cdma2000網絡增強——4GV技術淺析

王月珍，尹 珂

（中國電信股份有限公司廣東研究院 廣州 510630）

1 引言

隨著無線數據業務的增長，對頻率資源的需求量不斷提高，每個運營商的可用頻率資源有限，如何利用有限的頻率資源提供更多的用戶服務成為電信運營商關注的話題。

在此背景下，3GPP2標準組織針對cdma2000網絡提出了一系列的增強技術，包括第四代語音編碼（4GV）、干擾消除技術（QLIC）、手機多天線接收（MRD）等，本文重點介紹 4GV技術——EVRC-B（enhanced variable rate codec B）編碼。

2 EVRC-B編碼原理

EVRC-B編碼采用了碼激勵線性預測（CELP）、原型基音周期（PPP）、噪聲激勵線性預測（NELP）3種編碼技術。CELP編碼技術用于全速率和1/2速率編碼，PPP編碼技術用于全速率和1/4速率編碼，NELP編碼技術用于1/4速率和1/8速率編碼。EVRC-B編碼原理如圖1所示。

不同類型的語音幀采用不同的編碼技術，EVRC-B編碼方案具體見表1。

EVRC-B編碼技術支持COP=0,1,…,7共8種編碼操作點（也稱為編碼模式），每種模式對應的激活語音平均速率見表2，其中平均信道數據速率指添加了幀質量指示和編碼尾比特后的數據速率。表2中的平均速率為估算值，實際的速率將因說話習慣、方式的不同而圍繞均值上下波動。

3 EVRC-B編碼與EVRC編碼的比較

EVRC-B編碼技術與EVRC編碼技術的區別主要表現在以下幾個方面。

·EVRC采用的是廣義CELP編碼技術，EVRC-B采用的是CELP、PPP和NELP編碼技術的組合。

·EVRC只支持全速率、1/2速率和1/8速率編碼，EVRC-B在此基礎上引入了1/4速率編碼，對特定的激活語音幀采用1/4速率編碼可以降低語音幀的平均編碼速率。

表1 EVRC-B編碼方案

表2 EVRC-B編碼操作點及速率

·EVRC語音通話采用SO3，而EVRC-B語音通話采用SO68。終端在起呼消息或是尋呼響應消息中攜帶支持的SO值，將其支持的編碼技術通知基站。

· EVRC-B支持8種編碼操作點，從COP0到COP7，編碼的平均速率逐步下降，所獲得的語音容量逐步提升，但語音質量逐步下降。

EVRC編碼與EVRC-B編碼的語音幀在質量上有何差異？在FER=1%的情況下，對EVRC編碼和EVRC-B編碼的語音幀質量進行了MOS分值比對測試，結果如圖2所示。4GV COP3的語音質量比EVRC好，COP4的語音質量比EVRC稍差。

需要注意的是，現有的語音質量評測方法和工具采用的是PESQ算法，該算法在對EVRC編碼的語音幀質量進行評估時會出現MOS絕對值偏低的情況，因此該算法只適合于用來觀察EVRC-B和EVRC的MOS相對分值情況，而不是絕對分值情況。

4 EVRC-B編碼的技術優勢

EVRC-B編碼技術引入了1/4速率編碼，通過減少全速率幀數量、增加1/4速率幀數量來降低編碼速率。對于語音呼叫，用戶的即時發射功率依賴于編碼速率，平均發射功率與平均編碼速率成比例。當語音編碼平均速率降低時，空口單用戶的發射功率將減少，空口的用戶接入數將增加，空口容量得到提高。

實驗室測得的EVRC-B編碼全速率幀、1/4速率幀、1/2速率幀、1/8速率幀的分布情況如圖3所示：COP0模式由全速率幀、1/2速率幀和1/8速率幀組成，沒有1/4速率幀；從COP1模式到COP6模式，全速率幀的數量逐步下降，1/4速率幀的數量逐步增加，1/8和1/2速率幀的數量基本維持不變；COP7模式只有1/2速率幀和1/8速率幀。

通過幀分布和前向信道功率消耗兩種方式進行了EVRC-B的容量增益測試，結果如圖4所示。

與EVRC相比，采用EVRC-B編碼后，cdma2000系統的小區容量明顯提升，從COP0模式到COP7模式，系統容量增益逐步提升。從與EVRC語音質量相當的COP3、COP4模式來看，可獲得20%左右的前向容量增益和10%左右的反向容量增益。在容量緊張的區域，cdma2000系統都是前向容量受限，因此采用EVRC-B編碼所獲得的前向容量增益是我們關注的重點。

5 結束語

通過前面的分析我們可以看到，EVRC-B語音編碼技術與EVRC編碼最本質的區別在于引入了1/4速率幀和支持多種編碼模式以降低編碼后的數據平均速率，根據試驗結果該技術的采用可以在不犧牲語音質量的情況下，獲得約20%的容量增益，也就是說滿足同樣數量的語音話務需求，采用EVRC-B編碼比采用EVRC編碼可節省20%的頻率資源。對于cdma2000網絡移動運營商而言，這意味著可以提高設備利用率，節省運營投資成本，同時節省的頻率資源可用于支撐數據業務。

需要注意的是，EVRC-B編碼技術能夠獲得系統容量增益的前提是用戶終端都支持該編碼技術并開啟了該項功能，在cdma2000網絡中，支持并打開EVRC-B編碼功能的終端滲透率越低，采用該技術最終所能獲得的容量增益就會越不明顯。