3G LTE新兴技术

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3GPP2AIE、WiMAX、以及最新出现的IEEE802.20MBFDD/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E3G，“863”计划中与B3G对应的Future计划被考虑用于发展E3G，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(IEEE802.16d/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B3G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(longtermevolution)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B3G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3GPPRAN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。

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