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【摘要】LTE（Long Term Evolution）长期演进项目并非是人们所认为的4G技术，它是3G和4G之间的一个过渡技术，是3.9G的全球标准。LTE作为现阶段通信技术研究的热点，必然会推动下一代移动通信技术的进一步发展。文章通过对其关键技术的介绍，指出LTE的优势和不足，并展望其市场发展前景。
【关键词】LTE；TD- LTE；OFDM；MIMO；4G
目前主流的3G技术主要有TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000，而前两种采用了3GPP（The 3rd Generation Partnership Project）技术演进路线，即由HSDPA演进至HSPA+，进而发展为LTE。虽然CDMA2000采用的是3GPP2路线，但由于高通对其最终演进技术UMB（Ultra Mobile Broadband）研发的放弃，其最终演进方向也定格在了LTE上。在我国，由于WIMAX和其他技术的边缘化，而LTE自身完善的产业链、规模效应和更高的成熟度，故而受到了大多运营商的青睐。
相对于三代移动通信系统，LTE最重要的改进在于采用全新空中接口技术，并使用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。其主要优势是在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率。
1. TD-LTE的关键技术
1.1LTE系统的总体架构。
1.2OFDM技术。
（1）OFDM（正交频分复用技术）是LTE系统的技术基础与主要特点，故而OFDM系统参数的设定对整个系统的性能会产生决定性的影响。OFDM技术是利用Sinc函数的平移正交性，将整个通信带宽的信道划分为一系列子信道，传输多载波调制信号，使每个子载波所占的带宽容易满足小于多径信道相干带宽的条件，因而可以将一个频率选择性衰落的信道转化为一系列平坦衰落子信道。同时在每个OFDM符号前部添加一个大于信道最大多径时延的循环前缀，就可以完全消除因多径衰落引起的码间干扰。
（2）OFDM技术主要有以下优点：频带利用率高；可以对抗信道的多径衰落；接收端无需复杂的时域均衡器，而仅需要进行简单的频域均衡即可；多载波调制和解调可以用快速傅里叶变换（FFT）完成，易于硬件（FPGA、DSP）实现；单个子载波对应的调制符号时间周期长，有一定的抗时域突发干扰的能力；易于与多天线技术、自适应技术等结合，以提高系统的容量。
1.3MIMO多天线技术。
（1）MIMO技术的基本出发点是将用户数据分解为多个并行的数据流，在指定的宽带内由多个发射天线同时刻发射，经过无线信道后，由多个接收天线接收，并根据各个并行数据流的空间特性，利用解调技术，最终恢复出原来的数据流。
（2）LTE系统将采用可以适应宏小区、微小区和热点等各种环境的MIMO技术。基本的MIMO模型是下行、上行天线阵列，同时也是在考虑更多的天线配置。目前考虑的方法包括空间复用SM、空分多址SDMA、预编码、白适应波束形成、智能天线以及开环分集体，主要用于控制信令的传输，包括空分分组码和循环位移分集（CSD）等。
（3）LTE系统仅支持单天线的上行发送，也就是说不支持SU-MIMO。为了提高上行传输速率，同时也为了满足上行峰值频谱效率的要求，LTE-Advanced将在LTE的基础上映入上行SU-MIMO，支持最多4个发送天线。LTE下行最多可以支持4个发送天线，而LTE-Advanced将会在此基础上进一步增强以提高下行吞吐量。目前确定将扩展到最多支持8个发送天线。
图2LTE手机终端应用的网络构架
（4）多输入多输出技术，在天线形态上采用了与TD-SCDMA相同的双极化8阵列天线，通过极化隔离造成的空间隔离效益，有利于在LTE网络中引入MIMO技术，存在的不足是空分天线和用户算法问题，阵列增益、系统的分集特性和系统的空间复用增益是MIMO的优点，它们能够大幅度地提高系统容量、获得相当高的频率利用率，从而可以获得更高的数据速率、更好的传输品质和更大的系统覆盖范围。
2. LTE应用前景分析
（1）国内对LTE的呼声很高，尤其做为TD-SCDMA演进方向的TD-LTE更被认为具有广阔的发展前景，中国移动已经与爱立信、华为、中兴、摩托罗拉等公司在北京怀柔进行了TD- LTE的外场测试，并已开始在部分城市试点运行TD-LTE网络。
（2）应用前景：LTE系统布署灵活，支持多种带宽，能够实现上行50M、下行100M的业务承载能力，在数据流量较大的3G核心区域部署LTE，逐步替代3G进而实现LTE网络的覆盖。届时将实现LTE手机终端上网速度更快，手机看电影、手机会议、手机远程教学将更轻易实现。图2为LTE手机终端应用的网络构架。
