LTE(Long Term Evolution，长期演进)是3GPP近两年来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。当前，全球的移动通信产业对LTE寄予厚望，期望这一技术能够增强移动通信产业持续发展的能力。在2008全球移动大会(MWC)上，主流设备厂商不约而同地发布了LTE的研究成果和后续演进策略，LTE进一步确立了其向 1 概述 LTE是 1.1 LTE的主要技术特征 与 (1)提高了峰值数据速率：在20MHz带宽上，下行峰值数据速率达到100Mb／s、上行达到50Mb／s。 (2)提高了频谱效率：如2N4倍的R6频谱效率。 (3)基于分组交换：以分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)提高了系统部署的灵活性：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。 (6)降低无线网络时延：子帧长度0.5ms和0.675ms，解决了向下兼容的问题并降低了网络时延，时延可达U-plan<5ms，C-p，an<100ms。 (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，增加了小区边界比特速率。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)提高了系统兼容性：强调向下兼容，支持已有的3G系统和非3GPP规范系统的协同运作。 1.2 网络结构 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，逐步趋近于典型的厂宽带网结构。 3GPP初步确定LTE的架构为演进型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-cell RRM等。NodeB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。 在新的系统中引入了一个RRM Server进行集中式管理，采用完全分散的管理结构来解决小区间干扰协调、负载控制等功能，目前还未确定。另外，在空中接入技术方面，LTE的信道数量将比WCDMA系统有所减少，并取消了专用信道，不再保留广播媒体控制层和UTRAN的公共业务信道，减少了MAC层的实体类型。 2 LTE的发展现状 目前，全球移动无线技术的演进路径主要有三个：一是WCDMA和TD-SCDMA，均从HSPA演进至HSPA+，进而到LTE；二是CDMA2000沿着EV-DORev.0／Rev.A／Rev.B，最终到UMB；三是802.16m的WiMAX路线。这其中LTE拥有最多的支持者，W1MAX次之。 2.1 发展时间表 LTE是由爱立信、诺基亚西门子、华为等世界主要的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。由于CDMA近年来日渐失势，最近阿尔卡特朗讯；中减了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。 3GPP对LTE发展时间表大致情况如下：2005年3月到2006年6月为SI(Studyltem)阶段，完成可行性研究报告；2006年6月到2007年6月为WI(Workltem)阶段，完成核心技术的规范工作；在2007年中期完成LTE相关标准制定(3GPPR7)；在2008年或2009年推出商用产品。 有专家指出，基于OFDM的LTE技术市场预计将在今后三年加速发展，从2008年到2014年这6年间，将是4G通信打基础的阶段，而至此以后4G市场的需求将会快速膨胀。作为首选的4G移动通信平台，LTE预计将在2014年获得规模部署。业内分析家称，LTE是目前欧洲3G系统UMTS向4G演进的首选技术，2008年全球GSM和UMTS用户将达到了30亿，在2014年前，会有数百家移动运营商采用LTE技术，其设备收入将达到90亿美元。 2.2 LTE成为行业未来发展方向 按用户数量和市值计算，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，中国移动加入NLTE技术营运行列，将大力推动LTE技术的发展，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)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。 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。 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，NTT DoCoMo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NTT DoCoMo选择爱立信参加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。 