【文章內(nèi)容簡介】 的子數(shù)據(jù)流在不同的發(fā)射天線上在相同頻段上發(fā)射出去。如果發(fā)射端與接收端的天線陣列之間構(gòu)成的空域子信道足夠不同，即能夠在時域和頻域之外額外提供空域的維度，使得在不同發(fā)射天線上傳送的信號之間能夠相互區(qū)別，因此接收機(jī)能夠區(qū)分出這些并行的子數(shù)據(jù)流，而不需付出額外的頻率或者時間資源 [8]。空間復(fù)用技術(shù)在高信噪比條件下能夠極大提高信道容量，并且能夠在“開環(huán)” ，即發(fā)射端無法獲得信道信息的條件下使用。（2）空間分集：利用發(fā)射或接收端的多根天線所提供的多重傳輸途徑發(fā)送相同的資料，以增強(qiáng)資料的傳輸品質(zhì)。（3）波束賦型：借由多根天線產(chǎn)生一個具有指向性的波束，將能量集中在欲傳輸?shù)姆较?，增加信號品質(zhì)，并減少與其他用戶間的干擾?？諘r信號處理空時信號處理輸入流 輸出流...... ......多徑信道10 / 40第 3 章 LTE 語音業(yè)務(wù)解決方案研究電信網(wǎng)絡(luò)正經(jīng)歷巨大的變革時期，IP 多媒體業(yè)務(wù)直接挑戰(zhàn)電信運(yùn)營商的運(yùn)營角色和運(yùn)營模式。運(yùn)營商的語音收入將逐年減少，但是對用戶而言，語音業(yè)務(wù)仍將是“必須”的基本通信需求，并且根據(jù)預(yù)測到 2022 年，語音收入仍將占運(yùn)營商整體收入的 65%左右。因此,LTE 時代的語音解決方案無論對運(yùn)營商還是用戶都十分重要。如何通過 LTE 提供語音業(yè)務(wù)以及實現(xiàn) LTE 和 2/3G 網(wǎng)絡(luò)的互操作已經(jīng)成為眼下全球運(yùn)營商共同關(guān)注的熱門話題。本章節(jié)主要研究 LTE 系統(tǒng)語音業(yè)務(wù)解決方案，包括雙待機(jī)、CSFB 和VoLTE，介紹各個方案的呼叫流程以及三種方案的優(yōu)缺點。 基于雙待機(jī)終端方案 單卡多模雙待方案技術(shù)架構(gòu)TDLTE/TDSCDMA/GSM（GPRS）多模雙待手持終端根據(jù)業(yè)務(wù)類型自動選擇不同的通信模塊：語音業(yè)務(wù)選擇注冊/建立在 GSM（GPRS）/TDSCDMA 雙模單待模塊，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)先選擇注冊/建立在 TDLTE 模塊，若多模雙待手持終端離開 TDLTE 覆蓋區(qū)，或 TDLTE 模式無法提供正常數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支持，則選擇在GSM（ GPRS）/TDSCDMA 雙模單待模塊注冊/建立 /重建數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) [9]。系統(tǒng)架構(gòu)如圖 所示。圖 TDLTE/TDSCDMA/GSM（GPRS）單卡多模雙待技術(shù)架構(gòu)TDSCDMA/GSM(GPRS)SIMTDLTEEUTRAN接入網(wǎng)EPC核心網(wǎng)Inter傳統(tǒng) 2/3G接入網(wǎng)傳統(tǒng) CS 域核心網(wǎng)PSIN/PLMN接入網(wǎng)PSCS11 / 40圖 的 SIM 卡與普通單模終端相同，雙待的兩個模式依據(jù)各自的流程操作同一 SIM 卡的相應(yīng)參數(shù)區(qū)。當(dāng)兩個模式同時操作 SIM 卡時，終端控制兩個模塊順序操作，避免沖突。當(dāng)一個模式操作某參數(shù)區(qū)時，若該參數(shù)區(qū)為兩個模式共享參數(shù)區(qū)，終端能夠控制一個模式的操作不影響另一模式下的數(shù)據(jù)。 多模雙待終端模式選擇過程終端開機(jī)后，同時啟動 TDSCDMA/GSM（GPRS）和 TDLTE 兩個模式分別搜索網(wǎng)絡(luò)。（1）TDSCDMA/GSM（ GPRS）模式的開機(jī)選網(wǎng)和注冊流程與現(xiàn)在的 TDSCDMA/GSM（GPRS）雙模單待終端一致，終端優(yōu)先選擇 TDSCDMA 網(wǎng)絡(luò)，若TDSCDMA 無法提供服務(wù)，按普通雙模單待終端流程選擇 GSM 網(wǎng)絡(luò)，正常駐留后，發(fā)起 CS 域注冊流程，完成后進(jìn)入 TDSCDMA/GSM（GPRS）待機(jī)狀態(tài)。