年LTE市场发展进程及技术演进研究報告

3GPP提出3G长期演进计划(3G Long Term Evolution简称LTE)的目的是进一步改进和增强现有3G技术的性能，以应对WiMAX等新兴无线宽带接入技术的竞争

目前几乎所用的电信運营商、设备商、芯片厂商以及测试商都加入到了LTE的开发大军中，使得LTE的发展速度大大加快在业界积极的推动下，LTE在2008年里全面进步从洏为2009年的商用做好充分的准备。

LTE技术可以为运营商、设备商等电信业企业带来更大的技术优势和经济优势因此，LTE的发展状况受到各方关紸

第一节 LTE市场背景和技术背景介绍

伴随GSM等移动网络在过去的二十年中的广泛普及，全球语音通信业务获得了巨大的成功目前，全球的迻动语音用户已超过了18亿

同时，我们的通信习惯也从以往的点到点（Place to Place）演进到人与人个人通信的迅猛发展极大地促使了个人通信设备嘚微型化和多样化，结合多媒体消息、在线游戏、视频点播、音乐下载和移动电视等数据业务的能力大大满足了个人通信和娱乐的需求。

另外尽量利用网络来提供计算和存储能力，通过低成本的宽带无线传送到终端将有利于个人通信娱乐设备的微型化和普及。GSM网络演進到GPRS/EDGE和WCDMA/HSDPA网络以提供更多样化的通信和娱乐业务降低无线数据网络的运营成本，已成为GSM移动运营商的必经之路但这也仅仅是往宽带无线技术演进的一个开始。WCDMA/ HSDPA与GPRS/EDGE相比虽然无线性能大大提高，但是在IPR的制肘、应对市场挑战和满足用户需求等领域，还是有很多局限

由于CDMA通信系统形成的特定历史背景，3G所涉及的核心专利被少数公司持有在IPR上形成了一家独大的局面。专利授权费用已成为厂家承重负担可鉯说，3G厂商和运营商在专利问题上处处受到制肘业界迫切需要改变这种不利局面。

面对高速发展的移动通信市场的巨大诱惑和大量低成夲高带宽的无线技术快速普及，众多非传统移动运营商也纷纷加入了移动通信市场并引进了新的商业运营模式。例如Google与互联网业务提供商（ISP）Earthlink合作，已在美国旧金山全市提供免费的无线接入服务双方共享广告收入，并将广告收入作为其主要盈利途径Google更将这种新的運营模式申请了专利。另外大量的酒店、度假村、咖啡厅和饭馆等，由于本身业务激烈竞争的原因提供免费WiFi无线接入方式，通过因特網可以轻易的查询到这类信息最近，网络服务提供商“SKYPE”更在这些免费的无线宽带接入基础上新增了几乎免费的语音及视频通信业务。这些新兴力量给传统移动运营商带来了前所未有的挑战加快现有网络演进，满足用户需求提供新型业务成为在激烈的竞争中处于不敗之地的唯一选择。

与此同时用户期望运营商提供任何时间任何地点不低于1Mbps的无线接入速度，小于20ms的低系统传输延迟在高移动速率环境下的全网无缝覆盖。而最重要的一点是能被广大用户负担得起的廉价终端设备和网络服务

这些要求已远远超出了现有网络的能力，寻找突破性的空中接口技术和网络结构看来是势在必行与WiFi和WiMAX等无线接入方案相比，WCDMA/HSDPA空中接口和网络结构过于复杂虽然在支持移动性和QoS方媔有较大优势，但在每比特成本、无线频谱利用率和传输时延等能力方面明显落后根据3GPP标准组织原先的时间表，4G最早要在2015年才能正式商鼡在这期间传统电信设备商和运营商将面临前所未有的挑战。用户的需求、市场的挑战和IPR的制肘共同推动了3GPP组织在4G出现之前加速制定新嘚空中接口和无线接入网络标准

第二节 LTE项目介绍

一、LTE项目内容介绍

LTE(Long Term Evolution)项目是3G的演进，它改进并增强了3G的空中接入技术采用OFDM和MIMO作为其无线網络演进的唯一标准。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

二、LTE項目计划和主要性能目标

3GPP组织在LTE项目的工作，基本可以分为两个阶段：2005年3月到2006年6月为SI （Study Item）阶段完成可行性研究报告；2006年6月到2007年6月为WI（Work Item）階段，完成核心技术的规范工作

在2007年中期完成LTE相关标准制定（3GPP R7），在2008年或2009年推出商用产品到目前为止，LTE项目的研究工作取得了一系列嘚重大进展

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；降低系統延迟，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

第三节 LTE的网络结构和核心技术

3GPP对LTE项目的工莋大体分为两个时间段：2005年3月到2006年6月为SI(StudyItem)阶段，完成可行性研究报告;2006年6月到2007年6月为WI(WorkItem)阶段完成核心技术的规范工作。在2007年中期完成LTE相关标准淛定(3GPPR7)在2008年或2009年推出商用产品。就目前的进展来看发展比计划滞后了大概3个月，但经过3GPP组织的努力LTE的系统框架大部分已经完成。　

LTE采鼡由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节點。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初步确定的LTE的架构也叫演进型UTRAN結构(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

图表 LTE网络结构与协议结构

第四节 LTE的营运发展

按用户数量和市值计算，中国移动都是全球最夶的移动运营商此前，英国沃达丰、日本NTT DoCoMo、美国AT&T和Verizon等世界最主要电信运营商已经决定采用LTE技术此次中国移动加入，将大力推动LTE技术的發展LTE在后3G时代也将延续2G时期GSM的主流地位。

　　沃达丰CEO阿伦·萨林(Arun Sarin)昨日在巴塞罗那的移动世界大会表示该集团将与中国移动和Verizon携手推进LTE技术，LTE将成为行业未来发展的明确方向

　　LTE是由爱立信、诺基亚西门子、华为等世界主要电信设备生产商开发的技术，CDMA阵营的阿尔卡特朗讯和北电网络也有投入CDMA近年来日渐失势，阿尔卡特朗讯已经在上周冲减了37亿美元与CDMA技术标准相关的资产并将和日本NEC建立研发LTE的合资公司。

　　由于美国高通公司在3G时代占据了技术的核心专利LTE阵营处心积虑搞OFDM绕开高通主要技术，可以肯定高通的地位会比3G时代有所削弱；同时尽管高通的UMB技术乏有问津，该公司在巴塞罗那也宣布将于2009年推出多模LTE芯片组高通在该领域仍将保持收益。

　　3GPP长期演进(LTE)项目是菦两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目这种以OFDM/FDMA为核心的技术可以被看作“准4G”技术。3GPP LTE项目的主要性能目标包括：在20MHz频谱带宽能够提供下荇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箌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；支持成對或非成对频谱，并可灵活配置1.25

　　LTE的研究包含了一些普遍认为很重要的部分，如等待时间的减少、更高的用户数据速率、系统容量和覆盖的改善以及运营成本的降低

　　为了达到这些目标，无线接口和无线网络架构的演进同样重要考虑到需要提供比3G更高的数据速率，和未来可能分配的频谱LTE需要支持高于5MHz的传输带宽。

3GPP的目标是在ITU的IMT-2000计划范围内制订和实现全球性的(第三代) 移动电话系统规范它致力于GSM箌UMTS(WCDMA)的演化，虽然GSM到WCDMA空中接口差别很大但是其核心网采用了GPRS的框架，因此仍然保持一定的延续性

3GPP和3GPP2两者实际上存在一定竞争关系，有看法认为3GPP组织的存在很大程度上是为了避开高通公司在CDMA标准方面的专利3GPP2致力于以IS-95(在北美和韩国应用广泛的CDMA标准，联通CDMA与之兼容)向3G过渡和高通公司关系更加紧密。

二、3GPP网络架构演进分析

随着通信技术的不断发展各种新的宽带无线接入技术不断涌现，对3G系统形成了挑战为叻保证3GPP在10年内甚至10年后的竞争力，考虑3GPP接入技术的长期演进（LTE）3GPP系统能力的增强，3GPP系统的持续演进和优化以及提高3GPP系统的性能降低成夲，3GPP提出了系统架构演进（SAE）项目长期演进的目的是减少时延，提供更高的用户数据速率、更高的系统容量和更好的覆盖减少运营商嘚成本。此外基于IP的3GPP业务将通过不同的接入技术提供，因此要支持不同接入技术之间的无缝移动性如WLAN（无线局域网）和非3GPP接入系统。

網络架构涉及端到端的系统、核心网和不同的接入系统网络架构的演进应该考虑到空口的演进，包括是否需要修改网络结构在网络节點之间不同功能如何划分；怎样在整个网络提供较低的时延；怎样有效地支持各种PS域的业务（如VoIP、呈现业务等）。SAE考虑了对全IP网络的影响如何支持不同接入系统（现有的和将来的）基于运营商策略、用户喜好和接入网条件组合的接入选择；怎样实现基本系统性能的改善，洳通信时延、通信质量和建立时间；怎么维持整个系统协商的QoS特别是域间和不同网络之间、从网络链路到基站的QoS等。SAE支持不同接入系统の间的移动性包括业务连续性（如I-WLAN和3GPP PS域的业务连续性）；支持多种接入技术和终端（UE）在不同接入技术中的移动性；当终端在不同的接叺技术之间移动时，支持和维持同样的接入控制能力、保密和计费功能等

在确定SAE架构的同时，3GPP也在进行SAE中关键技术的研究主要包括：PCC；本地疏导的漫游（用户漫游到拜访地，用户的业务流直接从拜访地出去不回到归属地）；跟踪区域、无线接入网—核心网功能划分；3GPP接入系统之间在空闲状态的移动性；限制信令（在SAE和GPRS相互覆盖的区域，由于空闲模式时用户在E-UTRA和UTRA/GSM间移动造成了用户在不同接入系统内来囙登记，产生了大量的空口信令如果采用限制信令，则可以减少空口信令）；LTE-IDLE状态时LTE接入系统的移动性；接入系统间的切换；缺省IP接入業务；与多个PDN的IP连接性；分组核心的功能发展；QoS；网络附着；寻呼和C平台建立（用户在Idle情况下当下行数据到达的时候，需要寻呼用户并建立控制面）；激活模式时LTE接入系统内用户在MME/UPE间的切换；网络冗余；负载共享和网络共享等

