3G LTE简介

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。

　　为了达到这些目标，无线接口和无线网络架构的演进同样重要。考虑到需要提供比3G更高的数据速率，和未来可能分配的频谱，LTE需要支持高于5MHz的传输带宽。

　　E-UTRA和E-UTRAN要求

　　UTRA和UTRAN演进的目标，是建立一个能获得高传输速率、低等待时间、基于包优化的可演进的无线接入架构。3GPP LTE正在制定的无线接口和无线接入网架构演进技术主要包括如下内容：

　　（1）明显增加峰值数据速率。如在20MHz带宽上达到100Mbit/s的下行传输速率（5bit/s/Hz）、50Mbit/s的上行传输速率（2.5bit/s/Hz）。

　　（2）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。

　　（3）明显提高频谱效率。如2~4倍的R6频谱效率。

　　（4）无线接入网（UE到E-Node B用户面）延迟时间低于10ms。

　　（5）明显降低控制面等待时间，低于100ms。

　　（6）带宽等级为：a）5、10、20MHz和可能取的15MHz；b）1.25、1.6和2.5MHz，以适应窄带频谱的分配。

　　（7）支持与已有的3G系统和非3GPP规范系统的协同运作。

　　（8）支持进一步增强的MBMS。

　　上述演进目标涉及到系统的能力和系统的性能，是LTE研究中最重要的部分，也是E-UTRA和E-UTRAN保持最强竞争力的根本。

　　在LTE中，还规范了一些其他要求，如与配置相关的要求、E-UTRAN架构和移植要求、无线资源管理要求、复杂性要求、成本相关要求和业务相关要求。

　　与其他无线接入方式相比，高频谱效率、广域覆盖和支持用户高速移动是E-UTRAN系统的主要特点。在E-UTRAN中，当移动速率为15~120km/h时，能获得最高的数据传输性能。E-UTRAN支持在蜂窝之间120~350km/h甚至高达500km/h的移动速率。在整个速率范围内，R6中CS域的语音和其他实时业务在E-UTRAN中通过PS域来支持，并要求至少获得与UTRAN相同的性能。

　　LTE物理层方案和技术

　　在LTE层1方案征集过程中，有6个选项在3GPP RAN1工作组中被评估。它们是：

　　（1）FDD，上行采用单载波FDMA（SC-FDMA），下行采用OFDMA。
　　（2）FDD，上行下行都采用OFDMA。
　　（3）FDD，上行下行都采用多载波WCDMA（MC-WCDMA）。
　　（4）TDD，上行下行都采用多载波时分同步CDMA（MC-TD-SCDMA）。
　　（5）TDD，上行下行都采用OFDMA。
　　（6）TDD，上行采用单载波FDMA（SC-FDMA），下行采用OFDMA。

　　在上述方案中，按照双工方式可分为频分双工（FDD）和时分双工（TDD）两类；按照无线链路多址方式主要可分为码分多址（CDMA）和正交频分多址（OFDMA）两类。

　　针对5MHz频谱做系统级的初步评估，采用CDMA的系统与采用OFDM的系统，在提升频谱效率方面表现相似。如果采用CDMA演进途径，则有利于系统从前期UTRA版本平滑升级，可以广泛地重用物理层。如果采用OFDMA，一个完全脱离以往设计约束的全新层1结构，则有利于系统在设计参量上做出灵活和自由的选择，更容易实现E-UTRA定义的一些目标，如等待时间、最小带宽间隔以及在不同双工模式下的公平性等；同时，对于用户接收机来说，针对OFDMA空中接口的处理相对简单，在更大带宽和高阶多输入多输出（MIMO）配置情况下可以降低终端的复杂性。

　　综合上述因素，当然也经过激烈的讨论和艰苦的融合，在2005年12月召开的TSG RAN第30次全会上，最终决定LTE可行性研究将集中在下行OFDMA和上行SC-FDMA上。这也意味着OFDM技术在3GPP LTE中获得了胜利。这一结果一方面出于纯技术的考虑，即在下行链路采用频谱效率很高的OFDMA作为调制方式，在上行链路采用SC-FDMA，可以降低发射终端的峰均功率比，减小终端的体积和成本；另一方面也是为了摆脱自3G以来高通公司独掌CDMA核心专利的制约。

　　基本物理层传输方案

　　LTE下行传输方案采用传统的带循环前缀（CP）的OFDM，每一个子载波占用15kHz，循环前缀的持续时间为4.7/16.7μs，分别对应短CP和长CP。为了满足数据传输延迟的要求（在轻负载情况下，用户面延迟小于5ms），LTE系统必须采用很短的交织长度（TTI）和自动重传请求（ARQ）周期，因此，在3G中的10ms无线帧被分成20个同等大小的子帧，长度为0.5ms。

下行数据的调制主要采用QPSK、16QAM和64QAM这3种方式。针对广播业务，一种独特的分层调制（hierarchical modulation）方式也考虑被采用。分层调制的思想是，在应用层将一个逻辑业务分成两个数据流，一个是高优先级的基本层，另一个是低优先级的增强层。在物