4G LTE技术------综述
- [1. LTE RELEASE 8------基础无线接入](#1. LTE RELEASE 8——基础无线接入)
- [2. LTE演进](#2. LTE演进)
- [3. 频谱灵活性](#3. 频谱灵活性)
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- [3.1. 载波聚合](#3.1. 载波聚合)
- [3.2. 授权辅助接入](#3.2. 授权辅助接入)
- [4. 多天线增强](#4. 多天线增强)
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- [4.1. 扩展多天线传输](#4.1. 扩展多天线传输)
- [4.2. 多点协调与传输](#4.2. 多点协调与传输)
- [4.3. 增强型控制信道结构](#4.3. 增强型控制信道结构)
- [5. 密集化、小基站和异构部署](#5. 密集化、小基站和异构部署)
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- [5.1. 中继](#5.1. 中继)
- [5.2. 异构化部署](#5.2. 异构化部署)
- [5.3. 小基站开/关](#5.3. 小基站开/关)
- [5.4. 双连接](#5.4. 双连接)
- [5.5. 动态TDD](#5.5. 动态TDD)
- [5.6. WLNA互通](#5.6. WLNA互通)
- [6. 设备增强](#6. 设备增强)
- [7. 新场景](#7. 新场景)
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- [7.1. D2D通信](#7.1. D2D通信)
- [7.2. 机器类通信](#7.2. 机器类通信)
- [7.3. 降低时延------STTI](#7.3. 降低时延——STTI)
- [7.4. V2V和V2X](#7.4. V2V和V2X)
- [7.5. 飞行器](#7.5. 飞行器)
LTE和NR均由3GPP开发，具有共同的技术背景并共享多项技术组件。NR的许多设计选择也基于LTE的经验积累。此外，LTE正与NR同步演进，是5G无线接入的重要组成部分。
LTE的研发工作始于2004年底，其核心目标是打造专注于分组交换数据业务的新型无线接入技术。首个LTE规范版本（Release 8）于2008年完成，2009年底开始商用网络部署。在Release 8之后，3GPP陆续发布了多个LTE演进版本，持续增强各领域功能。其中Release 10和Release 13尤为关键：Release 10是LTE-Advanced的首个版本；Release 13于2015年底定稿，标志着LTE-Advanced Pro的诞生。
1. LTE RELEASE 8------基础无线接入
第8版是首个LTE版本，为后续所有LTE版本奠定了基础。与LTE无线接入方案同步开发的还有新型核心网------演进分组核心网（EPC）。
LTE开发的重要需求之一是频谱灵活性。该系统支持从1GHz以下至3GHz左右频段内最高20MHz的多种载波带宽。频谱灵活性的体现包括：通过频分双工（FDD） 和 时分双工（TDD） 分别支持成对与非成对频谱，采用统一设计（但使用两种不同帧结构 ）。开发工作主要针对宏网络场景，即部署屋顶天线的大型蜂窝网络。对于TDD模式，上下行分配本质上是静态的，所有小区采用相同的上下行配置方案。
LTE的基础传输方案采用正交频分复用（OFDM）。该技术因具备时域抗干扰特性及便于时频域资源调度的优势而成为理想选择，还能在合理接收机复杂度下实现空间复用（MIMO）------这是LTE的固有特性。考虑到LTE主要面向载频数GHz以下的宏网络设计，15kHz子载波间隔与4.7μs循环前缀被证实是最优配置。20MHz频谱分配中共使用1200个子载波。
