降低上行丢包率提升VoLTE语音质量的研究

孙学军

【摘 要】随着VoLTE用户数和业务量进入快速增长期，更好地提升VoLTE用户感知，更加准确地定位全网VoLTE语音感知差点显得尤为重要。论文通过阐述上行增强技术，对提升高丢包指标的相关参数进行分析研究，提出通过差异化设置上行语音目标BLER参数，找出满足网络需求的参数设置，优化降低VoLTE上行高丢包率，提出一种能改善上行丢包率及语音质量的有效方法。

【Abstract】With the rapid growth of VoLTE users and business volume， it is particularly important to better improve VoLTE user perception and more accurately locate VoLTE voice perception in the whole network. This paper describes uplinking enhancement technology， analyzes and studies the relevant parameters to improve the index of high packet loss， and puts forward an effective method to improve the uplinking packet loss rate and speech quality by setting the uplinking speech target BLER parameters by differentiation， to find out the parameter settings that meet the network requirements， and to optimize and reduce the high packet loss rate of VoLTE uplinking.

【关键词】VoLTE;上行丢包;BLER

【Keywords】VoLTE; uplink packet loss; BLER

【中图分类号】TN929.5                                        【文献标志码】A                                【文章编号】1673-1069（2019）07-0182-02

1 VoLTE语音质量提升的背景

VoLTE（Voice over LTE）是一种IP数据传输技术，不依托传统2G、3G网络，能够实现把全部业务承载于现有4G网络之上，实现了语音业务与数据业务的网络统一。换言之，在4G网络下，不仅提供高速率的数据业务，同时还提供高质量的音频、视频通话，后者便是需要VoLTE技术来实现，那么如何提升VoLTE的通话质量，是解决好全网VoLTE语音感知的基础问题和关键问题。推动VoLTE网络质量与客户感知提升，就显得尤为重要。

2 提升VoLTE语音质量的上行链路增强技术

在保证LTE覆盖良好的前提下，目前VoLTE感知提升的上行链路增强技术，主要包含五个方面，分别为两个优化和三个增强技术。

两个优化：QCI=1的NI频选和QCI=1的BLER优化;

三个增强：TTIB、UL Comp和UL CMR功能。

本文仅对BLER优化进行详细验证。

2.1 NI频选

LTE系统对于带宽的高要求，导致同频组网方式不可避免，为此引发的系统内干扰（Ni），特别是上行干扰（Ni）问题十分突出。建网初期，网络负荷较小，可以通过指定分配的方式，错开相邻小区的上行PRB分配位置。随着网络负荷的提升，上行PRB利用率逐步增加，加之密集城区、高业务区域站点密集，重叠覆盖现象严重，现有的分配模式很容易造成部分站点在特定PRB位置上干扰（Ni）显著抬升，影响系统容量。VoLTE业务感知灵敏，单次调度的数据量较小，对上行PRB的需求也相对较低，调度上更容易选择低NI的PRB。基于QCI1的频选功能打开后，对QCI1上行调度，基站选择最优的频率资源（对应PRB位置上Ni最低），此时，终端的发射功率和上行MCS也能实现最优组合。

2.2 上行语音业务目标BLER

BLER是RLC层的误块率，是指传输块经过CRC校验后的错误概率，用来反映无线链路控制（RLC）层对差错重传的要求。当基站测到的BLER值高于目标BLER参数设置的门限时，基站会对CQI进行修正，从而映射到终端，采用的调制解调方式往下修正，以保证合理的BLER，即当路线链路较差，BLER高于设置的目标BLER时，基站将通过调整CQI的方式降低终端采用的调制解调方式，以增加上行数据冗余，确保上行數据的准确传输。

2.3 TTIBunding

在某些小区边缘，覆盖有限的情况下，UE由于受到发射功率的限制，在1ms内，可能无法满足数据发送的BLER的要求，大量重传会导致较高时延，影响用户感知。TTIBunding使UE在连续多个TTI（协议规定为4个）上传输固定数目的数据，不需要等待HARQ进程，降低了分片带来的系统头开销和丢包出错的概率。从而达到改善上行链路质量，增强PUSCH覆盖，提升远点MOS性能的目的。

