一种基于VoLTE语音质量的异频切换方法研究

李丽琴，林亮，李阳德，郑舟

（中国移动通信集团广西有限公司，南宁 530028）

TD-LTE网络是同频组网网络，前期采用F频段单频点组网，随着4G客户的不断增加，目前中国移动TD-LTE网络已基本实现市区和县城的D频段TDLTE网络连续覆盖，形成F+D双层网络。

现有的F+D双层网异频切换策略主要是基于数据业务进行切换，在信号质量较好但存在较严重分组丢失业务时也不会进行切换。随着VoLTE语音业务的发展，由于空口链路质量差等问题导致VoLTE语音业务分组丢失，但是服务小区电平还没有达到触发系统内切换或系统间切换，此时VoLTE语音用户感知差，需要对现有异频切换方式进行改进。本文针对空口链路质量差导致分组丢失场景，及时通过异频切换提升VoLTE语音感知体验，同时避免直接切换到2G，提升了语音的4G驻留比。

1 TD-LTE异频切换原理

目前TD-LTE系统内异频切换有基于覆盖、基于上行链路质量、基于距离三大切换方式。图1给出了eNode B侧异频切换流程，当UE移动到小区覆盖边缘时先判断触发原因，确定启动某种切换；再判断使用基于测量或盲重定向/盲切换方式；再进入目标小区判决和切换启动。通过切换能有效防止由于小区的信号质量变差造成业务影响，保证UE在移动过程中连接到当前信号质量好的小区，保证UE业务的连续性。

1.1 基于覆盖切换

当UE移动到小区覆盖边缘时，邻区信号质量优于服务小区时，则触发基于覆盖的切换。在无线的移动环境中，通过基于覆盖的切换能有效防止由于小区的信号质量变差造成的掉话，保证UE在移动过程中连接到当前信号质量最好的小区，保证UE业务的连续性。

1.2 基于上行链路质量切换

由于上行链路会收到干扰，当上行信号质量较差时，若不能及时触发切换，则容易产生掉话。在这种情况下，基于上行链路质量的切换可以使UE及时切换到异频/异系统中。

图1 eNode B侧异频切换流程

1.3 基于距离切换

在某些特定场景下（如偏远地区覆盖，邻区信号也很弱），终端距离基站较远时，无法触发正常的基于覆盖的切换，基站能够记录与终端的距离，为了在规划的邻区内对UE进行移动性管理，避免越区覆盖严重导致切换失败或掉话，可利用基于距离的异频/异系统切换，保证及时启动异频/异系统测量，避免出现这种邻区配置缺失导致的切换失败。

2 基于VoLTE语音质量异频切换方法

如图2所示，基站以固定周期检测VoLTE语音业务分组丢失率，分组丢失率超过语音质差门限后，则基站触发基于语音质量的系统内的异频切换；分组丢失率继续恶化，触发基于语音质量的系统内切换。

基于语音质量异频切换参数设置主要有启动异频切换门限、停止异频切换门限和测量周期时长三大参数。相关的参数设置及功能描述如下。

（1） 基于语音质量的异频切换开关：当开关为开时，允许语音质量差的用户切换入异频小区。

图2 分组丢失率异频切换解决方案示意图

（2） 异频语音质量切换的QCI1分组丢失率门限：界面取值范围：1～100；单位：%。该参数用于设置触发基于语音质量异频切换的QCI1分组丢失率门限。当QCI1的分组丢失率大于该门限时，允许用户触发基于语音质量的异频切换。

（3） 语音质量恢复的QCI1分组丢失率门限：界面取值范围：0～100；单位：%。该参数用于设置语音质量恢复的QCI1分组丢失率门限。当QCI1的分组丢失率小于等于该门限时，表示用户语音质量恢复，停止用户基于语音质量的异频。

（4） 语音质量分组丢失评估周期：取值范围：1～10；单位：s。该参数用于设置基于语音质量切换算法分组丢失率评估周期。当观察语音业务分组丢失率测量周期时长满足要求时，才判决是否允许语音质量差用户触发基于语音质量切换功能。

3 应用效果分析

本次选择广西南宁市区网格1的66个站点进行试测试，测试区域如图3显示。

结合现网边缘小区VoLTE分组丢失率平均值进行基于语音质量异频切换参数设置，切换参数设置值及说明如下。

（1） 基于语音质量的异频切换开关： ON（说明：设置采用基于VoLTE语音质量异频切换）。

图3 现网测试区域基站示意图

（2） 异频语音质量切换的QCI1分组丢失率门限：10（说明：根据人的感知，2 s内分组丢失在5%～10%的时候，可以感知到，推荐配置成10%）。

（3） 语音质量恢复的QCI1分组丢失率门限：5（说明：根据人的感知，2 s内分组丢失在5%～10%的时候，可以感知到，推荐配置成5%）。

（4） 语音质量分组丢失评估周期：2（说明：根据人的感知，2 s内分组丢失在5%～10%的时候，可以感知到，推荐配置成2 s）。

3.1 语音质量改善分析

通过eNode B基于VQM(语音质量监测)输出的MOS分来评价语音质量等级，其中4

对特性开启前后上行语音质量为Poor和Bad所发生比例对比分析（如图4上所示），特性开启后可以看到上行语音质量VQI为Poor和Bad占比由0.17%下降到0.15%，相对降低约11.82%，基于语音质量的异频切换特性打开后明显降低了上行空口分组丢失率，改善了上行语音质量。

对特性开启前后下行语音质量为Poor和Bad所发生比例对比分析（如图4下所示），特性开启后可以看到下行语音质量VQI为Poor和Bad占比由0.22%下降到0.16%，相对增益26.5%，基于语音质量的异频切换特性打开后明显降低了下行空口分组丢失率，改善了下行语音质量。

图4 上/下行语音质量Poor和Bad小区比例对比分析

图5 上行语音KQI对比分析

3.2 语音KQI分析

考虑到TD-LTE网络是一个上行受限网络，对于VoLTE语音来说上行更是影响质量的关键因素。本次对基于VoLTE语音质量异频切换应用前后的语音KQI（关键质量指标），即上行单通时长和上行丢失字节次数进行了对比分析，由图5可见开启基于语音质量异频切换后，语音KQI有所改善，其中上行单通时长减少34%、上行丢失字节次数减少16.6%。

4 结束语

本文提出了一种基于VoLTE语音质量异频切换方法，通过以语音质量关键指标为切换测量参数，触发系统内异频切换，在VoLTE语音用户迅猛发展的现阶段提供了一种VoLTE语音质差提升方案；并通过在现网实际应用，验证了该方案的可行性，提高了VoLTE语音通话质量。

[1] 郭晋宇. LTE异频切换触发事件的研究[J]. 移动通信, 2016.

[2] 李蓓. 降低LTE异频切换时延优化分析[J]. 数字技术与应用，2015.

[3] 3GPP TS 36.211 V10.3.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA): Physical Channels and Modulation (Release 10)[S].

[4] 3GPP TS 21.101. Technical Specifications and Technical Reports for a UTRAN-based 3GPP System, Version 10.x.y[S].