降低上行丟包率提升VoLTE語音質量的研究

孫學軍

（中國電信股份有限公司許昌分公司，河南 許昌 461000）

1 VoLTE語音質量提升的背景

VoLTE（Voice over LTE）是一種IP數據傳輸技術，不依托傳統2G、3G網絡，能夠實現把全部業務承載于現有4G網絡之上，實現了語音業務與數據業務的網絡統一。換言之，在4G網絡下，不僅提供高速率的數據業務，同時還提供高質量的音頻、視頻通話，后者便是需要VoLTE技術來實現，那么如何提升VoLTE的通話質量，是解決好全網VoLTE語音感知的基礎問題和關鍵問題。推動VoLTE網絡質量與客戶感知提升，就顯得尤為重要。

2 提升VoLTE語音質量的上行鏈路增強技術

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技術，主要包含五個方面，分別為兩個優化和三個增強技術。

兩個優化：QCI=1的NI頻選和QCI=1的BLER優化；

三個增強：TTIB、UL Comp和UL CMR功能。

本文僅對BLER優化進行詳細驗證。

2.1 NI頻選

LTE系統對于帶寬的高要求，導致同頻組網方式不可避免，為此引發的系統內干擾（Ni），特別是上行干擾（Ni）問題十分突出。建網初期，網絡負荷較小，可以通過指定分配的方式，錯開相鄰小區的上行PRB分配位置。隨著網絡負荷的提升，上行PRB利用率逐步增加，加之密集城區、高業務區域站點密集，重疊覆蓋現象嚴重，現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，影響系統容量。VoLTE業務感知靈敏，單次調度的數據量較小，對上行PRB的需求也相對較低，調度上更容易選擇低NI的PRB。基于QCI1的頻選功能打開后，對QCI1上行調度，基站選擇最優的頻率資源（對應PRB位置上Ni最低），此時，終端的發射功率和上行MCS也能實現最優組合。

2.2 上行語音業務目標BLER

BLER是RLC層的誤塊率，是指傳輸塊經過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。當基站測到的BLER值高于目標BLER參數設置的門限時，基站會對CQI進行修正，從而映射到終端，采用的調制解調方式往下修正，以保證合理的BLER，即當路線鏈路較差，BLER高于設置的目標BLER時，基站將通過調整CQI的方式降低終端采用的調制解調方式，以增加上行數據冗余，確保上行數據的準確傳輸。

2.3 TTIBunding

在某些小區邊緣，覆蓋有限的情況下，UE由于受到發射功率的限制，在1ms內，可能無法滿足數據發送的BLER的要求，大量重傳會導致較高時延，影響用戶感知。TTIBunding使UE在連續多個TTI（協議規定為4個）上傳輸固定數目的數據，不需要等待HARQ進程，降低了分片帶來的系統頭開銷和丟包出錯的概率。從而達到改善上行鏈路質量，增強PUSCH覆蓋，提升遠點MOS性能的目的。

2.4 UL Comp

Comp是一種多點聯合發送（下行）和接收（上行）的技術，它可以使不同小區或基站之間實現對干擾的協同處理，或者避免干擾，或者將干擾轉換為有用信號。本質上來說，Comp是多輸入多輸出（MIMO）技術在多小區下的應用，其基本思想是利用空間信道上的差異來進行信號傳輸。通過多小區之間的干擾處理來實現同頻組網小區間干擾的抵制或消除。

2.5 UL CMR功能

CMR功能即根據無線環境，自適應調整AMR編碼方式，主動降低語音速率來適應信道的方法（NB、WB自適應轉換）據3GPP的定義，UE和IMS中的媒體面網元必須支持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量案例

本次主要針對上行語音業務的目標BLER參數進行組合驗證，找到一種適合現網的參數設置，有效地降低上行丟包率，提升VoLTE語音質量。

目前現網設置值是0.1，網管位置：無線參數->LTE FDD->E-UTRAN FDD小區->VoLTE配置->上行語音業務的目標BLER。取值范圍0.01～0.15。

3.1 初步驗證

參數修改后上行BLER與MCS和RB數的關系如圖1所示。由上面的關系圖可以看出：

圖1 參數修改后上行BLER與MCS、RB數的關系

①上行平均BLER除了上行語音業務的目標BLER參數值設為0.02的平均BLER(2.35)大于設置門限，以及參數設置為0.03的BLER（2.58）接近門限外，其余的平均BLER值均遠低于門限設置，所以除了突發的異常高BLER外參數設置基本不起作用。

②當基站測到的BLER值高于參數設置的門限時，基站會對CQI進行修正，從而映射到終端，采用的調制解調方式往下修正，以保證合理的BLER。從上圖可以看出，隨著參數設置的增大，參數設置值對現網的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數據量，由于調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據，從而會導致占用較多的RB數，由上圖可以看出，隨著MCS的增大，上行平均占用的RB數是減少的。

④總體可知，上行語音業務的目標BLER配置為0.03時，對MCS的調節作用較大，且RB占用數合理。

3.2 高丟包小區修改驗證

按照VoLTE上行丟包率大于1%，總包數大于1000，一周內出現頻次大于3天的標準，在許昌中興區域選取30個VoLTE高丟包站點，嘗試修改上行語音業務目標BLER由0.1調整至0.03。

3.3 效果呈現

參數修改前，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%，優化效果顯著。參數修改后，LTE數據及VoLTE關鍵指標均無異常。

圖2 BLER修改前后30個站點VoLTE上行丟包率走勢

4 結論

適當減小上行語音業務目標BLER，能夠有效降低MCS值，從而使終端采用的調制方式向下修正，提高數據傳輸的可靠性。針對上行高丟包TOP小區，修改上行語音業務目標BLER由0.1修改至0.03，VoLTE上行丟包率明顯下降，且LTE數據關鍵指標與VoLTE業務關鍵指標無明顯波動，建議對高丟包的TOP小區進行優化調整，確保VOLTE用戶的良好感知。