降低上行丟包率提升VoLTE語音質(zhì)量的研究

孫學(xué)軍

（中國電信股份有限公司許昌分公司，河南 許昌 461000）

1 VoLTE語音質(zhì)量提升的背景

VoLTE（Voice over LTE）是一種IP數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，不依托傳統(tǒng)2G、3G網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)把全部業(yè)務(wù)承載于現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)之上，實現(xiàn)了語音業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一。換言之，在4G網(wǎng)絡(luò)下，不僅提供高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，同時還提供高質(zhì)量的音頻、視頻通話，后者便是需要VoLTE技術(shù)來實現(xiàn)，那么如何提升VoLTE的通話質(zhì)量，是解決好全網(wǎng)VoLTE語音感知的基礎(chǔ)問題和關(guān)鍵問題。推動VoLTE網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量與客戶感知提升，就顯得尤為重要。

2 提升VoLTE語音質(zhì)量的上行鏈路增強(qiáng)技術(shù)

在保證LTE覆蓋良好的前提下，目前VoLTE感知提升的上行鏈路增強(qiáng)技術(shù)，主要包含五個方面，分別為兩個優(yōu)化和三個增強(qiáng)技術(shù)。

兩個優(yōu)化：QCI=1的NI頻選和QCI=1的BLER優(yōu)化；

三個增強(qiáng)：TTIB、UL Comp和UL CMR功能。

本文僅對BLER優(yōu)化進(jìn)行詳細(xì)驗證。

2.1 NI頻選

LTE系統(tǒng)對于帶寬的高要求，導(dǎo)致同頻組網(wǎng)方式不可避免，為此引發(fā)的系統(tǒng)內(nèi)干擾（Ni），特別是上行干擾（Ni）問題十分突出。建網(wǎng)初期，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較小，可以通過指定分配的方式，錯開相鄰小區(qū)的上行PRB分配位置。隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的提升，上行PRB利用率逐步增加，加之密集城區(qū)、高業(yè)務(wù)區(qū)域站點密集，重疊覆蓋現(xiàn)象嚴(yán)重，現(xiàn)有的分配模式很容易造成部分站點在特定PRB位置上干擾（Ni）顯著抬升，影響系統(tǒng)容量。VoLTE業(yè)務(wù)感知靈敏，單次調(diào)度的數(shù)據(jù)量較小，對上行PRB的需求也相對較低，調(diào)度上更容易選擇低NI的PRB?；赒CI1的頻選功能打開后，對QCI1上行調(diào)度，基站選擇最優(yōu)的頻率資源（對應(yīng)PRB位置上Ni最低），此時，終端的發(fā)射功率和上行MCS也能實現(xiàn)最優(yōu)組合。

2.2 上行語音業(yè)務(wù)目標(biāo)BLER

BLER是RLC層的誤塊率，是指傳輸塊經(jīng)過CRC校驗后的錯誤概率，用來反映無線鏈路控制（RLC）層對差錯重傳的要求。當(dāng)基站測到的BLER值高于目標(biāo)BLER參數(shù)設(shè)置的門限時，基站會對CQI進(jìn)行修正，從而映射到終端，采用的調(diào)制解調(diào)方式往下修正，以保證合理的BLER，即當(dāng)路線鏈路較差，BLER高于設(shè)置的目標(biāo)BLER時，基站將通過調(diào)整CQI的方式降低終端采用的調(diào)制解調(diào)方式，以增加上行數(shù)據(jù)冗余，確保上行數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸。

2.3 TTIBunding

在某些小區(qū)邊緣，覆蓋有限的情況下，UE由于受到發(fā)射功率的限制，在1ms內(nèi)，可能無法滿足數(shù)據(jù)發(fā)送的BLER的要求，大量重傳會導(dǎo)致較高時延，影響用戶感知。TTIBunding使UE在連續(xù)多個TTI（協(xié)議規(guī)定為4個）上傳輸固定數(shù)目的數(shù)據(jù)，不需要等待HARQ進(jìn)程，降低了分片帶來的系統(tǒng)頭開銷和丟包出錯的概率。從而達(dá)到改善上行鏈路質(zhì)量，增強(qiáng)PUSCH覆蓋，提升遠(yuǎn)點MOS性能的目的。

2.4 UL Comp

Comp是一種多點聯(lián)合發(fā)送（下行）和接收（上行）的技術(shù)，它可以使不同小區(qū)或基站之間實現(xiàn)對干擾的協(xié)同處理，或者避免干擾，或者將干擾轉(zhuǎn)換為有用信號。本質(zhì)上來說，Comp是多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)在多小區(qū)下的應(yīng)用，其基本思想是利用空間信道上的差異來進(jìn)行信號傳輸。通過多小區(qū)之間的干擾處理來實現(xiàn)同頻組網(wǎng)小區(qū)間干擾的抵制或消除。

