一種基于VoLTE語音質(zhì)量的異頻切換方法研究

李麗琴，林亮，李陽德，鄭舟

（中國移動通信集團(tuán)廣西有限公司，南寧 530028）

TD-LTE網(wǎng)絡(luò)是同頻組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，前期采用F頻段單頻點(diǎn)組網(wǎng)，隨著4G客戶的不斷增加，目前中國移動TD-LTE網(wǎng)絡(luò)已基本實現(xiàn)市區(qū)和縣城的D頻段TDLTE網(wǎng)絡(luò)連續(xù)覆蓋，形成F+D雙層網(wǎng)絡(luò)。

現(xiàn)有的F+D雙層網(wǎng)異頻切換策略主要是基于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行切換，在信號質(zhì)量較好但存在較嚴(yán)重分組丟失業(yè)務(wù)時也不會進(jìn)行切換。隨著VoLTE語音業(yè)務(wù)的發(fā)展，由于空口鏈路質(zhì)量差等問題導(dǎo)致VoLTE語音業(yè)務(wù)分組丟失，但是服務(wù)小區(qū)電平還沒有達(dá)到觸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)切換或系統(tǒng)間切換，此時VoLTE語音用戶感知差，需要對現(xiàn)有異頻切換方式進(jìn)行改進(jìn)。本文針對空口鏈路質(zhì)量差導(dǎo)致分組丟失場景，及時通過異頻切換提升VoLTE語音感知體驗，同時避免直接切換到2G，提升了語音的4G駐留比。

1 TD-LTE異頻切換原理

目前TD-LTE系統(tǒng)內(nèi)異頻切換有基于覆蓋、基于上行鏈路質(zhì)量、基于距離三大切換方式。圖1給出了eNode B側(cè)異頻切換流程，當(dāng)UE移動到小區(qū)覆蓋邊緣時先判斷觸發(fā)原因，確定啟動某種切換；再判斷使用基于測量或盲重定向/盲切換方式；再進(jìn)入目標(biāo)小區(qū)判決和切換啟動。通過切換能有效防止由于小區(qū)的信號質(zhì)量變差造成業(yè)務(wù)影響，保證UE在移動過程中連接到當(dāng)前信號質(zhì)量好的小區(qū)，保證UE業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

1.1 基于覆蓋切換

當(dāng)UE移動到小區(qū)覆蓋邊緣時，鄰區(qū)信號質(zhì)量優(yōu)于服務(wù)小區(qū)時，則觸發(fā)基于覆蓋的切換。在無線的移動環(huán)境中，通過基于覆蓋的切換能有效防止由于小區(qū)的信號質(zhì)量變差造成的掉話，保證UE在移動過程中連接到當(dāng)前信號質(zhì)量最好的小區(qū)，保證UE業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

1.2 基于上行鏈路質(zhì)量切換

由于上行鏈路會收到干擾，當(dāng)上行信號質(zhì)量較差時，若不能及時觸發(fā)切換，則容易產(chǎn)生掉話。在這種情況下，基于上行鏈路質(zhì)量的切換可以使UE及時切換到異頻/異系統(tǒng)中。

圖1 eNode B側(cè)異頻切換流程

1.3 基于距離切換

在某些特定場景下（如偏遠(yuǎn)地區(qū)覆蓋，鄰區(qū)信號也很弱），終端距離基站較遠(yuǎn)時，無法觸發(fā)正常的基于覆蓋的切換，基站能夠記錄與終端的距離，為了在規(guī)劃的鄰區(qū)內(nèi)對UE進(jìn)行移動性管理，避免越區(qū)覆蓋嚴(yán)重導(dǎo)致切換失敗或掉話，可利用基于距離的異頻/異系統(tǒng)切換，保證及時啟動異頻/異系統(tǒng)測量，避免出現(xiàn)這種鄰區(qū)配置缺失導(dǎo)致的切換失敗。

2 基于VoLTE語音質(zhì)量異頻切換方法

如圖2所示，基站以固定周期檢測VoLTE語音業(yè)務(wù)分組丟失率，分組丟失率超過語音質(zhì)差門限后，則基站觸發(fā)基于語音質(zhì)量的系統(tǒng)內(nèi)的異頻切換；分組丟失率繼續(xù)惡化，觸發(fā)基于語音質(zhì)量的系統(tǒng)內(nèi)切換。

基于語音質(zhì)量異頻切換參數(shù)設(shè)置主要有啟動異頻切換門限、停止異頻切換門限和測量周期時長三大參數(shù)。相關(guān)的參數(shù)設(shè)置及功能描述如下。

（1） 基于語音質(zhì)量的異頻切換開關(guān)：當(dāng)開關(guān)為開時，允許語音質(zhì)量差的用戶切換入異頻小區(qū)。

圖2 分組丟失率異頻切換解決方案示意圖

（2） 異頻語音質(zhì)量切換的QCI1分組丟失率門限：界面取值范圍：1～100；單位：%。該參數(shù)用于設(shè)置觸發(fā)基于語音質(zhì)量異頻切換的QCI1分組丟失率門限。當(dāng)QCI1的分組丟失率大于該門限時，允許用戶觸發(fā)基于語音質(zhì)量的異頻切換。

