單天線覆蓋弱場(chǎng)下終端VoLTE掉話率的優(yōu)化

【摘? 要】在單天線覆蓋弱場(chǎng)下很容易發(fā)現(xiàn)掉話問(wèn)題。通過(guò)系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)，主要原因是不滿足S準(zhǔn)則而終端下行無(wú)法同步到合適小區(qū)，既而導(dǎo)致掉話。但是在最低的最小接收功率時(shí)，多數(shù)終端還是有能力發(fā)起駐網(wǎng)請(qǐng)求，并完成重建。針對(duì)因?yàn)椴粷M足S準(zhǔn)則而引起的掉話，提出了優(yōu)化方案，同時(shí)通過(guò)外場(chǎng)論證，此優(yōu)化方案可以有效地改善VoLTE掉話率。

【關(guān)鍵詞】VoLTE;掉話率;系統(tǒng)掃描;最小接收功率

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2020.10.014? ? ? ? 中圖分類號(hào)：TN929.53

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-1010（2020）10-0077-04

引用格式：謝寧寧. 單天線覆蓋弱場(chǎng)下終端VoLTE掉話率的優(yōu)化[J]. 移動(dòng)通信， 2020，44（10）： 77-80.

0? ?引言

近年來(lái)終端VoLTE（Voice over Long-Term Evolution）普及率越來(lái)越高，在運(yùn)營(yíng)商的推進(jìn)下呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。截止到2019年3月，數(shù)據(jù)顯示中國(guó)移動(dòng)VoLTE客戶占比達(dá)到了53.4%;截至2019年9月底，中國(guó)電信VoLTE功能開(kāi)戶累計(jì)1.43億戶，在網(wǎng)VoLTE終端用戶開(kāi)通率達(dá)96%;2019年4月聯(lián)通也開(kāi)始商用VoLTE。

影響用戶VoLTE體驗(yàn)因素主要體現(xiàn)在速度快（時(shí)延）、語(yǔ)音清（質(zhì)量）、不斷線（掉話），相對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)指標(biāo)為接通時(shí)延、MOS值和掉話率[1]。從終端市場(chǎng)投訴情況來(lái)看，掉話率是目前用戶最主要的疼點(diǎn)。文獻(xiàn)[2]介紹了研究了VoLTE接通率低和掉話的常見(jiàn)三步排查法;文獻(xiàn)[3]提出了增強(qiáng)VoLTE業(yè)務(wù)覆蓋和容量的幾種技術(shù)，其中包括多天線技術(shù)解決小區(qū)負(fù)荷高問(wèn)題，但是實(shí)際外場(chǎng)中還是存在很多環(huán)境是單天線覆蓋，比如地下車庫(kù)、電梯等。文獻(xiàn)[4]研究了廣域場(chǎng)景及城區(qū)小區(qū)邊緣弱覆蓋場(chǎng)景下VoLTE通話質(zhì)量提升方案。

在實(shí)際環(huán)境中，特別是用戶經(jīng)過(guò)一段只有單天線覆蓋的地下通道或地下車庫(kù)時(shí)，LTE信號(hào)強(qiáng)度會(huì)經(jīng)歷由強(qiáng)至弱，再由弱至強(qiáng)的過(guò)程，終端經(jīng)常出現(xiàn)高概率掉話事件，通過(guò)Logs分析發(fā)現(xiàn)是因?yàn)镽TP（Real-time Transport Protocol）超時(shí)而終端主動(dòng)掛掉電話，如果能在掛掉電話之前和基站進(jìn)行一些數(shù)據(jù)交互，則會(huì)將掉話時(shí)間滯后或不掉話。針對(duì)這種單天線覆蓋弱場(chǎng)環(huán)境下終端出現(xiàn)高概率掉話事件，下文將進(jìn)行詳細(xì)研究。

1? ?弱場(chǎng)VoLTE掉話問(wèn)題系統(tǒng)分析

1.1? VoLTE發(fā)生RLF后重建流程

終端在VoLTE通話中，因?yàn)樯闲谢蛘呦滦匈|(zhì)量差等各種原因發(fā)生RLF（Radio Link failure）后，終端將開(kāi)啟小區(qū)重建流程，如圖1所示：

