什么是长期演进技术

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LTE（Long Term Evolution，长期演进)是由3GPP（The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）组织制定的UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统）技术标准的长期演进，于2004年12月在3GPP多伦多会议上正式立项并启动。LTE系统引入了OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）和MIMO（Multi-Input & Multi-Output，多输入多输出）等关键技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率（20M带宽2X2MIMO在64QAM情况下，理论下行最大传输速率为201Mbps，除去信令开销后大概为150Mbps，但根据实际组网以及终端能力限制，一般认为下行峰值速率为100Mbps，上行为50Mbps），并支持多种带宽分配：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等，且支持全球主流2G/3G频段和一些新增频段，因而频谱分配更加灵活，系统容量和覆盖也显著提升。

详情介绍

LTE（Long Term Evolution，长期演进)是由3GPP（The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）组织制定的UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统）技术标准的长期演进，于2004年12月在3GPP多伦多会议上正式立项并启动。LTE系统引入了OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）和MIMO（Multi-Input & Multi-Output，多输入多输出）等关键技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率（20M带宽2X2MIMO在64QAM情况下，理论下行最大传输速率为201Mbps，除去信令开销后大概为150Mbps，但根据实际组网以及终端能力限制，一般认为下行峰值速率为100Mbps，上行为50Mbps），并支持多种带宽分配：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等，且支持全球主流2G/3G频段和一些新增频段，因而频谱分配更加灵活，系统容量和覆盖也显著提升。

中文名

通用移动通信技术的长期演进

外文名

Long Term Evolution

别名

3G演进型系统

缩写

LTE

类别

通信

性质

3G与4G技术之间的过渡

长期演进技术简介

目前，全球信息化时代已经到来，数据总量呈现爆炸式增长，人们对数据信息的需求日益增多。LTE的诞生是为不断优化无线通信技术以满足客户对无线通信的更高要求。

LTE是无线数据通信技术标准。LTE的当前目标是借助新技术和调制方法提升无线网络的数据传输能力和数据传输速度，如新的数字信号处理（DSP）技术，这些技术大多于千禧年前后提出。LTE的远期目标是简化和重新设计网络体系结构，使其成为IP化网络，这有助于减少3G转换中的潜在不良因素。

LTE技术主要存在TDD和FDD两种主流模式，两种模式各具特色。其中，FDD-LTE在国际中应用广泛，而TD-LTE在我国较为常见。

LTE（Long Term Evolution，长期演进）项目是3G 的演进，是3G与4G技术之间的一个过渡，是3.9G的全 球标准。它改进并增强了3G的空中接入技术，采用 OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。在 20MHz频谱带宽下提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s 的峰值速率，改善了小区边缘用户的性能，提高小区 容量和降低系统延迟。

长期演进技术发展历程

2004年底，在3GPP中开始进行LTE的标准化工作，与3G以CDMA技术为基础不同，根据无线通信向宽带化方向发展的趋势，LTE采用了OFDM技术为基础，结合多天线和快速分组调度等设计理念，形成了新的面向下一代移动通信系统的空中接口技术，又称为3G演进型系统（LTE，LongTermEvolution）。

2008年初，完成了LTE第一个版本的系统技术规范，即Release8。在3GPP中进行LTE技术研究的同时，国际电信联盟（ITU）一直在开展关于下一代移动通信系统的市场需求和频率规划等方面的调研工作，为制定4G技术的国际标准建议做准备。2008年3月，ITU开始了候选技术的征集和标准化进程，称为IMT-Advanced。响应ITU关于4GIMT-Advanced技术的征集，3GPP中将正在研究的LTERelease10以及之后的技术版本称为LTE-Advanced，并且向ITU进行了候选技术的提交。

语音通话LTE支持FDD和TDD两种双工方式，在LTERelease8版本中，采用20MHz的通信带宽，空中接口的下行峰值速率超过300Mbit/s上行方向的峰值速率也超过了80Mbit/s。而LTERelease10版本（LTE-Advanced）将支持100MHz的通信带宽，空中接口的峰值速率超过1Gbit/s。值得一提的是，作为TD-SCDMA技术的后续演进，LTE的TDD模式又称为TD-LTE/TD-LTE-Advanced。出于对TD-SCDMA技术演进路线的关注，中国的成员单位在3GPP中深度参与了相关的系统设计过程，2009年10月，中国政府正式向ITU提交了TD-LTE-Advanced建议作为4G国际标准候选技术。

2021年8月，我国LTE核心网IPv6总流量超过10Tbps，占全网总流量的22.87%。

长期演进技术技术架构

LTE网络结构和空中接口协议：LTE采用由Node B构成的单层结构，这样有利于简化网络和减小延迟，实现低时延、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，对3GPP的整个体系架构进行了变革，逐步趋近于典型的IP宽带网结构。3GPP初步确定LTE的架构如图1所示，或称为演进型UTRAN结构（E- UTRAN）。

长期演进技术技术目标

LTE的技术目标可以概括为：

容量提升：在20MHz带宽下，下行峰值速率达到100Mbit/s，上行峰值速率达到50Mbit/s。频谱利用率达到3GPP R6规划值的2～4倍；

覆盖增强：提高“小区边缘比特率”，在5km区域满足最优容量，30km区域轻微下降，并支持100km的覆盖半径；

移动性提高：0～15km/h性能最优，15～120km/h高性能，支持120～350km/h。甚至在某些频段支持500km/h；

质量优化：在RAN用户面的时延小于10ms，控制面的时延小于100ms：

服务内容综合多样化：提供高性能的广播业务MBMS，提高实时业务支持能力，并使VoIP达到UTRAN电路域性能。

运维成本降低：采用扁平化架构，可以降低CAPEX和0PEX，并降低从R6 UTRA空口和网络架构演进的成本。

长期演进技术核心技术

长期演进技术SC-FDMA技术

SC-FDMA技术是一种单载波多用户接入技术，它的实现比OFDM/OFDMA简单，但性能逊于OFDM/OFDMA。相对于OFDM/OFDMA，SC-FDMA具有较低的PAPR。发射机效率较高，能提高小区边缘的网络性能。最大的好处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，这是选择SC-FDMA作为LTE上行信号接入方式的一个主要原因。其特点还包括频谱带宽分配灵活、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等。

