LTE項目是3G的演進,它改進并增強了3G的空中接入技術,采用OFDM和MIMO作為其無線網(wǎng)絡演進的唯一標準。在20MHz頻譜帶寬下,能夠提供下行100Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率,改善了小區(qū)邊緣用戶的性能,提高小區(qū)容量和降低系統(tǒng)延遲。
與3G技術相比,LTE的優(yōu)勢十分明顯。例如在通信速率方面,有了很大提高,下行峰值速率達到100Mbps、上行達到50Mbps。同時,頻譜效率有了很大提高,下行達到R6HSDPA的3~4倍,上行達到R6HSUPA的2~3倍。LTE還首次完整實現(xiàn)了以分組域業(yè)務為主要目標,系統(tǒng)在整體架構上將基于分組交換。另外在QoS保證方面,LTE通過系統(tǒng)設計和嚴格的QoS機制,保證實時業(yè)務(如VoIP)的服務質(zhì)量。LTE還支持系統(tǒng)部署靈活,能夠支持1.25MHz~20MHz間的多種系統(tǒng)帶寬,并支持“paired”和“un-paired”的頻譜分配,保證了將來在系統(tǒng)部署上的靈活性。為了降低無線網(wǎng)絡時延,LTE的子幀長度為0.5ms和0.675ms,解決了向下兼容的問題并降低了網(wǎng)絡時延。由于LTE增加了小區(qū)邊界比特速率,在保持目前基站位置不變的情況下增加小區(qū)邊界比特速率。此外,LTE還強調(diào)向下兼容,即支持已有的3G系統(tǒng)和非3GPP規(guī)范系統(tǒng)的協(xié)同運作。
LTE的核心技術主要包括以下幾個方面。
在物理層上下行傳輸方面,下行的多址方式為正交頻分多址(OFDMA),上行為基于正交頻分復用(OFDM)傳輸技術的單載波頻分多址(SC-FDMA)。SC-FDMA為單載波傳輸技術,其特點為低峰均比,子載波間隔為15kHz。這兩種技術都能較好地支持頻率選擇性調(diào)度。
在幀結構設計方面,LTE的上下行幀長都為10ms,分成20個時隙,10個子幀,最小物理資源塊為180kHz。下行為了同時支持廣播業(yè)務和單播業(yè)務,設計長循環(huán)前綴(CP)和短CP兩種類型。同時為了與時分雙工(TDD)系統(tǒng)共存,又分別為低碼速率時分雙工(LCR-TDD)和高碼速率時分雙工(HCR-TDD)設計了相應的幀結構。
LTE還采用了小區(qū)間干擾控制技術。采用小區(qū)間干擾控制技術的目的為提高用戶在小區(qū)邊緣的信息傳輸速率。主要的多小區(qū)干擾補償技術有:干擾隨機化技術、干擾抵消技術和多小區(qū)干擾協(xié)調(diào)技術。
在小區(qū)搜索技術方面,考慮到小區(qū)搜索的復雜性,LTE傾向采用主同步信道進行小區(qū)同步,輔同步信道進行小區(qū)標志(ID)的檢測。在主同步信道采用公共的導頻序列,而在輔同步信道上各小區(qū)采用不同的導頻序列。其中,在小區(qū)導頻序列的設計中,序列必須兼顧性能和復雜度要求。
LTE還采用了隨機接入技術。隨機接入中主要分為非同步的隨機接入和同步的隨機接入。在非同步的隨機接入中,為了提高基站對用戶接入的控制效率,傾向于在用戶的簽名序列中隱含用戶的消息比特。在小區(qū)覆蓋大小的考慮上,對于大區(qū)的覆蓋討論集中在采用更長的碼還是簡單的短碼重復。最后從復雜度和對頻偏的抵抗性考慮,LTE傾向采用后者的方案。對于同步的隨機接入,目前的討論還不是很多。
基于上述新技術的采用,使得LTE得到了越來越多運營商的認可。包括中國移動、英國沃達豐、日本NTTDoCoMo、美國AT&T和Verizon等世界主要電信運營商已經(jīng)決定采用LTE技術。因此可以認為,LTE在后3G時代也將延續(xù)2G時期GSM的主流地位。