（1）RLF后會(huì)保持連接態(tài)，只要在T311/T301（T311/T301：LTE計(jì)時(shí)器）超時(shí)前找到合適小區(qū)，則同步并下行駐留。

（2）T311/T301超時(shí)前，如果未找到合適的小區(qū)，或者重建被拒，則會(huì)進(jìn)入空閑態(tài)，此時(shí)會(huì)重新搜網(wǎng)，繼續(xù)先讀取SIB（System Information Blocks）消息，再找合適小區(qū)，如果找到，則會(huì)發(fā)起SR（Scheduling Request），重新接入小區(qū)，恢復(fù)通話。

（3）如果20 s沒(méi)找到合適小區(qū)，RTP timer（定時(shí)器）超時(shí)則會(huì)掉話。

其中Suitable小區(qū)必須滿足以下條件：

（1）小區(qū)所在的PLMN（Public Land Mobile Network）需滿足以下條件之一：所選擇的PLMN;注冊(cè)的PLMN;EPLMN（Equivalent Public Land Mobile Network）。

（2）小區(qū)沒(méi)有被禁止。

（3）小區(qū)至少屬于一個(gè)不被禁止漫游的跟蹤區(qū)。

（4）小區(qū)滿足S準(zhǔn)則，即小區(qū)搜索中的接收功率Srxlev> 0 dB且小區(qū)搜索中接收的信號(hào)質(zhì)量Squal> 0 dB。

（5）對(duì)于CSG小區(qū)，CSG白名單中有其小區(qū)ID廣播。

在這幾個(gè)條件中，絕大部分實(shí)際單天線覆蓋弱場(chǎng)下主要受限的是S準(zhǔn)則不滿足（即終端的RSRP（Reference Signal Receiving Power）小于等于網(wǎng)絡(luò)配置的Qrxlevmin）而無(wú)法下行同步到小區(qū)的問(wèn)題，既而導(dǎo)致掉話。

1.2? S準(zhǔn)則

終端如果想成功駐留一個(gè)小區(qū)，必須滿足S準(zhǔn)則，小區(qū)選擇過(guò)程中，終端會(huì)對(duì)待選小區(qū)進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)行信道質(zhì)量評(píng)估，判斷其是否符合駐留的標(biāo)準(zhǔn)。而小區(qū)選擇的測(cè)量準(zhǔn)則被稱為S準(zhǔn)則，當(dāng)某個(gè)小區(qū)的信道質(zhì)量滿足S準(zhǔn)則之后，就可以被選擇為駐留小區(qū)。S準(zhǔn)則的具體內(nèi)容如下[5]：

小區(qū)搜索中的接收功率：

其中，Srxlev為小區(qū)選擇S值，單位dB;Qrxlevmeas為終端上報(bào)測(cè)量小區(qū)的RSRP值，單位dBm;Qrxlevmin為小區(qū)中RSRP最小接收強(qiáng)度要求，單位dBm，該參數(shù)表示小區(qū)最低接收電平，增加某小區(qū)的該值，使得該小區(qū)更難符合S規(guī)則，更難成為適當(dāng)小區(qū)，UE選擇該小區(qū)的難度增加，反之亦然。Qrxlevminoffset為最低接收電平偏置，取值范圍0～8，建議值0;Pcompensation為Max（pMax–puMax， 0），單位dB。用于懲罰達(dá)不到小區(qū)最大功率的UE，pMax（小區(qū)允許UE的最大上行發(fā)射功率）、puMax（UE能力支撐的最大上行發(fā)射功率）。目前UE最大允許發(fā)射功率小于等于UE能力支持最大發(fā)射功率Pcompensation=0。

簡(jiǎn)化公式（1）則有：

從公式（2）得出，當(dāng)終端的下行接收能力Qrxlevmeas都強(qiáng)于網(wǎng)絡(luò)配置的接收小區(qū)信號(hào)最小門限值Qrxlevmin時(shí)，終端可以發(fā)起駐網(wǎng)請(qǐng)求，并重新建立連接，進(jìn)行正常業(yè)務(wù)。當(dāng)終端的下行接收能力Qrxlevmeas都弱于或者等于網(wǎng)絡(luò)配置的接收小區(qū)信號(hào)最小門限值Qrxlevmin，UE不滿足S準(zhǔn)則，無(wú)法接入小區(qū)導(dǎo)致掉話。

