虽然无线通信技术一直都在不断发展，但当前却处于一个前所未有的变革期，新兴的4G空中接口如WiMAX、LTE、UMB、802.20、WiBRO以及下一代PHS等等都有一个共同的特点：即都是基于正交频分多址接入(OFDMA)、都采用MIMO(多入多出)技术、都具有“扁平化架构”且均基于IP(互联网协议)。
本文将主要关注软件定义下(灵活)的OFDMA和MIMO架构，介绍如何实现OFDMA核心DSP算法及LTE上行链路使用的新型变量，然后简要讨论在WiMAX和LTE中使用MIMO(全IP虽然也受到关注，但不在本文讨论范围)。
LTE-TDD是TD-SCDMA未来的演进技术，相关研究与标准化工作已在中国开始进行，LTE系统要求已由3GPP发布，主要参与机构包括中国通信标准化协会(CCSA)、大唐移动、中国移动、中兴通讯、华为以及鼎桥通信等。
LTE TDD原来有两类帧结构，第一类最初可同时用于FDD和TDD，后来变为仅用于FDD。每个无线帧长度为10ms，包括20个0.5ms时段，两个连续的时段定义为一个子帧。在TDD中，子帧用于下行链路或者上行链路传输，其中子帧0和5总是用于下行链路传输，子帧2仅适用于TDD且几乎与TD-SCDMA结构一样。每个无线帧都有两个长度各为5ms的半帧，每个半帧包含7个时段，编号从0到6，还有3个特殊字段，分别为DwPTS、GP和UpPTS。第二类帧结构由大唐移动提出，因为它与TD-SCDMA更加兼容，所以一些特性和所定义的物理程序仍然继续适用（图1，图2）。
不过在中国移动的支持下，这两种类型在去年11月举行的3GPP RAN1会议上合并为一种结构，最终的帧结构更类似于FDD结构，如图3所示：
OFDM（正变频分复用）采用了大量空间结构紧凑的正交子载波，每个都具有传统的调制方案(如正交幅度调制，QAM)以及较低的符号率，使同样带宽下的数据率类似于传统单载波调制方案。OFDMA（正变频分多接入）则有所增强，可通过分配特别的符号使多个用户共享信道。
OFDM相比于单载波方案最大的优势是可以应对多种信道状态而不需要复杂的均衡滤波器，如长距离铜线的高频衰减、多通路造成的窄带干扰和频选衰减等。由于OFDM可以看作是使用很多慢调制窄带信号而不是一个快速调制宽带信号，所以信道均衡可得以简化。较低的符号率也使得在符号之间应用防护间隔更易于承受，可以处理时间分配并消除符号间干扰(ISI)。
来自市场的压力常常使供应商在标准还处于早期版本时就推出产品，所以他们必须要能用简单的软件升级办法使产品灵活升级到最终版本，最好通过同一个可编程平台能支持不同的模式或不同的标准(例如同时支持LTE与WiMAX)，以便在灵活的基于软件的引擎上高效实现面向硬件的算法。一个应用实例是高性能picoChip PC102，它将上市时间和软件开发环境的优点与算法内采用并行处理的好处结合在了一起。
目前，包括WiMAX和LTE下行链路的核心算法都是FFT(快速傅里叶变换)，但是LTE上行链路需要用到(更复杂的)离散傅里叶变换(DFT)。
FFT只是离散傅里叶变换的一种有效实现方式，对于一个N点DFT，直接实现所需要的乘法与加法运算复杂度为N2数量级，而传统FFT需要的运算只有N×log2N数量级，因此它是一个非常完美的例子，显示了这种奇妙的算法如何得到不可思议的效率提高。FFT的特性很多地方都有介绍，在本文网络版中也有详细描述。
picoChip PC102是一种高性能针对无线应用进行了优化的多核DSP，集成了超过300个处理器或阵列元件(AE)，每个都是传统的16位哈佛结构DSP，带有本地存储器。标准(STAN2)AE包括乘法累加外围元件与特殊指令，对CDMA传播和解扩进行了优化，内存分为512字节代码和256字节数据。存储器(MEM2)AE有一个乘法单元和另外的存储器，存储器在代码和数据之间的分配是可配置的。
picoArray编程模型使其易于编译流水线结构，而这正是用于实现FFT的方法。表1给出了在PC102上实现256点FFT的性能概要，表中显示256点FFT所需要的资源其采样率复杂度在10MSa/s和80MSa/s之间，同时表中给出了在每个采样率上PC102可以执行的FFT最大数。表中显示，一个10MSa/s的FFT需要约1.5%的资源。
图4显示了如何将“构件模块”FFT组合起来得到更高输出率，显然并行结构非常适合于做这样的事。
与使用OFDM(Wi-Fi、16d、Flash OFDM)或OFDMA(WiMAX 16e)的标准相反，LTE所选择的上行传输方案是一个新变量：SC-FDMA(单载波FDMA)，也称为DFT扩展OFDM。它相比于传统OFDMA的优点是信号具有较低的峰值-均值功耗比(PAPR)，原因是其本身的单载波结构。在上行链路这点特别重要，此时较低的PAPR可在传输功效方面极大提高移动终端的性能，因此可延长电池使用寿命。正因为此，一些人称之为“鱼和熊掌兼得”：即有单载波的低PAPR，又有多载波的可靠性，其代价是数字处理复杂度的增加。