针对发射功率显著低于下行链路的上行传输，LTE采用低峰均比方案以提高功放效率，选择与下行链路参数相同的DFT预编码OFDM实现该目标。虽然DFT预编码会增加接收端复杂度，但由于第8版LTE不支持上行空间复用，该缺陷影响有限。
时域方面，LTE采用10ms 帧结构，每帧含10个1ms子帧 。这个包含14个OFDM符号的1ms子帧是系统最小调度单元。
小区专用参考信号是LTE的核心设计 。基站持续发射一个或多个参考信号（每传输层一个），无论是否有下行数据传输。这种设计适用于LTE预设场景------用户密集的大型蜂窝网络。参考信号承担多项功能：相干解调的下行信道估计、调度用信道状态反馈、终端频偏校正、初始接入及移动性测量等。参考信号密度取决于小区内传输层数，典型2×2 MIMO配置下，每个子帧14个OFDM符号中有4个符号的每三路子载波用于参考信号传输。时域上约200μs的参考信号间隔限制了通过关闭发射机来节能的可能性。
LTE数据传输在上下行均采用动态调度机制 。为适应快速变化的无线环境，可采用信道相关调度。调度器每1ms子帧动态分配终端收发资源及频域位置，通过调整Turbo码编码速率及QPSK至64-QAM的调制方式实现多级速率选择。系统采用带软合并的快速混合ARQ处理传输错误：终端上报下行数据解码结果，基站据此重传错误数据块。
调度指令通过物理下行控制信道（PDCCH）下发。当多个终端共子帧调度时（常见场景），系统会并行发送多个PDCCH（每个终端一个）。子帧前三个OFDM符号专用于下行控制信道传输，每个控制信道横跨整个载波带宽以最大化频率分集增益。这也要求所有终端必须支持最高20MHz的全带宽接收。上行控制信息（如混合ARQ确认及下行调度用的信道状态信息）通过基本时长为1ms的物理上行控制信道（PUCCH）传输。
多天线方案，尤其是单用户MIMO技术，是LTE系统的核心组成部分 。通过采用 N A × N L N_A×N_L NA×NL维度的预编码矩阵（其中传输层数NL------即传输秩------不超过天线数量 N A N_A NA），系统可将多个传输层映射至最多四根天线。网络可基于终端执行并反馈的信道状态测量结果（即闭环空间复用机制）来动态选择传输秩及具体预编码矩阵。此外系统也支持不依赖闭环反馈的预编码选择模式。
下行链路最高支持四层传输，但商用部署通常仅采用两层。上行链路则仅支持单层传输 。当选择秩为1的传输模式时，预编码矩阵退化为 N A × 1 N_A×1 NA×1维的预编码向量，此时实现的是（单层）波束赋形功能。这种波束赋形更精确地称为基于码本的波束赋形，因其仅能按照预设的有限波束赋形（预编码）向量集合进行操作。
基于上述基础特性，LTE Release 8在理论上可实现：20MHz带宽 下采用双层传输时下行峰值速率150Mbit/s ，上行峰值速率75Mbit/s 。时延性能方面，LTE在混合ARQ协议中实现8ms 往返时延，无线接入网单向时延（理论上）低于5ms 。在实际部署中，包含传输网与核心网处理的端到端总时延，在优化网络中通常可达到10ms左右。
2. LTE演进
第8和第9版构成了LTE的基础，提供了一个高性能的移动宽带标准。然而，为满足新的需求和期望，后续版本在不同领域提供了额外的增强功能和特性。下图展示了LTE自推出10年来的主要演进领域，具体细节将在下文详述。
第10版标志着LTE演进的开始。该版本的主要目标之一是确保LTE无线接入技术完全符合IMT-Advanced要求，因此第10版及后续版本常被称为LTE-Advanced。除国际电联的要求外，3GPP还为LTE-Advanced制定了自身的目标和要求。这些目标/要求既包含比国际电联更严苛的指标，也纳入了额外要求。