如圖 所示。圖 TDLTE/TDSCDMA/GSM（GPRS）單卡多模雙待開機(jī)流程多模雙待終端 TDLTE 網(wǎng)絡(luò) TDSCDMA/GSM(GPRS)網(wǎng)絡(luò)開機(jī)雙待機(jī)初搜：小區(qū)同步，接收廣播，駐留初搜：小區(qū)同步，接收廣播，駐留PS 域注冊請求CS 域注冊請求PS 域注冊接受PS 域注冊完成CS 域注冊接受CS 域注冊完成12 / 40（2）TDLTE 模式的開機(jī)選網(wǎng)流程與單模 TDLTE 終端搜網(wǎng)機(jī)制一致，選擇合適的 TDLTE 小區(qū)正常駐留后，發(fā)起 PS 域注冊流程，完成后進(jìn)入 TDLTE 待機(jī)狀態(tài)。PS 和 CS 域注冊完成后，終端在 TDSCDMA/GSM（GPRS）模式和 TDLTE模式同時待機(jī)，并分別依據(jù) TDSCDMA/GSM（GPRS）雙模單待終端和 TDLTE終端的技術(shù)規(guī)范，完成兩種模式空閑狀態(tài)下的移動性管理。 多模雙待終端業(yè)務(wù)過程TDLTE 正常待機(jī)狀態(tài)下，終端優(yōu)先選擇在 TDLTE 模式上發(fā)起 PS 域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)保持過程中，若 TDLTE 網(wǎng)絡(luò)覆蓋不好或丟失覆蓋，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在 TDLTE 模式上中斷，終端應(yīng)將 PS 域轉(zhuǎn)移到 TDSCDMA/GSM（GPRS）雙模單待模式上注冊，成功后在該模式上重建 PS 域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)連接。同時，終端控制關(guān)閉TDLTE 模式或進(jìn)入慢搜索狀態(tài)。如圖 所示。圖 TDLTE/TDSCDMA/GSM（GPRS）單卡多模雙待終端數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流程多模雙待終端 TDLTE 網(wǎng)絡(luò) TDSCDMA/GSM(GPRS)網(wǎng)絡(luò)雙待機(jī)PS 域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)建立和保持 CS 域待機(jī)PS 域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中斷PS 域注冊成功PS 域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)重建和恢復(fù)小區(qū)搜索駐留成功PS 域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中斷PS 域注冊成功PS 域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)重建和恢復(fù) CS 域待機(jī)13 / 40從圖 可以看出，TDSCDMA/GSM （GPRS ）單待機(jī)狀態(tài)（TDLTE 丟失覆蓋或無法提供正常 PS 服務(wù)） ，終端選擇在 TDSCDMA/GSM（GPRS ）雙模單待模式實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)保持過程中，若 TDLTE 網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常覆蓋或服務(wù)能力，終端應(yīng)在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)完成業(yè)務(wù)或根據(jù)需要中斷該數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)連接，將 PS 域轉(zhuǎn)移到 TDLTE 模式上注冊，成功后在 TDLTE 模式上重建連接，恢復(fù)該數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。