2008年1月，大唐电信和爱立信就成立了LTETDD联合研究中心。2008年2月在巴塞罗纳举行的全球移动大会(MWC)展会上，阿尔卡特朗讯CEO Patricia Russo表示，将在中国投入1000人的研发队伍进行LTETDD的研发，并且表示在2008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，LTETDD的商用化进程也将大大提速。 2.3 LTE标准化情况 2007年11月在3GPP工作组会议上，通过LTETDD融合技术提案，有27家公司联署。基于TD的帧结构统一了延续已有标准的两种TDD(TD-SCDMA即LCR，HCR)模式；同时，对LTETDD的进一步优化领域的提案也被会议所接受。 2007年11月底至12月初3GPPRAN38全会通过RAN1提交的融合帧结构方案，被正式写入3GPP标准。 预计2008年6月可完成核心规范的第一个完整版本(包括RAN1／RAN2／RAN3／RAN4)，2008年还将完成RAN4(射频)的工作、RAN5终端一致性测试)和核心网的相关标准制定工作。目前LTE的主要规范已接近完成，2008年上半年能够完成核心规范的完整版本。 TD-LTE即TD-SCD MA Long Term Evolution，是指TD-SCDMA的长期演进。在其发展过程中，TD-LTE必将要应对来自其他系统的挑战，主要包括3GPP中LT巨FDD阵营、3GPP2的UMB阵营和同样采用TDD方式的WiMAX(IEEE802.16e及演进版本IEEE802.16m)阵营。其中，3GPP2已确定UMB为COMA2000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年底推出了支持移动性的宽带无线接入标准IEEE802.76e，并于近期成为了国际3G标准中的一员，IEEE802.16m正在向全球征集技术提案，也必将成为4G的有力候选者。 面对这些挑战，TD-LTE系统具有其自身的优势，这主要是来自于TD-SCDMA现有核心技术大部分得到了继承、扩展和增强，同时也与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。TD-LTE作为TD-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，包括运营商、工信部电信研究院、中国通信标准化协会、大唐、普天、中兴通讯、华为、展讯等。其中，大唐仍是最核心的企业。大唐在2005年6月的3GPP工作组会议上提交了针对TD-SCDMA后续演进的技术提案，2005年11月在3GPPT作组会议(汉城)上通过了大唐提出的LTETDD提案，奠定了TD-SCDMA后续演进技术标准的基础。目前，我国已经完成了关键技术的验证和物理层样机的研发工作，将于2008年6月完成核心规范的第一个完整版本(包括RAN1／RAN2／RAN3／RAN4)，2008年底将完成核心网的标准规范，并推出系统样机。我国在LTETDD规范方面，物理层完成了95%，高层完成了80%，接口完成了80%，2008年应能完成射频、终端一致性方面及核心网方面的规范制定。 3 LTE为3G后续发展注入动力 随着全球信息化社会步伐的加快，多媒体娱乐的兴起和网络游戏的开发，人们发现2Mb／s的WCDMAR99传输速率，14.4Mb／s的R5HSDPA的峰值速率不能够满足人们未来的需求。国际标准化组织3GPP在经过认真的讨论后提出了新的挑战，那就是实现峰值速率100Mb／s的数据传输，设计并实现7-50倍于当前系统传输速率的新技术，并且具有很好的向下兼容性，以保护现有的投资。这一新的系统被称作E3G或LTE。 从LTE制定的目标需求可以看出，100Mb／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。目前的主要技术有6种，按照双工方式可分为FDD和TD口两大类，按照无线链路的调制方式或多址方式主要可分为CDMA和OFDMA两大类。产业界一些巨头们已经向3GPP提交了多项有关OFDM、增加小区边界吞吐量等的技术建议，正在积极准备未来3G的技术标准和系统的开发。保证技术和系统性能领先的同时，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，提供最优的3G解决方案。 为了获得正确无误的数据传输，LTE仍采用前向纠错编码(FEC)和自动重复请求(ARQ)结合的差错控制，即混合ARQ(HARQ)。HARQ应用增量冗余(旧)的重传策略，而chase合并(CC)实际上是旧的一种特例。为了易于实现和避免浪费等待反馈消息的时间，LTE仍然选择N进程并行的停等协议(SAW)，在接收端通过重排序功能对多个进程接收的数据进行整理。