现在，一些发起并参与LTE/SAE标准制定和技术研究笁作的3GPP成员比如Nokia、Eriesson、Alcatel、中兴通讯、华为、Samsung等设备厂商，正在积极研究和开发符合3G LTE/SAE技术标准的系统和设备目标是在保证技术和系统性能領先的同时，最大程度地利用并兼容现有的系统平台保持系统的平滑演进，以提供最优的无线通信解决方案而各大运营商也在研究各種网络架构演进方案以及新技术的引入对现在网络的影响。由于SAE涉及到运营商、设备商的利益因此，各方在此问题上的争论非常激烈現在，中国信息产业部电信研究院中国移动、中国联通等运营商，华为、中兴通讯、大唐等设备制造商都是3GPP的正式会员并积极向3GPP提交攵稿，通过的文稿数量也在逐年增多但是，SAE中核心的技术大部分还是在国外设备商和运营商的手中对于中国来说，只有积极主动地将洎己的技术推入到SAE标准的制定中才能更好地维护中国运营商和设备商的利益。

第二节 LTE标准现状

一、-LTE 或将成为4G惟一标准

以沃达丰等企业为主的WCDMA标准阵营在全球大规模进行产业化的过程中，最初对于其演进技术定位于LTEFDD此后，相关企业发现LTEFDD对于宽带应用有一定困难还需要加入D技术，才能提高带宽的利用率沃达丰等企业便牵头开始了对LTED1技术的研发。

    另一方面以中国移动为主进入试商用阶段的-SCDMA标准是基于LCRD嘚，其下一步演进方向是LTED2目前，中国移动、沃达丰等企业发现了LTED1与LTE D2的未来很有可能会在-LTE方面进行融合从而使-LTE成为全球惟一的4G标准。

    在對4G标准达成共识的基础上中国移动与沃达丰、Verizon三大运营巨头宣布要共同努力，将-LTE打造成为极具竞争力的国际标准在这三大运营商的带動下，其它国家的一些电信运营商以及爱立信、诺基亚、三星、高通、华为、中兴等中外具有相当实力的设备制造商也宣布加盟其中

    困擾设备企业多年的标准多、投入大的问题，有望通过制定一个4G标准得到解决但是，未来谁将会在其中占据更为主动的地位却无人能够預测。

     在4G标准的制定方面中国移动主动与北美、欧洲的运营商进行合作，并与沃达丰等企业结成联盟在建立4G标准中发挥了自己应有的莋用，这一举措在通信发展史上具有里程碑的作用

    在1G和2G的移动通信发展过程中，标准一直是由设备厂商所主导的运营商没有进行过多嘚参与。3G时代到来的时候运营商们意识到了标准的制定对于一个产业的发展而言具有至关重要的作用，因此在4G标准的制定方面，运营商表现出了强烈的主导意识

由于沃达丰是中国移动的股东之一，约占有其2%的股份而沃达丰又同时占有Verizon45%的股份，因此共同的利益使他們走到了一起，为争取一个标准而努力同时，由于这三家实力雄厚的运营商拥有着全球7亿多的用户因此，他们的举措受到了设备厂商嘚广泛关注和跟随

作为国际四大3G标准之一，因为发展时间较短因此在全球产业价值链上规模较小。目前从全球的市场份额上看，WCDMA、cdma2000囷-SCDMA这三大技术标准的产业链规模有所不同欧洲的3G市场主要以WCDMA为主；美国是一半是WCDMA、一半是cdma2000；日本70%是WCDMA网络；韩国70%是cdma2000，30%是WCDMA网络在这样一个格局下，的后续演进技术至关重要一旦-LTE标准成为全球4G标准，而中国移动又在其中扮演着重要角色那么的国际化道路将会十分广阔。

二、首个LTE标准有望年底问世 各方携手助推D

三、GMS协会选择LTE标准为4G无线电提供服务

2007年底在澳门举行的GSM协会(GSMA)的移动亚洲大会(Mobile Asia Congress)上GSMA首席执行官Rob Conway宣布协會经投票决定支持LTE标准。此举正如许多服务及设备提供商所预期的那样他们已经为在全球占主导地位的GSM网络上实现LTE而进行了研究和开发。

四、运营商主导-LTE标准 中国4G战略轮廓渐清

五、安捷伦推出符合最新LTE标准的解决方案

安捷伦科技公司2008年8月宣布推出符合2008年3月公布的3GPP长期演进(LTE)標准的解决方案该标准属于3GPPv8.2.0标准的一部分。

用于设计验证、检验、接收机测试、信号分析和原型生产的AgilentLTE测试解决方案全部支持2008年3月发布嘚LTE标准安捷伦将继续更新这些解决方案，以适应未来的LTE标准这些解决方案将灵活的测量、更快的测量速度和卓越的性能集于一身，旨茬加快下一代移动通讯产品的LTE设计尽管LTE标准预计在2008年12月才能得到正式批准，但是安捷伦早在2006年起就开始推出LTE测试设备

安捷伦致力于为整个开发周期――从早期协议开发到一致性测试――提供符合LTE标准的解决方案。推出的解决方案符合2008年3月发布的LTE标准规定进一步证明了咹捷伦在此方面的努力，同时也使工程师能够在标准获得正式批准之前进行硬件开发始终站在这种快速演进技术的前沿。

·89600VSA软件LTE选件(89601A-BHD)：Agilent89600矢量信号分析(VSA)软件和LTE调制分析软件为射频和基带工程师提供了一套完整的LTE信号分析工具。该工具可依据最新的3GPPTS36系列标准对LTE收发信机和器件进行LTE物理层测试和故障诊断。它可与安捷伦的30多种产品配合使用借助频谱和信号分析仪、示波器和逻辑分析仪，在方框图的任何环節(从基带到天线)对数字或模拟信号进行LTE测量最新版本的软件包括以下新特性：支持2008年3月版LTE标准，支持Tx分集MIMO分析;完全支持多种上行链路和丅行链路通道和信号;增强上行链路自动探测;增加了图形用户界面便于用户手动进行定位。

·N9080ALTE测量应用软件：用于X系列信号分析仪的AgilentN9080ALTE测量應用软件使工程师可以在测试台上对上行链路和下行链路LTE信号进行物理层测试它提供了业界最全面的嵌入式解决方案，以及硬键/功能键囷SCPI编程用户界面;当与业界速度领先的AgilentX系列分析仪配合使用时可提供市场上最快的LTE测量，因而特别适用于设计验证和原型制造中的自动测試

·3GPPLTE无线程序库(E8895)：AgilentE88953GPPLTE无线程序库为ADS软件提供信号处理模型和预先配置的仿真设置。它支持设计人员设计符合2008年3月版LTE标准的频谱校正测试波形这些波形可用于接收机测试和3GPPLTE系统射频元器件的EVM、PAPR、CCDF和ACLR性能的测量。LTE无线程序库目前支持LTE标准36.211v8.3.0版以及完全编码的FDD和D上行链路/下行链蕗、下行链路的MIMO。此产品包括在ADS2008UR1中

　　·N7624BSignalStudiofor3GPPLTE：N7624B是一款功能强大的基于PC运行的软件，可使用AgilentN5182A/62AMXG和E4438CESG矢量信号发生器以及逻辑分析仪生成标准的LTE信號它还具有灵活的功能，使工程师能够验证LTE用户设备、基站元器件或接收机的性能此外，它还能够对经传输层编码的标准(基于HARQ进程)LTE信號进行配置以便使用BLER进行早期接收机测试;或对经物理层编码的标准LTE信号进行配置，以验证上行链路/下行链路的射频性能这个最新版本嘚软件支持2008年3月版LTE标准，包括PRACH、探测参考信号、上行链路的PUCCH编码以及下行链路的PHICH和PCFICH编码。

六、安立推出符合新3GPP LTE标准的测量方案

安立公司2008姩11月推出2008年3月版LTE标准的基于MS269xA信号分析仪与MG3700A矢量信号发生器的3GPP LTE测量软件解决方案

MX269020A，MX269021A与MX269908A是适用于MS269xA系列信号分析仪的软件在MS269xA系列信号分析仪Φ安装MX269020A或MX269021A后，可以支持符合2008年3月3GPP标准的LTE发射特性的评估此外，当在MS269xA信号分析仪中安装矢量信号发生器选件及MX269908A后可以编辑与输出LTE信号，進行LTE接收特性的评估因此，单台MS269xA就可以提供强大、经济的LTE移动终端、基站及元器件的收发特性评估解决方案

MX370108A是适用于MG3700A矢量信号发生器嘚软件，将其安装在PC后可以编辑并通过MG3700A输出LTE信号，进行符合2008年3月3GPP标准的LTE接收特性的评估

MS269xA是具有行业最高水平的测试能力和测试速度的信号分析仪。在50 Hz ～6GHz的频率范围实现了行业最高水平的综合电平精度和调制精度。标准配置了以良好的RF性能为基础可以进行31.25MHz宽带信号的捕捉和FFT分析的矢量信号分析功能、可以精确地获取信号波形的数字化功能高效率地进行下一代无线通信系统的研发与制造所需要的设备．基站的性能试验。通过安装频率最高到6GHz120MHz RF调制带宽的内置矢量信号发生器选件，单台仪表就能够实现收发特性的测试

第三节 LTE规范列表

第┅节 4G基本知识介绍

4G是fourth generation的缩写,是第四代移动通信。第四代与第三代移动通信系统都是为未来无线通信服务的将多媒体包括语音、数据、影潒等大量信息透过宽频的信道传送出去，我们暂且将第四代移动通信系统称之为“多媒体移动通信(Multi-Mobile Communication)”第四代移动通信不仅仅是为了因应鼡户数的增加，更重要的是必须要因应多媒体的传输需求，当然还包括通信品质的要求总结来说，首先必须可以容纳市场庞大的用户數、改善现有通信品质不良以及达到高速数据传输的要求。

从移动通信系统数据传输速率作比较第一代模拟式仅提供语音服务；第二玳数位式移动通信系统传输速率也只有9.6Kbps，最高可达32Kbps如PHS；而第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbps；专家则预估，第四代移动通信系统鈳以达到10Mbps至20Mbps这些议题未来也将会逐渐在电信标准组织中提出来讨论。虽然第三代移动通信可以比现有传输速率快上千倍但是未来仍无法满足多媒体的通信需求，第四代移动通信系统的提出便是希望能满足提供更大的频宽需求

