VoLTE（Voice?over?LTE）是LTE提供語(yǔ)音服務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)。隨著高清（High-Definition，高清）語(yǔ)音甚至全高清（full-HD）語(yǔ)音比以前更高的性能和更好的體驗(yàn)呈現(xiàn)出來(lái)的吸引力，3GPP指定了一種新的語(yǔ)音編解碼器EVS（Enhanced voice Services，增強(qiáng)語(yǔ)音服務(wù)）。EVS在很大的速率范圍內(nèi)提供高的語(yǔ)音質(zhì)量，這使得低EVS編解碼器速率仍然具有足夠好的質(zhì)量，并且可以在惡劣的覆蓋環(huán)境和過(guò)載情況下使用。EVS還具有更高的靈活性，具有更寬的速率范圍和完整的音頻帶寬，提供與存儲(chǔ)的音樂(lè)等其他音頻輸入匹配的語(yǔ)音質(zhì)量，同時(shí)提供對(duì)時(shí)延抖動(dòng)和數(shù)據(jù)包丟失的高魯棒性。

語(yǔ)音編解碼器的配置是影響VoLTE服務(wù)用戶體驗(yàn)的關(guān)鍵因素之一。眾所周知，運(yùn)營(yíng)商需要平衡語(yǔ)音編解碼速率和網(wǎng)絡(luò)容量。例如，更高的AMR語(yǔ)音編碼速率可以提供更高的清晰度語(yǔ)音呼叫并且相應(yīng)地提供更好的用戶體驗(yàn)，然而，更高的編解碼器速率需要更多的無(wú)線資源分配，這意味著更少的可用網(wǎng)絡(luò)容量。無(wú)線條件也可能影響編解碼器模式和編解碼器速率。例如，在惡劣的無(wú)線電條件下，可以使用較低的編解碼器速率來(lái)減少分組丟失，另一方面，可以在良好的無(wú)線條件下使用較高的編解碼器速率來(lái)確保VoLTE呼叫的更好的用戶體驗(yàn)。因此，在進(jìn)行電壓測(cè)試時(shí)，語(yǔ)音編解碼器的選擇應(yīng)綜合考慮網(wǎng)絡(luò)容量、無(wú)線條件和用戶體驗(yàn)。此外，決定編解碼器速率的一些特性（例如，無(wú)線條件）將動(dòng)態(tài)地改變。因此，一個(gè)靈活有效的編解碼器修改機(jī)制是有用的，需要滿足這種復(fù)雜的場(chǎng)景。同樣的原理也適用于其他高比特率媒體，例如MTSI中的視頻（VoLTE with added video，ViLTE），其中比特率變化和最大比特率通常比語(yǔ)音大得多。

除了上面提到的編解碼器速率自適應(yīng)之外，VoLTE的設(shè)計(jì)也不能完美地滿足特定于語(yǔ)音的要求，并在覆蓋方面充分利用EVS編解碼器。高清語(yǔ)音質(zhì)量在很大程度上依賴(lài)于無(wú)線傳輸?shù)目煽啃?，這在某些環(huán)境中可能是至關(guān)重要的，例如室內(nèi)環(huán)境。協(xié)議以前專(zhuān)門(mén)針對(duì)328位MAC PDU（12.2kbps）增強(qiáng)了覆蓋范圍，并且沒(méi)有考慮EV，EV可以通過(guò)較低的編解碼器速率提供更好的質(zhì)量，例如，具有224位MAC PDU的7.2kbps。因此，研究覆蓋范圍增強(qiáng)方面的可能改進(jìn)似乎很有用。

此外，在擁塞條件下，語(yǔ)音移動(dòng)終端接入或語(yǔ)音相關(guān)信令可能不能保證為高優(yōu)先級(jí)，在擁塞條件下，移動(dòng)期間的掉話率將增加，這將對(duì)用戶體驗(yàn)產(chǎn)生不利影響。例如，盡管語(yǔ)音承載QCI＝1可以與其他承載區(qū)分開(kāi)來(lái)，但是不能以更高的優(yōu)先級(jí)來(lái)處理會(huì)話之前和期間的語(yǔ)音接入過(guò)程和SIP信令，并且這可能影響會(huì)話質(zhì)量，例如增加的呼叫建立延遲。對(duì)VoLTE信令的一些增強(qiáng)將有助于運(yùn)營(yíng)商改善用戶體驗(yàn)。

VoLTE增強(qiáng)

在Rel-12中，通過(guò)e-HARQ-Pattern-r12字段為T(mén)TI捆綁引入了減少的12ms HARQ往返時(shí)間。這允許每個(gè)語(yǔ)音幀傳輸5個(gè)TTI包，如圖1所示。在這種情況下，每個(gè)語(yǔ)音幀最多可以使用20個(gè)子幀（即每12ms分配5個(gè)TTI包）進(jìn)行傳輸。最大時(shí)延為52ms，接近分配給物理層的典型50ms時(shí)延預(yù)算。

Rel-13中引入了eMTC的覆蓋增強(qiáng)技術(shù)。它們包括重復(fù)、多子幀信道估計(jì)和跳頻。此外，還引入了其他一些技術(shù)，包括增加DMRS密度和子PRB分配（即PSD增強(qiáng)）。這些技術(shù)使eMTC覆蓋范圍提高了18dB，以達(dá)到155.6dB的目標(biāo)MCL。關(guān)于將eMTC中研究的技術(shù)應(yīng)用于VoLTE，需要注意以下幾點(diǎn)：