其中一项重要要求是向后兼容性，即早期版本的LTE设备应能接入支持第10版功能的载波（尽管无法使用该载波的所有第10版特性）。向后兼容原则至关重要，并贯穿所有LTE版本，但这也对可能的增强功能施加了限制------这些限制在定义NR等新标准时并不存在。
2010年底完成的LTE第10版通过载波聚合增强了频谱灵活性，扩展了多天线传输技术，支持中继功能，并改进了异构网络部署中的小区间干扰协调方案。
第11版进一步扩展了LTE的性能和功能。2012年底定稿的LTE第11版最显著的特点之一是为协调多点（CoMP）传输和接收提供了无线接口功能。该版本的其他改进包括载波聚合增强、新型控制信道结构（EPDCCH），以及对更先进设备接收机的性能要求。
2014年完成的第12版聚焦于小基站技术，引入双连接、小基站开关控制、（半）动态TDD等特性，同时通过引入设备直连通信和简化复杂度的机器类通信开拓了新应用场景。
2015年底完成的第13版标志着LTE Advanced Pro的诞生，在市场营销中有时被称为4.5G，被视为早期LTE定义的4G与5G新空口之间的过渡技术。该版本的亮点包括：授权频谱辅助的非授权频谱接入、增强的机器类通信支持，以及在载波聚合、多天线传输和设备直连通信等方面的多项改进。
2017年春完成的第14版除对既有功能（如非授权频谱操作）进行增强外，新增了车对车（V2V）和车联万物（V2X）通信支持，并采用减小子载波间距实现了广域广播支持。
计划于2018年中完成的第15版将通过sTTI特性显著降低时延，并引入空中通信等增强功能。
总体而言，后期版本重点拓展了LTE在传统移动宽带之外的新应用场景，这一演进趋势将持续至未来。这也是5G整体架构的重要组成部分，表明LTE仍将是5G无线接入体系中不可或缺的核心部分。
3. 频谱灵活性
LTE的首个版本就通过多带宽支持和FDD/TDD联合设计提供了某种程度的频谱灵活性。在后继版本中，这种灵活性通过载波聚合技术得到显著增强，可支持更高带宽和碎片化频谱，并采用授权辅助接入(LAA)技术实现对非授权频谱的补充接入。LTE的首个版本就通过多带宽支持和FDD/TDD联合设计提供了某种程度的频谱灵活性。在后继版本中，这种灵活性通过载波聚合技术得到显著增强，可支持更高带宽和碎片化频谱，并采用授权辅助接入(LAA)技术实现对非授权频谱的补充接入。
3.1. 载波聚合
如前所述，LTE的首个版本已全面支持在1MHz至20MHz带宽的成对/非成对频段中进行灵活部署。通过LTE第10版本引入的载波聚合技术（CA），可将多个分量载波聚合用于单一设备的双向传输，每个载波可具有不同带宽（最多5个），实现最高100MHz 的总传输带宽。所有分量载波需采用相同双工方案，若为TDD则需保持上下行配置一致（后续版本放宽此限制）。分量载波聚合数量后来提升至32个，总带宽达 640MHz*，同时保持后向兼容性------每个分量载波均采用第8版本结构，因此第8/9版终端仍可将其识别为独立载波，而支持CA的终端则可利用聚合带宽实现更高速率。
上下行链路可聚合不同数量的分量载波，这一特性有效降低了终端复杂度：在下行链路需要极高速率时，可仅在下行实现载波聚合而避免增加上行链路复杂度。分量载波允许非连续频段部署，使运营商能利用碎片化频谱------即使未获得连续宽带频谱分配，也可通过聚合离散频段提供高速服务。
从基带处理角度看，下图所示各场景在LTE第10版中并无区别，但射频实现复杂度差异显著（首种情况最简单）。因此虽然基础规范支持CA，但并非所有设备都能实现。相比物理层及相关信令规范，第10版在射频规范中对CA存在更多限制，而后续版本则支持更广泛频段内及跨频段的载波聚合。
