后3G时代的LTE技术

    在席卷全球的经济危机下，被认为“准4G”3.9G的LTE，得到了广大运营商、设备商、终端厂商的支持，而随着中国三大运营商同步宣布选择LTE做为后3G时代的演进方向，LTE将为用户带来令人满意的宽带体验。

    LTE概述　
　
    LTE的研究项目(study item)是于2004年底在3GPP中提出的，当时的目标和关键特性还不是很清楚，争论也比较多，但在2005年6月的魁北克会议上最终确立了系统目标(requirement)，到此LTE的概念正式确立。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。

    LTE(Long Term Evolution)项目是3G的演进，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。3GPP LTE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1.25 MHz到20MHz多种带宽。

    LTE由来

    随着PDA和笔记本电脑的发展普及，用户希望能够随时随地上网，一个新的市场——“宽带无线移动接入”正在兴起。宽带无线接入技术面向一个固定和移动通信融合的新市场，它可提供与宽带有线固定接入并行的宽带无线接入业务，支持移动应用。
   
    目前2.5G/3G手机移动数据业务和宽带无线接入业务是两个不同的市场段。宽带无线接入业务采用WiMAX(IEEE 802.16d/e)固定/移动宽带无线城域网技术，核心网是标准的IP网，其无线链路的物理层和MAC层的设计考虑了突发型的分组数据业务的要求，能够自适应无线信道环境，速率可达几百kbit/s甚至几十Mbit/s。手机数据业务基本是一个蜂窝移动通信网，下载速率在100kbit/s以下。

    作为手机数据业务的3G系统在支持IP数据业务时频谱效率低，其面向连接固定带宽的结构不适应突发式IP数据业务的需求。为此，3GPP和3GPP2都认识到目前的系统提供互联网接入业务的局限性，试图在原来的体系框架内，在下行链路中采用分组接入技术，大幅度提高IP数据下载和流媒体速率。3GPP在R5系统中增加了高速下行分组接入(HSDPA)(被称为3.5G)，速率可以达到10Mbit/s以上，随后进一步在R6中增加高速上行分组接入(HSUPA)，将解决上行链路分组化问题，提高上行速率，进一步引入自适应波束成形和MIMO等天线阵处理技术，可将下行峰值速率提高到30Mbit/s左右，核心网也在向全IP网演化。

    HSDPA和HSUPA被称为3.5G技术，属于中期演化技术，受原体制束缚较大，性能不够理想。3GPP发现在HSDPA和ITU部署的B3G之间存在一个空档，这正是WiMAX的目标。在一段时间内的宽带无线接入市场上，HSDPA、HSUPA对WiMAX的竞争将处于劣势。

    为了提高3G在新兴的宽带无线接入市场的竞争力，摆脱高通CDMA专利制约，需要发展LTE计划，以填补这一空档。为此，3GPP在2004年底发展了LTE计划，基本思想是采用过去为B3G或4G发展的技术来发展LTE，使用3G频段占有宽带无线接入市场。

LTE技术演进图

    LTE的主要技术特征

    3GPP从“系统性能要求”、“网络的部署场景”、“网络架构”、“业务支持能力”等方面对LTE进行了详细的描述。与3G相比，LTE具有如下技术特征：
·通信速率有了提高，下行峰值速率为100Mbps、上行为50Mbps。
·提高了频谱效率，下行链路5(bit/s)/Hz，(3–4倍于R6HSDPA);上行链路2.5(bit/s)/Hz，是R6HSU-PA2–3倍。
·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(如VoIP)的服务质量。
·系统部署灵活，能够支持1.25MHz-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。如MBMS(多媒体广播和组播业务)在小区边界可提供1bit/s/Hz的数据速率。
·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。

    与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。

    LTE的网络结构和核心技术

    LTE采用由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IP宽带网结构。

    3GPP初步确定LTE的架构，也叫演进型UTRAN结构(E-UTRAN)。接入网主要由演进型NodeB(eNB)和接入网关(aGW)两部分构成。aGW是一个边界节点，若将其视为核心网的一部分，则接入网主要由eNB一层构成。eNB不仅具有原来NodeB的功能外，还能完成原来RNC的大部分功能，包括物理层、MAC层、RRC、调度、接入控制、承载控制、接入移动性管理和Inter-cellRRM等。Node B和Node B之间将采用网格(Mesh)方式直接互连，这也是对原有UTRAN结构的重大修改。

    LTE全球运营状况
    GSA（Global Mobile Suppliers Association，全球移动设备供应商协会）日前发布的最新报告称，2010年全球将有10个LTE网络推出商用服务，其运营商分别是美国的Verizon、MetroPCS、CenturyTel, TeliaSonera瑞典和挪威公司，日本的NTT DoCoMo、KDDI，以及加拿大的Rogers无线、Telus和加拿大贝尔公司。据ABI调研公司预计，到2013年全球移动运营商用于LTE基站设备采购的费用将达到86亿美元。

    北美地区，美国Verizon在2008年获得了700 MHz的频谱，计划2010年在这个频段推出LTE服务，阿尔卡特朗讯和爱立信将为其提供RAN网络设备。AT&T计划2011年年中面向全美的重点城市推出LTE商用服务。Aircell预计也将在2011年推出LTE商用服务。

    亚太地区，在亚太地区，中国、日本、韩国等市场对LTE的关注也在不断升温。中国移动目前正在大力建设TD-SCDMA网络，其站点及其他网元未来的LTE网络也能重复利用。日本NTT DoCoMo计划在2010年推出LTE商用网络，并已在LTE公开测试中实现了250Mbps的下行速率和50Mbps的上行速率。KDDI也将在其CDMA网络之上覆盖全新的LTE网络。在韩国，SK电讯和KTF两大运营商都计划推出LTE，但目前还没有公布具体的时间表。沃达丰在中国香港的子公司SmarTone（数码通）也宣布将在900MHz/1800MHz频段推出LTE。

    欧洲，欧洲运营商TeliaSonera的瑞典公司和挪威公司将在2.6GHz频段建设LTE网络，2010年斯德哥尔摩和奥斯陆都将实现LTE商用服务。法国电信/Orange目前正在积极进行LTE的相关研究和测试，预计将从2011年开始网络建设。德国T-Mobile今年晚些时候将开始进行LTE试商用，预计2011年能够推出LTE。意大利电信也已经公开宣布支持LTE，将其作为未来的技术路线，但还没有公布具体的部署时间表。

    LTE未来发展趋势

    LTE是3G技术向4G演进的必经之路
    LTE是现有3G移动通信技术在4G应用前的最终版本，采用了很多原计划用于4G的技术如OFDM、MIMO等，在一定程度上可以说是4C技术在3G频段上的应用。和现有的3G及3G+技术相比，LTE除了具有技术上的优越性之外，也提供了更加接近4G的一个台阶，使得向未来4G的演进相剥平滑，是现有3G技术向4G演进的必经之路。

     LTE将与WiMAX等其它无线技术竞争
    LTE在WiMAX的竞争中产生，也将在会在WiMAX的竞争中向前发展，而且这种竞争的强度还会不断加大。目前，WiMAX的802.16e标准正在积极申请加入3G标准，期望以此获得全球统一的频率使用权。未来的移动通信市场中，WiMAX技术将会是LTF的一个慢劲的竞争列手，LTE将会在和WiMAX技术的直接竞争中逐步发展。