关于4G移动通信技术的简介

2011年发布于某博客，弃用之后人工搬到，内容可能比较旧，仅供参考

LTE（Long Term Evolution，长期演进）是3G向4G逐渐演进直至完全达到4G标准的技术，可以从其名称看出来。3GPP LTE项目改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用技术）和MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出）作为其无线网络演进的唯一标准。

3GPP LTE项目的主要性能目标包括：在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；支持100Km半径的小区覆盖；能够为350Km/h高速移动用户提供>100kbps的接入服务；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25 MHz到20MHz多种带宽。

从LTE制定的目标需求可以看出，100Mbit/s的传输能力已远不是3G所能比的，那么其使用的技术也必将有较大的提高。在方案的征集过程中有6个选项，按照双工方式可分为FDD(Frequency Division Duplexing，频分双工)和TDD(Time Division Duplexing，时分双工)两种；按照无线链路的调制方式或多址方式主要可分为CDMA（Code Division Multiple Access，码分多址）和OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交频分多址)两种。下面对6种方案作简单介绍（UL means Up Link，DL means Down Link）：

（1）FDD UL采用SC-FDMA、FDD DL采用OFDMA
该提案使用了目前频谱效率很高的OFDM技术作为下行链路的主要调制方式，实现高速数据速率传送。上行链路则采用FDMA（单载波频分多址），主要的好处就是降低了发射终端的峰均功率比，减小了终端的体积和成本。其主要特点包括频谱带宽灵活分配、子载波序列固定、采用循环前缀对抗多径衰落和可变的传输时间间隔(TTI)等。
（2）FDD UL/DL采用OFDMA
该提案与上一方案非常类似。所不同的主要是上行链路，这里采用的也是OFDM技术，这就要求终端能够实现比较高的峰均功率比，但数据传输效率更高。
（3）FDD UL/DL采用MC-WCDMA
该提案实际上就是多载波的WCDMA方案，上下行采用与HSDPA/HSUPA相似的技术，例如自适应调制方式、NodeB调度、层2快速重传和快速小区切换等，然后利用多载波复用的方式提高数据速率。
（4）TDD UL/DL采用MC-TD-SCDMA
该提案主要由大唐公司提出，是TD-SCDMA标准的演进。其主要特点是尽可能继承TD-SCDMA的系统特点，例如相同的子信道带宽、信道结构，Space、Time、Code多域复用等，在此基础上通过多载波的方式扩展数据速率，满足LTE的需求。
（5）TDD UL/DL采用OFDMA
（6）TDD UL采用SC-FDMA，TDD DL采用OFDMA
这两种提案同前两种是非常类似的，不同的是双工方式。

以上这些提案代表了不同的背景和不同集团的利益，在马耳他会议上有了最终的结果。FDD和TDD将尽量采用相同的多址技术，并且绝大多数公司支持的第一种方案将作为以后开展LTE研究的前提条件。同时中国的TD-SCDMA经过多方的不断努力，TD-SCDMA的帧结构在第一种方案中作为一个选项得以保留，并且可以在多载波的演进方面继续开展研究。

LTE采用由NodeB构成的单层结构，这种结构有利于简化网络和减小延迟，实现了低时延，低复杂度和低成本的要求。与传统的3GPP接入网相比，LTE减少了RNC节点。名义上LTE是对3G的演进，但事实上它对3GPP的整个体系架构作了革命性的变革，逐步趋近于典型的IP宽带网结构。 3GPP初步确定LTE的架构也叫演进型UTRAN结构(E-UTRAN)。接入网主要由演进型NodeB(eNB)和接入网关 (aGW)两部分构成。aGW是一个边界节点，若将其视为核心网的一部分，则接入网主要由eNB一层构成。eNB不仅具有原来NodeB的功能外，还能完成原来RNC的大部分功能，包括物理层、MAC层、RRC、调度、接入控制、承载控制、接入移动性管理和Inter-cellRRM等。Node B和Node B之间将采用网格(Mesh)方式直接互连，这也是对原有UTRAN结构的重大修改。

目前，移动无线技术的演进路径主要有三条：一是WCDMA和TD-SCDMA，均从HSDPA演进至HSDPA+，进而到LTE；二是CDMA2000沿着EV-DO Rev.0/Rev.A/Rev.B，最终到UMB（Motorola最近提出的新方案是，CDMA2000也通过一定方式演进到LTE，3GPP2也基本放弃了UMB的计划）；三是802.16m的WiMAX路线。这其中LTE拥有最多的支持者，WiMAX次之。