机之间的干扰。干扰种类和来源多了，干扰电平增加，为实现高速上网，终端唯有加大功率，加重人体辐射。
3、建单一体制4G网节省资源、降低辐射
与多种体制建网相反，建单一体制4G网节省资源、降低辐射。
如果4G只有一种体制，不同运营商在一个技术基础上进行商业竞争，把注意力更多放在应用创新上，不排除不同运营商合作共赢，共同使用基站站址、铁塔、动力等设施，甚至会有运营商租用网络设施，把精力完全专注于运营，成为纯粹的业务运营商。如果能实现基础网络运营商与业务运营商的分离，可极大减少基础设施的重复建设，单一4G体制时这种情况更易于实现。
此外，如前所述，单一4G体制比多种体制减少了干扰源种类，电磁污染少，有利于民众健康。
4、笔者的建议
那么，单一4G体制选哪种呢?
单从技术角度看，TDD-LTE和LTE-FDD同为4G技术，都基于OFDM、多天线技术等先进技术，共性的地方多，都符合国际电联的4G标准，可以说难分仲伯，选哪种都可以。
这时应更多考虑其它方面：产业发展、知识产权和核心竞争力、国家信息安全，此外，还应关注一下民族的灵魂，当高科技产品都是洋品牌时，一个国家的科技界颜面何存?没有中国科技的崛起，何来中华民族的崛起?从这些方面考虑，4G是个重要契机，选择TDD-LTE无疑是***选择!
笔者建议：抓住历史机遇，珍惜来之不易的成就，选择TDD-LTE!