HARQ在重传时刻上可以分为同步HARQ和异步HARQ。同步HARQ意味着重传数据必须在UE确知的时间即刻发送，这样就不需要附带HARQ处理序列号，比如子帧号。而异步HARQ则可以在任何时刻重传数据块。从是否改变传输特征来分，HARQ又可以分为自适应和非自适应两种。目前来看，LTE倾向于采用自适应的、异步HARQ方案。为了提高频谱效率，在LTE中，非常关注小区间干扰消减技术。 全球众多运营商对LTE技术极为关注，国际国内的设备制造商以及终端制造商，大多数将LTE的产品路标定为在2010年前后形成商用能力。华为表示，LTE产业价值链将在2010年基本成熟并开始商用，并在2017年形成一定的市场规模。爱立信则希望成为商用设备的领先者，预计其将在2009年推出LT巨商用系统。在终端方面，三星电子计划于2010年最终推出小型化的LTE手机，外观与目前常见的手机相似。三星电子采取了逐步推进的LTE终端发展路线，将于今年推出体积较大的LTE原型样机以进行性能测试，明年将推出LTE的数据卡产品。NTT表示，其目标是在2009年推出LTE的商用服务。为了实现这一目标，NTT很早就开始了行动：2006年秋，建立了LTE的试验系统；2007年秋，进行了室内、室外测试；2007年8月，开始开发商用网络；2008年2月，实现了较好的试验结果，下行速率达到250Mb／s、上行速率达到50Mb／s。 4 产业界积极推动LTE的发展 在2008年2月的巴塞罗纳全球移动大会上，从设备制造商到运营商，都以各种方式展示出在LTE方面的积极性。爱立信、诺基亚西门子、中兴、华为等巨头们，均展示了其LTE的整体解决方案。而运营商也纷纷表示要开始LTE的商用测试计划，推进LTE技术的快速发展。尤其是作为网络建设和运营主题的移动运营商在技术发展过程中将起到举足轻重的作用。 4.1 移动运营商 美国Verizon Wireless对LTE极感兴趣；沃达丰表示将与中国移动和美国第二大移动运营商Verizon Wireless携手推进LTE技术的发展；高通分析认为：“Verizon Wireless的50%股份被沃达丰所拥有，这两家大型的运营商共同作出一个决定，希望未来能使用同一个技术作为未来技术的演进，因此他们决定未来的演进都选择LTE路线，实际上这些运营商都在推动标准组织来完善LTE的标准化”；NTT DoCoMo实现“LTE大跃进”，与爱立信签订协议表示将在2009年在日本实现LTE商用版；据悉，沃达丰、Verizion等运营商巨头在发现TDD频率的优势后，开始支持LTETDD；中国卫通、广电决定将在3.4GHzN3.7GHz中划分出部分频段让给LTE发展。虽然目前已经出现支持LTEFDD的设备，但今后的设备要求同时支持TD-LTE和LTEFDD。LTE的发展并不单纯取决于技术，更包含着很多利益的博弈和产能的比拼。 4.2 设备供应商 越来越多的设备制造商开始加入到LTE产业，为LTE带来了新的生命力和竞争力，使得LTE掀起了新一轮的发展浪潮。爱立信、诺基亚西门子、华为、阿尔卡特朗讯、高通、中兴等世界主要电信设备生产商，都以积极的行动投入到开发的LTE技术的研发热潮中。 我国科研机构和厂商，一方面应加强基础研究能力，特别是软件和基础电路研发能力；另一方面，我国的创新环境还需完善，厂商必须克服信心不足的现状。大唐在TD发展初期起到非常关键的作用，今后，华为、中兴的强大产业化能力在发展LTE的过程中，将越来越发挥更大的作用。 4.3 在激烈的竞争中发展 通信产业的发展趋势呈现两大特点：一是提供更多的互联网业务和增加带宽，二是转型和融合。 2006年以前话音业务发展平稳，2007年全球数据业务市场的发展首次超过话音业务，从“听”转为“看”成为通信发展的必然趋势。同时，互联网业务开始抢占通信市场。互联网阵营提出“三网融合”，IT厂商希望把芯片植入终端；而通信阵营则提出“统一通信”，通信厂商希望将HSPA等新技术嵌入计算机。两大阵营正在争夺全球27亿的移动用户、15亿的电视用户和11亿的计算机用户，未来全球用户将如何划分，目前还难以预测。 可以说，移动通信的天下正处于“战乱期”。竞争的关键集中到带宽，无论是LTE还是WiMAX，都以提供更高带宽为目标。在2008年巴塞罗那展上，LTE略胜一筹成为热点，沃达丰、Verizion、NTT DoCoMo、中国移动等运营商纷纷力推LTE，特别是NTT DoCoMo与爱立信签订协议表示将于2009年在日本实现LTE商用版。运营商正在争夺LTE的话语权，为通信发展指出方向之一，这是巴塞罗那展的成果之一。LTETDD的优势明显，目前业内达成的共识是，各厂商生产的设备必须同时支持TD-LTE和LTEFDD，实现二者的融合。 5 结束语 LTE概念的提出意味着新目标的确立，为了有一个清晰的技术发展路线，3GPP制定了发展LTE的明确时间表。这给运营业带来了新的机遇，也提出了严峻的挑战。更新更快的业务可以在不远的将来得以实现，甚至完全可以和有线网络相媲美，为用户提供了崭新的服务与享受。