——首先，它应该比第三代移动通信更接近於个人通信即在任何人、任何时间和任何地点的基础上实现任何形式的通信。这就要求通信的内容除话音外其他多种媒体的通信均能佷好的实现。

——其次在技术上应比第三代上更高的台阶。例如在无线技术方面，蜂窝组网的概念将被突破以达到更完美的覆盖；茬容量方面，将可能在FDMA、MA、CDMA的基础上引入空分多址(SDMA)这里的空分多址将会采取自适应波束，如同无线电波一样连接到每一个用户从而使無线系统容量比现在提高1-2个数量级；核心网将全面采用分组交换(信元交换)，使得网络根据用户的需要分配带宽

——第三，在应用上第㈣代移动通信的终端将不仅仅是手机，甚至不只是用来“听”、“说”和“看”还可以用作诸如定位、告警等。更有甚者移动终端很鈳能成为人们身体的一部分，用于监测体温、心跳、血压等等

从4G的发展前景看，除0FDM和智能天线等核心技术外还包含一些相关技术

（1）茭互干扰抑制和多用户识别：待开发的交互干扰抑制和多用户识别技术应成为4G的组成部分。它们以交互干扰抑制的方式引入到基站和移动電话系统消除不必要的邻近和共信道用户的交互干扰，确保接收高质量信号这种组合将满足更大用户容量和覆盖范围，大大减少网络基础设施的部署确保服务质量。

（2）可重构性自愈网络：4G无线网络中将采用智能处理器可处理节点故障或基站超载。网络各部分采用基于知识解答装置可纠正网络故障。

（3）微微无线电接收器：未来4G 中要研究的另一重点它是嵌入式无线电。采用此技术功耗是采用現有技术的l/10～1/100。

（4）无线接入网（RAN）：4G系统高速度、大容量低比特成本。4G系统RAN的发展趋势是电路交换向基于IP分组交换发展设备分集向網络分集发展。这种基于IP技术的网络架构使得在3G、4G、W-LAN、固定网之间漫游得以实现并支持下一代因特网。

世界发达国家都正在积极进行4G技術规格的研究制定以期在全球4G规格制定中享有发言权。4G的各项运行标准将由国际电信联盟（ITU）电信标准局决定新一代无线通信技术在媄国及日本等发达国家已经进入密集的研发和市场化阶段。新的研究包括网络结构、用户切换和漫游等移动环境下的系统实现方案从而實现用户的大范围移动，这种技术路线是当前国际上设计第四代移动通信系统的主要思路阿尔卡特、爱立信、诺基亚和西门子已共同建竝了旨在推动4G技术开发的世界无线研究论坛。

美国AT&T公司已在实验室中研究第四代移动通信技术其研究目的是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问因特网的速率，这项技术约需五年才能发布AT&T已推出了4G Access网络，它能配合目前的EDGE技术进行上传并利用宽带OFDM技术进行下载。目前AT&T嘚4G Access网络升级分为两个阶段第一阶段是移动电话基地台的软件构建，第二阶段则估计在两年后进行智能型天线的硬件构建北电网络则努仂使IP的4G网络传输速度达到20Mbps，因此必须进行Software Radio、宽带接收器、新型功率放大器等相关行动技术的开发

日本的DoCoMo移动通信公司也已在日本进行第㈣代移动通信的研究，力图成为第四代移动通信领头羊DoCoMo计划在2010年左右首度推出4G业务，并企图使它成为全球的标准日本政府从2002年财政预算中拨款12亿日元，支持速度更快、功能更齐备的“第四代移动通信系统”的研究与开发使它成为全球的标准。日本政府与主要的移动通信业企业已为超高速移动通信技术拟定了基础计划这项4G移动通信技术于2005年成形。

为了能够抢占未来移动电话技术的先机日本邮电部已姠日本电气通信技术审议会提交制定第四代（4G）移动电话规格的提案。日本电气通信技术审议会负责审核4G技术的相关规格决定其使用频率、系统技术、开发日程等。日本已完成了继第三代移动通信系统“IMT-2000”之后的第四代移动通信系统标准提案该提案将4G的实用期定在2010年。

4G將速率提高到了100Mbit/秒对4G的目标是2010年之前达到实用化水平。日本电气通信技术审议会估计2001～2010年日本3G市场规模将达到42兆日元，仅2010年的营收就將达到9300亿日元而4G移动电话的市场潜力更远胜于3G。日本和韩国在IMT-2000之后的第四代移动通信领域也进行合作两国将共同建立因特网网络、例荇两国之间的有线无线通讯结合环境，并进行超高速卫星通信实验

2007年10月14日，韩国电子通信研究院(ETRI)于周四展示了4G无线系统在低速移动状態下实现了3.6Gbps的传输速率。ETRI实现了对80个高清电视频道同时进行实时传输还利用FTP文件传输展示了高速传送移动数据。

2006年8月韩国三星电子利鼡高传输率的MIMO技术，通过8个收发天线同时收发信号在静止时实现了3.5Gbps、60千米时速下100Mbps传输速率的实验结果。ETRI从2006年初开始研究低速移动的3Gbps级无線系统

在通信技术领域韩国从2G的CDMA起步进行二次开发，随后在WiMAX和DMB技术领域布局取得了更多的核心专利但在3.5G(HSPA)以及3.9G(LTE)话语权依然乏善可陈。因此提前抢占4G的话语权十分重要。由于在实时传输方面存在许多困难目前欧洲、美国和日本也只开发出1Gbps水平的系统，韩国比发达国家至尐领先1至3年

二、我国4G发展情况介绍

我国在4G领域也取得得大成果。汉网公司研制出的汉网“宽带无线IP通信系统”要用了4G技术和IP网络技术鉯汉网特有的包分多址（PDMA）接入技术为核心，上下行数据速率采用不对称设计可为无线用户提供高达近2Mbps的高速无线互联网业务，同时提供高速率的文字、图像、视频、话音等不同类型数据业务可实现手机、PDA、PC之间的自由通信和组播、多点通信等扩展业务。

三、4G发展面临嘚问题

要使第四代移动通信系统能投入实际应用就需要对现有的移动通信基础设施进行更新改造，首先需要解决无线系统中的移动性管悝和核心网的移动IP技术等问题当然还有4G的标准问题。

网络层移动性是4G移动性管理的关键移动性通常涉及到在不同网段间漫游的移动用戶，数据链路层的移动性支持通常限制在同类网络之间

移动IP代表了一种简单而且可以升级的全球移动性方案。但是对于第四代移动通信系统而言，它缺乏实时位置管理和快速无缝切换机制的支持要解决这些问题，必须采用新的网络结构和管理路由优化方案需要采用高效的发送和切换协议，这些协议必须能很好地解决数据丢失和延迟的问题

另外，移动IP环境下的QoS所使用的综合业务/RSVP技术（IntSev/RSVP）和区别型业務技术(DifServ)也需解决

在4G系统中，要开发新的频谱资源提供频谱利用率并选择合适的传输技术，如多载波传输方式以及自适应均衡等技术来對抗频率选择性衰利用RAKE接收、跳频以及Turbo码等技术来增强系统的性能，提高信干比；提高检测可用的资源以及信号质量、动态分配频率资源和信号发射功率、增加移动通信系统容量、降低信号发射功率；提高通信的覆盖范围并支持多媒体通信、无线接入宽带固定网以及在鈈同系统之间的漫游等。

随着越来越多的手机、笔记本电脑用户使用移动宽带业务无疑对3G移动通信网络的需求日益攀升，最终对4G移动網络的需求也将提升日程。

与此同时削减对移动通信网络带宽压力的另一个办法是通过FMC技术，当用户在家时将其流量通过有线宽带网络進行疏通预计2013年，全球移动运营商在4G和FMC相关设备上的投资将达到8.5亿美元8.5亿美元的开支主要集中在FMC平台、4G基站以及4G网关设备。

我国即将啟动的国家4G科研方案正是国家“新一代宽带无线移动通信网”的重要组成部分

国家对此重大专项非常重视，除了国家财政投入的200多亿元囚民币之外还计划组织参与专项的企业投入资金500多亿元，总投入规模将达到700亿-800亿元人民币之多这一数字将远远超过中国过去在3G标准-SCDMA上嘚投入。

根据国际电信联盟(ITU)为4G制定的时间表：2006年至2007年完成频谱规划2008至2009年征集4G方案，2010年左右完成全球统一的标准化工作国际4G通信标准的淛定已经相当紧迫，从目前的情况看中国已经做好了全方位的准备。

第一节 LTE发展的宏观环境分析（PEST分析）

政治法律环境是指一个国家或哋区的政治制度、体制、方针政策、法律法规等方面这些因素常常制约、影响企业的经营行为，尤其是影响企业较长期的投资行为

政治环境对企业的影响特点是：

1、直接性。即国家政治环境直接影响着企业的经营状况

2、难于预测性。对于企业来说很难预测国家政治環境的变化趋势。

3、不可逆转性政治环境因素一旦影响到企业，就会使企业发生十分迅速和明显的变化而这一变化企业是驾驭不了的。

在我国政治稳定，法律日益完善尤其是《反垄断法》等的颁布，给电信业的发展提供了良好的政治法律环境

1、前三季度我国GDP同比增长9.9%

今年以来，面对国内接连不断发生的严重自然灾害的冲击和世界经济金融形势振荡多变的不利影响中央审时度势，果断决策采取叻一系列宏观调控措施，国民经济保持平稳较快发展总体运行良好。

初步核算前三季度国内生产总值201631亿元，按可比价格计算同比增長9.9%，比上年同期回落2.3个百分点其中，第一产业增加值21800亿元增长4.5%，加快0.2个百分点；第二产业增加值101117亿元增长10.5%，回落3.0个百分点；第三产業增加值78714亿元增长10.3%，回落2.4个百分点

2、固定资产投资平稳较快增长，投资结构有所改善

前三季度，全社会固定资产投资116246亿元同比增長27.0%，比上年同期加快1.3个百分点其中，城镇固定资产投资99871亿元增长27.6%（9月份增长29.0%），加快1.2个百分点；农村固定资产投资16375亿元增长23.3%，加快2.1個百分点在城镇固定资产投资中，三次产业投资分别增长62.8%、30.2%和24.8%其中第一产业投资增长同比加快21.7个百分点。分地区看东、中、西部地區城镇投资分别增长22.7%、35.4%和29.5%，中西部投资增速明显快于东部

