13.3HSPA的电路交换语音技术

对于移动运营商来说，语音仍是一种非常重要的业务。WCDMA Release 99支持专用信道（DCH）上的CS语音，且频谱效率相当高。Release 7定义了高效的HSPA IP语音（VoIP）能力，但VoIP大众市场还没有开始。因此，HSPA演进中还定义了HSPACS语音。由于HSPA CS语音是UE能力的一种表现形式，且Release 7中就引入了该特征，因而HSPA CS语音也是Release 8的一部分，在实现Release 8其他特征之前可以先实现这个特征。在HSPA上运行语音业务有两大好处：由于DTX/DRX的存在，可降低UE功耗；使用HSPA特征，可以提高频谱效率。目前，这些优势也适用于CS语音呼叫。

图13-4给出了不同的3G语音解决方案。目前，在商用网络中采用的是DCH CS语音。在L1中，采用Release 9专用信道；在第2层（L2）中，采用透明模式RLC。从无线角度来看，HSPA CS语音和HSPA VoIP以及包括L2上非确认模式（Unacknowledged Mode，UM），使用几乎相同的L1 VoIP。CS语音不需要进行IP报头压缩。从核心网的角度来看，DCH CS语音和HSPA CS语音没有区别。事实上，CS核心网不知道无线是否将CS语音映射到DCH或HSPA上。从核心网角度来看，HSPA CS语音可以描述为CS语音；从无线角度来看，HS-PACS语音可以描述为VoIP。

图13-4 WCDMA/HSPA中的语音解决方案

HSPA CS语音为3GPP规范带来了如下变化：

1）Iu接口无变化；

2）物理层无变化；

3）MAC层无变化；

4）RLC层：向上层转发RLC-UM序列号；

5）PDCP层：修改报头以识别CSAMR帧+接口/包含抖动缓冲管理，并为其添加时戳；

6）新增去抖动缓冲器：这是一种与UE/RNC实现有关的实体，它能够吸收由HSPA操作造成的无线抖动，这样CS AMR帧能够以一种及时恒定的方式传输到上层。3GPP标准并未对抖动缓冲器的算法做出规定。

图13-5给出了HSPA CS语音概念。可以根据UE能力和RNC算法，将CS语音连接映射到DCH或HSPA上。RNC根据系统负荷情况，可以对AMR数据速率自适应过程进行控制。当使用HSPA CS语音时，在HSPA调度过程中，显然需要对QoS进行区分，以保证当分组数据流负荷较高时，语音分组的延迟较低。由于VoIP中的分组调度和优先级分配过程与HSPA上CS语音中的分组调度和优先级分配过程类似，因而从无线的角度来看，在HSPA CS语音之上增加VoIP支持是非常简单的。因此，HSPACS语音为未来引入VoIP铺平了道路。VoIP和CS域之间无线解决方案的相似性，也使得切换过程变得更为简单。

图13-5 HSPA CS语音(www.xing528.com)

HSPA CS语音能够充分利用所有接口中的IP协议和分组传输，这些接口包括HSPA传送的空中接口、IP Iub接口、IP Iu CS接口和使用IP协议的媒体网关之间的骨干接口。呼叫控制信令仍然建立在CS协议^[2]的基础上。图13-6给出了接口的使用情况。在保持现有端到端协议和生态系统的前提下，HSPACS语音能够充分利用分组网的性能和成本。计费、紧急呼叫或漫游都不需要做任何改变。

图13-6 不同接口中的CS语音

与DCH CS语音相比，由于HSPA CS语音充分利用了HSPA物理层增强方案，因而它能够提高频谱效率，这些HSPA物理层增强方案包括：

1）UE均衡器能够提高下行链路容量。在实际应用中，所有HSPA终端中都包含有均衡器^[3]。

2）在HSPA中，优化的L1控制信道降低了控制信道开销。下行链路解决方案采用的是具有非连续接收功能的部分专用物理信道（Fractional DPCH，F-DPCH），上行链路解决方案采用的是非连续传输。同时，不使用HS-SCCH（High Speed Shared Control Channel，高速共享控制信道）的传输也可应用于下行链路中。

3）由于重传延迟只有14ms，因而L1重传也可用在HSPA CS语音中。

4）与尽力而为数据相比，即使严格的语音延迟要求限制了调度自由度，HSDPA优化调度仍然支持容量的改进方案。

与DCH CS语音相比，HSPACS语音频谱效率增益约为50%～100%。图13-7给出了语音容量。第10章对包括LTE在内的语音容量演进进行了详细介绍。

图13-7 WCDMA和HSPA中的电路交换语音频谱效率

HSPACS语音编解码方案既可以是窄带自适应多速率（AMR）方案，也可以是宽带自适应多速率（AMR）方案。