2.2　LTE的网络结构和核心技术

　　3GPP对LTE项目的工作大体分为两个时间段：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）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（3GPP R7），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^[1]，但经过3GPP组织的努力，LTE的系统框架大部分已经完成。

　　2.2.1　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的架构如图1所示，也叫演进型UTRAN结构（E-UTRAN）^[3]。接入网主要由演进型Node B（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Node B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1　LTE网络结构与协议结构

　　引入一个RRM Server进行集中式管理（图中结构1），还是采用完全分散的管理结构（图中结构2）来解决小区间干扰协调、负载控制等功能，目前还未确定^[3]。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。

　　2.2.2　LTE核心技术

　　LTE不仅通过简化结构，还采用以下几个关键技术来实现其优异性能。

　　（1）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OFDM，上行SC-FDMA。大多数公司支持采用“频域”方法来生成上行SC-FD-MA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^[4]。

　　（2）宏分集：由于存在难以解决的“同步问题”，LTE对单播（uni-CAst）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）来解决小区之间的同步问题。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^[4]。

　　（3）调制与编码：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。

　　（4）多天线技术：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、热点等各种环境的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、自适应、智能天线等。上行单用户MIMO天线的基本配置，也是在UE有两个发射天线，在基站有两个接收天线。通常是2×2的虚拟MIMO，两个UE各自有一个发射天线，并共享相同的时频域资源^[4]。

　　除上述技术以外，3GPP也对MBMS、同步、小区间干扰抑制、切换、小区搜索、空中接入等技术作了相应的规定，虽然这些规范还未最终确定，但经过仿真测量，目前这些基本概念可以满足或接近TR25.912中的系统需求。相信这些技术规范的最终确定指日可待。

3、LTE的技术优势

　　面对非传统运营商纷纷加入移动通信市场及“其他无线通信标准”的竞争，3GPP启动了LTE项目。针对Wimax“低移动性宽带IP接入”的定位以及适用于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术WiFi，LTE提出了相对应的需求，如相似的带宽、数据率，强调MBMS等^[3]。LTE与Wimax、WiFi在各方面的性能比较如表1所示。

表1　LTE、Wimax、WiFi主要性能对照表

　　LTE、Wimax与Wi-Fi，他们都有各自的特点，或数据速率高、或费用成本低、或安全性高，他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Wi-Fi解决的是无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。