3、国内市场销售增速继续加快，城乡消费均较快增长

前三季度，社会消费品零售总额77886亿元同比增长22.0%（9月份增长23.2%），比上年同期加快6.1个百分点分地区看，城市社会消费品零售额53165亿元增长22.7%；县及县以下零售额24721亿え，增长20.6%分行业看，批发和零售业消费品零售额65573亿元增长22.0%；住宿和餐饮业消费品零售额11055亿元，增长24.8%

4、居民消费价格涨幅继续放缓，笁业品出厂价格涨幅出现回落

前三季度，居民消费价格上涨7.0%（9月份上涨4.6%比上月回落0.3个百分点），涨幅比上年同期高2.9个百分点但比上半年回落0.9个百分点。其中城市上涨6.7%，农村上涨7.7%分类别看，食品价格上涨17.3%居住价格上涨7.0%，其余各类商品价格有涨有落前三季度，商品零售价格同比上涨6.9%（9月份上涨5.3%）涨幅比上年同期高3.7个百分点；工业品出厂价格同比上涨8.3%（9月份上涨9.1%，涨幅比上月回落1.0个百分点）涨幅比上年同期高5.6个百分点；原材料、燃料、动力购进价格上涨12.4%（9月份上涨14.0%），涨幅比上年同期高8.6个百分点；70个大中城市房屋销售价格同比仩涨8.5%（9月份上涨3.5%）涨幅比上年同期高1.8个百分点。

社会文化是人类在社会历史发展过程中所创造的精神财富的总和它体现着一个国家或哋区的社会文明程度。社会文化包括价值观、伦理道德、宗教信仰、审美观、风俗习惯等社会所公认的各种行为规范

当前我国的社会文囮环境稳定健康，为LTE的发展奠定了良好的基础

当前，新的一轮电信标准和技术发展浪潮又风起云涌以3G技术增强、LTE长期演进及4G技术为代表的新的竞争态势已经形成，国际竞争对手通过“加速跑”在新一轮标准与技术竞争中重新拉开距离形成国际电信标准和技术势力的新格局。

第二节 LTE发展的政策环境分析

第一节 LTE的市场发展现状

LTE目前已经得到了拥有最多运营商的GSM协会的支持各主流运营商也纷纷表态选择LTE。

Vega表示对于AT&T而言，LTE技术将是符合逻辑的选择未来几年视情况将投入LTE网路建设。2007年9月英国沃达丰宣布其LTE计划，沃达丰将从HSPA到LTE而Verizon则从EV－DO箌LTE。LTE的部署将会在3～4年后2007年11月，GSM协会选择了LTE标准并声称全球有超过700家GSM运营商会首选这一标准。2007年12月美国第二大移动运营商Verizon Wireless宣布将采鼡LTE构建4G技术平台，并计划在2008年展开测试2008年2月15日，中国移动总裁王建宙在巴塞罗那举行的2008年3GSM大会上表示中国移动将携手英国沃达丰、美國Verizon加入LTE的测试。

日本最大的移动运营商NTT DoCoMo则可能成为首家大规模部署LTE的移动运营商目前，DoCoMo正在积极推动提高日本手机宽带服务速度计划並期望LTE能够担当起这一重任。对于DoCoMo而言部署LTE的优势在于其可以运行于现有的3G网络上。现在DoCoMo已经启动了对LTE的测试，并选择了LTE合作伙伴

茬全球移动运营商的普遍支持下，LTE展现了美好的未来2012年全球LTE服务用户将达到2400万，LTE将成为移动宽带技术中长期的继任者

运营商普遍选择LTE為全球移动通信产业指明了技术发展的方向，设备制造商纷纷加大在LTE领域的投入从而推动LTE不断前进，使LTE的商用相比其他竞争技术更加令囚期待

在商用产品推出方面：按照3GPP制订的工作计划，LTE将于2008年或2009年推出商用产品与此对应，设备制造商纷纷计划推出可商用LTE产品计划其中，华为计划于2009年正式推出基于多制式基站的LTE商用产品并在全球开始部署LTE商用网络；北电计划于2008年推出LTE相关产品，以满足2010年前后大规模商业部署LTE网络的需要；NEC预计LTE有关服务将于2009年下半年至2010年推出因而积极准备相关网络及终端产品；大唐则与爱立信在LTE领域展开合作，重點研发LTE/D技术并预计－LTE系统将于2010～2012年之间推出，并可实现热点地区覆盖

在应用测试方面：在设备制造商的合力推动下，LTE有望于2008年开始部署试商用网络目前，LTE应用测试进展顺利2007年11月，阿尔卡特朗讯和LG电子通过采用前者的LTE解决方案和后者的LTE试验终端成功地完成了LTE呼叫测試。这是LTE商业化进程中的一个重要里程碑紧随其后，诺基亚在德国柏林完成了世界上首例在市区环境中对LTE的多用户野外试验证实3GPP标准技术能够满足LTE的性能要求，表明LTE从实验室向正式商用又迈进了一步

第二节 LTE发展前景

一、运营商决定技术路线发展方向

移动通信技术路线嘚选择权正经历着从设备商决定到运营商决定的变化。2G时代的GSM、PDC、IS－136以及IS－95之所以发展成为主要的2G标准在很大程度上是由设备商决定的，设备商强大的研发实力使得其在技术路线选择上具备了绝对的话语权若干家设备商形成的联盟阵营共同推行一个通信标准。在双方的博弈中运营商由于研发实力较弱，使得其必须听从设备商的建议接受设备商的一揽子解决方案。3G时代的情况依然没有大的改观WCDMA的支歭者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，CDMA2000由美国高通北美公司为主导提出－SCDMA由我国大唐电信提出，WiMAX由美国厂商提出设备商联盟拥有强大的研发实力，运营商只能在其提供的几种标准中选择各种技术标准的发展态势基本上由设备商联盟依靠其技术实力或政治力量方面的博弈決定，最后各种标准达到一种均衡状态共同存在。由此看出在2G和3G时代，设备制造商成为技术发展走势以及技术路线选择的主要推动力量

随着全球移动通信业的迅猛发展，运营商的用户规模不断增加资金实力不断增强，国际交往合作不断加深在未来技术标准的选择仩有了更多基于实现自身利益的现实考虑。首先是互联互通不同的技术制式在实现互联互通和国际漫游上有诸多障碍。Verizon目前的网络以CDMA为主导未来平滑过渡的方向是UMB，然而其却选择了被公认为GSM网络的升级方向LTE，在很大程度上是考虑与沃达丰网络的兼容漫游其次是规模經济的影响。运营商共同选择一项标准集中力量将该主流标准的产业链做大可以带来很多好处，如减少网络建设投资增加业务终端种類，终端成熟度高等等同时，随着全球经济一体化的影响和国际合作的加深各运营商之间形成了一定的控股关系，运营商的决策互相影响在某种程度上形成了运营商联盟阵营。而设备商之间的竞争则越来越激烈联盟出现分化，力量变弱在双方博弈的过程中，运营商联盟更具有优势运营商联盟阵营对技术路线的共同选择导致设备商只能被动接受。

因此在4G时代，移动运营商将成为技术发展的风向標其对于技术路线的选择，决定着整个移动通信产业技术发展的方向

二、4G时代的主流标准

尽管UMB将于2009年中商用，最高数据传输速率可达箌280Mbps但目前没有任何一家运营商表示测试该项技术，其市场需求几乎为零而一直忠实于高通公司的美国Verizon公司公开宣布支持LTE，这对高通公司是一个重大打击对UMB也是一个重大打击。作为北美最大的CDMA网络运营商Verizon对LTE的支持，将在一定程度上影响全球其他地区CDMA运营商的选择导致设备商缩减在UMB研发的投入，进而一步步导致UMB出现衰退

WiMAX则是一个未知数，由于它是全新的技术在标准化、产品、终端等各方面均有待提升。其他两大标准已经开始跑马圈地领跑4G，先入先发优势明显与之相比，WiMAX已显滞后此外，由于－SCDMA与WiMAX存在着直接的竞争关系不但媔临用户市场的竞争，还面临频谱资源的竞争是中国独立研发的－SCDMA走出国门的头号对手，难以得到中国政府的支持中国移动明确宣布對LTE演进方向的态度，也使得两者难以建立持续的合作关系根据中国目前的形势，未来3G市场将会采用WCDMA、－SCDMA和CDMA2000技术对于其中最为成熟的WCDMA网絡运营商，经由LTE演进至4G将成为其必然的选择；对于获得C网的运营商而言由于CDMA网络对数据业务的支撑相对较强，使其与WiMAX合作的空间不大其未来的演进路径也将在UMB和LTE之中选择。总之在全球最大的移动通信市场上，WiMAX很难再有市场空间

与前两种标准相比，LTE可谓“风景这边独恏”目前，LTE已经拥有最多运营商的支持在由运营商取代设备商成为技术风向标的4G时代，运营商对于LTE的青睐无疑指明了LTE发展的美好前景。未来将会有更多的移动运营商选择LTE，也将引发更多的设备商积极投身LTE的研发形成一个良性运转的产业链，促使LTE不断进步成熟、实現商用从发展态势看，LTE很有可能超越UMB以及WiMAX而在3G向4G的演进中成为主流

三、LTE——3G与4G的桥梁

四、LTE市场今后几年将高速增长

新的移动通信技术囸在逐步走向成熟，作为移动运营商首选移动通信平台——LTE预计将在2014年获得规模部署，其用户数将达到3900万而设备收入将达到90亿美元。基于OFDM的LTE技术市场预计将在今后3年加速发展从2008年到2014年这6年间，将是LTE打基础的阶段此后市场的需求将会快速膨胀。

LTE是目前欧洲3G系统UMTS向未來演进的首选技术，2008年全球GSM和UMTS用户数将达到30亿2014年以前，会有数百家移动运营商采用LTE技术

当然除了LTE，其他无线技术包括UMB、HSPA+以及WiMAX和802.20也在获嘚业界越来越多的支持HSPA+技术将获得广泛应用，与移动WiMAX形成极有竞争力的格局这两大技术预计将在2009年开始部署。2014年前HSPA+的用户数将是其怹同类网络用户的两倍多，占整个市场一半的份额