在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)SIB1中配置的Qrxlevmin一般高于UE的下行接收能力，Qrxlevmin一般設(shè)置為-120～-128 dBm，該參數(shù)的設(shè)置并沒(méi)有考慮到用戶不同終端接收性能差異帶來(lái)的影響。在終端接收天線數(shù)增多，性能提升的趨勢(shì)下，即便在最低的-128 dBm時(shí)，多數(shù)終端還有能力發(fā)起駐網(wǎng)請(qǐng)求，進(jìn)行業(yè)務(wù)。下文針對(duì)終端具備和基站互相通信能力，但是因?yàn)椴粷M足S準(zhǔn)則而沒(méi)有發(fā)起駐網(wǎng)請(qǐng)求的這種情況進(jìn)行研究，并提出了優(yōu)化方案。

2? ?單天線覆蓋弱場(chǎng)VoLTE掉話優(yōu)化

針對(duì)終端發(fā)生RLF后的搜網(wǎng)過(guò)程，本文的優(yōu)化方案主要體現(xiàn)在交替進(jìn)行UE歷史頻點(diǎn)掃描和UE全局頻帶掃描，直至所有頻帶都掃過(guò)一遍，如還未發(fā)現(xiàn)可以接入的小區(qū)，則降低S準(zhǔn)則要求，并發(fā)起隨機(jī)接入，完成通話恢復(fù)。

假定UE記錄歷史頻點(diǎn)M個(gè)，支持頻段N個(gè);AWGN（Additive White Gaussian Noise）信道下，UE在不同基站接收天線配置，能和基站正常通信的最小RSRP值記為UErxlevmin，UE上報(bào)的RSRP就是UErxlevmeas。

主要流程包括歷史頻點(diǎn)掃描、全局頻帶掃描和降低S準(zhǔn)則三個(gè)部分，如圖2所示：

（1）歷史頻點(diǎn)掃描：UE針對(duì)已經(jīng)記錄的M個(gè)歷史頻點(diǎn)，對(duì)每一頻點(diǎn)進(jìn)行接收信號(hào)檢測(cè)，對(duì)于接收信號(hào)功率較強(qiáng)的頻點(diǎn)，優(yōu)先進(jìn)行小區(qū)搜索，并對(duì)搜索到小區(qū)的頻點(diǎn)嘗試小區(qū)駐留。如果駐留成功，則發(fā)起上行隨機(jī)接入。如其中某一次上行隨機(jī)接入成功，且通話成功恢復(fù)后，則退出該流程。如果某一小區(qū)因?yàn)镽SRP不滿足S準(zhǔn)則導(dǎo)致駐留失敗，則判斷其RSRP是否高于UErxlevmin，如高于UErxlevmin，則記錄下該頻點(diǎn)和小區(qū)。M個(gè)頻點(diǎn)全部掃完一次為1輪，共進(jìn)行P輪，P>1為某一預(yù)置參數(shù)。

（2）全局頻帶掃描：UE從所支持的N個(gè)頻帶中，隨機(jī)選取Q個(gè)頻帶（優(yōu)先選取還沒(méi)有掃描過(guò)的頻帶），并記錄下頻帶的選取情況，N>Q≥1。對(duì)于Q個(gè)band所包含的所有頻點(diǎn)，對(duì)每一頻點(diǎn)進(jìn)行接收信號(hào)質(zhì)量判斷，并對(duì)接收信號(hào)較強(qiáng)的頻點(diǎn)（高于某一門限或排名在前N1名，N1為某一預(yù)定參數(shù)），進(jìn)行小區(qū)搜索，并對(duì)搜索到的頻點(diǎn)嘗試小區(qū)駐留，如果駐留成功，進(jìn)而發(fā)起上行隨機(jī)接入。如其中某一次上行隨機(jī)接入成功，且通話成功恢復(fù)后，則退出該流程。如果某一小區(qū)因?yàn)镽SRP不滿足S準(zhǔn)則導(dǎo)致駐留失敗，則判斷其RSRP是否高于UErxlevmin，記錄高于UErxlevmin的頻點(diǎn)和小區(qū)。