2.4 UL Comp

Comp是一种多点联合发送（下行）和接收（上行）的技术，它可以使不同小区或基站之间实现对干扰的协同处理，或者避免干扰，或者将干扰转换为有用信号。本质上来说，Comp是多输入多输出（MIMO）技术在多小区下的应用，其基本思想是利用空间信道上的差异来进行信号传输。通过多小区之间的干扰处理来实现同频组网小区间干扰的抵制或消除。

2.5 UL CMR功能

CMR功能即根据无线环境，自适应调整AMR编码方式，主动降低语音速率来适应信道的方法（NB、WB自适应转换）据3GPP的定义，UE和IMS中的媒体面网元必须支持AMR和AMR-WB语音编码，AMR就代表窄带AMR。其中，AMR-NB编码的特点：带宽范围为300～3400KHz，抽样频率为8KHz，编码速率为4.75～312.2Kbps，共有8个码率：4.75、5.15、5.9、6.7、7.4、7.95、10.2、12.2Kbps，帧长20ms;AMR-WB编码的特点：带宽范围为50～7000KHz，抽样频率为16KHz。编码速率为6.6～23.85Kbps，共有9个码率：6.6、8.85、12.65、14.25、15.85、18.25、19.85、23.05、23.85Kbps，帧长20ms。

3 VoLTE降低上行丢包率提升语音质量案例

本次主要针对上行语音业务的目标BLER参数进行组合验证，找到一种适合现网的参数设置，有效地降低上行丢包率，提升VoLTE语音质量。

目前现网设置值是0.1，网管位置：无线参数->LTE FDD->E-UTRAN FDD小区->VoLTE配置->上行语音业务的目标BLER。取值范围0.01～0.15。

3.1 初步验证

参数修改后上行BLER与MCS和RB数的关系如图1所示。

由上面的关系图可以看出：

①上行平均BLER除了上行语音业务的目标BLER参数值设为0.02的平均BLER（2.35）大于设置门限，以及参数设置为0.03的BLER（2.58）接近门限外，其余的平均BLER值均远低于门限设置，所以除了突发的异常高BLER外参数设置基本不起作用。

②当基站测到的BLER值高于参数设置的门限时，基站会对CQI进行修正，从而映射到终端，采用的调制解调方式往下修正，以保证合理的BLER。从上图可以看出，随着参数设置的增大，参数设置值对现网的BLER值的影响越小，上行平均MCS也随之增大，反之亦然，影响越大，MCS越小。

③对于同样大小的VoLTE数据量，由于调制编码方式采用了低等级，所以需要占用更多的资源来承载数据，从而会导致占用较多的RB数，由上图可以看出，随着MCS的增大，上行平均占用的RB数是减少的。

④总体可知，上行语音业务的目标BLER配置为0.03时，对MCS的调节作用较大，且RB占用数合理。

3.2 高丟包小区修改验证

按照VoLTE上行丢包率大于1%，总包数大于1000，一周内出现频次大于3天的标准，在许昌中兴区域选取30个VoLTE高丢包站点，尝试修改上行语音业务目标BLER由0.1调整至0.03。

3.3 效果呈现

参数修改前，VoLTE上行丢包率均值为1.0%，修改后，VoLTE上行丢包率降至日均0.49%，整体提高约0.51%，优化效果显著。

参数修改后，LTE数据及VoLTE关键指标均无异常。

4 结论

适当减小上行语音业务目标BLER，能够有效降低MCS值，从而使终端采用的调制方式向下修正，提高数据传输的可靠性。针对上行高丢包TOP小区，修改上行语音业务目标BLER由0.1修改至0.03，VoLTE上行丢包率明显下降，且LTE数据关键指标与VoLTE业务关键指标无明显波动，建议对高丢包的TOP小区进行优化调整，确保VOLTE用户的良好感知。