（3）由于LTE网络可以降低无线网络时延，可为该网络提供大宽带低延迟的数据，从而提高远程操作的安全性、可视性和工作效率，故而可用于石油、天然气开采和地下矿井工作等风险性较高的行业。对于资源开采的高风险行业，开采所需的数据必须经过快速高效的传输和处理，如钻头的实时深度、矿井内的压力大小、油泵的输出流量等关系到生产安全的重要数据必须回传到数据中心进行严格的计算，然后相应的数据又必须传回到各个控制中心，以便更好地维护设备、更安全地进行生产。
（4）在公共安全领域LTE也将有广泛地应用，如指挥中心凭借无线通讯设备、车载终端和手持LTE数据设备构成协作式设备组合，使一体化多媒体指挥中心与现场警员共享实时信息，实现公共安全所需要的先进通信能力。同时指挥中心也可以通过LTE网络把相关的路段信息发送的车载LTE终端上去，使驾驶员实时了解路况信息；公安人员更好地把握现场情况，提高决策效率。
（5）当前对LTE网络发展的建议：首先，做好当前3G网络的建设和运营。3G网络的建设以及随后的维护优化经验将是LTE网络建设的技术基础；开发新的业务形式将提高用户对新一代无线网络的认知度，提升用户需求。严格地讲，TD-LTE是打上TD-SCDMA标签的LTE-TDD技术。当前的TDD技术中WIMAX已在国外广泛应用，虽然此标准并未在国内获得牌照，但是参照在国外的应用，吸取经验和取长补短，从而提高TD-LTE技术上的先进性，完善产业链的建设，这才是TD-LTE标准走向世界并做大做强的出路。
（6）另外，TD-SCDMA到TD-LTE是一个长期的演进过程。因为可能要经历TD-HSDPA、TD-HSUPA、TD-HSPA+等阶段，如何合理规划网络升级的进程，把握市场脉搏，从而在适当时机升级网络将是一个十分重要的课题。
3. 结束语
未来移动通信技术的需求发展方向是随时随地接入互联网，而LTE技术在3G技术的基础上做了重大改进，无线接入速率的提高，使数据传输的代价降低，使潜在的服务成为可能。随着LTE技术的不断发展、产业链的不断成熟，LTE技术必然会在未来的无线通信技术中处于主导地位，更能够加速4G无线网络应用的步伐。
参考文献
[1]董俊岭，史春雷.浅谈3G的发展[J].科技产业资讯，2010（12）.
[2]张晓丹等.LTE系统核心技术剖析及eNodeB测试方案探讨[J].电信网技术，2009（12）69～76.
[3]沈嘉.3GPP长期演进（LTE）技术原理与系统设计[M].2008.
【关键词】LTE；TD- LTE；OFDM；MIMO；4G
目前主流的3G技术主要有TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000，而前两种采用了3GPP（The 3rd Generation Partnership Project）技术演进路线，即由HSDPA演进至HSPA+，进而发展为LTE。虽然CDMA2000采用的是3GPP2路线，但由于高通对其最终演进技术UMB（Ultra Mobile Broadband）研发的放弃，其最终演进方向也定格在了LTE上。在我国，由于WIMAX和其他技术的边缘化，而LTE自身完善的产业链、规模效应和更高的成熟度，故而受到了大多运营商的青睐。
相对于三代移动通信系统，LTE最重要的改进在于采用全新空中接口技术，并使用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。其主要优势是在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率。
1. TD-LTE的关键技术
1.1LTE系统的总体架构。
1.2OFDM技术。
（1）OFDM（正交频分复用技术）是LTE系统的技术基础与主要特点，故而OFDM系统参数的设定对整个系统的性能会产生决定性的影响。OFDM技术是利用Sinc函数的平移正交性，将整个通信带宽的信道划分为一系列子信道，传输多载波调制信号，使每个子载波所占的带宽容易满足小于多径信道相干带宽的条件，因而可以将一个频率选择性衰落的信道转化为一系列平坦衰落子信道。同时在每个OFDM符号前部添加一个大于信道最大多径时延的循环前缀，就可以完全消除因多径衰落引起的码间干扰。
（2）OFDM技术主要有以下优点：频带利用率高；可以对抗信道的多径衰落；接收端无需复杂的时域均衡器，而仅需要进行简单的频域均衡即可；多载波调制和解调可以用快速傅里叶变换（FFT）完成，易于硬件（FPGA、DSP）实现；单个子载波对应的调制符号时间周期长，有一定的抗时域突发干扰的能力；易于与多天线技术、自适应技术等结合，以提高系统的容量。
