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LTE技术

LTE技术简介

摘要

3GPP的长期演进（LTE）标准是最接近4G的技术，被称为3.9G。

2008-2009年，LTE取得重要进展。

无论从技术发展、市场需求，还是从运营商的积极性来看，LTE的实际进展都比业界预期更乐观。

在相关各方的大力推动下，LTE标准基本定稿。

按照3GPP和一些运营商的计划，LTE最早将于2009-2010年实现商用。

全球范围内的运营商都在加快LTE的部署步伐，设备商也在加紧相关设备研发，3G向LTE演进已经成为不可逆转的趋势。

本文通过对LTE技术发展的研究，介绍了的一些基础性知识，并通过把LET技术同WIFi和WIMAX进行比较分析，着重分析了LTE的技术优势，说明LTE技术在B3G时代势不可当的发展趋势。

最后对我国LTE技术的未来演进和推动TD-LTE发展的现状做一简单阐述。

关键字：

无线LTE速率准4G

Abstract

The3GPPlong-termevolution（LTE）standardisthemostcloseto4Gtechnology,called3.9G.2008-2009,LTEmadeimportantprogress.Fromtechnologydevelopment,themarketdemandandtheenthusiasmoftheoperatorstosee,LTE‘sactualprogressismoreoptimisticthantheindustryexpected.Underthevigorouslypromoteofrelatedparties,LTEstandardbasicfinalized.Accordingtothe3GPPandsomeoperatorsplan,thefirstLTEwillachievethecommercialin2009-2010years.GlobaloperatorstospeedupthedeploymentofLTE,equipmentbusinessalsoheatsuprelatedequipmentresearchanddevelopment,3GtoLTEevolutionhasbecomeanirreversibletrend.ThisarticleresearchedLTEtechnologydevelopment,introducessomebasicknowledge,andthroughtheLETtechnologycomparedandanalysiswithWIFiandWIMAX,focusonanalyzedtheLTEtechnicaladvantage,LTEtechnologyinB3Gerathatthedevelopmenttrendoftheunstoppable.FinallytothefutureofChina'sLTEtechnologyevolutionandpromotethepresentsituationofthedevelopmentofTD-LTEmakingasimpleinthispaper.

Keyword：

wirelessLTErateexpectant4G

目录

第一章绪论..................................................................................................................1

第二章LET技术的产生背景.......................................................................................1

2.1移动通信的发展史............................................................................................1

2.2宽带无线接入的发展史....................................................................................2

第三章LET技术的基础概念.......................................................................................3

第四章LET的主要技术特征.......................................................................................3

第五章LTE技术的网络结构和核心技术...................................................................3

5.1LTE网络结构和空中接口协议.........................................................................4

5.2.1传输技术与多址技术................................................................................4

5.2.2宏分集........................................................................................................4

5.2.3调制与编码.................................................................................................4

5.2.4多天线技术.................................................................................................4

5.2LTE核心技术.....................................................................................................4

第六章LET的技术优势...............................................................................................5

第七章我国LTE技术的发展研究..............................................................................5

第八章第八章LTE的市场前景和发展趋势............................................................6

8.1LTE的市场前景和发展趋势..........................................................................6

8.1.1LTE-A成为最具竞争力的4G技术.........................................................6

8.2LTE市场前景值得期待...................................................................................6

8.2.1金融危机延缓LTE发展2-3年.........................................................6

8.2.2LTE将获得更多频段................................................................................7

参考文献8

第一章绪论

随着个人通信技术的不断发展成熟，人们在生活中对无线通信的依赖性越来越强，同时众多的使用者也对个人通信技术的发展提出了新的要求：

通信设备的微型化、低功耗、高带宽、快速接人和多媒体化，而最关键的是能被广大用户负担得起的廉价终端设备和网络服务。

目前，我国的3G事业正在如火如茶的进行，虽然3G网络的无线性能已经有了较大的提高，但由IPR的制约，在应对市场挑战和满足用户需求等方面还是有很多局限性，同时,昂贵的授权费用也制约3G技术的发展，因而受到了技术简单、价格低廉的WIFi和WIMAX的强烈挑战。

2007年11月于中国澳门地区举行的MobileAsia大会上，GSMA宣布在4G技术竟赛上将支持LTE标准，无疑为LTE未来发展注人一剂强心针,自此，第三代移动通信组织3GPP于2004以年底启动的长期演进（LTE）项目，经过数载默默无闻的努力,终于在B3C时代正式崭露头角了。

