JP2009111466A - 移動局、基地局、無線通信システム、および無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】他の基地局とＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）で接続される基地局と無線通信を行う場合において、ハンドオーバを実行しても無音が発生することを防止する。
【解決手段】他の基地局とＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）で接続される基地局と無線通信を行う移動局において、ハンドオーバ元基地局ＣＳ１からの受信信号を蓄積する第１バッファ２２４と、ハンドオーバ先基地局ＣＳ２からの受信信号を蓄積する第２バッファ２２６と、第１バッファ２２４および第２バッファ２２６に蓄積された受信信号を比較することにより夫々の受信信号を受信した時間差を検出する時間差検出部２３０と、時間差検出部が検出した時間差に基づいて、音声再生する信号を第１バッファ２２４から第２バッファ２２６に切り替える端末制御部２１０と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、基地局がＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）を利用してパケットの伝送を行う無線通信システムにおける、移動局、基地局、無線通信システム、および無線通信方法に関する。

近年、ＰＨＳ(Personal Handy phone System)や携帯電話等に代表される移動局が普及し、場所や時間を問わず通話や情報入手が可能となった。このような移動局は、所定間隔をおいて配される基地局と無線通信を行うことで通信網との接続を行う。そして、基地局は、通信相手の通信可能範囲にある基地局と通信を行い移動局同士の音声通信を確立する。かかる基地局間同士は、現在、総合デジタル通信網(ＩＳＤＮ:Integrated Services Digital Network)によって接続されている。

上記総合デジタル通信網は、公衆電話網をデジタル回線化したもので、最低でも１チャネルで６４ｋｂｐｓの信号伝送速度で通信でき、移動局同士の音声通話の安定性を向上させることができる。一方、近年急速に普及してきたＡＤＳＬ(Asymmetric Digital Subscriber Line)は、数Ｍ〜数十Ｍｂｐｓの伝送速度を有しており、さらに光ファイバによるＦＴＴＨ(Fiber To The Home)は、数百Ｍｂｐｓの伝送速度を可能としている。従って、移動局による無線通信システムにおいても、当初は伝送速度およびその安定性で優位であった総合デジタル通信網を、さらに伝送速度の高いＩＰ(Internet Protocol)通信網へ置き替えることが検討されている。

総合デジタル通信網の代わりにＩＰ通信網によるＶｏＩＰ(Voice over Internet Protocol)やリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ：Real-time Transport Protocol、以下単にＲＴＰという。)を利用すれば、伝送速度の向上が見込める他、データのパケット化による通信占有時間の短縮化を図ることができ、複数の通話に対して１つの通信回線を共有することができるため、１回線の通話に要するコストを削減することが可能となる。このような背景の下、ＩＰ通信網を用いた無線通信システム（ＶｏＩＰ：Voice Over IP）の実用化が進んでいる。

図７は、ＩＰ通信網における、特にＲＴＰを用いた無線通信システムを説明するためのブロック図である。かかる無線通信システム１０では、移動局ＰＳ１と移動局ＰＳ２とが音声通信を行っている。従って、図７（ａ）に示すように、移動局ＰＳ１は無線可能範囲にある基地局ＣＳ１と無線通信を行い、移動局ＰＳ２は基地局ＣＳ３と無線通信を行い、基地局ＣＳ１と基地局ＣＳ３とはＩＰ通信網４０を通じて接続される。

ここで、移動局ＰＳ１が矢印の方向に移動すると、基地局ＣＳ１との距離が生じてしまい到達する電波が弱くなる。そこで、接続先の基地局ＣＳ１を他の基地局ＣＳ２に切り換えて通信を維持する、いわゆるハンドオーバが行われる。しかし、ハンドオーバによる通信経路の切り換えが唐突に行われると、別経路でパケットが到達するまで無音時間が生じてしまう。かかる弊害を回避するため、近年では、図７（ｂ）に示すようにハンドオーバが行われる際にはハンドオーバの切換先の基地局ＣＳ２とも予め通信回線を開いておき、両基地局ＣＳ１、ＣＳ２と並行して無線通信を実行する方式がとられている。

