VoLTE支持大容量用户通话原因之解析

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什么叫高效率？就是在单位时间里实际完成的工作量多。对于网络来讲，就意味着用最短的时间传送更高的承载量，这就是LTE的最大优势之一。VoLTE作为架构于LTE之上的语音解决方案，是怎样实现高效率的呢？今天我们从VoLTE最大容量和TTI Bundling 两个方面来谈谈这个“效率”问题。

在时域上，LTE最小资源调度单位是一个TTI，即1ms；在频域上，LTE最小的资源调度单位是一个资源块（resource block，RB）。一个RB由频域的12个子载波组成，每个子载波为15KHz，那么一个RB的频宽为15*12=180KHz(我在“由一块披萨引发的LTE速率问题”一文中有更详细介绍，点击“阅读原文”浏览）。这一单位资源用来传送一个VoIP数据包是非常充足的，比如，采用AMR-NB编码，其速率为12.2kpbs，一个典型的VoIP业务数据包的20ms周期内才传送224bit。如下图所示：

典型的VoIP业务数据包传送周期为20ms，而VoLTE的资源调度时间单位为1ms，较之VoLTE，仅仅使用了5%的时间。高效的LTE当然不会浪费剩下的95%的时间，VoLTE可以通过时分复用的方式安排更多的用户充分利用剩下的95%的时间。这样我们可以来做一做算术题。

LTE最大单载波为20MHz，20MHz除以180KHz（一个RB），约等于100。那么，20MHz单载波在1ms内可支持100个用户同时通话，那么在20ms内VoLTE就可支持2000个用户同时通话。当然，这是在理想RF条件下，没有考虑实际限制。不过，即使只有50%的效率，一个VoLTE小区也能同时支持1000个用户通话，这一数字同样是惊人的。想想，2G小区可以同时支持多少用户通话吧！

另外，因为这个95%的富余，VoLTE还可以提升上行覆盖。VoLTE采用一种叫TTI Bundling技术。 TTI bundling可以连续重复发送4个相同的VoIP数据包，这些重复的语音包捆绑在一起是怎样提升VoLTE的上行覆盖的呢？

要理解TTI bundling之于上行覆盖的影响，我们得想一想上行链路预算。也就是说，我们得考虑，如果使用TTI bundling，eNodeB的接收灵敏度可以提升多少？

在TTI bundling中，4个相同的数据包可以在连续的子帧中发送，而不需要等待回应的ACK/NACK。当这4个捆绑的数据包传送完成后，将会发送一个联合的ACK/NACK。即在连续的子帧接收同一数据包的多个冗余版本，并做软合并处理后，使用一个ACK/NACK做统一的回应。

这样做有两个好处。一，不必每一数据包都等待回应，减小了时延；二，4个连续重复的数据包更有利于接收端解码，也就是说，相当于减少了系统对小区边缘的最小信噪比要求。

根据RAN1#54 report R1-081856，4个TTI 捆绑在一起可以提升4dB的上行覆盖增益。

写到这里，最后还得啰嗦一下，TTI bundling功能的激活原理。

TTI bundling由层三信令激活。系统根据UE功率余量（power headroom）来决定激活还是去激活TTI bundling。UE功率余量表示当前UE功率离最大功率限制还有多少空间。为了让eNodeB能听到自己的声音，UE竭尽全力，大声呼喊，而UE功率余量告诉我们，声音还可以再大点吗？这样，eNodeB在某个给定的时间段内，通过计算UE可用功率是否低于某个阈值（例如：发射功率已接近UE的最大发射功率，但SINR值依旧很低），从而决定是否使用TTI bundling功能。