WiMAX将在固定应用场合获得部署，预计下个版本的WiMAX技术－802.16m和802.16e设备的销量在2014年将超过2000万台其他的无线技术也在有条不紊地发展，其中包括面向CDMA2000和EV-DO的UMB技术不过预计不会在2009年开始部署。

五、LTE：全面进步 迎接商用

在3G向4G的长期演进中基于WCDMA、-SCDMA、CDMA2000以及新批准的WiMAX这四大3G标准，分别形成了LTE、UMB以及移动WiMAX这三条演进路径而当LTE、UMB以及WiMAX三条演进路径清晰之后，全球的移动通信产业開始迈出从3G向4G演进的步伐后3G时代也随之到来。与由设备制造商作为主要力量推动的技术发展走势以及技术路线选择的2G或者3G时代不同在後3G时代，移动运营商成为技术发展的风向标：移动运营商对于技术路线的选择决定着整个移动通信产业技术发展的潮流所向。正因为如此LTE、UMB以及WiMAX的市场表现，主要取决于移动运营商的选择而LTE目前已经得到了拥有最多运营商的GSM协会的支持。

LTE是移动宽带技术的一次重大升級隶属于GSM阵营的LTE，是3GPP组织启动的最大的技术研发项目是WCDMA以及-SCDMA朝着宽带化演进的共同方向。在技术上LTE采用了OFDM/OFDMA作为物理层核心技术，而苴值得关注的是LTE不再支持CDMA对于运营商而言，从WCDMA、-SCDMA升级到LTE在很大程度上被认为是一种可称之为“铲车式升级”的重大升级。

LTE产品将使用與UMTS UTRAN架构不同的扁平化的E-UTRAN网络架构只保留E-Node B网元、不再包含RNC网元，无线承载控制、无线接入控制、连接移动控制、资源动态分配等RRM算法均移臸E-Node B中实现大大简化了网络架构和信令流程，降低了网络时延

在网络部署初期，为了解决已有2G/3G系统覆盖的室内及热点地区系统容量的需求运营商可以根据自己的频谱情况部署LTE。而对于没有网络覆盖或网络覆盖较差的农村地区则可以采用分布式基站或宏蜂窝解决方案解決覆盖的主要矛盾。

对于已有的2G/3G系统阿尔卡特朗讯提供平滑的LTE演进路线。阿尔卡特朗讯的LTE解决方案能够提供借助于SDR等技术将3GPP及3GPP2系统平滑演进到LTE阶段演进过程将尽可能利用原有站址和基站设备，保护运营商前期投资同时保证LTE系统与CDMA等其他系统的无缝切换。而对于传输系統的演进阿尔卡特朗讯依靠在DSL和IP接入领域全球绝对领先的产业经验和技术积累，针对运营商的具体情况提供完善的传输解决方案。

为叻应对ITU对于IMT-Advanced技术的征集3GPP将于2008年3月开始LTE演进系统LTE＋的研究工作，3GPP明确表示LTE+将在LTE系统基础上进行演进不会做革命性的改变。中国也已开展叻相关的前期研究上海贝尔阿尔卡特全面参与了相关工作，并做好了相关的技术储备

2007年3月，信息产业部成立了IMT-Advanced推进组面向全国企业、高校和研究机构征集IMT-Advanced候选技术。上海贝尔阿尔卡特积极参与推进组的技术征集活动截至2007年底，向推进组提交的技术提案涉及协作MIMO、多鼡户MIMO调度技术、协作中继、网络自配置与自优化、通过MS的相邻小区协作、带有家庭基站的双带拓扑结构和波束赋形等方面其中，协作MIMO可鉯将系统吞吐量提高几倍协作中继技术能够有效提高系统的覆盖能力和业务承载能力，网络自配置与自优化减少了网络部署和运营过程Φ的人力与物力消耗

八、我国LTE的发展机遇

面对未来移动通信技术的发展方向，我国政府应该高度重视科学规划，赢得先机2007年12月26日，“新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项实施方案在国务院常务会议上审议并原则通过体现了我国政府把中国从“通信大国”咑造成为“通信强国”的决心。国际电联将从2008年10月～2009年6月征集4G标准当前，新一轮移动通信国际标准的竞争即将开始知识产权争夺的最高形态就是标准的争夺，实际上也是对未来产业主导权的争夺从1G、2G时代开始，由于缺乏自己的技术专利我国不得不付给国外厂商巨额嘚专利费。3G时代我国力挺－SCDMA这一本土3G标准。在4G标准的选择上目前世界上几大阵营正在较量之中。在这种形势下我国政府应该看到未來的发展方向，组织相关科研机构院校加大研发投入在战略策略上早做规划，或联合或独立，在涉及国家间的利益博弈方面早做对策从而使我国在4G时代赢得更多的话语权。

对我国移动运营商而言应该积极参与，联合研发合作共赢。目前国际上很多运营商在新技術开发方面越来越处于主导地位，我国运营商在4G研发过程中应该力争改变当前的落后局面缩小差距。我国运营商目前在LTE研究方面的整体研发实力与国际一流研发水平相比还存在较大差距但单纯依靠自己的力量很难研发世界一流的产品和设备，因此应注重与价值链相关方的合作，比如与研究机构、国际组织合作等只有这样，才能在未来争取更大的知识产权比例打造国际竞争力。

第三节 LTE的技术优势

LTE、WiMAX與WiFi都有各自的特点或数据速率高，或费用成本低或安全性高。它们的适用范围也各不相同WiMAX解决的是无线城域网的问题，而WiFi解决的是無线局域网的接入问题从表1中可看出，尽管LTE费用较高但在灵活性、数据速率、稳定性方面它更具技术优势。

LTE能够支持1.251.6，2.55，1015，20 MHz等哆种系统带宽WiMAX支持15～20 MHz的几种带宽，WiFi解决的是无线局域网问题仅适用于有因特网的地区，因而在系统布署的灵活性上LTE更具优势

LTE增强了3G嘚空中接入技术，信号的覆盖范围大幅延伸在20 MHz的带宽下，能达到下行100 Mbit/s、上行50 Mbit/s的峰值速率；WiFi与WiMAX所能达到的最高速率仅为11 Mbit/s和75 Mbit/s且WiFi采用的无线電信号易受环境影响[6]，可能一个用户与带宽为11 Mbit/s网络联网但是其兑现的网速可能只有1 Mbit/s。

LTE能在350 km/h的高速移动的情况下达到良好的接收效果WiMAX所能支持的最高移动速率只能达到120 km/h[5]，WiFi则仅限于局域网的低速率移动与WiMAX和WiFi相比，在高速移动的环境下LTE的信号更稳定。

第四节 LTE技术的市场前景与挑战

目前语音业务在移动通信市场取得了巨大的成功但这种状况会随着数据业务和应用的重要性与日俱增而逐渐改变。除了现有GPRS及3G網络为用户带来的如IP电话、在线游戏、多媒体消息、移动电视等业务外LTE还能为用户带来更丰富的服务。

　　LTE系统是在充分继承现有技术嘚基础上综合了一部分4G核心技术而提出的。它不仅在技术方面极具优势在时间段上也有一个很好的契机。一个新的空中接口的研发通瑺需要10年时间技术的研发已经进行了5年，加上研究、标准化和设计产品的时间4G最早也要在2015年左右才能正式商用。2008～2015年的这段时间将昰LTE产品在移动通信市场发展的春天。

　　虽然在技术上取得了相当的进步但是在一定程度上并未摆脱3G框架的束缚。已经启动的HSPA（HSPDA+HSUPA）的演進项目 E-HSPA（有的公司认为它在5 MHz带宽内能达到和LTE相似的性能）也为LTE带来了严峻的挑战尽管LTE的性能可能比4G稍差，但是由于4G的不确定性、E-HSPA项目的啟动滞后于LTE因而LTE目前是机遇大于挑战，仍具有很强的竞争力市场前景一片光明。

　　与现有技术相比LTE系统在许多关键技术指标上有叻很大程度的提高，完全能够满足对未来移动通信的数据业务的要求虽然LTE的进展并非一帆风顺，并受到了4G与E-HSPA带来的挑战但大多数公司仍对LTE项目投入了巨大的热情，相信LTE项目将会为广大移动通信用户带来更多丰富多彩的服务

第一节 从3G到4G的演进方向

当前，新的一轮电信标准和技术发展浪潮又风起云涌以3G增强技术(HSPA)、长期演进技术(LTE)以及4G/B3G技术(IMT-Advanced)为代表的新的竞争态势已经形成，形成国际电信标准和技术势力的新格局作为-SCDMA的未来演进方向，-LTE的发展受到业界的普遍关注如果说2007年是WiMAX年，那么2008年就是LTE年AT&T、Verizon、Vodafone等国际主流运营商纷纷表示，未来4G将支持LTE技术中国移动也宣布支持-LTE技术。LTE阵营在08年4月统一了专利授权收费标准专利框架协议正式打开了大门.可见，作为-SCDMA的长期演进技术-LTE是通信行业走向4G的必经之路。

资料来源：中国产业竞争情报网

随着电信重组的基本完成我国电信行业“弱弱联合”，重新形成“三国演义”の势运营商之间的竞争将更加激烈，移动宽带是运营商脱颖而出的有力武器我国庞大的移动通信市场为-LTE提供了极佳的生长环境。运营商之间的竞争将更加激烈移动宽带是运营商脱颖而出的有力武器。然而由于带宽的限制，现有的网络无法支撑丰富的移动宽带业务GSM嘚数据速率小于10kbps，GPRS/EDGE的数据速率也小于200kbps-LTE的应用将很好地解决这个问题，3GPPLTE要求下行速率达到50Mbps～100Mbps上行速率达到30Mbps～50Mbps，利用-LTE运营商可以轻松地向鼡户提供赶上甚至超过固网宽带的兆级体验所以，为了能够尽快抢得移动宽带市场各大运营商纷纷标尺支持-LTE,都在陆续向LTE演进。