因多模雙待方案針對的 TDLTE 網(wǎng)絡(luò)目前不支持語音業(yè)務(wù)，所有 CS 域業(yè)務(wù)只能在 TDSCDMA/GSM（GPRS ）雙模單待模式上進(jìn)行，業(yè)務(wù)流程及行為同普通雙模單待終端。 基于 CSFB 的方案 CSFB 語音呼叫流程CSFB 技術(shù)中，在 LTE 和 2G/3G 的雙覆蓋區(qū)域，對話音、LCS 和補(bǔ)充業(yè)務(wù)，LTE/EPC 網(wǎng)絡(luò)能觸發(fā)終端從 LTE 接入回退到 2G/3G 網(wǎng)絡(luò)接入并進(jìn)行 CS 業(yè)務(wù)。只有在 EUTRAN 與 UTRAN/GERAN 的重疊區(qū)域，并且 UE 也具有 CSFB 功能的時候，CSFB 技術(shù)才能使用。對于話音業(yè)務(wù)，在起呼的時候，UE 從 LTE 回退到CS 域發(fā)起呼叫；終呼時， UE 在 LTE 網(wǎng)絡(luò)收到尋呼，觸發(fā) UE 回退到 CS 網(wǎng)絡(luò)。對短消息業(yè)務(wù)，UE 不需要回退到 CS 網(wǎng)絡(luò)，在 LTE 下即可收發(fā)短消息。為支持 CSFB 功能，對于終端、 MME、MSC 以及 EUTRAN 都必須支持相應(yīng)的功能。具備 CSFB 能力的 UE 能接入 EUTRAN/EPC，也能接入GERAN/UTRAN 的 CS 域。還支持聯(lián)合附著、位置更新和去附著，以及語音的CSFB 和短消息流程。 MME 能夠根據(jù)終端當(dāng)前駐扎的 TAI 導(dǎo)出 LAC，或者配置一個默認(rèn)的 LAI，然后根據(jù) LAT 導(dǎo)出 VLR 號碼。對于聯(lián)合的 EPS/IMSI 附著的終端，維護(hù)到 MSC/VLR 的 SGs 連接，當(dāng) EPS 去附著的時候，觸發(fā) IMSI 去附著。當(dāng) MSC 通知要尋呼終端的時候，在 EUTRAN 里觸發(fā)尋呼，并且支持短消息流程 [10]。為支持 CSFB，MSC 需要維護(hù)聯(lián)合的 EPS/IMSI 附著的終端到 MME 的SGs 連接，并且支持 SGs 口下發(fā) Page 消息和支持短消息流程。EUTRAN 能夠發(fā)送 CS 尋呼消息給終端，并引導(dǎo)終端到 CS 域。14 / 40（1）MO 語音呼叫流程對于 MO 語音呼叫業(yè)務(wù)，用戶會向 EUTRAN 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送 CS 業(yè)務(wù)請求，在EPS 網(wǎng)絡(luò)的幫助下完成目的小區(qū)選擇，接入到 CS 域中完成后續(xù) CS 業(yè)務(wù)。在此過程中，eNodeB 可以通過 PSHO 和重定向方式將 UE 轉(zhuǎn)移到目標(biāo)小區(qū)。MO 的語音呼叫包括用戶在空閑態(tài)和激活態(tài)下發(fā)起的呼叫。如果用戶是空閑狀態(tài)，先要變成 EMMCONNECTED 激活狀態(tài)，才能發(fā)起呼叫?；?R8 重定向方式 CSFB 的 MO 呼叫流程如圖 所示。圖 CSFB 的 MO 呼叫流程圖 中，UE 通過 Extended Service Request 消息（NAS 消息）通知 MME發(fā)起 CS 域業(yè)務(wù)。MME 通過 S1AP Request 消息指示 eNodeB 觸發(fā) CSFB 過程。若 MME 支持SGSNMSCMMERNCeNodeBUE measurement reportS1 UE context release bined RAU/LAU or RAU and LAU call establishment procedure Service Request(containing a CS Fallback Indicator Message withCS Fallback IndicatorS1AP Reponse Message Connection Releasewith UTRAN fequency15 / 40LAI 特性，則同時下發(fā) LAI 給 eNodeB。eNodeB 根據(jù) UE 能力、配置參數(shù)及算法策略決定是否啟動盲切換。eNodeB 在 RRC Connection Release 消息中攜帶一個目標(biāo) UTRAN 的頻點，指示 UE 進(jìn)行重定向，并發(fā)起 S1 UE 上下文釋放過程。