VoLTE无线关键技术研究

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文：陈俊 中国移动通信有限公司研究院项目经理

VoLTE的相关技术很多，这里仅就VoLTE链路预算、用户体验评价等性能相关指标，以及ROHC、TTIBundling、C-DRX、SPS、eSRVCC等关键技术进行简单介绍。
VoLTE链路预算的主要目的是给出各物理信道的极限覆盖能力，从而分析出理论覆盖能力和受限信道。不管是采用23.85kbps高清语音编码，还是12.2kbps标清语音编码，上行业务信道（PUSCH）都将成为覆盖瓶颈，允许的最大路损分别为135.3dB（标清）和132.4dB（高清），标清/高清语音覆盖受限处的RSRP分别为-128dBm/-125dBm。实例中的VoLTE外场测试结果，以上/下行初传10%BLER（厂家采用的典型配置）拐点作为上/下行的覆盖边缘，高于10%说明系统链路自适应（AMC）开始失效。室外语音业务下行受限，初传BLER在SINR=-6dB处抬升至10%以上；室外覆盖室内的语音业务上下行业务在RSRP=-127dBm处基本平衡，而高清业务上行略受限（-125dBm）。
VoLTE的用户体验主要从语音质量和延时来进行评估。从MOS（Mean  Opinion  Score）值的角度来评价语音质量，分值区间为1—5分，3分以上表示用户可以接受。高清语音一般在4分左右，GSM语音为2.2分左右；GSM语音的呼叫建立时延一般为6~7s，而VoLTE一般为2~4s，因此VoLTE业务的用户体验更佳。
VoLTE每20ms周期性发一个40字节左右的语音包，且其采用RTP/UDP/IP传输协议，开销也是40字节左右。因此，空口带宽实际利用率只有50%左右，而通过ROHC，可以将这些包头压缩至4~6字节，空口带宽利用率可达90%。外场测试结果显示，在上行信道受限场景下，ROHC可提升5dB/2.5dB（标清/高清）的覆盖增益，基本符合理论预期；ROHC开启后，VoLTE的PDCP层速率可降低40%/30%（标清/高清），可见ROHC不仅提升了覆盖能力，同时还提高了容量。

当UE移动到小区边缘时，随着链路损耗的增加，基站将通知UE提升发射功率来补偿路损的增加；当UE发射功率已达到满功率时，UE需要多次重传才能保证接收数据包被基站正确接收，将会造成小区边缘用户传输时延的增加。通过使用TTI Bundling，在连续的4个上行子帧上同时发送同一个传输块，积累了能量，提高了上行接收成功率，降低了重传概率。
C-DRX主要功能是节省终端功耗。在C-DRX工作模式下，终端由一个个DRX周期组成，每个DRX周期包含激活期和休眠期。在激活期，UE需要连续侦听PDCCH信道，否则终端将进入休眠状态，所以节省了UE的电力消耗，延长了UE的使用时间。
SPS即半持续调度，是LTE中为了节省PDCCH数量而提出的一种调度方法。其基本原理是在指定子帧上按照预先分配的资源对新生成的语音包进行调度。外场测试结果显示，开启SPS后，各厂家每秒调度次数大幅下降，效果明显。但其也存在一些问题，开启SPS后最高MCS将为15，增加了相同数据所占用的资源，影响网络容量。
语音业务从基于IMS的VoLTE切换到2G/3G的CS域，以保证语音业务的连续性，此过程即为SRVCC。无线侧主要关注eSRVCC的切换成功率、测量时延、切换中断时延等指标。切换门限越低，切换成功率也越低，因此合理配置eSRVCC切换门限至关重要。
VoLTE的无线后续增强技术还包括RLC最优分段策略和AMR速率自适应策略。通过研究发现，可通过评估解调SINR提升需求、每段RB功率增益、边缘覆盖增益等参数，选择最优RLC分段策略，最佳情况边缘覆盖增益可达4.7dB。VoLTE的特点是承载和业务分离，因此eNB无法直接调整AMR速率。有厂家已提出如eNB深度包检测、修改RTP包头等解决方案，后续我们将评估其方案并同步推动标准化进程。