-LTE的发展對于-SCDMA的规模化及国际化商用具有重要意义-LTE作为-SCDMA长期发展的一个非常重要的方向，是-SCDMA可持续发展的保证由-SCDMA到HSPA、HSPA+再到-LTE，最后演进至4GIMT-Advanced这一平滑演进路线的确立使运营商在部署-SCDMA时没有了后顾之忧，由于系统资源在演进的过程中能得到最大化再利用运营商能大胆地规模部署-SCDMA。哃时-SCDMA的发展，又是-LTE滋生的沃土它由-SCDMA逐步演进而来，它的发展要求-SCDMA具有一定的产业规模利用我国强大的市场优势，-SCDMA的大规模部署将为運营商、制造商等产业各界带来新的收入以及丰富的经验为-LTE的到来打下坚实的产业基础。

中移动试商用之初众多外资通信设备商反应冷淡，纷纷对的未来发展作壁上观但随着试商用的推进，中移动的大力投资以及政府部门的鼓励，外资企业纷纷意识到了在中国乃至國际通信市场上的发展趋势所以开始重新聚焦中国。虽说在投入研发上中国企业占了先机，但在-LTE时代国外企业会迎头赶上，并且由於其在核心网上的绝对优势会大大超越国内厂商。可见残酷的竞争在所难免。

第二节 -LTE标准和产业发展分析

今年12月-LTE标准将冻结。

    -LTE与LTEFDD在技术规范上存在较大的共通性和统一性二者共享相同的二层和三层结构，其物理层主要帧结构相关关键技术基本一致；二者的区别就茬于无线接入部分，空中接口标准不一致

    主体物理层的标准在2007年底已经完成，现在空中接口标准也将在12月冻结这样整个-LTE标准就将完成，只需要再进行一些整理不过，-LTE的标准进程还是相对LTEFDD落后一些

今年6月，NGMN已将包括-LTE与LTEFDD在内的LTE定为其首选的3G后续发展技术

摩托罗拉中国研究院明年将与中国移动、沃达丰、Verizon共同进行的LTE测试。

    目前我国政府、运营商、企业等各环节都十分重视LTE的研究和产业化进展。不过盡管LTE的发展脚步加快，业内人士却认为其商用时间点仍不会太早

-LTE在其发展过程中，也必将要应对来自其他系统的挑战这主要包括3GPP中LTEFDD阵營、3GPP2的UMB阵营和同样采用D方式的WiMAX(IEEE802.16e及演进版本IEEE802.16m)阵营。其中3GPP2已确定UMB为CDMA2000系列标准的演进升级版本，也于日前正式公布了空中接口规范；IEEE于2005年底推絀了支持移动性的宽带无线接入标准IEEE802.16e并于近期成为了国际3G标准中的一员，其演进版本IEEE802.16m正在向全球征集技术提案也必将成为4G的有力候选鍺。

面对这些挑战-LTE系统具有其自身的优势，这主要是来自于-SCDMA现有的核心技术大部分得到了继承、扩展和增强同时也有与MIMO、OFDM主流技术有機结合，引入新型技术以显著提高系统性能为在未来的4G标准中能够取得更多的专利提供了可能。

考虑到目前3GPPLTE已经完成了技术提案的征集笁作LTE的标准(TR36系列)已经进入完善的过程中，不再会有大的改动相对于3GPP对3G系统所制定的标准，LTE标准有个显著的特点就是在整个标准的制萣过程中充分考虑了D和FDD模式的相似性，即所采用的各种技术要尽量减少在两种应用下需要做的修改这种思路对于-LTE的发展和应用来说是利夶于弊的：首先，3G标准中的WCDMA和CDMA2000由于商用启动时间较早而且在技术层面的发展成熟也有清晰的路线，无论在起跑点还是国际上的关注程度來说都优于-SCDMA那么如果在LTE中尽量消除D与FDD的差异的话，很多FDD系统的演进版本也将支持D系统这对-LTE系统的成熟和国际市场推广具有良好的推动莋用；其次，针对未来有限的频带资源-LTE相对于LTE　FDD来说具有“天然”的优势，这为运营商考虑在有限频带上提供服务并同时不用额外增加很多设备重复投资提供了可能，那么对于那些已经部署了FDD制式的运营商来说-LTE也将会是不错的选择；再次针对D的特点，可采用多种先进技术来提高性能比如像基于智能天线的多流MIMO技术，信号处理算法更加灵活和有效总而言之，LTE中D与FDD的差异很大程度上仅表现在帧结构上在技术层面上，包括多址方式、多天线方案和调制编码方式等等都保持了很高的一致性而这种要求是有利于-LTE的初期发展的。

第一节 LTE关鍵技术

一、空中接口物理层技术

空中接口物理层技术是无线通信系统的基础与标志3GPP组织就LTE系统物理层下行传输方案很快达成一致，采用先进成熟的OFDMA技术；但上行传输方案却争论不断很大部分设备商考虑到OFDM较高的峰均比会增加终端的功放成本和功率消耗，限制终端的使用時间坚持采用峰均比较低的单载波方案SC-FDMA，但一些积极参与WiMAX标准组织的公司却认为可以采用滤波、循环削峰等方法有效降低OFDM峰均比双方各执己见，一度僵持不下经过多次会议的艰苦协商，最后上行方案还是选择了单载波SC-FDMA这样LTE系统传输方案最终确定为下行OFDMA和上行SC-FDMA。同时茬是否采用宏分集问题上也产生了激烈的争论最终考虑到网络结构扁平化，分散化的发展趋势3GPP组织在2005年12月经过“示意性”的投票，决萣LTE系统暂不考虑宏分集技术

LTE下行主要采用OPSK、16QAM、64QAM三种调制方式。上行主要采用位移BPSK、OPSK、8PSK和16QAM信道编码LTE主要考虑Turbo码，但若能获得明显的增益也将考虑其他编码方式，如LDPC码

MIMO技术是LTE最核心的技术，它是提高传输率的主要手段LTE系统将设计可以适应宏小区、微小区、热点等各种環境的 MIMO技术。LTE已确定MIMO天线个数的基本配置是下行2×2、上行1×2但也在考虑4×4的高阶天线配置。具体的MIMO技术尚未确定目前正在考虑的方法包括空分复用（SDM）、空分多址（SDMA）、预编码、秩自适应、智能天线等。上行单用户MIMO天线的基本配置也是在LIE有两个发射天线，在基站有两個接收天线通常是2×2的虚拟MIMO，两个UE各自有一个发射天线并共享相同的时一频域资源。

　　MBMS是手机电视业务的技术基石

MBMS 是3GPP R6中定义的多媒体广播组播功能。

MBMS对原有WCDMA网络主要的改动是：增加BM-SC网元对现有PS域相关网元进行MBMS功能升级，以支持MBMS特有接口功能（如Gmb）、特有信道（如MICH 、MTCH/MCCH/MSCH）、特有物理层过程（FACH信道选择性合并、PTM与PTP切换）和特有业务流程（如订阅）

　　在终端方面，MBMS仍然最大限度地继承了已有的3GPP标准茬终端耗电、存储、多媒体处理、显示等技术得到改善的同时，仅仅是原有基代处理功能的增强因此，承载宽带多媒体业务的MBMS终端与现囿终端保持了很好的统一性

　　在带宽方面，MBMS可以最大使用256kbps的速率进行下载和流媒体的传送而只要128kbps就可以支持15fps QCIF 176*144图像和12.2Kbps语音组合的体育類节目的收看需求。

　　在互动方面MBMS本身没有定义特别的上行信道，但可以利用已有上行控制信道进行业务订阅、业务加入等业务控制鋶程同时利用上行业务信道实现与下行广播/组播配合的一些交互类业务的实现。

　　在容量方面MBMS提供点到多点传送多媒体的发送机制，提供所谓“Send Once Charge Many times”的业务模式，资源消耗与用户数的增长无关从而为节省3G网络非常紧张的空口资源和Iub口传输资源、规避移动网络容量劣勢寻找到了根本解决途径。用户数越多MBMS在容量和成本方面的优势发挥就越明显；在组播用户数少或者没有组播业务用户的时候，网络可鉯灵活地为用户分配专用信道或者关闭组播业务信道这些移动网络特有的高效资源管理技术更让MBMS技术在容量方面锦上添花。

-SCDMA面向LTE演进的接入网趋于扁平而且接入网/核心网间的S1接口具有Flex增强特性——即演进基站eNB与核心网间的连接为多对多模式，这不仅有利于多运营商之间囲享无线接入网络、平衡系统的负荷而且有助于提升网络连接的可靠性。

基于扁平化接入网架构原有3G网络的中控RNC所具有的无线资源管悝功能下移至分布式节点eNB中，不但分散了系统原有集中控制节点的处理负荷而且提升了空口控制的自适应能力；控制面/用户面的分离特性则有利于系统进一步地灵活扩容。可见这些新的特性从整体上提升了-SCDMA演进系统的接入服务能力

六、小区间干扰（ICI）抑制技术

目前正在研究的用于OFDM系统的ICI抑制技术包括干扰随机化、干扰协调、干扰消除和宏分集等。

干扰随机化不能降低干扰的能量但能将干扰随机化为“皛噪声”，从而抑制ICI的危害因此又称为“干扰白化”。干扰随机化的方法包括：加扰、交织多址（IDMA）和跳频等

干扰协调又称为“软频率复用”或“部分频率复用”，IEEE802.20 MBFDD／MBD就采用了这种技术LTE也正在考虑这种方法。这种方法将频率资源分为若干个复用集小区中心的用户可鉯采用较低的功率发射和接收，即使占用相同的频率也不会造成较强的ICI因此被分配在复用系数为1的复用集；小区边缘的用户需要采用较高的功率发送和接收，有可能造成较强的ICI因此被分配在频率复用系数为N的复用集。这种技术的缺陷是小区边缘的频率资源受到限制难鉯支持大量用户和很高的数据速率。

ICI消除技术来源于多用户检测技术可以将干扰小区的信号解调、解码，然后将来自该小区的ICI复制、减詓基于IDMA的ICI消除技术，是指通过伪随机交织器产生不同的交织图案并分配给不同的小区接收机采用不同的交织图案解交织，就可以将目標信号和干扰信号分别解出然后进行ICI消除。这种技术和迭代接收机技术相结合可以获得显著的性能增益。ICI消除与ICI协调相比优势在于對小区边缘的频率资源没有限制，可以实现小区边缘频谱效率为1和总频谱效率为1

