主页（http://www.pttcn.net）：LTE:一种有效的宽带接入技术 3GPP长期演进(LTE)项目是近年来3GPP启动的最大的新技术研发项目，这种以OFDM/MIMO为核心的技术可以被看作“准4G”技术。 众所周知，2G、3G已经提供了很好的语音网络，LTE的任务是在2G/3G网络上叠加一个宽带数据接入网络。这在现实当中是相当有意义的，它可以提高传输速率，又有效地降低了通信成本。 LTE是由爱立信、诺基亚和华为等世界主要通信设备商开发的技术，后来阿尔卡特朗讯、北电网络也一起投入。 一、LTE的发展背景 1、移动通信的历史发展进程 第一代移动通信是模拟通信，发展于上世纪的80年代，代表作品是“大哥在”。其通话质量不好，不支持数字通信，保密性差，因采用FDMA接入，所以容量很小，用户数量少，这也就使得它的价格昂贵，当时的“大哥大”是地位和金钱的象征。但不管怎样，它终于实现了移动通信。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，制式先后有两种，GSM和CDMA95，也就是我们平时说的G网和C网。第二代通信实现了数字通信，通话性能好。GSM采用了TDMA+FDMA接入，CDMA95采用CDMA接入，都使得系统容量大大提高，价格下降，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。CDMA辐射小，功率低，号称绿色环保手机，但是其使用没有GSM广泛，其主要原因是因为CDMA是高通的专利，每个生产CDMA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，从而让CDMA手机的价格居高不下，无法大规模普及。 早期的第二代产品不支持数据业务，但是发展到2.5代，GSM发展到了GPRS分组无线业务，CDMA发展到了CDMA2000 1X，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，使得二代产品寿命尽可能长一点，也使得向3G的过渡再平滑一点，人们研发了2.75G产品——EDGE即增强数据速率GSM演进。 第三代移动通信是当前主流的无线电通信技术，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较宽，达到几兆，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)，可以达到几十兆的带宽。 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、电力线实现上网，带宽达2M. 第四代，发展到WIFI，即802.11无线局域网，实现小范围内几米的无线上网，可以自由移动，这种技术简单，却实现了无线接入，带宽可达11M，54M. 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。相比WIFI范围更大，可以达到50km，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IP数据。 为了超越WIMAX，3GPP(第三代合作伙伴计划)开始推进LTE项目。LTE是3.9G，因为采用4G关键技术，但性能没达到4G水平，所以LTE技术是移动通信与宽带无线接入技术的融合。它于2004年提出，2008年底规范基本完成。其上行带宽达50M，下行带宽100M. 截至2011年3月，全球共有13个国家和地区开通21个LTE商用网络，主要集中在欧洲、美国、日本等发过国家。预计2014年全球的LTE用户将达到1亿个。
图1 LTE的发展进程 二、LTE的发展目标与技术参数 ◆ 系统部署灵活，能够支持1.25MHz～20 MHz间的多种系统带宽; ◆ 提高通信速率，下行峰值速率为100Mbps，频谱利用率5bps/Hz，上行速率为50Mbps，频谱利用率为2.5bps/Hz. ◆ 降低无线网络时延，用户面时延小于5ms，控制面时延小于100 ms. ◆ 在保持目前基站位置不变的情况下，提高小区边缘的传输速率。如多媒体广播和组播业务在小区边缘的可提供1bit/s/Hz的数据速率。 ◆ 移动性：(0～15)km/h最佳，(15～120)km/h较好，(120～350)km/h保持连接，确保不掉线。 ◆ 覆盖范围：(0～15)km最佳，(5～30)km轻微降低，最大可达100km. ◆ 以分组业务为主要目标，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，保证实时业务如VoIP的服务质量。 ◆ 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。 与3G相比，LTE的优势体现在：高数据传输速率、延迟降低、广域覆盖、向下兼容、分组传输。
图2 LTE的技术优势 三、LTE的技术原理 1、LTE系统定义的两种双工方式 ◆ FDD频分双工方式 在分离的两个对称频率上进行接收与发送，用保护频段来分离收发信道。FDD必须采用成对的频率，依靠频率区分上下行链路，其单方向上的资源在时间上是连续的。 ◆ TDD时分双工方式 在同一频率信道上进行接收和发送，用时间来分离接收和收发信道。在TDD方式下，收发使用同一频率载波的不同时隙(即不同的时间区间)作为信道进行承载信息，其单方向上的资源在时间上是不连续的。
2、多载波技术OFDM 是正交频分复用技术多载波调制的一种。将一个宽频信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。 传统的FDMA将较宽的频带分成若干的子载波，子载波之间留下较大的间隔，频谱利用率自然降低。如图
图4 传统的FDMA频谱 OFDM中，各子载波重叠排列，现时保持子载波的正交性，避免了子载波间的干扰，大大提高了频谱效率。如图
图5 在LTE中OFDM的频谱 ◆ LTE下行链路采用正交频分多址OFDMA技术;
◆ LTE上行链路采用单载波频分多址SC-FDMA技术，避免OFDM调制中因高的PARA峰均比带来对功放线性化的要求。
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