隨著人們對通訊裝置的需求不斷攀升，通訊裝置的傳輸技術也向上擴展。除了既有的語音通話之外，高速資料傳輸更是用戶心目中的殺手級應用，期盼透過寬頻資料傳輸帶來更多衍生服務，也同時促進無線通訊技術的典範轉移。
GSM與UMTS行動電話網路的最終版本(Long Term Evolution, LTE)標準是無線通訊網路從線路交換語音網路邁向全資料封包網路的一次重要典範轉移。LTE利用網路語音通訊協定(VoIP)傳送語音，並透過封包化資料支援所有服務。
這項常被稱為4G的標準，目標是希望將行動電話網路的資料速率提升到寬頻水準，使手機成為消費者的主要上網裝置。
儘管LTE技術標準的制定程序已近尾聲，但詳細內容仍未確定，讓設備製造商及服務供應商的疑惑，仍須等到標準定案後才有答案。
LTE上傳速率可望破百
LTE是第三代合作夥伴計畫(3rd Generation Partnership Project, 3GPP)中的一環，3GPP的目標是不斷改進GSM核心網路及相關無線存取技術的規格。透過LTE，電信業者可用來提高無線網路的傳輸容量和資料速率，以支援更強大的服務和互動視訊等新型多媒體應用，進而滿足未來的無線通訊需求。
目前的WCDMA等3G無線技術，都是透過同一無線網路提供語音和資料通訊；而高速封包存取(HSPA)技術的出現，則能將3G網路資料通訊的下行速率峰值增至14.4Mbit/s，上行速率則增至5.76Mbit/s。
儘管HSPA的速度已經較不少國家的家用寬頻主流來得快，但LTE的終極目標卻遠遠超過上述數值，而希望最高峰值達到下行速率100Mbit/s，上行速率達到50Mbit/s。3GPP認為，LTE能夠提供更高速率的原因之一，乃是把網路轉變成為全資料網路，同時可利用VoIP傳送語音資料。
根據3GPP的時程表(圖1)，LTE原型系統預計在2007年底出現，並於2008年底進行實地測試，最快在2010年初就會展開實際網路布建。
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| 圖1 LTE發展時程表 |
結合OFDMA/MIMO LTE優勢大增
就像後網際網路時代的許多新網路一樣，LTE網路也將從較傳統的垂直導向架構，轉向水平對等架構。為了實現無線射頻接取網路(RAN)扁平化的目標，LTE將無線射頻網路控制器(RNC)的功能轉移給過去沒有這項能力的各種網路節點，例如基地台、媒體閘道器和交換器等都包括在其中。這樣的架構轉變，能減少媒體存取控制(MAC)層和實體(PHY)層處理作業之間的延遲時間，對於採用如混合式自動重傳要求(HARQ)等重新傳輸方式的錯誤更正技術極為重要。
LTE的另一項重要改變是採用正交分頻多工(OFDMA)做為調變技術，而不是早期的分碼多工技術(CDMA)；更具體的說，3GPP計畫在上行鏈路使用OFDMA，下行鏈路則採用單載波分頻多工(SC-FDMA)。這兩種分頻技術都利用快速傅立葉變換(FFT)，把所配置的頻寬分為用戶可共享的較小單位。
而上行專用的SC-FDMA，則因為調變的功率小於OFDMA調變，因此可以減少手機耗電。就運算角度而言，分頻技術比分碼系統更容易隨著頻寬大小而調整；換言之，頻寬越大，CDMA系統的運算需求就比OFDMA系統越多。除此之外，只要採用不同大小的FFT，系統就能支援1.25MHz、1.6MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz等各種頻寬配置。
LTE不僅具有這項彈性調整的優點，還能使用配對和未配對的頻譜配置方式，為電信業者帶來其他好處。舉例來說，由於LTE系統能隨著可用頻譜的不同，而採用不同寬度的頻帶，允許業者更有彈性地推出各種LTE系統。