図７（ｂ）の状態においては、移動局ＰＳ１と両基地局ＣＳ１、ＣＳ２とがＲＴＰのセッションを接続し、両セッションにおいてパケットが送受信される。このときの移動局ＰＳ２から移動局ＰＳ１へのパケットの伝達を説明すると、移動局ＰＳ２から送信されたパケットは基地局ＣＳ３で複製され、切換元の基地局ＣＳ１および切換先の基地局ＣＳ２のいずれにも送られる。そして、両基地局ＣＳ１、ＣＳ２いずれからもパケットを受信した移動局ＰＳ１は、切換先の基地局ＣＳ２からのパケットを破棄し、切換元の基地局ＣＳ１のパケットを再生する。

また、移動局ＰＳ１から移動局ＰＳ２へのパケットの伝達を説明すると、移動局ＰＳ１は、両基地局ＣＳ１、ＣＳ２のいずれにも同一のパケットを送信し、両基地局ＣＳ１、ＣＳ２を経由したパケットは基地局ＣＳ３に集約される。基地局ＣＳ３では、切換先の基地局ＣＳ２からのパケットを破棄し、切換元の基地局ＣＳ１のパケットを移動局ＰＳ２に送信する。

さらに移動局ＰＳ１が移動し、移動局ＰＳ１と基地局ＣＳ１との通信が困難になると、図７（ｃ）に示されるように、ハンドオーバが実行され、移動局ＰＳ１と基地局ＣＳ１とのセッションが解放される。ハンドオーバ後、移動局ＰＳ２では切換先の基地局ＣＳ２を経由したパケットが再生され、同様に、移動局ＰＳ１でも切換先の基地局ＣＳ２を経由したパケットが再生される。

ハンドオーバにおいては、回線が切り替わることによって音声の到着時刻が相違するため、遅延による無音時間が発生する場合がある。特許文献１には、音声データから無音信号を検出する無音検出部と音声データを蓄積するメモリを具備し、通信開始時または無音検出時から音声データを前記メモリに記憶し、ハンドオーバやチャンネル切換え時など音声データのないときも前記メモリの音声データをもとに音声再生する携帯電話システムが提案されている。また特許文献２には、受信時に音声をＤ／Ａ変換してバッファに記憶し、ハンドオーバ中には記憶された音声をスピーカ用にＤ／Ａ変換して出力することにより、ハンドオーバ時に移動局に生じる無音のとぎれを短くする構成が開示されている。
特開２００１−４５５６０号公報 特開平９−００９３２６号公報

しかし、基地局間がＲＴＰ（ＶｏＩＰ）によって接続されている場合には、総合デジタル通信網（ＩＳＤＮ）よりも回線遅延の分散が大きい。

さらにＲＴＰ（ＶｏＩＰ）ではパケットの到着の間隔や順序は意識されないことから、遅延や揺らぎを吸収するためにジッタバッファを設ける必要がある。このため、ハンドオーバ先の基地局でジッタバッファを蓄積するための時間が必要となり、総合デジタル通信網（ＩＳＤＮ）より大きな遅延が発生する場合がある。

そのため上記のように移動局とハンドオーバ元／先の両基地局と平行して無線通信を実行したとしても遅延が吸収しきれず、無音が発生してしまうおそれがある。また特許文献１や特許文献２のように特定の音（無音となる直前の音）を再利用した場合、遅延差が大きくなると繰り返し音を長く再生することとなり、違和感を覚えてしまうおそれがある。