第11版为TDD载波聚合提供了额外的灵活性。在11版之前，所有聚合载波都需要采用相同的上下行链路分配方案。这在跨频段聚合场景下可能造成不必要的限制，因为每个频段的配置可能受限于该频段内与其他无线接入技术的共存要求。不同上下行链路分配方案聚合的一个有趣特点是：为了充分利用双载波，终端设备可能需要同时进行收发操作。因此与以往版本不同，支持TDD的设备可能像FDD设备一样需要配置双工滤波器。第11版还新增了跨频段与非连续频段内聚合的射频要求，并支持更广泛的跨频段聚合场景。
第12版首次定义了FDD与TDD载波间的聚合机制，不同于早期版本仅支持单一双工模式内的聚合。FDD-TDD聚合能有效提升运营商频谱资源利用率，还可通过FDD载波实现连续上行传输来增强TDD系统的上行覆盖能力。
第13版将可聚合载波数量从5个提升至32个，理论最大带宽达到640MHz ，下行峰值速率约25Gbit/s。增加子载波数量的主要动机是为了在非授权频谱实现超大带宽传输，这一点将在后文授权辅助接入部分进一步讨论。
载波聚合作为LTE迄今最成功的增强技术之一，每个新版本都会新增频段组合支持。
3.2. 授权辅助接入
最初，LTE是为授权频谱设计的，运营商对特定频率范围拥有独家许可。授权频谱具有诸多优势，因为运营商可以进行网络规划并控制干扰情况，但通常需要支付频谱许可费用且授权频谱资源有限。因此，利用非授权频谱作为补充在局部区域提供更高数据速率和更大容量具有重要价值。一种方案是采用Wi-Fi补充LTE网络，但通过授权与非授权频谱的紧密耦合可获得更高性能。
为此，LTE第13版引入了授权辅助接入技术，如上图所示，利用载波聚合框架将5GHz等非授权频段的下行载波与授权频段载波进行聚合。移动性、关键控制信令及高服务质量要求的业务依赖授权频谱载波，而要求较低的业务（部分）可由非授权频谱载波处理。该技术主要面向运营商控制的小型基站部署场景。与Wi-Fi等其他系统公平共享频谱资源是LAA的重要特性，因此采用了先听后说机制。
第14版中对授权辅助接入进行了增强，使其支持上行传输。尽管3GPP标准化的LTE技术仅支持需要授权载波的授权辅助接入，但MulteFire联盟在3GPP框架外开发了基于该标准的独立运行模式。
4. 多天线增强
多天线支持在不同版本中得到了增强，下行链路传输层数增加至八层，并引入了上行链路空间复用技术（最多支持四层）。全维度MIMO和二维波束成形是其他改进措施，此外还引入了协作多点传输技术。
4.1. 扩展多天线传输
在第10版中，下行链路空间复用技术扩展至支持多达8个传输层。这可以视为对第9版双波束赋形技术的升级，新增了对8个天线端口及对应传输层的支持。结合载波聚合技术，该版本在100MHz频谱内可实现下行速率高达3Gbit/s。到第13版时，通过采用32载波聚合、8层空间复用和256QAM调制技术，该速率提升至25Gbit/s。
作为LTE第10版的重要组成部分，上行链路也引入了最多4层的空间复用技术。配合上行载波聚合功能，能在100MHz频谱内实现1.5Gbit/s的上行速率。上行空间复用采用基站控制的码本方案，这意味着该架构同样适用于上行发射端波束赋形。
LTE第10版多天线扩展带来的一项重要革新是改进了下行参考信号结构，将信道估计功能与信道状态信息获取功能更彻底地分离。此举旨在更灵活地支持新型天线阵列及高级功能，例如更完善的多点协同传输。
第13版及后续第14版重点增强了大规模天线阵列支持，主要体现在更全面的信道状态信息反馈机制上。这些自由度提升可应用于：仰角/方位角双向波束赋形、大规模多用户MIMO系统------即利用相同时频资源为多个空间分离设备同时提供服务。此类增强技术有时被称为全维度MIMO，标志着向具有大量可操控天线单元的大规模MIMO系统迈出了关键一步。
4.2. 多点协调与传输
LTE的首次发布包含了对传输点间协调的专门支持，称为小区间干扰协调（ICIC），以控制小区间的干扰。然而，这种协调支持在LTE第11版中得到了显著扩展，包括传输点之间更动态协调的可能性。