1.3MIMO多天线技术。
（1）MIMO技术的基本出发点是将用户数据分解为多个并行的数据流，在指定的宽带内由多个发射天线同时刻发射，经过无线信道后，由多个接收天线接收，并根据各个并行数据流的空间特性，利用解调技术，最终恢复出原来的数据流。
（2）LTE系统将采用可以适应宏小区、微小区和热点等各种环境的MIMO技术。基本的MIMO模型是下行、上行天线阵列，同时也是在考虑更多的天线配置。目前考虑的方法包括空间复用SM、空分多址SDMA、预编码、白适应波束形成、智能天线以及开环分集体，主要用于控制信令的传输，包括空分分组码和循环位移分集（CSD）等。
（3）LTE系统仅支持单天线的上行发送，也就是说不支持SU-MIMO。为了提高上行传输速率，同时也为了满足上行峰值频谱效率的要求，LTE-Advanced将在LTE的基础上映入上行SU-MIMO，支持最多4个发送天线。LTE下行最多可以支持4个发送天线，而LTE-Advanced将会在此基础上进一步增强以提高下行吞吐量。目前确定将扩展到最多支持8个发送天线。
图2LTE手机终端应用的网络构架
（4）多输入多输出技术，在天线形态上采用了与TD-SCDMA相同的双极化8阵列天线，通过极化隔离造成的空间隔离效益，有利于在LTE网络中引入MIMO技术，存在的不足是空分天线和用户算法问题，阵列增益、系统的分集特性和系统的空间复用增益是MIMO的优点，它们能够大幅度地提高系统容量、获得相当高的频率利用率，从而可以获得更高的数据速率、更好的传输品质和更大的系统覆盖范围。
2. LTE应用前景分析
（1）国内对LTE的呼声很高，尤其做为TD-SCDMA演进方向的TD-LTE更被认为具有广阔的发展前景，中国移动已经与爱立信、华为、中兴、摩托罗拉等公司在北京怀柔进行了TD- LTE的外场测试，并已开始在部分城市试点运行TD-LTE网络。
（2）应用前景：LTE系统布署灵活，支持多种带宽，能够实现上行50M、下行100M的业务承载能力，在数据流量较大的3G核心区域部署LTE，逐步替代3G进而实现LTE网络的覆盖。届时将实现LTE手机终端上网速度更快，手机看电影、手机会议、手机远程教学将更轻易实现。图2为LTE手机终端应用的网络构架。
（3）由于LTE网络可以降低无线网络时延，可为该网络提供大宽带低延迟的数据，从而提高远程操作的安全性、可视性和工作效率，故而可用于石油、天然气开采和地下矿井工作等风险性较高的行业。对于资源开采的高风险行业，开采所需的数据必须经过快速高效的传输和处理，如钻头的实时深度、矿井内的压力大小、油泵的输出流量等关系到生产安全的重要数据必须回传到数据中心进行严格的计算，然后相应的数据又必须传回到各个控制中心，以便更好地维护设备、更安全地进行生产。
（4）在公共安全领域LTE也将有广泛地应用，如指挥中心凭借无线通讯设备、车载终端和手持LTE数据设备构成协作式设备组合，使一体化多媒体指挥中心与现场警员共享实时信息，实现公共安全所需要的先进通信能力。同时指挥中心也可以通过LTE网络把相关的路段信息发送的车载LTE终端上去，使驾驶员实时了解路况信息；公安人员更好地把握现场情况，提高决策效率。
（5）当前对LTE网络发展的建议：首先，做好当前3G网络的建设和运营。3G网络的建设以及随后的维护优化经验将是LTE网络建设的技术基础；开发新的业务形式将提高用户对新一代无线网络的认知度，提升用户需求。严格地讲，TD-LTE是打上TD-SCDMA标签的LTE-TDD技术。当前的TDD技术中WIMAX已在国外广泛应用，虽然此标准并未在国内获得牌照，但是参照在国外的应用，吸取经验和取长补短，从而提高TD-LTE技术上的先进性，完善产业链的建设，这才是TD-LTE标准走向世界并做大做强的出路。
（6）另外，TD-SCDMA到TD-LTE是一个长期的演进过程。因为可能要经历TD-HSDPA、TD-HSUPA、TD-HSPA+等阶段，如何合理规划网络升级的进程，把握市场脉搏，从而在适当时机升级网络将是一个十分重要的课题。
3. 结束语
未来移动通信技术的需求发展方向是随时随地接入互联网，而LTE技术在3G技术的基础上做了重大改进，无线接入速率的提高，使数据传输的代价降低，使潜在的服务成为可能。随着LTE技术的不断发展、产业链的不断成熟，LTE技术必然会在未来的无线通信技术中处于主导地位，更能够加速4G无线网络应用的步伐。
参考文献
[1]董俊岭，史春雷.浅谈3G的发展[J].科技产业资讯，2010（12）.
[2]张晓丹等.LTE系统核心技术剖析及eNodeB测试方案探讨[J].电信网技术，2009（12）69～76.
[3]沈嘉.3GPP长期演进（LTE）技术原理与系统设计[M].2008.