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基于3GPP R7 HSPA的VoIP技术

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基于高速分组接入(HSPA)的VoIP技术是目前3G研究的热点问题,文章详细探讨了在3GPPR7HSPA支持下的VoIP技术。研究结果表明,在同样端到端质量前提下,基于3GPPHSPA的VoIP频谱效率要高于基于电路交换的语音呼叫的频谱效率。

来源:cww 2008年1月4日

关键字: 网络电话 IP通信

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在本页阅读全文(共2页)

 过程延时A定义为从t1开始,此时UE开始发送测量报告,终止时刻为t4,此时UE将从目标小区接收数据。该延时与信道状态和衰落变化情况相关。假设一个较低的RLC重传概率,那么该延时约为200ms~250ms。网络资源预留延时t3-t2取决于预配置的使用和无线网络的配置。对于切换过程来说,各个延时预算大约为t2-t1=50ms,t3-t2=50ms~100ms,t4-t3=100ms,整个切换延时约为200ms~250ms。

    下面简单介绍语音业务端到端的延时。上行和下行的调度传输时延都假设为80ms。语音编译码延时假设为40ms,去抖动延时为20ms。网络延时假设为50ms(不包括空中接口延时)。这样整个延时为270ms,完全可以满足ITU的延时要求。

    4、VoIP业务仿真的前提假设

    1)仿真的环境是宏蜂窝场景,站址距离为2.6km。多径属性为ITUVehicularA3km/h,小区为满负荷。

    2)语音编解码为AMR12.2kbps,激活因子为50%。

    3)容量定义在不超过2%或者5%的中断率时每小区最大的VoIP用户数。当用户在10s间隔内,如果其在下行方向5%的VoIP分组丢失,那么就认为该用户发生了中断。同样,如果用户在上行方向其平均误帧率(FER)超过2%,也认为该用户发生了中断。

    4)仿真满足会话QoS类。VoIP代理和UE都可以请求对话QoS类,网络支持调度和Iub的流控。

    5)HSDPA假设:下行分组调度器和资源分配基于比例公平机制,支持VoIP业务。假设支持4码字用户复用,CQI周期10ms,最多对3个VoIP分组进行级联。功率分配:HS-DSCH功率为10W,HS-SCCH最大2W。HS-SCCH平均功率1W。接收机采用单天线均衡。

    6)HSUPA假设:包括HS-DPCCH开销。HS-DPCCH用于HSDPAL1的反馈(ACK/NAK和CQI。TTI为2ms且带有门筛选,基站支持具有天线分集的Rake接收机。

    5、仿真结果说明及分析

    本节主要说明在3GPPR7中上行门筛选、移动均衡器和高级NodeBHSDPA调度器对VoIP性能的影响。

    1)门筛选:在上行方向使用门筛选的主要目的是当E-DCH、HS-DPCCH没有数据传输时,可以停止上行控制信道DPCCH的传输,这样该门筛选便可以减小上行的信号干扰,从而增加上行的容量。通过仿真可以看出,在2%的中断概率下,不使用门筛选的用户数为85,而使用门筛选时用户数超过120,其增益约为45%。

    2)终端单天线接收时不同调度算法和高级接收机对VoIP容量的影响不同。高级接收机在时域采用线性最小均方误差(LMMSE)码片均衡。从仿真结果可以看出,与robin环调度算法相比,VoIP分组优化调度算法带来的容量增益最大。另外,使用F-DPCH和均衡接收机可以使容量增加近30%。

    3)3GPP不同版本间VoIP的容量不同,在5MHz的载频上,R99承载的电路语音用户数为60~70,而R7的HSPA支持的VoIP容量最多可达R99的两倍,用户数约为120。

    与电路交换的语音业务相比,通过仿真可以发现通过HSPA可提供更高VoIP容量,其具体原因概括如下:

    1)分组绑定:当对2~3个VoIP分组进行绑定后,Turbo编码将更加有效。而电路交换语音通过传统的卷积码,在20ms无线帧内只能传送1个语音分组。

    2)对VoIP来说,快速L1信令允许使用L1重传,从而导致更低的功率需求。而当语音使用专用信道时,由于L2重传的延时太大,因此不能采用重传机制。

    3)HSDPA的终端采用了均衡器,均衡器可以减小小区内干扰,从而改善容量。

    4)使用了部分专用物理控制信道(F-DPCH)和上行的门筛选机制,可以使L1控制开销最小化。

    5)HSDPA采用了优化的VoIP调度器。专用信道上的电路语音交换则没有采用任何调度机制。

    6、结束语

    从端到端延时的角度来说,WCDMAR99可以提供VoIP业务,但是很明显,其效率要低于电路交换的语音业务。在R5/R6/R7中,由于HSDPA/HSUPA的提出以及相关协议的改善,从而能更高效地支持VoIP业务。R7的HSPA仿真结果表明:在5MHz的频带上,VoIP的频率效率非常高,最高可以支持120个用户(每个用户AMR12.2kbps),而在WCDMA的R99版本中,最高只能支持60~70个电路交换语音用户。

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