• Repetition ：在eMTC CE?Mode A中，最多可支持32次重復(fù)。然而，VoLTE業(yè)務(wù)具有時(shí)延敏感性和周期性。由于語(yǔ)音幀每20ms到達(dá)一次，從圖1可以看出Rel-12?HARQ定時(shí)已經(jīng)被優(yōu)化以填充所有子幀。如果使用eMTC重復(fù)而不是TTI捆綁，那么對(duì)于CE?Mode A，支持的重復(fù)次數(shù)是{2,4,8,16,32}。這將留下一些空白，因?yàn)橹貜?fù)次數(shù)并不能完全填滿所有子幀。因此，eMTC重復(fù)不太可能優(yōu)于Rel-12?TTI bundling ，后者可以充分利用所有子幀。

• 多子幀信道估計(jì)：通過(guò)TTI?bundling ，在VoLTE中已經(jīng)可以進(jìn)行多子幀信道估計(jì)。然而，eMTC重復(fù)可以提供更好的信道估計(jì)增益，因?yàn)橹貜?fù)是連續(xù)的而不是不連續(xù)的。然而，信道估計(jì)增益對(duì)頻率誤差敏感。對(duì)于100Hz的頻率誤差，最多可以使用3個(gè)子幀進(jìn)行信道估計(jì)。因此，在連續(xù)重復(fù)的信道估計(jì)中可能只有微小的增益。另一方面，使用eMTC重復(fù)可以獲得較少的時(shí)間分集。

• 跳頻：跳頻已經(jīng)可以在VoLTE中使用子幀內(nèi)或子幀間跳頻。然而，這不能容易地與多個(gè)子幀信道估計(jì)一起使用。因此，一種很有前途的方法是采用eMTC中的跳頻方案，它可以很容易地支持多子幀信道估計(jì)。

• 增加DMR密度：增加DMR密度也可以提高性能，尤其是在低SNR情況下。這尤其適用于中高速的UE，因?yàn)樾诺雷兓?，使得多個(gè)子幀信道估計(jì)無(wú)法正常工作。

• Sub-PRB分配：這可以提供系統(tǒng)容量方面的一些增益，但在覆蓋方面影響不大。

基于以上討論，可以看出，最有希望獲得VoLTE質(zhì)量的兩種新eMTC技術(shù)是：（1）跳頻多子幀信道估計(jì)和（2）增加DMRS密度。其他技術(shù)已經(jīng)通過(guò)實(shí)現(xiàn)（例如，多子幀信道估計(jì)）可用，或者不太可能改善VoLTE質(zhì)量（例如，重復(fù)或子PRB分配）。

觀察結(jié)果1:eMTC的兩種很有前途的VoLTE增強(qiáng)技術(shù)是：（1）具有多子幀信道估計(jì)的跳頻和（2）增加DMRS密度。

如圖1所示，由于VoLTE業(yè)務(wù)的時(shí)間敏感性和周期性，很難在Re-12?UE之外改善VoLTE性能。一種可以考慮的方法是使用語(yǔ)音幀聚合。這減少了高層開(kāi)銷(xiāo)，從而以由于聚合而導(dǎo)致的較大時(shí)延為代價(jià)提供了一些增益。例如，使用evs7.2kbps編解碼器，UE必須每20ms傳輸256位。當(dāng)兩個(gè)語(yǔ)音幀聚合在一起時(shí)，由于只需要1個(gè)PDCP/RLC/MAC開(kāi)銷(xiāo)，有效負(fù)載大小僅為每40ms 440比特。結(jié)果，所需的瞬時(shí)數(shù)據(jù)速率降低。在這種情況下，可以通過(guò)開(kāi)銷(xiāo)減少來(lái)實(shí)現(xiàn)約0.5dB的增益。由于更長(zhǎng)的傳輸，時(shí)間分集也可能產(chǎn)生額外的增益。但是，這種聚合將引入額外的時(shí)延。因此，在寬松的時(shí)延預(yù)算下，語(yǔ)音幀聚合可以提供一些增益。

圖2顯示了具有2幀聚合的VoLTE傳輸（即每40ms傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)包）。如果使用Rel-12?HARQ模式，這將需要高達(dá)112ms來(lái)傳輸包的10個(gè)副本（即40ms的傳輸時(shí)間，這是不進(jìn)行語(yǔ)音幀聚合的傳輸時(shí)間的兩倍）。然后，第一個(gè)語(yǔ)音幀的時(shí)延為132ms。因此，可以看出時(shí)延顯著增加。注意，可以通過(guò)減少最大重傳次數(shù)來(lái)減少延遲。然而，這又影響覆蓋范圍。

另一方面，如果eMTC重復(fù)與語(yǔ)音幀聚合一起使用，則時(shí)延可以顯著減少，如圖2所示。這是因?yàn)閑MTC重復(fù)是連續(xù)的。在該示例中，第一分組的時(shí)延從132ms減少到52ms。

然而，由于CE?Mode A支持{2,4,8,16,32}重復(fù)，因此只能使用32ms而不是40ms來(lái)傳輸分組。這表示大約1dB的編碼丟失。因此，應(yīng)該研究在CE模式A中是否可以支持額外的重復(fù)次數(shù)。例如，可以包括20和40次重復(fù)以允許所有子幀用于VoLTE。

觀察4：考慮CE模式A中的額外重復(fù)次數(shù)（例如20、40），以便使用VoLTE的所有子幀。