迫于WiMAX等移动通信技术的竞争压力,为继续保持3GPP系统的竞争优势,3GPP标准组织于2004年适时启动了LTE与SAE两项演进计划,以实现3G技术向B3G和4G的平滑过渡。LTE演进技术LTE-Advanced已满足国际电信联盟所定义的第四代移动通信的技术要求,某些方面甚至有所超越,能把用户带入真正意义上的移动互联网时代。LTE的无线接入网络可以显著提高用户吞吐量和扇区容量,降低用户可感知的时延,从而大幅提升用户的移动通信体验。LTE-Advanced得到了国际主要通信运营企业和制造企业的广泛支持。提供具有严格服务质量(QoS)保证的数据、语音、图像、视频等多种多媒体业务是目前移动通信系统面临的主要挑战之一。从用户角度来说,QoS是用户对网络提供服务的满意程度；而从业务角度来说,则是网络向业务所提供的带宽、延时、丢包率等参数的指标。本文在简单介绍LTE系统及MAC层协议的前提下,重点对LTE系统QoS相关技术进行了分析研究,并提出了一些改进算法和设计。本文首先介绍了3GPP LTE系统,包括发展历程、系统架构、关键技术、技术优势和TD-LTE相关技术；介绍了LTE系统的MAC层协议,包括协议的框架、结构和功能；设计了一个OFDM通信系统,包括发射机和接收机,采用MATLAB软件编程实现了该系统,并对系统的性能进行了仿真；然后分析了LTE系统和物联网技术融合应用的可能性,设计并提出了一种基于LTE的物联网体系结构,主要包括国家传感信息中心、LTE核心传输网和综合接入网三个部分。接着本文对LTE系统的QoS机制进行了研究与改进。首先介绍了无线通信系统QoS的演进和LTE系统原有的QoS机制,包括EPS承载概念、承载业务架构、相关的QoS参数及属性、EPS QCI与UMTS QoS参数映射问题等；然后设计了一种改进的LTE系统QoS架构,新增了缓冲模块、流量整形模块和竞争区域分配模块,并对上行分组调度模块和接纳控制模块进行了具体设计。然后本文提出了一种基于LTE系统的VoIP服务自适应上行调度算法。首先介绍了传统的VoIP调度算法以及提出的改进算法,提出算法采用AMR编码器,利用传统MAC通用报头中的两个比特将语音编码的模式告知eNB,eNB根据UE的语音状态转换和语音编码速率来动态分配上行链路资源。然后从系统容量、吞吐量和时延方面对比分析了提出算法和传统算法的性能。理论分析和仿真结果表明,在时延满足要求的前提下,改进算法比传统算法具有更高的系统容量和吞吐量。本文还提出了一种基于LTE系统的DRX机制的改进算法,改进算法可以实现睡眠周期的可变倍数增长,并且改进算法可以根据上一次睡眠模式状态阶数确定下一次初始睡眠间隔,建立了马尔可夫模型,并对算法的性能从能量消耗和时延方面进行分析,仿真结果表明提出的改进算法总体上具有更好的节能效果和时延特性。最后根据提出的DRX机制改进算法,本文设计发明了一种基于LTE系统DRX装置及其控制方法,装置包括业务数据缓存器、控制模块、初始睡眠间隔算法模块和睡眠间隔算法模块,并给出了利用上述装置进行DRX周期控制的方法,本发明装置及其控制方法可以实现睡眠周期的可变倍数增长,并且可以根据上一次睡眠模式状态阶数确定下一次初始睡眠间隔。