与仅限于基站间定义某些消息以协助小区间协调的第8版ICIC不同，第11版的工作重点在于无线接口特性和设备功能，以协助不同的协调手段，包括支持多传输点的信道状态反馈。这些特性和功能统称为协作多点（CoMP）传输/接收。参考信号结构的改进也是CoMP支持的重要部分，同样重要的还有第11版引入的增强控制信道结构，详见下文。
CoMP的支持包括多点协调------即当向设备的传输由特定传输点执行，但调度和链路自适应在传输点之间协调，以及多点传输------在这种情况下，向设备的传输可以从多个传输点执行，要么以可以在不同传输点之间动态切换传输的方式（动态点选择），要么从多个传输点联合执行（联合传输）（见下图）。
上行链路也可以进行类似的区分，可以区分（上行）多点协调和多点接收。一般来说，上行CoMP主要是网络实现的问题，对设备影响很小，在无线接口规范中的可见性也很低。
第11版中的CoMP工作假设了"理想"的回程，实际上意味着集中式基带处理通过低延迟光纤连接到天线站点。第12版引入了对非集中式基带处理的宽松回程场景的扩展。这些增强主要包括定义基站间新的X2消息，用于交换所谓的CoMP假设信息，本质上是一个潜在的资源分配及其相关的增益/成本。
4.3. 增强型控制信道结构
在第11版中，引入了新的互补控制信道结构，以支持小区间干扰协调，并利用新参考信号结构的额外灵活性------不仅像第10版那样用于数据传输，还用于控制信令。因此，这种新型控制信道结构可视为许多协作多点传输方案的前提条件，同时对波束成形和频域干扰协调也大有裨益。该结构还被用于支持第12版和第13版中针对机器类通信增强的窄带操作。
5. 密集化、小基站和异构部署
小基站和密集部署一直是多个版本的重点，旨在提供极高的容量和数据速率。中继技术、小基站开关、动态时分双工（TDD）以及异构部署等都是在各版本中逐步增强的功能示例。
5.1. 中继
在LTE（长期演进技术）中，中继意味着设备通过一个中继节点与网络通信，该节点使用LTE无线接口技术无线连接到施主小区（见下图）。
从设备的角度来看，中继节点就像一个普通的小区。这种方式具有重要优势：简化了设备实现，并使中继节点具备向后兼容性------即LTE第8/9版设备也能通过中继节点接入网络。本质上，中继是一个通过无线方式连接到网络其余部分的低功率基站。
5.2. 异构化部署
异构网络部署指的是由不同发射功率 和地理覆盖范围相互重叠 的网络节点混合组成的部署方式（下图）。典型场景是在宏基站覆盖区域内设置微微节点。虽然3GPP第8版已支持此类部署，但第10版引入了处理层间干扰（如微微层与宏覆盖层之间可能产生的干扰）的新机制。第11版引入的多点协调技术进一步扩展了支持异构部署的工具集。第12版则增强了微微层与宏层之间的移动性支持。
5.3. 小基站开/关
在LTE系统中，无论小区内是否存在业务活动，基站都会持续发送小区专属参考信号并广播系统信息。这样做的一个主要原因是让空闲模式下的终端能够检测到小区的存在------若某个小区没有任何信号发射，终端就无法进行测量，该小区也就不会被发现。此外，在宏蜂窝大规模部署的场景中，通常至少会有一个终端处于活跃状态，这使得持续发送参考信号具有必要性。
然而，在高密度部署大量小型基站的场景下，某些情况下可能出现并非所有小区都同时为终端提供服务的情况。此时终端面临的下行干扰环境可能更为严峻：由于相邻小区（可能是空载状态）的干扰，特别是存在大量视距传播的情况下，终端接收到的信号干扰比会降至极低水平。针对这一问题，LTE第12版引入了根据业务量动态启停单个小区的机制，旨在降低平均小区间干扰水平并减少功耗。
5.4. 双连接
双连接意味着设备同时连接到两个小区（见下图），这与仅连接到单个小区的基准情况形成对比。用户面聚合（设备从多个站点接收数据传输）、控制面与用户面分离，以及上下行分离（下行传输源节点与上行接收节点不同）都是双连接优势的典型案例。在某种程度上，这可以视为非理想回传场景下的载波聚合扩展。双连接框架对于将WLAN等其他无线接入方案整合到3GPP网络中也展现出巨大潜力。当NR与LTE以非独立组网模式运行时（LTE提供移动性和初始接入），双连接同样至关重要。