第二章LET技术的产生背景

LTE技术是我们所说的3.9G技术，也就是准4G，是未来的通信发展趋势和发展目标，但是目前3G还没有大规模的投入和发展，而且3G宣称的高速率高带宽几乎能满足我们日常多媒体的需求，那么号称3.9G的LTE又是在怎样一种情况下产生的呢？

2.1移动通信的发展史

在通信的发展史上，先后经历了三次变革，从1代，2代到3代。

第一代移动通信就是模拟通信，发展于上世纪80年代，代表作品就是我们所称的“大哥大”。

大哥大通话质量不好，不支持数字通信，保密性差，因为采用FDMA的方式，所以容量很小，这也就使得它的价格很昂贵，所以在那个时代，“大哥大”是一种地位和金钱的象征。

但是不管怎样，它终于实现了“移动”通信，使得我们可以摆脱电话线的束缚，自由的移动。

而且它也促进了计算机技术，微电子集成电路技术的发展。

第二代移动通信开始于上世纪90年代，制式先后出现两种，GSM和CDMA95，也就是我们平时所说的“C网”和“G网”。

第2代通信实现了数字通信，通话性能好。

GSM采用TDMA+FDMA方式，CDMA95采用CDMA方式，都使得系统容量大大提高，价钱变低，而且采用微电子集成技术，手机体积越来越小，很快得到普及。

CDMA95辐射小，功率低，号称绿色环保手机，但是最终使用却没有GSM广泛，并不是说CDMA技术不好，主要是因为CDMA是高通的专利，每个生产CDMA手机的厂商每生产一部CDMA手机，都需要向他缴纳1美元的专利费，这使得CDMA手机的价格居高不下，自然不能大规模普及。

早期的二代产品是不支持数据业务的，但是发展到了2.5代，GSM发展到了GPRS（分组无线业务，GeneralPacketRadioService，GPRS）,CDMA发展到了CDMA20001X，出现了数据业务，但是带宽较低，只有几k、几十K。

为了充分发掘GSM的技术潜力使得二代产品的寿命尽可能的长一点，聪明的运营商再度捞一笔，也使得向3G的过渡再平滑一点，研发了2.75G产品——EDGE。

第三代移动通信是当前主流的无线通信技术，代表是美国的CDMA2000，欧洲和日本的WCDMA，以及中国的TD-SCDMA。

第三代移动通信带宽很宽，达到几M，使得数据业务大大增强。

其中以WCDMA和2G中GSM的过渡最为平滑。

WCDMA最成熟的发展是HSPA（高速分组接入），可以达到几十M的带宽。

2.2宽带无线接入的发展史

第一代是PC电脑，没有网卡，不能上网。

第二代，我们通过Modem实现拨号上网。

带宽为56K，64K。

第三代，我们通过DSL，光纤或者电缆实现上网带宽达到2M。

第四代，发展到了WIFI，即802.11无线局域网，实现小范围内（几米）无线上网，可以自由移动，这种技术简单，却实现了无线接入，带宽可以达到11M，154M，118M。

第五代，为了实现“最后一公里接入”，实现随时随地自由接入互联网，intel，TI，三星，北电联合推出了WIMAX（全球微波接入互操作，WorldinteroperabilityforMicrowaveAccess，WIMAX）。

相比于wifi，wimax范围扩大，可以达到50Km；而且保密性更好；移动速度快；可以达到70M的带宽；应用OFDM技术，传输纯IP数据。

为了对抗WIMAX，3GPP（3rdGenerationPartnershipProject，3GPP）开始推进LTE项目。

LTE是3.9G，是因为它用的是4G的关键技术，但是性能指标去没有达到4G的水平。

LTE技术是移动通信与宽带无线接入技术的融合。

LTE是2004年通过研讨会的方式开始的，到2008年底规范基本完成。

这样，LET技术就正式诞生在大众的视野。

第三章LET技术的基础概念

LTE是英文LongTermEvolution的缩写。

LTE也被通俗的称为3.9G，具有100Mbps的数据下载能力，被视作从3G向4G演进的主流技术。

　　LTE的研究，包含了一些普遍认为很重要的部分，如等待时间的减少、更高的用户数据速率、系统容量和覆盖的改善以及运营成本的降低。

3GPP长期演进（LTE）项目是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目，这种以OFDM/FDMA为核心的技术可以被看作“准4G”技术。

3GPPLTE项目的主要性能目标包括：

在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；支持100Km半径的小区覆盖；能够为350Km/h高速移动用户提供>100kbps的接入服务；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25MHz到20MHz多种带宽。

