第一课：什么是4G和LTE? 

什么是4G 和LTE ？与以往的技术有什么区别

2013-06-04  

认识4G

要学习4G，就要知道什么是 4G，4G 就是第四代移动通信系统。第四代移

动通信系统可称为广带接入和分布式网络，其网络结构将是一个采用全IP的网

络结构。4G 网络采用许多关键技术来支撑，包括：正交频率复用技术

（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM ），多载波调制技

术，自适应调制和编码（Adaptive Modulation and Coding，AMC）技术，

MIMO 和智能天线技术，基于 IP的核心网，软件无线电技术以及网络优化和安

全性等。另外，为了与传统的网络互联需要用网关建立网络的互联，所以4G 将

是一个复杂的多协议网络。

第四代移动通信系统具有如下特征：

◆ 传输速率更快：对于大范围高速移动用户（250km/h）数据速率为 2Mbps；

对于中速移动用户（60km/h ）数据速率为 20Mbps ；对于低速移动用户（室内

或步行者），数据速率为100Mbps；

◆ 频谱利用效率更高：4G 在开发和研制过程中使用和引入许多功能强大的突

破性技术，无线频谱的利用比第二代和第三代系统有效得多，而且速度相当快，

下载速率可达到5Mbps~10Mbps ；

◆ 网络频谱更宽：每个4G 信道将会占用100MHz或是更多的带宽，而 3G 网

络的带宽则在5~20MHz 之间；

◆ 容量更大：4G 将采用新的网络技术（如空分多址技术等）来极大地提高系

统容量，以满足未来大信息量的需求；

◆ 灵活性更强：4G 系统采用智能技术，可自适应地进行资源分配，采用智能

信号处理技术对信道条件不同的各种复杂环境进行信号的正常收发。另外，用户

将使用各式各样的设备接入到4G 系统；

◆ 实现更高质量的多媒体通信：4G 网络的无线多媒体通信服务将包括语音、

数据、影像等，大量信息透过宽频信道传送出去，让用户可以在任何时间、任何

地点接入到系统中，因此4G 也是一种实时的宽带的以及无缝覆盖的多媒体移动

通信；

◆ 兼容性更平滑：4G 系统应具备全球漫游，接口开放，能跟多种网络互联，

终端多样化以及能从第二代平稳过渡等特点；

LTE：Long Term Evolution -- 3GPP长期演进

3GPP 长期演进(LTE: Long Term Evolution) 项目是近两年来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

术或3.9G。3GPP 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 MHz 到

20MHz 多种带宽。

LTE （Long Term Evolution）是新一代宽带无线移动通信技术。与 3G 采用的 CDMA

技术不同，LTE 以OFDM （正交频分多址）和MIMO （多输入多输出天线）技术为基础，

频谱效率是3G 增强技术的2～3 倍。LTE 包括FDD和TDD两种制式。LTE 的增强技术

（LTE-Advanced）是国际电联认可的第四代移动通信标准。

正因为LTE 技术的整体设计都非常适合承载移动互联网业务，因此运营商都非常关注 LTE ，

并已成为全球运营商网络演进的主流技术。

LTE的频段

FDD-LTE主流频段为1.8G/2.6G/及低频段700MHz、800MHz。

TD-LTE主流频段为2.6G/2.3GHz。

中国政府宣布将2500-2690Mhz共190Mhz的频谱资源全部划分给TDD，极大

地提振全球产业和市场对TD-LTE发展的信心，但700Mhz频段在广播电视模拟信

号中使用，广电已明确表示不可能出让。

LTE与以往移动通信系统的速率对比

无线蜂窝制式

GSM

CDMA 2000 （1x）

(EDGE)

下行速率  236kbps  153kbps

上行速率  118kbps  153kbps

无线蜂窝制式

CDMA 2000  TD-SCDMA  WCDMA

(EVDO RA)  (HSPA)  (HSPA)