5.5. 动态TDD
在TDD（时分双工）系统中，上下行链路通过时域共享同一载波频率。LTE及多数TDD系统采用的基本方法是将资源静态划分为上行和下行两部分。这种静态划分在宏蜂窝场景中是合理的假设------多用户共存使得小区级上下行聚合负载相对稳定。然而随着本地化部署需求增长，相比广域部署现状，TDD技术的重要性将显著提升。一方面，高频段更常见非成对频谱分配，这类频段不适合广域覆盖；另一方面，广域TDD网络中诸多干扰问题在低功率小基站（屋顶以下部署）场景中并不存在。现有广域FDD网络可通过TDD本地化层进行补充，这类节点通常发射功率较低。
为更好应对本地化场景中的高流量动态变化（接入节点服务的收发设备可能极少），动态TDD展现出优势。该技术能根据瞬时流量动态分配资源用于上下行传输，相比传统静态资源划分可提升终端用户性能。为发挥这些优势，LTE第12版本引入了动态TDD支持，3GPP官方将其命名为"增强型干扰消除与流量适配（eIMTA）"。
5.6. WLNA互通
3GPP架构允许集成非3GPP接入技术，例如WLAN和cdma2000。本质上，这些解决方案将非3GPP接入连接到EPC核心网，因此在LTE无线接入网络中不可见。这种WLAN互联方式的缺点在于缺乏网络控制：终端设备可能选择Wi-Fi网络，而实际上保持LTE连接能提供更好的用户体验。典型场景是当Wi-Fi网络负载过重，而LTE网络负载较轻时。因此Release 12版本引入了网络辅助终端选择机制，通过配置信号强度阈值来控制设备何时选择LTE或Wi-Fi。
Release 13版本进一步增强了WLAN互联功能，通过LTE无线接入网络更精确地控制设备使用Wi-Fi或LTE的时机。此外，该版本还包含LTE-WLAN聚合技术，采用与双连接非常相似的框架，在PDCP层实现LTE和WLAN的流量聚合。
6. 设备增强
从根本上说，设备供应商可以自由设计设备接收器，只要其支持规范中定义的最低要求即可。供应商有动力提供性能显著更优的接收器，因为这可以直接转化为终端用户数据速率的提升。然而，网络可能无法充分利用这些接收器改进，因为它可能无法识别哪些设备具有显著更好的性能。因此，网络部署需要基于最低要求进行。为更先进的接收器类型定义性能要求在一定程度上缓解了这一问题，因为配备先进接收器的设备的最低性能是已知的。第11版和第12版规范都重点关注接收器改进：第11版取消了某些开销信号，第12版则采用了更通用的方案，包括网络辅助干扰消除（NAICS）------网络可向设备提供辅助消除小区间干扰的信息。
7. 新场景
LTE最初是作为移动宽带系统设计的，旨在在广阔区域内提供高数据速率和大容量。LTE的演进不仅增加了提升容量和数据速率的功能，还通过改进使其在新应用场景中具有高度适用性。例如，在无网络覆盖区域（如灾区）运行就是一个例子，这促使LTE包含了支持设备间直接通信的功能。另一个例子是大规模机器类通信，其中大量低成本设备（如传感器）连接到蜂窝网络。V2V/V2X（车联网）和远程控制无人机则是新应用场景的其他范例。
7.1. D2D通信
LTE等蜂窝系统的设计基于设备需连接基站进行通信的假设。在多数情况下这种方式是高效的，因为目标内容服务器通常不在设备附近。然而，当设备需要与邻近设备通信，或仅需探测附近是否存在目标设备时，这种以网络为中心的通信方式可能并非最佳选择。同理，在公共安全场景下------例如急救人员在灾难现场搜救受困者时------通常要求通信能在无网络覆盖的情况下实现。