第四章LET的主要技术特征

与常见的3G技术相比，LTE技术具有如下技术特征：

通信速率的提高，下行峰值速率为100Mbit/s、上行为50Mbit/s，提高了频谱效率。

以分组域业务为主要目标，系统在整体架构上将基于分组交换，QoS保证，通过系统设计和严格的QOS机制，保证实时业务的服务质量，系统部署灵活，能够支持1.25~20MHz间的多

种系统带宽，并支持“Paired”和“Unpaired”的频谱分配，保证了将来在系统部署上的灵活性。

降低无线网络时延：

子帧长度0.5ms和0.675ms，解决了向下兼容的问题并降低了网络时延，时延可达U-plan＜5ms，C-plan＜100ms，增加了小区边界比特速率，在保持目前基站位置不变的情况下增加小区边界比特速率，强调向下兼容，支持已有的3G系统和非3GPP规范系统的协同运作。

　综上所述：

同3G相比，LTE更具技术优势，具体体现在：

高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容。

第五章LTE技术的网络结构和核心技术

3GPP对LTE项目的工作大体分为两个时间段：

2005年3月到2006年6月为SI（Studytem）阶段，完成可行性研究报告；2006年6月到2007年6月为WI（WorkItem）阶段，完成核心技术的规范工作。

在2007年中期完成LTE相关标准制定（3GPPR7）。

在2008年或2009年推出商用产品。

就目前的进展来看，发展比计划滞后了大概3个月。

但经过3GPP组织的努力，LTE的系统框架大部已经完成。

5.1LTE网络结构和空中接口协议

LTE采用NodeB构成的单层结构。

这种结构有利于简化网络和减小延迟，实现了低时延，低复杂度和低成本的要求。

与传统的3GPP接入网相比，LTE减少了RNC节点。

名义上LTE是对3G的演进。

但事实上它对3GPP的整个体系架构作了革命性的变革，逐步趋近于典型的II）宽带网结构。

5.2LTE核心技术

LTE不仅通过简化结构。

还采用以下几个关键技术来实现其优异性能：

5.2.1传输技术与多址技术

3GPP选择了大多数公司支持的方案，即下行OFDM。

上行SC-FDMA。

大多数公司支持采用“频域”方法来生成上行SC-FDMA信号。

这种技术是在OFDM的IFFT调制之前对信号进行DFT扩展。

这样，系统发射的是时域信号，从而可以避免OFDM系统发送频域信号带来的PAPR问题。

5.2.2宏分集

由于存在难以解决的“同步问题”，LTE对单播（uniCAst）业务不采用下行宏分集。

至于对频率要求稍低的多小区广播业务。

可采用较大的循环前缀（ca）来解决小区之间的同步问题。

考虑到实现网络结构扁平化、分散化，LTE不采用上行宏分集技术。

5.2.3调制与编码

LTE下行主要OPSK、16QAM、64QAM三种调制方式。

上行主要采用位移BPSK、OPSK、8PSK和16QAM。

信道编码LTE主要考虑Turb码，但若能获得明显的增益，也将考虑其他编码方式，如LDPC码。

5.2.4多天线技术

MIMO技术是LTE最核心的技术，它是提高传输率的主要手段，LTE系统将设计可以适应宏小区、微小区、热点等各种环境的MIMO技术。

LTE已确定MO天线个数的基本配置是下行2×2、上行1×2，但也在考虑4×4的高阶天线配置。

具体的MIMO技术尚未确定，目前正在考虑的方法包括空分复用（SDM）、空分多址（SDMA）、预编码、秩自适应、智能天线等。

上行单用MIMO天线的基本配置。

也是在LIE有两个发射天线，在基站有两个接收天线。

通常是2×2的虚拟MIMO，两个UE各自有一个发射天线,并共享相同的时一频域资源。

除上述技术以外，3GPP也对MBMS、同步、小区间干扰抑制、切换、小区搜索、空中接入等技术作了相应的规定。

虽然这些规范还未最终确定，但经过仿真测量,目前这些基本概念可以满足或接近TR25、912中的系统需求。

相信这些技术规范的最终确定指日可待。

第六章LET的技术优势

LTE技术尽管在费用方面较高，但在灵活性、数据速率、稳定性方面具有技术优势。

1、灵活性。

LTE能够支持1.25、1.6、2.5、5、10、l5、20MHz等多种系统带宽，WiMAX支持15～2OMHz的几种带宽，WiFi解决的是无线局域网问题，仅适用于有因特网的地区，因而在系统部署的灵活性上LTE更具优势。