（3）若（2）還未保證N個(gè)Band每個(gè)都至少掃過(guò)一次，則跳轉(zhuǎn)至（1），否則對(duì)已記錄下的高于UErxlevmin的小區(qū)，降低S準(zhǔn)則要求，有兩種方式：一是采用UE的UErxlevmin替換掉SIB1中的Qrxlevmin;二是重置RSRP（UErxlevmeas），使UErxlevmeas-Qrxlevmin>0，嘗試進(jìn)行上行隨機(jī)接入，隨機(jī)接入成功，且通話成功恢復(fù)后，則退出該流程。通話成功后恢復(fù)Qrxlevmin和RSRP至修改前，避免此設(shè)置帶來(lái)后續(xù)的影響。

在（1）至（3）過(guò)程中的P和Q可以每次不相同，應(yīng)根據(jù)歷史頻點(diǎn)個(gè)數(shù)和頻段內(nèi)需掃頻頻點(diǎn)個(gè)數(shù)不同而相應(yīng)變化。例如，在搜網(wǎng)的初期，可以將Q配置得較低，P值配得相對(duì)較高，以保證歷史頻點(diǎn)能夠經(jīng)常的被重復(fù)搜索。到后期發(fā)現(xiàn)歷史頻點(diǎn)搜索效果不好時(shí)，可以稍稍調(diào)高Q值，降低P值，增加對(duì)全頻帶的搜索。

3? ?優(yōu)化方案外場(chǎng)論證

在外場(chǎng)找到一處單天線室分覆蓋場(chǎng)景，如圖3所示，通過(guò)終端X21的Logs確認(rèn)到UE解出相應(yīng)小區(qū)SIB消息之后，網(wǎng)絡(luò)下發(fā)的Qrxlevmin配置為-126 dBm，但是UE搜到的小區(qū)RSRP（-130.19 dBm）一直小于Qrxlevmin，Srxlev始終小于0，所以S準(zhǔn)則判斷一直失敗。

這種場(chǎng)景就是網(wǎng)絡(luò)參數(shù)Qrxlevmin的設(shè)置對(duì)S準(zhǔn)則產(chǎn)生的負(fù)面影響，即下行還有能力接收、進(jìn)行業(yè)務(wù)，但因?yàn)椴粷M足S準(zhǔn)則而無(wú)法接入，進(jìn)而RTP超時(shí)掉話。選取X21和X23終端，外場(chǎng)論證本文優(yōu)化方案，總共測(cè)試100次，VoLTE掉話率從原始的60%降低為5%，其中核實(shí)到有5次沒(méi)有成功從終端和網(wǎng)絡(luò)端logs是當(dāng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)端異常引起的，如表1所示：

4? ?結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)單天線覆蓋弱場(chǎng)下終端VoLTE掉話率進(jìn)行了優(yōu)化，在終端發(fā)生RLF后的搜網(wǎng)過(guò)程，交替進(jìn)行UE歷史頻點(diǎn)掃描和UE全局頻帶掃描，直至所有頻帶都掃過(guò)一遍，如還未發(fā)現(xiàn)可以接入的小區(qū)，則降低S準(zhǔn)則要求，并發(fā)起隨機(jī)接入，恢復(fù)通話。此優(yōu)化方案可以顯著提升終端的駐網(wǎng)能力，并降低VoLTE掉話率，對(duì)終端語(yǔ)音通話提升有重要作用。此優(yōu)化不僅適用于單天線覆蓋弱場(chǎng)，也適用于雙天線或者多天線覆蓋弱場(chǎng)。此外，在未來(lái)終端下行多天線接收能力越來(lái)越強(qiáng)的趨勢(shì)下，本文提出的應(yīng)用優(yōu)化將在慢速弱信號(hào)的移動(dòng)場(chǎng)景下顯著提升終端的駐網(wǎng)能力，并降低VoLTE掉話率。

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