在 3GPP 中 , 3G LTE 的正式名称是 3G Long Term Evolution(LTE), 即 3GPP 长期演进 (LTE) 项目。

　　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，以 OFDM / FDMA 为核心的技术，与其说是 3G 技术的 “ 演进 ”(evolution) ，不如说是 “ 革命 ”(revolution) 。

　　这种技术和 3GPP 2AIE 、 WiMAX 、以及最新出现的 IEEE802.20MB FDD /MBTDD 等，具有某些 “ 4G ” 特征，被看作 “ 准 4G” 技术。

　　在我国与 LTE 对应的计划被称为 E 3G ， “863” 计划中与 B 3G 对应的 Future 计划被考虑用于发展 E 3G ，参与 LTE 的发展工作。

3G LTE 的由来

　　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 B 3G 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 Qualcom 的 CDMA 专利制约，需要发展 LTE(long term evolution) 计划，以填补这一空档。为此， 3GPP 在 2004 年底发展了长期演化 (LTE) 计划，基本思想是采用过去为 B 3G 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。 2004 年 12 月 3GPP 雅典会议决定由 3GPP RAN 工作组负责开展 LTE 研究，将于 2006 年 6 月完成， 2007 年 6 月推出。

LTE 概述

　　3GPP 经过激烈的讨论和艰苦的融合，终于在 2005 年 12 月选定了 LTE 的基本传输技术，即下行 OFDM ；上行 SC( 单载波 )-FDMA 。

　　下行技术的选择没有经过很大的波澜。 OFDM 是公认的宽带 无线通信 的首选技术，虽然有个别公司仍试图坚持传统的 CDMA 技术，但绝大部分公司很早就在采用 OFDM 作为下行核心技术这一点上达成了共识。

　　上行传输技术的选择颇费了一番周折，大部分欧美设备商对 OFDM 的上行峰平比 PAPR( 将影响手持终端的功放成本和 电池 寿命 ) 有顾虑，坚持采用单载波技术 ( 具有较低的 PAPR) 。虽然一些公司 ( 主要是积极参与 WiMAX 标准化的公司 ) 认为可以采用某些方法解决 OFDM 的 PAPR 的问题，但并没有说服单载波阵营。

　　其间还经历了 “ WiBro /WiMAX 试图成为 LTETDD 技术方案 ” 的插曲，在这一努力宣告失败以后， 3GPP 基本确定了核心技术的选择 --- 上行 OFDM/ 下行 SC-FDMA 。

　　LTE 讨论中的一个焦点是是否采用宏分集技术。这个问题看似是物理层技术的取舍，实则影响到 网络 架构的选择，对 LTE/SAE 系统的发展方向有深远的影响。宏分集的基础是软切换，这种 CDMA 系统的典型技术在 FDMA 系统中却引出了 “ 弊大还是利大 ” 的争论。 3GPP 在 2005 年 12 月进行了 “ 示意性 ” 的投票，最后决定 LTE( 至少在目前 ) 不考虑宏分集技术。

　　LTE 在数据传输延迟方面的要求很高 ( 端到端延迟小于 5ms) ，这一指标要求 LTE 系统必须采用很小的交织长度 (TTI) ，因此大多数公司建议采用 0.5ms 的子帧长度。但是一些研发 TDD 技术的 3GPP 成员注意到这种子帧长度和 UMTS 中现有的两种 TDD 技术的时隙长度不匹配。例如 TD-SCDMA 的时隙长度为 0.675ms ，如果 LTETDD 系统的子帧长度为 0.5ms ，则新、老的系统的时隙无法对齐，使得 TD-SCDMA 系统和 LTETDD 系统难以 “ 临频同址 ” 共存。在中国公司的坚持下， 3GPP 在这个问题上达成一致：基本的子帧长度为 0.5ms ，但在考虑和 TD-SCDMA 系统兼容时可以采用 0.675 的子帧长度。

　　尽管 LTE 的研究工作取得了上述一系列重大的进展，但仍然明显滞后于原工作计划，原本 2006 年 3 月前应该完成但未按时完成的工作全部被推迟到 6 月前完成，致使所有遗留的研究问题都必须在今后三个月内解决。如果 6 月不能如期完成这些任务，则研究阶段 (SI ，原定 6 月结束 ) 将被迫延长，工作阶段 (WI ，原定 6 月开始 )--- 也即标准的制定 --- 将被迫延后。与 LTE 相配合的 SAE 项目 SI 的截止日期已经推迟到 9 月。
 
LTE 的框架

　　OFDM/SC-FDMA 的基本设计参数初步确定。

　　OFDM 和 SC-FDMA( 以 DFT-S-OFDM 为例 ) 的子载波宽度为 15kHz ， OFDM 循环前缀 (CP) 的长度有长短两种选择，短 CP 为基本选项，长 CP 可用于大范围小区或多小区广播。 DFT-S-OFDM 的一个子帧由长短两种数据块组成，长块主要用于传送数据，短块主要用于传送导频信号。

　　下行主要采用 QPSK 、 16QAM 、 64QAM 三种调制方式，上行主要采用位移 BPSK( 用于进一步降低 DFT-S-OFDM 的 PAPR) 、 QPSK 、 8PSK 和 16QAM ，另一个正在考虑的降 PAPR 技术是频域滤波。上下行的最小资源块大小为 25 个子载波，即 375kHz 。系统可以采用集中式 (localized) 或分散式 (distributed) 方式将数据映射到资源块上。