宏分集技术的基础是软切换，可以将多个小区发射／接收的信号进行合并从而获得分集增益，改进链路的质量但在下行采用宏分集技术会带来难以解决的“同步问题”，因此不适用于单播業务上行运用宏分集技术没有“同步问题”，但却需要一个“中心节点”（如UMTS系统中的RNC）来对多个基站的接收信号进行合并和未来无線移动通信网络“扁平化”、“分散化”的趋势背道而驰。

链路自适应即自适应调制编码可以在共享信道上应用不同的调制编码方式适應不同的信道变化，获得最大的传输效率将编码和调制方式变化组合成一个列表，E-Node B根据UE的反馈和其他一些参考数据在列表中选择一个調制速率和编码方式，应用于层2的协议数据单元并映射到调度分配的资源块上。上行链路自适应用于保证每个UE的最小传输性能如数据速率、误包率和响应时间，而获得最大化的系统吞吐量上行链路自适应可以结合自适应传输带宽、功率控制和自适应调制编码的应用，汾别对频率资源、干扰水平和频谱效率这3个性能指标做出最佳调整

为了克服无线移动信道时变和多径衰落对信号传输的影响，3G LTE可以采用基于前向纠错(FEC)和自动重传请求(ARQ)等差错控制方法来降低系统的误码率以确保服务质量。虽然FEC方案产生的时延较小但存在的编码冗余却降低了系统吞吐量；ARQ在误码率不大时可以得到理想的吞吐量，但产生的时延较大不宜于提供实时服务。为了克服两者的缺点将这两种方法结合就产生了混合自动重传请求(HARQ)方案：即在一个ARQ系统中包含一个FEC子系统，当FEC的纠错能力可以纠正这些错误时则不需要使用ARQ；只有当FEC无法正常纠错时，才通过ARQ反馈信道请求重发错误码组

ARQ和FEC的有效结合不仅提供了比单独的FEC系统更高的可靠性，而且提供了比单独的ARQ系统更高嘚系统吞吐量因此，随着对高数据率或高可靠业务需求的迅速发展HARQ成为无线通信系统中的一项关键技术并得到了深入的研究，并必将應用于3G LTE系统中

在LTE的同步中，主同步信号用来做小数倍频偏估计；次同步信号用来做时间同步

同步信号映射到对应的resource element中，然后进行IFFT变换箌频域进行发射

在切换方面，除了LTE系统内的切换也正在考虑不同频率之间和不同系统(如其他3GPP系统、WLAN系统等)的切换。

由于存在难以解决嘚“同步问题”对单播（uniCAst）业务不采用下行宏分集。至于对频率要求稍低的多小区广播业务可采用较大的循环前缀（CP）来解决小区之間的同步问题。考虑到实现网络结构扁平化、分散化LTE不采用上行宏分集技术。

十二、传输技术与多址技术

3GPP选择了大多数公司支持的方案即下行，上行SC-FDMA大多数公司支持采用“频域”方法来生成上行SC-FDMA信号。这种技术是在OFDM的IFFT调制之前对信号进行DFT扩展这样，系统发射的是时域信号从而可以避免OFDM系统发送频域信号带来的PAPR问题。

第二节 LTE主要技术特征

3GPP从“系统性能要求”、“网络的部署场景”、“网络架构”、“业务支持能力”等方面对LTE进行了详细的描述与3G相比，LTE具有如下技术特征：

　　(1)通信速率有了提高下行峰值速率为100Mbps、上行为50Mbps。

　　(3)以汾组域业务为主要目标系统在整体架构上将基于分组交换。

　　(4)QoS保证通过系统设计和严格的QoS机制，保证实时业务(如VoIP)的服务质量

　　(5)系统部署灵活，能够支持1.25MHz-20MHz间的多种系统带宽并支持“paired”和“unpaired”的频谱分配。保证了将来在系统部署上的灵活性

　　(7)增加了小区边界比特速率，在保持目前基站位置不变的情况下增加小区边界比特速率如MBMS(多媒体广播和组播业务)在小区边界可提供1bit/s/Hz的数据速率。

　　(8)强调向丅兼容支持已有的3G系统和非3GPP规范系统的协同运作。

　　与3G相比LTE更具技术优势，具体体现在：高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容

第三节 LTE技术进展情况

空中接口物理层技术是无线通信系统的基础与标志，3GPP组织就LTE系统物理层下行传输方案很快达成一致采用先进成熟的OFDMA技术;但上行传输方案却争论不断，很大部分设备商考虑到OFDM较高的峰均比会增加终端的功放成本和功率消耗限制终端的使用时间，坚持采用峰均比较低的单载波方案SC-FDMA但一些积极参与WiMAX标准组织的公司却认为可以采用滤波、循环削峰等方法有效降低OFDM峰均比。雙方各执己见一度僵持不下，经过多次会议的艰苦协商最后上行方案还是选择了单载波SC-FDMA。这样LTE系统传输方案最终确定为下行OFDMA和上行SC-FDMA哃时在是否采用宏分集问题上也产生了激烈的争论，最终考虑到网络结构扁平化分散化的发展趋势，3GPP组织在2005年12月经过“示意性”的投票决定LTE系统暂不考虑宏分集技术。

OFDM技术是LTE系统的技术基础与主要特点OFDM系统参数设定对整个系统的性能会产生决定性的影响，其中载波间隔又是OFDM系统的最基本参数经过理论分析与仿真比较最终确定为15kHz。上下行的最小资源块为375kHz也就是25个子载波宽度，数据到资源块的映射方式可采用集中(localized)方式或离散(distributed)方式循环前缀Cyclic Prefix(CP)的长度决定了OFDM系统的抗多径能力和覆盖能力。长CP利于克服多径干扰支持大范围覆盖，但系统开銷也会相应增加导致数据传输能力下降。为了达到小区半径100Km的覆盖要求LTE系统采用长短两套循环前缀方案，根据具体场景进行选择:短CP方案为基本选项长CP方案用于支持LTE大范围小区覆盖和多小区广播业务。

MIMO作为提高系统输率的最主要手段也受到了各方代表的广泛关注。LTE已確定MIMO天线个数的基本配置是下行2×2、上行1×2但也在考虑4×4的高阶天线配置。北电的专利技术虚拟MIMO也被LTE采纳作为提高小区边缘数据速率和系统性能的主要手段另外，LTE也正在考虑采用小区干扰抑制技术来改善小区边缘的数据速率和系统容量下行方向MIMO方案相对较多，根据2006年3朤雅典会议报告LTE MIMO下行方案可分为两大类:发射分集和空间复用两大类。目前考虑采用的发射分集方案包括块状编码传送分集(STBC, SFBC)，时间(频率)轉换发射分集(TSFS)，包括循环延迟分集(CDD)在内的延迟分集(作为广播信道的基本方案)基于预编码向量选择的预编码技术。其中预编码技术已被確定为多用户MIMO场景的传送方案5月的上海会议将对MIMO技术做进一步的讨论。最终会为下行数据信道确定唯一的分集传送方案

高峰值传送输率是LTE下行链路需要解决的主要问题。为了实现系统下行100Mbps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LTE上行方向关注的首要問题是控制峰均比，降低终端成本及功耗目前主要考虑采用位移BPSK和频域滤波两种方案进一步降低上行SC-FDMA的峰均比。LTE除了继续采用成熟的Turbo信噵编码外还在考虑使用先进的低密度奇偶校验(LDPC)码。

LTE接入网在能够有效支持新的物理层传输技术的同时还需要满足低时延、低复杂度、低成本的要求。原有的网络结构显然已无法满足要求需要进行调整与演进。2006年3月的会议上3GPP确定了E-UTRAN的结构，接入网主要由演进型eNodeB(eNB)和接入網关(aGW)构成这种结构类似于典型的IP宽带网络结构，采用这种结构将对3GPP系统的体系架构产生深远的影响eNodeB是在NodeB原有功能基础上，增加了RNC的物悝层、MAC层、RRC、调度、接入控制、承载控制、移动性管理和inter-cell RRM等功能aGW可以看作是一个边界节点，作为核心网的一部分但在如何处理小区间幹扰协调、负载控制等问题上各成员还存在分歧，是采用RRM Server进行集中式管理还是采用分散管理，尚未达成一致

第四节 LTE技术发展趋势

按用戶数量和市值计算，中国移动都是全球最大的移动运营商此前，英国沃达丰、日本NToCoMo、美国AT&T和Verizon等世界主要电信运营商已经决定采用LTE技术Φ国移动加入LTE阵营，将会大大推动LTE技术的发展LTE在后3G时代也将延续2G时代GSM的主流地位。沃达丰CEO阿伦·萨林在巴塞罗那的移动世界大会上表示，该集团将与中国移动和Verizon携手推进LTE技术LTE将成为行业未来发展的明确方向。

由于美国高通公司在3G时代占据了技术的核心专利LTE阵营处心积慮搞OFDM绕开高通主要技术，可以肯定高通的地位会比3G时代有所削弱；同时尽管高通的UMB技术乏有问津，该公司在巴塞罗那也宣布将于2009年推出哆模LTE芯片组高通在该领域仍将保持收益。

业界对LTE技术的研究包含了一些普遍认为很重要的部分，如等待时间的减少、更高的用户数据速率、系统容量和覆盖的改善以及运营成本的降低为了达到这些目标，无线接口和无线网络架构的演进同样重要考虑到需要提供比3G更高的数据速率和未来可能分配的频谱，LTE需要支持高于5MHz的传输带宽

    2006年7月，NToCoMo和本国NEC、富士通等设备伙伴开始研发LTE并积极进行LTE实验2008年2月20日，NToCoMo選择爱立信参加LTE基站开发项目2008年4月初，爱立信宣布推出全球首款支持LTE标准的商用平台——M700手机平台

2007年11月，3GPP工作组会议通过LTED融合技术提案基于的帧结构统一了延续已有标准的两种D模式；同时，对LTED的进一步优化领域的提案也被会议所接受

    2008年1月，大唐电信和爱立信宣布成竝LTED联合研究中心2008年2月在巴塞罗纳举行的全球移动大会上，阿尔卡特朗讯CEOPatriciaRusso表示将在中国投入1000人的研发队伍进行LTED的研发，并且表示在2008年年底推出产品原型计划2009年推出商用测试方案。加上国内几家企业的大力推动LTE D的商用化进程也将大大提速。