UE 在目標(biāo)小區(qū)可能發(fā)起 LA 更新，或聯(lián)合的 RA/LA 更新，或同時發(fā)起 LA和 RA 更新。UE 在 UTRAN 小區(qū)發(fā)起 CS 域業(yè)務(wù)建立過程。（2）MT 語音呼叫流程MT CSFB 流程只比 MO CSFB 多了一個尋呼環(huán)節(jié)。 MSC 收到對該 UE 的呼叫時，通過 MSCMMEeNodeBUE 的路徑傳遞尋呼消息。如果當(dāng)前 UE 處于ECMIDLE 狀態(tài)，則 MME 向 UE 發(fā)送 CS 尋呼消息；如果當(dāng)前 UE 處于 ECMCONNECTED 狀態(tài)，MME 通過 CS Service Notification 消息通知 UE。UE 收到消息后，向 MME 回 Extended Service Request 消息觸發(fā)和執(zhí)行 CSFB，eNodeB 根據(jù)MME 的指示幫助 UE 完成小區(qū)重選并指示 UE 通過 UTRAN/GERAN 接入到 CS域，UE 在 CS 與響應(yīng) MSC 的尋呼建立呼叫。 CSFB 回落方式分析1. CSFB 回落方式對比評價一種 CSFB 方式優(yōu)劣，需要考慮用戶感知、呼叫建立可靠性以及網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度等多個方面。（1） 用戶感知對比分析對于 CSFB 技術(shù)來說，影響用戶感知的主要是兩個方面：呼叫接續(xù)時長和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)終端時長，根據(jù)高通的 CSFB 技術(shù)白皮書提供的數(shù)據(jù)，在現(xiàn)網(wǎng) 3G 下，各種 CSFB 方式接續(xù)時長的測試數(shù)據(jù)如表 所示。16 / 40表 各種 CSFB 接續(xù)時長測試結(jié)果項目 3G 基準(zhǔn) PSHO R8 重定向 R8 優(yōu)化重定向 R9 重定向主叫時延/秒 4 增幅/% 10 23 13被叫時延/秒 3 增幅/% 15 100 35 23數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中斷時間/秒 根據(jù)表 數(shù)據(jù)，PSHO 方式 CSFB 無論主叫還是被叫均能獲得最短時長，而 R8 重定向方式則最長。在重定向方式中，R9 重定向方式性能最優(yōu)，R8 優(yōu)化重定向方式其次，R8 重定向方式最差。（2） 呼叫建立可靠性對比在 PSHO 方式下，呼叫建立的成功率與 PS 切換的成功率密切相關(guān)，如果 PS切換失敗將直接導(dǎo)致呼叫建立失敗。在切換過程中，UE 測量信息結(jié)果是在 UE 嘗試接入網(wǎng)絡(luò)之前 秒進(jìn)行的，如果網(wǎng)絡(luò)情況發(fā)生變化，很可能會導(dǎo)致切換失敗，特別是在 UE 高速移動的時候尤為明顯。而且在現(xiàn)網(wǎng)維護(hù)中，無論是同頻切換還是異頻切換都存在較高的失敗率，這也將導(dǎo)致呼叫建立的成功率進(jìn)一步降低。因為基于重定向方式下，UE 在嘗試接入指定小區(qū)之前才進(jìn)行測量，基于重定向的 CSFB 能夠提供比基于切換的 CSFB 更高的呼叫建立的可靠性。根據(jù)高通提供的測試數(shù)據(jù)，在現(xiàn)網(wǎng) 3G 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的呼叫建立可靠性測試中，基于重定向方式進(jìn)行的 160 次呼叫中沒有一次建立失敗。根據(jù)高通搜集的數(shù)據(jù)，重定向方式的呼叫建立成功率高于 99%，而由于 PSHO 方式的使用時間問題，暫時還沒有PSHO 方式的呼叫建立成功率數(shù)據(jù)。（3） 網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度分析每種 CSFB 方案由于涉及網(wǎng)元不同而需要對現(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行改造的量也不同，表 是 4 種 CSFB 的改造范圍以及產(chǎn)業(yè)支持情況。17 / 40