新調變技術的優點之一是能透過多重輸入多重輸出(MIMO)等多天線訊號處理(或稱波束形成)提升頻譜使用效率，而且這種訊號處理比較容易在OFDMA系統上實現。在既有的CDMA系統，由於雜訊分布比較平均，所以比較不容易執行這種訊號處理。除了多天線訊號處理外，實體層設計也有許多其他改變，使系統只要從CDMA轉向OFDMA技術，就能大幅提升頻譜的使用效率。
LTE行動接收稱雄
在採用3GPP的LTE之前，多數人通常會問：為什麼不採用其他技術？事實上，當有人對LTE提出質疑時，互相比較的技術通常是全球微波存取互通介面(WiMAX)--一種以IEEE 802.16e標準為基礎的廣域網路技術。儘管LTE和WiMAX都是無線網路技術，但若只根據資料速率或其他特性比較兩者的優劣，就很可能錯失重要關鍵。
舉例來說，雖然LTE與WiMAX的原始資料速率相近，WiMAX卻和無線區域網路WiFi一樣，都隸屬於固接廣域網路技術。因此WiMAX後來又做了許多改進，希望增加行動通訊能力。
也因為WiMAX從一開始就是固接無線網路技術，相較之下，LTE則是從GSM/UMTS的行動無線世界衍生而來，理所當然地，行動性是LTE標準的發展起點，而不是附加功能，因此LTE的行動功能與該技術本身的整合性當然勝過WiMAX。除此之外，LTE的行動能力也比WiMAX更先進。問世已久的GSM/ UMTS擁有數倍的開發人員、豐富的行動通訊知識和經驗，都是LTE勝出的關鍵。
新技術帶來高風險須化危機為轉機
雖任何新一代技術的開發都有風險，但LTE可提供創新且獨特的行動高速資料服務，成為吸引業界投入LTE發展的最大動力。另外，各家技術供應商前仆後繼的技術投資，也能減少LET早期開發及布建過程可能遇到的潛在問題。目前出現的協助如下：
數位訊號處理器支援LTE標準
如數位訊號處理器(DSP)晶片業者積極參與且注意LTE標準的制定過程，就能確保根據這些標準發展的原型設備可以達到預期中的實際產出效能。另外，隨著晶片業者逐漸熟悉這些標準，故能成為客戶初期發展過程的合作夥伴，並針對LTE開發各種新技術。目前各項創新技術包括高效能及多核心的最佳化DSP平台和電信等級軟體，共同提供LTE架構布建所需的完整解決方案。
加速上市時程
太晚在市場推出LTE系統的設備製造商將處於不利地位，為了避免出現上述問題，也有業者透過提供擁有彈性和擴充性的軟體與軔體，使許多設備供應商迅速從現有平台轉移到LTE。
另外，也因為優異的適應性，將允許服務供應商在早期採用階段先行布建LTE系統，還能確保LTE標準定案後或未來推出任何增強功能時，廠商都能輕易將已經安裝的設備升級。
提升VolP網路連線品質
由於語音在LTE網路裡只是另一種封包化應用，因此電信業者必須對LTE系統的VoIP功能有高度信心。若用戶發現通話品質達不到電信服務應有的水準，他們很快就會開始抱怨這項服務，造成用戶流失。因此若能透過以硬體為基礎的先進處理技術，加上適合的VoIP軟體，將使得VoIP電話順利融入到各種基礎設施之中。
新服務與新營收
LTE的超高資料速率和其他先進功能將開啟許多令人興奮的新應用商機，同時為服務供應商創造更大營收。舉例來說，互動視訊應用就很適合LTE。由於單位傳輸容量的成本更低且效能更高，桌上型或筆記型電腦的許多簡單應用都將隨著LTE到來。
LTE由於提供很高的產出率，故能透過同一網路支援視訊服務和使用者互動操作。LTE將為視訊內容創造更多不同的應用方式，使用者的參與程度也會勝過單向視訊廣播服務，對視訊會議和高品質的多人遊戲平台都有很大好處。
LTE標準的制定工作即將結束，設備製造商與服務供應商很快就會知道LTE多用途技術的所有優點和缺點。在創新技術的支援下，廠商和電信業者也將能迅速而有效率地轉移到LTE網路，並且利用LTE的更大頻寬和其他先進功能推出各種誘人的新應用，讓消費者最終都投入LTE的懷抱。
(本文作者任職於德州儀器)