长期演进技术OFDM技术

OFDM技术LTE系统的主要特点，它的基本思想是把高速数据流分散到多个正交的子载波上传输，从而使子载波上的符号速率大大降低，符号持续时间大大加长，因而对时延扩展有较强的抵抗力，减小了符号间干扰的影响。通常在OFDM符号前加入保护间隔，只要保护问隔大于信道的时延扩展则可以完全消除符号间干扰ISI。

长期演进技术MIMO技术

MIMO作为提高系统传输率的最主要手段，也受到了广泛关注。由于OFDM的子载波衰落情况相对平坦，十分适合与MIMO技术相结合，提高系统性能。MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线或（阵判天线）和多通道。多天线接收机利用空时编码处理能够分开并解码数据子流，从而实现最佳的处理。若各发射接收天线间的通道响应独立，则多入多出系统可以创造多个并行空间信道。通过这些并行空问信道独立地传输信息，数据速率必然可以提高。MIMO将多径无线信道与发射、接收视为一个整体进行优化，从而实现高的通信容量和频谱利用率。这是一种近于最优的空域时域联合的分集和干扰对消处理。当功率和带宽固定时，多入多出系统的最大容量或容量上限随最小天线数的增加而线性增加。而在同样条件下，在接收端或发射端采用多天线或天线阵列的普通智能天线系统，其容量仅随天线数的对数增加而增加。

长期演进技术高阶调制技术

LTE在下行方向采用QPSK、16QAM和64QAM，在上行方向采用QPSK和16删。高峰值传送速率是LTE下行链路需要解决的主要问题。为了实现系统下行100Mb/s峰值速率的目标，在3G原有的QPSK、16QAM基础上，LTE系统增加了64QAM高阶调制。

长期演进技术分支

随着技术的演进与发展，3GPP相继提出了TD-LTE，FDD-LTE等技术。

长期演进技术TD-LTE

TD-LTE是一种新一代宽带移动通信技术，是我国拥有自主知识产权的TD-SCDMA的后续演进技术，在继承了TDD优点的同时又引入了多天线MIMO与频分复用OFDM技术。相比于3G，TD-LTE在系统性能上有了跨越式提高，能够为用户提供更加丰富多彩的移动互联网业务。

长期演进技术FDD-LTE

FDD（频分双工）是该技术支援的两种双工模式之一，应用FDD式的LTE即为FDD-LTE。由于无线技术的差异使用频段的不同以及各 个厂家的利益等因素，FDD-LTE的标准化与产业发展都领先于TDD-LTE。FDD模式的特点是在分离（上下行频率间隔190MHz）的两个对称频率信道上，系统进行接收和传送，用保证频段来分离接收和传送信道。

FDD模式的优点是采用包交换等技术，可突破二代发展的瓶颈，实现高速数据业务，并可提高频谱利用率，增加系统容量。但FDD必须采用成对的频率，即在每2 x 5MHz的带宽内提供第三代业务。该方式在支持对称业务时，能充分利用上下行的频谱，但在非对称的分组交换（互联网）工作时，频谱利用率则大大降低（由于低上行负载，造成频谱利用率降低约40%）。 在这点上，TDD模式有着FDD无法比拟的优势。

长期演进技术使用频段

LTE网络适用于相当多的频段，而不同地区选择的频段互不相同。北美网络计划使用700/800和1700/1900MHz；欧洲网络计划使用800，1800，2600MHz；亚洲网络计划使用1800和2600MHz；澳洲网络计划使用1800MHz。所以在某国家使用正常的终端在另一国家的网络中很可能无法使用，用户需要使用支持多频段的终端进行国际漫游。

特别的是巴西政府正在同当地运营商CPqD，正在测试一种特殊的LTE网络。该网络因适应当地市场需求，需要创建在450MHz以下频段。

长期演进技术发展趋势

虽然现在5G已经开始融入我们的生活、工作，融入了视听领域，但今后还会有更多新技术、新赋能通过5G网络和各种终端为智能视听乃至整个媒体产业带来更多、更好的应用场景。

移动网络的发展，离不开技术的支撑。孟樸表示，现在5G用到的主要还都是Sub-6GHz频段，它可用的频率是有限的。所以全球5G产业正携手向毫米波这个领域聚焦，基于目前技术上能够实现并且已经商用的网络，毫米波的速率可以达到5G Sub-6GHz的16倍，4G LTE的38倍。毫米波在速率上的改善，将为媒体特别是视听智能化领域的新场景、新应用带来更多机会。

孟樸表示，除传输速率高之外，5G还具有超低时延的特点，其中一个很好的用例就是赋能无界XR（扩展现实），也就是我们通常所说的VR（虚拟现实）、AR（增强现实）和MR（混合现实）的统称。目前，XR行业正在蓬勃发展，国内产业界也在积极拥抱该应用的发展。高通期待在5G的赋能下，相关产业链的合作伙伴能够携手为视听产业带来更多新的场景应用和新业态。