（3） 語音質(zhì)量恢復(fù)的QCI1分組丟失率門限：界面取值范圍：0～100；單位：%。該參數(shù)用于設(shè)置語音質(zhì)量恢復(fù)的QCI1分組丟失率門限。當(dāng)QCI1的分組丟失率小于等于該門限時，表示用戶語音質(zhì)量恢復(fù)，停止用戶基于語音質(zhì)量的異頻。

（4） 語音質(zhì)量分組丟失評估周期：取值范圍：1～10；單位：s。該參數(shù)用于設(shè)置基于語音質(zhì)量切換算法分組丟失率評估周期。當(dāng)觀察語音業(yè)務(wù)分組丟失率測量周期時長滿足要求時，才判決是否允許語音質(zhì)量差用戶觸發(fā)基于語音質(zhì)量切換功能。

3 應(yīng)用效果分析

本次選擇廣西南寧市區(qū)網(wǎng)格1的66個站點(diǎn)進(jìn)行試測試，測試區(qū)域如圖3顯示。

結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)邊緣小區(qū)VoLTE分組丟失率平均值進(jìn)行基于語音質(zhì)量異頻切換參數(shù)設(shè)置，切換參數(shù)設(shè)置值及說明如下。

（1） 基于語音質(zhì)量的異頻切換開關(guān)： ON（說明：設(shè)置采用基于VoLTE語音質(zhì)量異頻切換）。

圖3 現(xiàn)網(wǎng)測試區(qū)域基站示意圖

（2） 異頻語音質(zhì)量切換的QCI1分組丟失率門限：10（說明：根據(jù)人的感知，2 s內(nèi)分組丟失在5%～10%的時候，可以感知到，推薦配置成10%）。

（3） 語音質(zhì)量恢復(fù)的QCI1分組丟失率門限：5（說明：根據(jù)人的感知，2 s內(nèi)分組丟失在5%～10%的時候，可以感知到，推薦配置成5%）。

（4） 語音質(zhì)量分組丟失評估周期：2（說明：根據(jù)人的感知，2 s內(nèi)分組丟失在5%～10%的時候，可以感知到，推薦配置成2 s）。

3.1 語音質(zhì)量改善分析

通過eNode B基于VQM(語音質(zhì)量監(jiān)測)輸出的MOS分來評價語音質(zhì)量等級，其中4

對特性開啟前后上行語音質(zhì)量為Poor和Bad所發(fā)生比例對比分析（如圖4上所示），特性開啟后可以看到上行語音質(zhì)量VQI為Poor和Bad占比由0.17%下降到0.15%，相對降低約11.82%，基于語音質(zhì)量的異頻切換特性打開后明顯降低了上行空口分組丟失率，改善了上行語音質(zhì)量。

對特性開啟前后下行語音質(zhì)量為Poor和Bad所發(fā)生比例對比分析（如圖4下所示），特性開啟后可以看到下行語音質(zhì)量VQI為Poor和Bad占比由0.22%下降到0.16%，相對增益26.5%，基于語音質(zhì)量的異頻切換特性打開后明顯降低了下行空口分組丟失率，改善了下行語音質(zhì)量。

圖4 上/下行語音質(zhì)量Poor和Bad小區(qū)比例對比分析

圖5 上行語音KQI對比分析

3.2 語音KQI分析

考慮到TD-LTE網(wǎng)絡(luò)是一個上行受限網(wǎng)絡(luò)，對于VoLTE語音來說上行更是影響質(zhì)量的關(guān)鍵因素。本次對基于VoLTE語音質(zhì)量異頻切換應(yīng)用前后的語音KQI（關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)），即上行單通時長和上行丟失字節(jié)次數(shù)進(jìn)行了對比分析，由圖5可見開啟基于語音質(zhì)量異頻切換后，語音KQI有所改善，其中上行單通時長減少34%、上行丟失字節(jié)次數(shù)減少16.6%。

4 結(jié)束語

本文提出了一種基于VoLTE語音質(zhì)量異頻切換方法，通過以語音質(zhì)量關(guān)鍵指標(biāo)為切換測量參數(shù)，觸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)異頻切換，在VoLTE語音用戶迅猛發(fā)展的現(xiàn)階段提供了一種VoLTE語音質(zhì)差提升方案；并通過在現(xiàn)網(wǎng)實際應(yīng)用，驗證了該方案的可行性，提高了VoLTE語音通話質(zhì)量。

[1] 郭晉宇. LTE異頻切換觸發(fā)事件的研究[J]. 移動通信, 2016.

[2] 李蓓. 降低LTE異頻切換時延優(yōu)化分析[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)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].