下行速率  3.1Mbps  2.8Mbps  14.4Mbps

上行速率  1.8Mbps  2.2Mbps  5.76Mbps

无线蜂窝制式  TD-LTE  FDD-LTE

下行速率  100Mbps  150Mbps

上行速率  50Mbps  40Mbps

TD-LTE 和FDD-LTE 技术简介，全球发展概况

2013-06-04  

TDD-LTE 与FDD-LTE 的介绍与区别

分别是4G 两种不同的制式，一个是时分一个是频分，简单来说，TDD-LTE 上下行在

同一个频点的时隙分配；FDD-LTE 上下行通过不同的频点区分。

TDD(Time Division Duplexing)时分双工技术，在移动通信技术使用的双工技术

之一，与FDD相对应。

在TDD模式的移动通信系统中，基站到移动台之间的上行和下行通信使用

同一频率信道(即载波)的不同时隙，用时间来分离接收和传送信道，某个时间段

由基站发送信号给移动台，另外的时间由移动台发送信号给基站。基站和移动台

之间必须协同一致才能顺利工作。       

TD-LTE 上行理论速率为 50Mbps ，下行理论速率为100Mbps.

FDD模式的特点是在分离的两个对称频率信道上，进行接收和传送，用保

证频段来分离接收和传送信道。LTE 系统中上下行频率间隔可以达到 190MHz。

FDD（频分双工）是该技术支援的两种双工模式之一，应用FDD（频分双工）

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-LTE

已成为当前世界上采用的国家及地区最广泛的，终端种类最丰富的一种4G 标准。

FDD-LTE 上行理论速率为 40Mbps ，下行理论速率为150Mbps.

FDD与TDD工作原理  

    频分双工(FDD)  和时分双工(TDD)  是两种不同的双工方式。如图 1 所示，FDD是在分

离的两个对称频率信道上进行接收和发送，用保护频段来分离接收和发送信道。FDD必须

采用成对的频率，依靠频率来区分上下行链路，其单方向的资源在时间上是连续的。FDD

在支持对称业务时，能充分利用上下行的频谱，但在支持非对称业务时，频谱利用率将大大

降低。

    TDD 用时间来分离接收和发送信道。在TDD  方式的移动通信系统中,  接收和发送使用

同一频率载波的不同时隙作为信道的承载,  其单方向的资源在时间上是不连续的，时间资源

在两个方向上进行了分配。某个时间段由基站发送信号给移动台，另外的时间由移动台发送

信号给基站，基站和移动台之间必须协同一致才能顺利工作。

图：FDD和TDD的工作原理

TDD 双工方式的工作特点使 TDD具有如下优势：

（1）能够灵活配置频率，使用FDD  系统不易使用的零散频段；

（2 ）可以通过调整上下行时隙转换点，提高下行时隙比例，能够很好的支持非对称业务；

（3）具有上下行信道一致性，基站的接收和发送可以共用部分射频单元，降低了设备成本；

（4）接收上下行数据时，不需要收发隔离器，只需要一个开关即可，降低了设备的复杂度；

（5）具有上下行信道互惠性，能够更好的采用传输预处理技术，如预RAKE 技术、联合

传输(JT) 技术、智能天线技术等,  能有效地降低移动终端的处理复杂性。

但是，TDD双工方式相较于FDD，也存在明显的不足：

（1）由于 TDD方式的时间资源分别分给了上行和下行，因此 TDD方式的发射时间大约只

有FDD的一半，如果 TDD要发送和FDD同样多的数据，就要增大 TDD的发送功率；

（2）TDD系统上行受限，因此TDD基站的覆盖范围明显小于FDD基站；

（3）TDD系统收发信道同频，无法进行干扰隔离，系统内和系统间存在干扰；

（4）为了避免与其他无线系统之间的干扰，TDD需要预留较大的保护带，影响了整体频谱

利用效率。

使用TDD和FDD技术在LTE应用上的优劣 

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