TTI bundling

為什麼VoLTE單小區能支援2000使用者同時通話？

什麼叫高效率？就是在單位時間裡實際完成的工作量多。對於網路來講，就意味著用最短的時間傳送更高的承載量，這就是LTE的最大優勢之一。VoLTE作為架構於LTE之上的語音解決方案，是怎樣實現高效率的呢？今天我們從VoLTE最大容量和TTI Bundling 兩個方面來談談這個“效率”問題。

在時域上，LTE最小資源排程單位是一個TTI，即1ms；在頻域上，LTE最小的資源排程單位是一個資源塊（resource block，RB）。一個RB由頻域的12個子載波組成，每個子載波為15KHz，那麼一個RB的頻寬為15*12=180KHz(我在“由一塊披薩引發的LTE速率問題”一文中有更詳細介紹，點選“閱讀原文”瀏覽）。這一單位資源用來傳送一個VoIP資料包是非常充足的，比如，採用AMR-NB編碼，其速率為12.2kpbs，一個典型的VoIP業務資料包的20ms週期內才傳送224bit。如下圖所示：


典型的VoIP業務資料包傳送週期為20ms，而VoLTE的資源排程時間單位為1ms，較之VoLTE，僅僅使用了5%的時間。高效的LTE當然不會浪費剩下的95%的時間，VoLTE可以通過分時多工的方式安排更多的使用者充分利用剩下的95%的時間。這樣我們可以來做一做算術題。



LTE最大單載波為20MHz，20MHz除以180KHz（一個RB），約等於100。那麼，20MHz單載波在1ms內可支援100個使用者同時通話，那麼在20ms內VoLTE就可支援2000個使用者同時通話。當然，這是在理想RF條件下，沒有考慮實際限制。不過，即使只有50%的效率，一個VoLTE小區也能同時支援1000個使用者通話，這一數字同樣是驚人的。想想，2G小區可以同時支援多少使用者通話吧！

另外，因為這個95%的富餘，VoLTE還可以提升上行覆蓋。VoLTE採用一種叫TTI Bundling技術。 TTI bundling可以連續重複傳送4個相同的VoIP資料包，這些重複的語音包捆綁在一起是怎樣提升VoLTE的上行覆蓋的呢？
要理解TTI bundling之於上行覆蓋的影響，我們得想一想上行鏈路預算。也就是說，我們得考慮，如果使用TTI bundling，eNodeB的接收靈敏度可以提升多少？

在TTI bundling中，4個相同的資料包可以在連續的子幀中傳送，而不需要等待回應的ACK/NACK。當這4個捆綁的資料包傳送完成後，將會傳送一個聯合的ACK/NACK。即在連續的子幀接收同一資料包的多個冗餘版本，並做軟合併處理後，使用一個ACK/NACK做統一的回應。


這樣做有兩個好處。一，不必每一資料包都等待回應，減小了時延；二，4個連續重複的資料包更有利於接收端解碼，也就是說，相當於減少了系統對小區邊緣的最小訊雜比要求。

根據RAN1#54 report R1-081856，4個TTI 捆綁在一起可以提升4dB的上行覆蓋增益。

寫到這裡，最後還得囉嗦一下，TTI bundling功能的啟用原理。

TTI bundling由層三信令啟用。系統根據UE功率餘量（power headroom）來決定啟用還是去啟用TTI bundling。UE功率餘量表示當前UE功率離最大功率限制還有多少空間。為了讓eNodeB能聽到自己的聲音，UE竭盡全力，大聲呼喊，而UE功率餘量告訴我們，聲音還可以再大點嗎？這樣，eNodeB在某個給定的時間段內，通過計算UE可用功率是否低於某個閾值（例如：發射功率已接近UE的最大發射功率，但SINR值依舊很低），從而決定是否使用TTI bundling功能。