LTE項目是3G的演進，它改進并增強了3G的空中接入技術，采用OFDM和MIMO作為其無線網絡演進的唯一標準。在20MHz頻譜帶寬下，能夠提供下行100Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率，改善了小區邊緣用戶的性能，提高小區容量和降低系統延遲。
　　與3G技術相比，LTE的優勢十分明顯。例如在通信速率方面，有了很大提高，下行峰值速率達到100Mbps、上行達到50Mbps。同時，頻譜效率有了很大提高，下行達到R6HSDPA的3~4倍，上行達到R6HSUPA的2~3倍。LTE還首次完整實現了以分組域業務為主要目標，系統在整體架構上將基于分組交換。另外在QoS保證方面，LTE通過系統設計和嚴格的QoS機制，保證實時業務(如VoIP)的服務質量。LTE還支持系統部署靈活，能夠支持1.25MHz~20MHz間的多種系統帶寬，并支持“paired”和“un－paired”的頻譜分配，保證了將來在系統部署上的靈活性。為了降低無線網絡時延，LTE的子幀長度為0.5ms和0.675ms，解決了向下兼容的問題并降低了網絡時延。由于LTE增加了小區邊界比特速率，在保持目前基站位置不變的情況下增加小區邊界比特速率。此外，LTE還強調向下兼容，即支持已有的3G系統和非3GPP規范系統的協同運作。
　　LTE的核心技術主要包括以下幾個方面。
　　在物理層上下行傳輸方面，下行的多址方式為正交頻分多址（OFDMA），上行為基于正交頻分復用（OFDM）傳輸技術的單載波頻分多址（SC-FDMA）。SC-FDMA為單載波傳輸技術，其特點為低峰均比，子載波間隔為15kHz。這兩種技術都能較好地支持頻率選擇性調度。
　　在幀結構設計方面，LTE的上下行幀長都為10ms，分成20個時隙，10個子幀，最小物理資源塊為180kHz。下行為了同時支持廣播業務和單播業務，設計長循環前綴（CP）和短CP兩種類型。同時為了與時分雙工（TDD）系統共存，又分別為低碼速率時分雙工（LCR-TDD）和高碼速率時分雙工（HCR-TDD）設計了相應的幀結構。

　LTE還采用了小區間干擾控制技術。采用小區間干擾控制技術的目的為提高用戶在小區邊緣的信息傳輸速率。主要的多小區干擾補償技術有：干擾隨機化技術、干擾抵消技術和多小區干擾協調技術。
　　在小區搜索技術方面，考慮到小區搜索的復雜性，LTE傾向采用主同步信道進行小區同步，輔同步信道進行小區標志（ID）的檢測。在主同步信道采用公共的導頻序列，而在輔同步信道上各小區采用不同的導頻序列。其中，在小區導頻序列的設計中，序列必須兼顧性能和復雜度要求。
　　LTE還采用了隨機接入技術。隨機接入中主要分為非同步的隨機接入和同步的隨機接入。在非同步的隨機接入中，為了提高基站對用戶接入的控制效率，傾向于在用戶的簽名序列中隱含用戶的消息比特。在小區覆蓋大小的考慮上，對于大區的覆蓋討論集中在采用更長的碼還是簡單的短碼重復。最后從復雜度和對頻偏的抵抗性考慮，LTE傾向采用后者的方案。對于同步的隨機接入，目前的討論還不是很多。
　　基于上述新技術的采用，使得LTE得到了越來越多運營商的認可。包括中國移動、英國沃達豐、日本NTTDoCoMo、美國AT&T和Verizon等世界主要電信運營商已經決定采用LTE技術。因此可以認為，LTE在后3G時代也將延續2G時期GSM的主流地位。