2、数据速率。

LTE增强了3G的空中接入技术。

信号的覆盖范围大幅延伸，在20Ⅷz的带宽下，能达到下行100Mbif/s、上行50Mbif/s的峰值速率。

WiFi与WiMAX所能达到的最高速率仅为11Mbif/s和75Mbi/s，且WiFi采用的无线电信号易受环境影响，可能一个用户与带宽为11Mbifs网络联网．但是其兑现的网速可能只有1Mif/s。

3、稳定性。

LTE能在350km／h的高速移动的情况下达到良好的接收效果，WiMAX所支持的最高移动速率只能达到120km／h，WiFi则仅限于局域网的低速率移动。

与WiMAX和WiFi相比，在高速移动的环境下，LTE的信号更稳定。

第七章我国LTE技术的发展研究

随着全球LET技术的发展，3G网络部署对LTE的思考，FDD和TDD的融合，未来终端的发展方向，TD-LET的发展机遇和技术创新等方面邀请业内专家进行深入交流和沟通，探讨未来移动通信的发展，对中国3G尤其是TD-SCDMA的产业发展提供有价值的参考据悉，LTE已经被全球多个运营商认可为下一代无线通信技术，从标准制定伊始，LTE就在频谱利用率网络性能扁平化网络结构等方面提出了具体要求，并且已经得到大多数采用3GPP和3GPP2标准的运营商的支持，已有国际主流运营商明确了LTE部署的时间表为2010年2010年更是LTE产品路标的商用节点移动通信领域对三大3G标准LTE的技术演进路线都有明确思路，面对移动通信技术日新月异的发展，中国三大电信运营企业在建设和部署自有3G制式标准网络的同时必须要考虑后3G时代的技术演进。

TD后续演进技术作为国家重大专项，各大设备制造商以及研究机构就开始了相关研究，2008年以来，国内政府相关部门运营商制造商均明显加大了TD-LTE的相关工作，为TD在4G时代掌握主动权打下了基础08年年初的中国移动在巴塞罗那召开TD-LTE产业峰会，峰会上中国移动宣布携手沃达丰VerizonWireless联合开展TD-LTE测试，推动TD-LTE产业化进程根据发展现状TD-LTE将在2010年初期试商用，2012年实现一定规模的商用。

第八章LTE的市场前景和发展趋势

8.1LTE的市场前景和发展趋势

8.1.1LTE-A成为最具竞争力的4G技术

目前ITU正在对4G技术提案进行征集工作，并将于2009年10月结束。

技术提案向着LTE-A和802.16m两个方向汇聚4G技术更多地体现在对现有3G/B3G技术的传承和完善，在最大限度地保护既有投资的同时，提升网络性能和用户体验4G并非新的起跑线，它将充分基于目前全球3G/B3G的产业实力和市场格局，展现出宽带无线移动通信已经成为主要趋势从目前形势看，802.16移动WiMAX）在全球的发展远低于产业预期，因此LTE-A已成为最具竞争力的4G候选技术LTE-A是3GPP于008年3月为了满足ITUIMT-Advanced（4G）的要求而推出的标准LTE-A对LTE的增强相对来讲，继承性较强，它保留了LTE的核心，在此基础上进行了许多外围扩展，比如增加带宽和空间维度上的进一步增强等目前3GPPRAN1的工作重点已经逐渐转向LTE-A，RAN其他各工作组也将逐渐增加在LTE-A方面的投入。

8.2LTE市场前景值得期待

8.2.1金融危机延缓LTE发展2-3年

随着金融危机影响的不断深化，对移动通信产业的影响将逐渐显。

LTE作为一种全新的技术，其产品研发运营商部署和产业化发展等都需要大量的资金。

而在金融危机的影响下，融资将比以往更加困难因此，金融危机的出现很可能使LTE整体发展放缓。

2009年初，LTE发展进程放缓的迹象已经出现，沃达丰法国电信和德国电信宣布，由于资本市场的压力，将投资数十亿欧元建设LTE网络的计划推迟2-3年。

目前，LTE的研发仍处于初期阶段，需要经过概念验证技术试验和规模试验等诸多环节才能逐步走向成熟和商用从3G发展历程来看，WCDMA于1999年发布标准，2003年真正开始商用，2006年进入规模应用，前后经历了七年时间。

据此推算，LTE标准在2008年底发布，预计2012年开始商用，其规模商用则要到2015年左右北美和亚太地区的部分运营商将在全球最早引入LTE，预计最早商用时间将是2009年第四季度2010年下半年到2011年，西欧部分地区运营商也将开始引入LTE2011年，中国移动和中