如何在VoLTE设备中延长电池使用时间以确保用户体验质量

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无线通信业内公司,尤其是网络运营商,正在全球范围内投入可观资源,在目前部署的4G LTE网络中实施语音LTE(Voice over LTE, VoLTE)。除了关注至少达到当今通过2G或3G传统网络能够达到的相同高标准音频质量以外,确保VoLTE通话消耗的功率与2G或3G网络类似也同样重要。在设计过程中确保这一点是设备制造商的责任,通过实验室和现场测试验证这一点是运营商的责任。在本篇文章中,我们将详细看一看影响VoLTE通话功耗的因素有哪些,音频质量又是如何受到影响的,以及怎样高效测试所有这些因素。

对等比较:SV-LTE vs.CSFB vs.VoLTE

VoLTE通话期间的功耗既是移动设备制造商又是网络运营商的首要关注点。在2014年LTE 创新峰会(Innovation Summit(lte-summit.com))上,围绕与音频质量和功耗相关的VoLTE设备性能问题展开了大量的讨论。在现有的还相当新的LTE基础设施上实现VoLTE是项复杂、耗时的任务。必须考虑许多方面。不同网络单元必须协同工作,性能必须反复分析、优化和测试。今天的LTE网络已经实施了几种短期解决方案,使运营商能够提供话音和短信给他们的用户群。要求也将会根据传统技术和这些运营商正在使用的过渡性话音解决方案类型而改变。

首先考虑原CDMA2000 1xRTT和1xEV-DO网络运营商的情况。受过早采用LTE以提供移动宽带数据给他们用户群的驱动,大多数这些业务的提供者决定使用同时话音和LTE(SV-LTE)作为传输话音的短期解决方案。这种解决方案要求移动设备中的全部无线电必须激活,因为终端注册到LTE网络以发送和接收数据,同时注册到1xRTT网络以接电话、收短信。根据定义,两个活跃的无线电必然会消耗更大的功率,尤其是在一边打电话,一边传输数据时。在这种情况下,话音通话很有可能会耗掉您的电池电量,即使该通话在技术上并没有经过LTE网络。

由于这样做功耗大,使用GSM和WCDMA作为传统技术的网络运营商选择了不同路径,所采用的过渡方案称作电路交换回落(Circuit-Switched Fall Back, CSFB)技术。对于CSFB,话机最初附着和注册在LTE网络上。一旦出现呼叫情况,设备能够被网络寻呼(移动台终结呼叫),或者发起专用业务请求给网络(移动台发起呼叫)。在这两种情况下,终端都与网络建立起无线资源控制(Radio Resource Control, RRC)连接。无论呼叫是如何发起的,网络都会在建立话音呼叫的GSM或WCDMA上保留需要的资源。使用CSFB的大多数网络运营商已经决定使用3G WCDMA。一旦资源可用,话机回落到2G或3G,获取必要的系统信息,并建立通话。这些措施明显增加了建立通话需要的时间,这也是为什么它像SV-LTE一样仅是过渡性解决方案的原因。除了面向GSM和WCDMA的CSFB以外,针对没有遵循SV-LTE演进路线的网络运营商,标准化组织也定义了面向1xRTT的CSFB。

由于这些不足(或者是增加了功耗,或者是延长了通话建立时间),VoLTE是所有网络运营商进一步演进的方向。

VoLTE的功率效率取决于其实现方式

当今智能手机实现VoLTE的高层架构如图1所示。设备有运行操作系统(OS)的应用处理器,通常是Android、iOS、Windows或指定OEM的OS。所有应用软件运行在应用处理器的设备接口上,并使用其提供的功能。此外,还有调制解调器或芯片,它被设计用来支持严重依赖时间的实时操作,以适应无线和控制功能(例如,用于LTE)。通常,硬件加速器用于专用功能。最后,还有音频子系统,它跟设备的扬声器和麦克风相连。音频子系统实现诸如从模拟到数字的转换或反向转换的功能,同时也提供高级功能,如消除背景噪声,以优化音频质量。早期的IMS客户端,运行在应用处理器上,执行注册并通过IMS建立通话的功能。这样做耗费大量功率,因为该处理器基本上所有时间都在运行,即使在话音通话期间。现在,IMS的语音功能已经转移到调制解调器上。这使得应用处理器能够进入休眠模式,显著降低了功耗。
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图1 现代智能手机的高层模块架构

本文更多内容,请参阅http://www.epc.com.cn/pdfdown.php?source=2014.08.pdf

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