为了满足高速率数据传输的需求，以及应对其他技术的竞争等，第三代合作组织（Third Gen-eration Partnership Project，3GPP）在2004年启动了长期演进（Long Term Evolution，LTE）项目的研究，在2008年完成，也即3GPP版本8（Release 8）。本书这部分内容主要介绍LTE系统物理层的主要技术及流程。

在一个系统设计之初，都会确定系统要达到的性能指标，所有研究设计工作都围绕目标达成来开展，而不至于走偏。对于LTE系统来说，和物理层相关的性能指标主要包括：

●支持灵活的系统带宽，带宽范围为1.4～20 MHz。

●支持下行峰值速率到100 Mbit/s，上行峰值速率到50 Mbit/s。(www.daowen.com)

●同时支持FDD和TDD系统，并要求两种系统的设计差异尽量小。

当然最后完成的LTE系统版本8都达到了这些要求。第一，LTE系统采用OFDM技术作为基本的传输方式，而OFDM技术天然支持不同带宽，仅子载波个数变化而已，这使得支持灵活带宽容易满足。第二，对于达到要求的峰值速率，是多个技术被引入与优化共同达到的结果。比如，采用高阶调制支持到64QAM，采用Turbo码信道编码，以及支持最高规格到4发4收的MIMO技术等。其中，从贡献来说，可能MIMO技术的贡献最大，采用4发4收的MIMO技术可使得下行峰值速率达到300 Mbit/s，远远超过性能要求，而上行也能达到75 M。第三，LTE同时支持FDD和TDD系统，并且从大的系统架构来说，几乎两者没什么差别。两者主要差别很多都是和时间（时序）相关的一些细节设计，这个后面的内容会说明。

从另一个角度来看，作为一个系统，主要需要定义两方面的东西，一是基本元素和结构，二是如何使用基本元素和结构。首先，和其他蜂窝系统一样，LTE需要定义如何组织无线资源（时间、频率等），即无线帧结构，包括子帧结构。如何使用这些无线资源就主要涉及用户的复用接入方式了，LTE讨论之初主要在码分多址（CDMA）和正交频分多址（OFDMA）之间取舍，最后基于正交频分多址（OFDMA）的技术光荣当选。其中，LTE下行采用最直接的OFDMA，而上行采用改进的OFDMA，即具有单载波特性的SC-FDMA。其次，蜂窝系统一般都是集中式控制系统，那么也就是说有一些东西需要终端听网络侧的，终端需要和网络侧看齐，这些东西包括时间轴（无线帧的时序）、系统工作频点、承载重要系统参数的广播信道等。终端用户就这些方面和网络侧达成一致的过程主要包括上下行时频同步和接收广播信道。最后，LTE是一个非常灵活的系统，感觉什么都是可以实时配置的，以便根据具体情况调整系统到更好的状态。为了支持实时配置，最重要的就是使通信双方达成对最新配置的一致认识，这必须依赖大量的控制信令交互，相应地需要定义信令承载方式及流程等，这部分对于物理层来说，主要涉及各种物理信道的设计，接下来的内容也会详细讲解。考虑完这些，最后才是通信的最终任务—业务数据传输本身的方式与流程，包括编码调制、多天线技术、功控等方面的设计。接下来的内容将按照上面考虑的这些方面，简要介绍LTE系统的设计思路，以及工作流程。