2.5 UL CMR功能

CMR功能即根據(jù)無線環(huán)境，自適應(yīng)調(diào)整AMR編碼方式，主動降低語音速率來適應(yīng)信道的方法（NB、WB自適應(yīng)轉(zhuǎn)換）據(jù)3GPP的定義，UE和IMS中的媒體面網(wǎng)元必須支持AMR和AMR-WB語音編碼，AMR就代表窄帶AMR。其中，AMRNB編碼的特點：帶寬范圍為300～3400KHz，抽樣頻率為8KHz，編碼速率為4.75～312.2Kbps，共有8個碼率：4.75、5.15、5.9、6.7、7.4、7.95、10.2、12.2Kbps，幀長 20ms；AMR-WB 編碼的特點：帶寬范圍為50～7000KHz，抽樣頻率為16KHz。編碼速率為6.6～23.85Kbps，共有9個碼率：6.6、8.85、12.65、14.25、15.85、18.25、19.85、23.05、23.85Kbps，幀長 20ms。

3 VoLTE降低上行丟包率提升語音質(zhì)量案例

本次主要針對上行語音業(yè)務(wù)的目標(biāo)BLER參數(shù)進(jìn)行組合驗證，找到一種適合現(xiàn)網(wǎng)的參數(shù)設(shè)置，有效地降低上行丟包率，提升VoLTE語音質(zhì)量。

目前現(xiàn)網(wǎng)設(shè)置值是0.1，網(wǎng)管位置：無線參數(shù)->LTE FDD->E-UTRAN FDD小區(qū)->VoLTE配置->上行語音業(yè)務(wù)的目標(biāo)BLER。取值范圍0.01～0.15。

3.1 初步驗證

參數(shù)修改后上行BLER與MCS和RB數(shù)的關(guān)系如圖1所示。由上面的關(guān)系圖可以看出：

圖1 參數(shù)修改后上行BLER與MCS、RB數(shù)的關(guān)系

①上行平均BLER除了上行語音業(yè)務(wù)的目標(biāo)BLER參數(shù)值設(shè)為0.02的平均BLER(2.35)大于設(shè)置門限，以及參數(shù)設(shè)置為0.03的BLER（2.58）接近門限外，其余的平均BLER值均遠(yuǎn)低于門限設(shè)置，所以除了突發(fā)的異常高BLER外參數(shù)設(shè)置基本不起作用。

②當(dāng)基站測到的BLER值高于參數(shù)設(shè)置的門限時，基站會對CQI進(jìn)行修正，從而映射到終端，采用的調(diào)制解調(diào)方式往下修正，以保證合理的BLER。從上圖可以看出，隨著參數(shù)設(shè)置的增大，參數(shù)設(shè)置值對現(xiàn)網(wǎng)的BLER值的影響越小，上行平均MCS也隨之增大，反之亦然，影響越大，MCS越小。

③對于同樣大小的VoLTE數(shù)據(jù)量，由于調(diào)制編碼方式采用了低等級，所以需要占用更多的資源來承載數(shù)據(jù)，從而會導(dǎo)致占用較多的RB數(shù)，由上圖可以看出，隨著MCS的增大，上行平均占用的RB數(shù)是減少的。

④總體可知，上行語音業(yè)務(wù)的目標(biāo)BLER配置為0.03時，對MCS的調(diào)節(jié)作用較大，且RB占用數(shù)合理。

3.2 高丟包小區(qū)修改驗證

按照VoLTE上行丟包率大于1%，總包數(shù)大于1000，一周內(nèi)出現(xiàn)頻次大于3天的標(biāo)準(zhǔn)，在許昌中興區(qū)域選取30個VoLTE高丟包站點，嘗試修改上行語音業(yè)務(wù)目標(biāo)BLER由0.1調(diào)整至0.03。

3.3 效果呈現(xiàn)

參數(shù)修改前，VoLTE上行丟包率均值為1.0%，修改后，VoLTE上行丟包率降至日均0.49%，整體提高約0.51%，優(yōu)化效果顯著。參數(shù)修改后，LTE數(shù)據(jù)及VoLTE關(guān)鍵指標(biāo)均無異常。

圖2 BLER修改前后30個站點VoLTE上行丟包率走勢

4 結(jié)論

適當(dāng)減小上行語音業(yè)務(wù)目標(biāo)BLER，能夠有效降低MCS值，從而使終端采用的調(diào)制方式向下修正，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。針對上行高丟包TOP小區(qū)，修改上行語音業(yè)務(wù)目標(biāo)BLER由0.1修改至0.03，VoLTE上行丟包率明顯下降，且LTE數(shù)據(jù)關(guān)鍵指標(biāo)與VoLTE業(yè)務(wù)關(guān)鍵指標(biāo)無明顯波動，建議對高丟包的TOP小區(qū)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，確保VOLTE用戶的良好感知。