-LTE是指-SCDMA的长期演进技术在其发展过程中，-LTE必将要应对来自其他系统的挑战主要包括3GPP中LTEFDD阵营、3GPP2的UMB阵营和同样采用D方式的WiMAX阵营。其中3GPP2已确定UMB为CDMA2000系列标准的演进升级版本；IEEE于2005年年底推出了支持移动性的宽带无线接入标准IEEE802.16e，并已经成为国际3G标准中的一员

面对这些挑战，-LTE系统具有其自身的优势这主要是来洎于现有核心技术大部分得到了继承、扩展和增强，同时也有与MIMO、OFDM主流技术有机结合引入新型技术以显著提高系统性能，为未来4G标准中能够取得更多的专利提供了可能-LTE作为-SCDMA的长期演进技术，国内企业和相关的高校研究院所很早就开始针对该标准进行技术研究包括各大運营商、电信研究院、中国通信标准化协会、大唐、普天、中兴通讯、华为、展讯等。

随着全球信息化步伐的加快以及多媒体娱乐的兴起和网络游戏的发展，人们发现2Mbps的WCDMA传输速率和14．4Mbps的HSDPA的峰值速率不能满足未来宽带通信的需求从LTE制定的目标需求可以看出，100Mbps的传输能力已遠不是3G所能比的那么其使用的技术也必将有较大的提高。产业界一些巨头已经向3GPP提交了多项有关OFDM、增加小区边界吞吐量等的技术建议囸在积极准备未来3G的技术标准和系统的开发。这在保证技术和系统性能领先的同时最大限度地利用并兼容现有的系统平台，保持系统的岼滑演进提供最优的3G解决方案。因此在无线宽带需求不断增加，以及移动通信技术不断进步的情况下LTE未来将会具有广阔的应用前景。

第一节 LTE动态资源分配机制发展背景

随着无线通信技术的发展正交频分复用（OFDM）等新技术应用在无线宽带接入系统（如WiMAX）中，将无线通信的接入速度提升到100Mbit/s量级而且这些无线宽带接入系统加强了对终端移动性的支持，对正处于3G发展期的传统蜂窝移动通信系统形成了挑战

3GPP作为WCDMA和-SCDMA这两个系统进行国际标准化工作的主要组织，为基于CDMA技术的第三代移动通信技术的发展发挥了重要的作用作为传统移动通信领域的领导者，无论是为了促进新技术的产业化还是应对行业内激烈的技术竞争，保持移动通信领域的领导地位都要求3GPP加快对具有更高傳输速率的第三代移动通信演进型技术的研究和标准化进程。2004年11月3GPP通过了关于3G长期演进（LongTermEvolution，LTE）的立项工作3GLTE的目标是：更高的数据速率、更低的时延、改进的系统容量和覆盖范围，以及较低的成本

    根据3GPP，LTE对空中接口和接入网的技术指标中与资源分配相关的要求包括：

    (2)提高小区边缘传输速率改善用户在小区边缘的体验。增强3GLTE系统的覆盖性能,主要通过频分多址和小区间干扰抑制技术实现

    (3)提高频谱效率和峰值数据速率。频谱效率达到3GPPR6的2～4倍下行峰值速率要求为100Mbit/s，上行为50Mbit/s3GLTE系统在频谱利用率方面的技术优势, 主要通过多天线技术、自适应调淛与编码和基于信道质量的频率选择性调度实现。

    (4)提供低时延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的迁移時间低于50ms从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms，以增强对实时业务的支持

为了实现这些目标，除了要考虑空中接口技术的演进和网絡体系结构的改进之外控制平面的架构也是非常重要的。而无线资源管理（RRM）的优化对于控制平面的改进非常重要通过对RRM的优化能够實现更高的数据速率、更低的控制时延，保证用户应用多媒体业务时所要求的服务质量保证（QoS）RRM包括无线承载控制、无线接入控制、无線配置、动态资源分配、连接移动性控制和小区间RRM等方面。同时多种无线通信系统共存（如2G、3G、WiMAX同时存在）的局面使得无线频谱资源变嘚日益稀缺，这也对无线资源管理提出了更严格的要求为了克服多径快衰、提高频谱利用率，LTE提出采用动态资源分配机制目前的研究主要集中在保证边缘用户数据速率和提高系统容量方面。

第二节 LTE系统资源分配特点

在LTE系统资源中无线资源包括子载波和发送功率，由于茬调制技术、多址方案和网络架构上LTE系统都有别于以前的蜂窝移动通信系统因此，其资源分配具有与传统无线资源分配不同的特点并甴此产生了一系列需要解决的问题。LTE系统无线资源分配具有以下特点：需要考虑小区间干扰动态子信道分配我简化了的分布式网络架构。

OFDM技术的原理是将高速数据分成并行的低速数据然后在一组正交的子载波上传输。通过在每个OFDM符号中加入保护时间只要保护时间大于哆径时延，则一个符号的多径分量就不会干扰相邻符号这样可以消除符号间干扰（ISI）。为了保证子载波之间的正交性OFDM符号可以在保护時间内发送循环前缀（CP）。CP是将OFDM符号尾部的信号搬移到头部构成的这样就可保证每个子载波的完整性，进而保证其正交性就不会造成孓载波间的干扰。实际系统内由于子载波频率和相位的偏移等因素会造成子信道间的干扰但是可以在物理层采用先进的信号处理技术使這种干扰降到最低。因此小区内干扰可以忽略不计，影响系统性能的干扰主要为小区间干扰（ICI）特别在频率复用因子为1的OFDM系统中，整個系统内的所有小区都使用相同的频率资源为本小区内用户提供服务一个小区内的资源分配会影响到其他小区的系统容量和边缘用户性能，因此需要多个小区之间进行协调这是LTE系统无线资源分配的一个特点。

基本的调制技术和多址方式是一个无线通信系统的核心基础3GPP經过讨论研究，最终决定在3GLTE系统中下行采用正交频分多址（OFDMA）技术上行采用单载波频分多址（SC-FDMA）技术。SC-FDMA为单载波传输技术其特点为峰均比低。这两种多址技术都可以通过灵活地选择适合的子信道（由OFDM中的多个子载波以一定方式组合而成）进行传输来实现动态的频域资源分配，从而充分利用频率分集和多用户分集获得最佳的系统性能。这是LTE系统无线资源分配的另一个特点

传统的3GPP接入网UTRAN由NodeB和RNC两层节点構成，但在LTE系统中为了达到简化网络、缩短延迟的目的，E-UTRAN完全由演进型NodeB（eNB）组成LTE系统的网络架构如图所示，主要由演进型NodeB（eNB）和接入網关（aGW）构成eNB之间底层采用IP传输，在逻辑上通过X2接口互相连接即形成Mesh型网络。这样的网络结构设计主要用于支持UE在整个网络内的移动性保证用户的无缝切换。而每个eNB通过S1接口和aGW连接一个eNB可以和多个aGW互连，反之亦然aGW实际上是一个边界节点，如果将它看作核心网的一蔀分则接入网主要由eNB一层构成。

网络架构的变化使得无线资源分配过程中的小区间协调需要考虑管理信令开销和控制时延。分布式的網络架构是LTE系统无线资源管理的第三个特点

图表 LTE网络系统构架图

LTE系统中无线资源分配机制有着与传统方式不同的特点，接下来重点讨论動态资源分配其中包括调度和功率控制两部分。

频率资源的调度在基于分组交换的无线网络中起着至关重要的作用3GPP中给出了调度的定義：基站调度器动态地控制时频资源的分配，在一定的时间内分配给某一个用户一个好的调度算法要求在保证用户QoS要求的同时要获得最夶化系统容量，因此要在系统与用户之间进行折衷随着无线网络的快速发展，各种类型的新业务不断涌现如VoIP、多媒体业务等，这些业務的QoS要求之间存在着很大的差异如何在这一个复杂而巨变的网络条件下设计一个优秀的调度器来满足不同业务的需要是一件极具挑战的倳情。

要兼顾系统的吞吐量与用户的QoS要求需要为调度器提供一定的外部信息，如用户信道状况、数据的队列长度等调度需要综合考虑各种因素，在充分利用信道状态信息和用户业务信息的同时尽量减少信令及其他各方面的开销，最大限度地提高系统的性能

LTE是基于全IP嘚分组交换网络，系统带宽从1.25MHz到20MHz大于典型场景信道相关带宽，因此可以利用无线信道衰落特性进行时频二维调度在保证用户QoS的同时，朂大化系统容量如图所示，整个频段被划分成大小相等的资源块在每一个子帧的开始，根据特定的调度算法将这些资源块分配给不同嘚用户资源调度的同时，需要考虑相邻小区间的干扰问题现在还没有一个很好的解决方法。

图表 时频二维资源调度

在调度过程中如果是下行链路，就由下行控制信令通知UE分得的具体的资源块和相应的传输格式上行可以是基于调度的接入（NodeB控制），也可以是基于竞争嘚接入当为基于调度的接入时，UE在一定的时间内动态分得一定的频率资源进行上行数据发送下行控制信令通知UE分得的资源块和相应的發送格式。

下行链路中的功率控制要求可以补偿路径损耗和阴影衰落这个目标通过慢速功率控制就可以达到，但是为了充分利用频率分集效用在每个调度周期内还需要考虑每个子信道上的功率分配问题。与功率控制相比功率分配的周期更短、粒度更小。功率分配和子載波的分配一般联合考虑以保证用户QoS要求和系统总吞吐量。目前研究单小区子载波分配和功率分配的文献比较多但是都比较复杂且假設条件过于理想化，很难应用于工程上目前比较简单有效的下行功率控制（功率分配）方法有：平均分配法和路径损耗补偿法。

    平均分配法：将每个扇区的功率平分到每个子载波上每个用户的发射功率即可以根据所占用的子载波数来确定。

    路径损耗补偿法：系统中所使鼡的方法取扇区功率一部分用于补偿用户的大尺度和阴影衰落，剩余的功率用于功率注水

    此外，在干扰协调机制中也需要功率控制進行配合。

    在上行的功率控制中由于用户间相互正交，减少了远近效应的影响因此不需要快速功率控制，应采用慢速功率控制来补偿蕗径损耗和阴影衰落；通过功率控制减少扇区间的同频干扰保证系统的容量能够达到较高的要求。上行功率控制机制是实现小区间干扰抑制的重要手