为解决这些需求，第12版标准引入了利用部分上行频谱资源的网络辅助设备间直连通信技术（如上图）。在开发设备直连增强功能时考虑了两种场景：公共安全领域的网络覆盖区内/外通信，以及商业用例中覆盖范围内的邻近设备发现。第13版标准通过中继解决方案进一步增强了设备直连通信的覆盖扩展能力。该设计还为第14版标准中的车联网（V2V）和车用无线通信（V2X）技术奠定了基础。
7.2. 机器类通信
机器类通信（MTC）是一个涵盖范围极广的术语，本质上包含所有机器之间的通信类型。尽管涉及众多不同应用场景（其中许多尚未可知），但MTC应用主要可分为两大类：海量机器类通信（massive MTC）和超可靠低时延通信（URLLC）。
海量MTC的典型场景包括各类传感器、执行器及类似设备。这类设备通常需具备极低成本与超低能耗特性，从而实现超长电池续航。同时，单个设备产生的数据量通常非常小，且对低时延并无严格要求。而URLLC则对应交通安防/控制、工业流程无线互联等应用场景，这类场景普遍需要极高可靠性与可用性，同时还需满足低时延要求。
为更好支持海量MTC，自第12版标准起引入多项增强特性：首先新增低端设备类别Category 0，支持最高1Mbit/s的数据速率；同时定义了节能模式以降低设备功耗。第13版标准通过定义Category-M1进一步强化MTC支持，该类别设备无论系统带宽如何均可使用1.4MHz带宽，并具备更广覆盖范围，从而进一步降低设备成本。从网络角度看，这些设备虽功能有限，但仍属常规LTE设备，可与高性能LTE设备在载波上自由混用。
窄带物联网（NB-IoT）是第13版标准中完成的平行LTE技术路线。相比Category-M1，其目标成本与数据速率更低（≤250kbit/s），工作带宽180kHz，并具备更卓越的覆盖能力。得益于15kHz子载波间隔的OFDM技术，NB-IoT可灵活部署于LTE载波带内、独立频谱的带外或LTE保护频带中。上行链路支持单音传输以实现最低速率的超广覆盖。NB-IoT采用与LTE相同的高层协议簇（MAC/RLC/PDCP），并针对NB-IoT和Category-M1增加了快速连接建立扩展机制，因此能轻松融入现有部署环境。
在5G网络中，eMTC与NB-IoT都将在海量机器类通信领域发挥重要作用。为此专门制定了在现有海量机器类通信载波上部署NR的技术方案。
后续LTE版本中增强了URLLC支持，例如第15版标准引入的STTI特性（详见下文），以及针对URLLC可靠性部分的整体优化工作。
7.3. 降低时延------STTI
在Release 15版本中，开展了降低整体时延的工作，由此产生了所谓的短TTI（STTI）特性。该特性的目标是为需要极低时延的应用场景（例如工厂自动化）提供支持。它采用了与NR（新空口）类似的技术手段，例如仅占用几个OFDM符号的传输时长以及缩短设备处理时延，但以向后兼容的方式融入LTE体系。这使得现有网络能够支持低时延业务，但相较于NR这种全新设计的系统也存在某些局限性。
7.4. V2V和V2X
智能交通系统（ITS）旨在提升道路安全与通行效率。典型应用包括：车际安全通信（如前车制动时向后方车辆发送预警信息），以及卡车队列行驶技术（多辆卡车以极小间距跟随头车，从而降低油耗和二氧化碳排放）。车路协同通信同样具有重要价值，例如获取实时路况、气象预警信息，或在拥堵时规划替代路线（见下图）。
3GPP第14版标准基于第12版引入的设备直连技术及网络服务质量增强方案，对此领域进行了功能扩展。采用统一技术实现车车通信与车路通信，不仅能优化系统性能，还可显著降低部署成本。
7.5. 飞行器
第15版本中关于空中通信的工作涵盖了通过无人机作为中继在无覆盖区域提供蜂窝通信，同时也涉及为各类工业和商业应用进行的无人机远程控制。由于地面与空中无人机之间的传播条件不同于地面网络，15版本开发了新的信道模型作为其组成部分。无人机面临的干扰情况与地面设备不同，因其可见基站数量更多，这要求采用波束成形等干扰抑制技术，并增强功率控制机制。