　　在信道编码方面， LTE 主要考虑 Turbo 码，但也正在考虑其他编码方式，如 LDPC 码。在 MIMO 方面， LTE 的基本 MIMO 模型是下行 2×2 、上行 1×2 个天线，但同时也正在考虑更多的天线配置 ( 最多 4×4) 。正在被考虑的 MIMO 技术包括空间复用 (SM) 、空分多址 ( SDMA ) 、预编码 (Pre-coding) 、秩自适应 (Rankadaptation) 、以及开环发射分集 (STTD ，主要用于控制 信令 的传输 ) 等。上行将采用一种特殊的 SDMA 技术，即已被 WiMAX 采用的虚拟 (Virtual)MIMO 技术。另外， LTE 也正在考虑采用小区干扰抑制技术提高小区边缘的数据率和系统容量等。

　　在切换方面，除了 LTE 系统内的切换，也正在考虑不同频率之间和不同系统 ( 如其他 3GPP 系统、 WLAN 系统等 ) 的切换。

LTE 的工作计划

　　自 2004 年 11 月启动 LTE 项目以来， 3GPP 以频繁的会议全力推进此项工作。仅半年就完成了需求 (Requirement) 的制定，计划在 2006 年中完成 StudyItem 的研究工作， 2007 年中完成标准的制定，预计 2009 年即可商用。

　　从时间上来看， 3GPP 的 LTE 工作计划可以分为 Study Item(SI) 和 Work Item(WI) 两个阶段。

第一阶段 (SI 阶段 ) ：从 2005 年 3 月到 2006 年 6 月，完成 3GPP LTE 的可行性研究，形成研究报告。

　　在 2006 年 3 月已经完成或正在进行的相关内容有： RAN-CN 功能的划分与调整； RAN 体系结构的优化；无线接口协议的体系结构；物理层中多种接入方案、宏分集与 射频 部分的研究；状态与状态转移问题。

　　在 2006 年 3 月到 6 月将完成包括信道结构的研究、演进的 MIMO 机制、信令的流程与终端移动性问题等方面的研究。并且将在 6 月份提出 WI 阶段的工作时间计划。

　　第二阶段 (WI 阶段 ) 从 2006 年 6 月到 2007 年 6 月，使用一年左右的时间完成核心的技术规范撰写工作。

　　在 2007 年年中完成相关标准制定工作后，预计在 2008 年或 2009 年将成熟的商用产品推向市场。

LTE 能带来什么

　　3GLTE 着重考虑的方面主要包括降低时延、提高用户的数据率、增大系统容量和覆盖范围以及降低运营成本等。 LTE 的目标主要包括以下的内容：

● 支持 1.25MHz ～ 20MHz 带宽；

●    极大提高峰值数据速率 ( 在 20MHz 带宽下支持下行 100Mbps 、上行 50Mbps 的峰值速率 ) ；

●    在保持现有 基站 位置的同时提高小区边缘比特速率；

●    有效提高频谱效率 (3GPP 版本 6 的 2 ～ 4 倍 ) ；

●    将 接入网 时延降低到 10ms 以下；将控制平面时延降低到 100ms 以内；

●    优化 15km/h 以下低速用户的性能，能为 15 -120km/h 的移动用户提供高性能的服务，可以支持 120 -350km/h 的用户；

●    吞吐量、频谱效率和移动性指标在 5km 半径的小区内将得到充分保证，当小区半径增大到 30km 时，只对以上指标带来轻微的弱化；

●    支持多种载波带宽，以满足配置系统时窄带频谱分配时的灵活性；

●    支持与现有的 3G 系统和非 3GPP 规范系统的协同工作：增强的 MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service) ；降低 CAPEX( 资本支出， Capital Expenditure) 和 OPEX( 运营支出， Operation Expenditure) 的成本；

●    降低空中接口和网络架构的成本；

●    实现合理的终端复杂度、成本和耗电；

●    支持增强的 IP 多媒体 子系统 (IP Multimedia Sub-system ， IMS ) 和核心网；尽可能保证后向兼容，有效地支持多种业务类型，尤其是分组域 (PS-Domain) 业务 ( 如 VoIP 等 ) ；

●    优化系统为低移动速度终端提供服务，同时也应支持高移动速度终端；

●    支持增强型的广播多播业务；

●    系统应该能工作在对称和非对称频段；尽可能简化处于相邻频带 运营商 共存的问题。

　　为了实现 3GLTE 的设计目标，着重在空中接口传输技术和接入网结构上对现有 3G 系统进行改进。

　　在空中接口方面，一是在下行链路采用能够有效对抗多径衰落、提高频谱效率的 OFDM 技术；采用自适应链路技术使编码调制参数能够适应无线信道的变化，以提供更高的频谱效率和更可靠的传输性能；通过在发射端和接收端配置多个天线，从而提高系统的容量、改善系统性能；二是在上行链路采用峰均比 (PAPR) 较低的分布式或集中式单载波频分复用提供多址接入；在帧结构和频谱规划上，尽可能与现有 3G 标准相兼容，以方便终端在不同制式系统中的切换，减小未来升级带来的投入。

　　在接入网体系结构方面，设计的主要目标是减小时延和复杂度，使得协议能够有效支持新的物理层传输技术，从而提供更高的用户容量、系统吞吐量和端到端的服务质量保证。在 3GLTE 中，最终将要实现所有业务通过分组域传输，如何保证各种分组业务、特别是实时性要求较高的分组业务的服务质量，将成为一个关键的问题。

　　LTE 还将发展新的网络结构。在原来的 3G 无线接入网之外，建立一个新的全 IP 化的 RAN 和与 固网 融合的纯 IP 的核心网，以满足宽带无线接入的需求，移动通信系统将不再自成系统，真正实现了固定网和移动网的融合。目前 LTE 工作组正在紧锣密鼓地从需求开始全面开展工作，由于在 3GPP 内部意见并没有完全统一，能否达到预定目标还存在一些问题。