物理层技术是无线通信系统的基础。36PP经过激烈的讨论，决定LTE采用上下行正交频分多址（OFDMA），上行单载波频分多址（SC-FDMA）的方式。
OFDM是LTE系统的主要特点，它的基本思想是把高速数据流分散到多个正交的子载波上传输，从而使子载波上的符号速率大大降低，符号持续时间大大加长，因而对时延扩展有较强的抵抗力，减少了符号间干扰的影响。通常在OFDM符号前加入保护间隔，只要保护间隔大于信道的时延扩展则可以完全消除符号间干扰ISI。
OFDM参数设定对整个系统的性能会产生决定性的影响，如循环前缀。它主要用于有效消除符号间干扰，其长度决定了OFDM系统的抗多径能力和覆盖能力。长CP利于克服多径干扰、支持大范围覆盖，单系统开销也会相应增加，导致数据传输能力下降。为了达到小区半径lOOkm的覆盖要求，LTE系统采用长短两套循环前缀方案，根据具体场景进行选择：短cp方案为基本选项，长CP方案用于支持LTE大范围小区覆盖和多小区广播业务。
上行方向，LTE系统采用基于带有循环前缀的SC-FDMA技术。最大的好处是降低了发射终端的峰均功率比、减少了终端的体积和成本，这是选择SC-FDMA作为LTE上行信号接入方式的一个主要原因。其特点还包括频谱带宽分配灵活、子载波序列固定、采用循环前缀对抗多径衰落和可变的传输时间间隔等。
