LTE FDD VoLTE性能研究

李佳俊，陳豐偉，裴伯硙，劉雨琨（聯(lián)通華盛通信有限公司，北京100032）

1 概述

VoLTE為4G語音的目標(biāo)解決方案，同時(shí)在5G建設(shè)初期，5G語音呼叫主要通過EPS fallback至VoLTE來實(shí)現(xiàn)。與傳統(tǒng)的CSFB方式相比，VoLTE可以明顯地降低呼叫時(shí)延和口耳時(shí)延，并提高平均通話語音質(zhì)量（MOS）和改善通話過程的用戶體驗(yàn)；并且得益于LTE網(wǎng)絡(luò)高帶寬高傳輸速率，移動(dòng)視頻通話也將更為流暢，LTE同時(shí)承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和語音業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，也將使單一網(wǎng)絡(luò)的部署成為可能。根據(jù)GSA統(tǒng)計(jì)，截至2017年10月，95個(gè)國家的205個(gè)運(yùn)營商投資建設(shè)了VoLTE網(wǎng)絡(luò)，其中60個(gè)國家的125個(gè)運(yùn)營商商用部署了VoLTE網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)信通院統(tǒng)計(jì)，在2017年第4季度入網(wǎng)的166款4G手機(jī)中，支持VoLTE解決方案的有144款。

LTE FDD 1 800 MHz（L1800）為目前 LTE全球商用部署最多的頻段，本文主要研究了L1800室外和室內(nèi)場景下VoLTE不同編碼速率的語音質(zhì)量（MOS水平），并對比了VoLTE業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在覆蓋范圍上的差異。

2 室外VoLTE性能

2.1 室外測試環(huán)境

室外測試組網(wǎng)情況如圖1所示，主要測試研究了單L1800站情況下單用戶的VoLTE性能。測試地點(diǎn)包括天津、鄭州、北京、上海、廣州、武漢和長沙7個(gè)地（市），每個(gè)測試站點(diǎn)通過2層基站（至少18個(gè)基站）對測試基站進(jìn)行加擾，測試指標(biāo)采用7個(gè)地（市）的平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

圖1 測試組網(wǎng)示意圖

其中下行采用OCNG加擾的方式，例如50%的OCNG加擾，即表示干擾數(shù)據(jù)占用50%的下行PRB。下行發(fā)射干擾數(shù)據(jù)占據(jù)的頻域位置隨機(jī)分配并以TTI為周期變化，發(fā)射數(shù)據(jù)位置變化周期不大于10 ms。若需要進(jìn)行鄰區(qū)加擾，則對被測小區(qū)周圍的2層小區(qū)進(jìn)行加擾。

由于RoHC可以降低VoLTE無線資源利用率，從而提升系統(tǒng)容量；TTI捆綁（TTIB）可以提升遠(yuǎn)點(diǎn)的用戶性能（增益為1～3 dB）。因此在VoLTE測試中無線基站側(cè)開啟RoHC和TTIB功能，以增強(qiáng)LTE系統(tǒng)容量和VoLTE上行覆蓋。

2.2 室外拉遠(yuǎn)距離

室外場景下，VoLTE業(yè)務(wù)的室外單站拉鋸距離（取多個(gè)地（市）的平均值）如圖2所示。從測試結(jié)果可以看出：VoLTE業(yè)務(wù)的拉遠(yuǎn)掉話距離較數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)更長，且各個(gè)編碼速率的拉遠(yuǎn)距離差距不大；下行加擾50%后，SINR值降低約3 dB，拉遠(yuǎn)距離縮短30～90 m，具體的覆蓋收縮幅度與組網(wǎng)的實(shí)際地理環(huán)境直接相關(guān)。

2.3 室外MOS值

室外場景下，VoLTE業(yè)務(wù)的室外單站拉鋸MOS均值（取多個(gè)地（市）的平均值）如圖3所示。從測試結(jié)果可以看出：下行加擾50%后，SINR值降低約3 dB，各個(gè)編碼速率的VoLTE業(yè)務(wù)MOS均值會(huì)下降0.1左右，但總體上對VoLTE語音用戶體驗(yàn)影響不大；相同場景下，WB-AMR 12.65 kbit/s的MOS均值一般比NBAMR 12.2 kbit/s高0.2左右，WB-AMR 23.85 kbit/s比WB-AMR 12.65 kbit/s高0.2左右。

圖2 VoLTE業(yè)務(wù)室外單站拉鋸掉話距離（m）

圖3 室外拉鋸VoLTE業(yè)務(wù)MOS均值

在L1800的實(shí)際組網(wǎng)中，通常以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)下行4 Mbit/s和上行1 Mbit/s作為邊緣速率進(jìn)行規(guī)劃組網(wǎng)。室外拉鋸測試的小區(qū)邊緣MOS均值（取多個(gè)地（市）的平均值）如圖4所示。從測試結(jié)果可以看出：下行加擾50%后，小區(qū)邊緣各個(gè)編碼速率的VoLTE業(yè)務(wù)MOS值會(huì)下降 0.1～0.3；小區(qū)邊緣 WB-AMR 12.65 kbit/s的MOS值一般比NB-AMR 12.2 kbit/s高0.1～0.4，小區(qū)邊緣WB-AMR 23.85 kbit/s比WB-AMR 12.65 kbit/s高0.2～0.4。

圖4 室外數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上行1 Mbit/s、下行4 Mbit/s的MOS均值

3 室外覆蓋室內(nèi)VoLTE性能

3.1 室內(nèi)測試環(huán)境

室內(nèi)環(huán)境選擇酒店、居民樓或?qū)懽謽亲鳛闇y試建筑，并且無室分系統(tǒng)。LTE室外覆蓋室內(nèi)基站開啟ROHC和TTIB功能。

3.2 室內(nèi)MOS值

室外覆蓋室內(nèi)場景下，VoLTE業(yè)務(wù)的室內(nèi)遍歷測試MOS均值（取多個(gè)廠家的平均值）如圖5所示。從測試結(jié)果可看出：室內(nèi)相同場景，WB-AMR 12.65 kbit/s的MOS均值一般比NB-AMR 12.2 kbit/s高0.2～0.3，WB-AMR 23.85 kbit/s比WB-AMR 12.65 kbit/s高0.1左右。

圖5 室外覆蓋室內(nèi)VoLTE業(yè)務(wù)MOS均值

室外覆蓋室內(nèi)場景下，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上行1 Mbit/s、下行4 Mbit/s處的MOS均值（取多個(gè)廠家的平均值）如圖6所示。從測試結(jié)果可以看出：室內(nèi)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上行1 Mbit/s、下行 4 Mbit/s處，WB-AMR 12.65 kbit/s的MOS值一般比NB-AMR 12.2 kbit/s高0.2～0.6，WBAMR 23.85 kbit/s比WB-AMR 12.65 kbit/s高0.2～0.4。

圖6 室外覆蓋室內(nèi)上行1 Mbit/s、下行4 Mbit/s MOS均值

4 結(jié)束語

本文主要研究了L1800的VoLTE語音質(zhì)量和覆蓋性能。測試結(jié)果表明VoLTE語音編碼速率WB-AMR 12.65kbit/s、WB-AMR23.85kbit/s、NB-AMR12.2 kbit/s覆蓋距離差別不大，WB-AMR 23.85 kbit/s用戶體驗(yàn)最佳（MOS分最高），因此實(shí)際組網(wǎng)中建議采用23.85 kbit/s WB-AMR VoLTE語音編碼做為部署編碼方案；在下行加擾50%后，SINR值降低約3 dB，各個(gè)編碼速率的VoLTE業(yè)務(wù)MOS分會(huì)略有降低（不超過0.3），同時(shí)拉遠(yuǎn)距離也有所降低（不超過100 m），但總體上對VoLTE語音用戶體驗(yàn)影響不大。

在實(shí)際VoLTE部署中，在LTE FDD連續(xù)覆蓋內(nèi)且無覆蓋空洞區(qū)域內(nèi)3G站不需要開啟eSRVCC功能，LTE FDD連續(xù)覆蓋外或弱覆蓋區(qū)域的3G站開啟eSRVCC功能，在保障用戶語音連續(xù)性的同時(shí)可節(jié)約網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資。同時(shí)在室分部署方面，在城區(qū)寫字樓、居民樓、郊縣居民樓、寫字樓信號覆蓋不好的高層，建議盡量部署室分系統(tǒng)，以提升通話語音質(zhì)量。