そこで本発明は、他の基地局とＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）で接続される基地局と無線通信を行う場合において、ハンドオーバを実行しても無音が発生することを防止しうる移動局、基地局、無線通信システム、および無線通信方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明にかかる移動局の代表的な構成は、他の基地局とＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）で接続される基地局と無線通信を行う移動局において、ハンドオーバ元基地局からの受信信号を蓄積する第１バッファと、ハンドオーバ先基地局からの受信信号を蓄積する第２バッファと、第１バッファおよび第２バッファに蓄積された受信信号を比較することにより夫々の受信信号を受信した時間差を検出する時間差検出部と、時間差検出部が検出した時間差に基づいて、音声再生する信号を第１バッファから第２バッファに切り替える制御部と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、移動局においてハンドオーバ元／先の音声信号の時間差を検出し、その時間差に基づいてハンドオーバ実行時の音声信号のずれを第１バッファまたは第２バッファのデータを用いて同期させることにより、無音が発生することを防止することができる。

ハンドオーバ元基地局よりもハンドオーバ先基地局から到達する受信信号が遅れている場合においては、制御部は、時間差検出部が検出した時間差に基づいて第２バッファの先頭アドレスを後ろにシフトしてもよい。なお「後ろ」とは、到達順（時間）方向の後方である。これによりハンドオーバ先基地局から遅れて到着している音声信号を繰り上げることができ、同期を図ることができる。

ハンドオーバ元基地局よりもハンドオーバ先基地局から到達する受信信号が進んでいる場合においては、制御部は、時間差検出部が検出した時間差に基づいて第２バッファの蓄積量を拡張してもよい。すなわち第２バッファに蓄積する音声信号を増大させることにより、相対的に第２バッファはより長い時間の音声信号を蓄積することになり、進んで到着している音声信号の進行を止めて同期を図ることが可能となる。

第１バッファは、音声通話開始時、ハンドオーバ開始が予測された時、または一度蓄積したバッファが使用された時を契機として蓄積を開始し、第２バッファは、ハンドオーバ先基地局との接続開始時を契機として蓄積を開始してもよい。すなわち第１バッファは音声通話開始時からあらかじめ蓄積しておくことでもよいが、バッファに蓄積することは、例えば移動せずに通話していた場合にも音声の遅延を招くことになる。そのためハンドオーバ開始が予測されてから蓄積を開始することにより、遅延をなるべく抑えることが可能となる。

ハンドオーバ開始が予測された時とは、当該移動局または現在接続している基地局において通信品質が所定基準以下に低下した場合であってもよい。通信品質とは、例えば受信電界強度（RSSI：Received Signal Strength Indicator）を好適に用いることができる。

制御部は、ハンドオーバが完了した時を契機として、第２バッファの容量が第１バッファとしての容量に満たないとき、第２バッファの蓄積量を拡張し、かつ受信信号を蓄積して補充してもよい。次のハンドオーバを行うときに第２バッファは第１バッファとして利用されるが、上記構成によれば円滑に第１バッファとして利用することが可能となる。

制御部は、第１バッファから音声を伸張させ、または間欠的に再生し、第１バッファに到達する音声信号よりも読み出す音声信号を長い時間をかけて再生することにより、第１バッファに音声信号を蓄積してもよい。これにより音声通話中にバッファを蓄積することが可能となる。

本発明にかかる基地局の代表的な構成は、他の基地局とＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）で接続される基地局において、当該基地局と無線通信を行う移動局に対し、該移動局との通信品質が所定基準以下に低下した場合に、受信信号のバッファリングを開始すべきことを通知するための信号を送出するハンドオーバ予測通知部を備えたことを特徴とする。

移動局と、移動局と無線通信を行う複数の基地局とを含む無線通信システムにおいて、移動局は、ハンドオーバ元基地局からの受信信号を蓄積する第１バッファと、ハンドオーバ先基地局からの受信信号を蓄積する第２バッファと、第１バッファおよび第２バッファに蓄積された受信信号を比較することにより夫々の受信信号を受信した時間差を検出する時間差検出部と、時間差検出部が検出した時間差に基づいて、音声再生する信号を第１バッファから第２バッファに切り替える制御部と、を備え、基地局は、他の基地局とＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）で接続され、当該基地局と無線通信を行う移動局に対し、移動局との通信品質が所定基準以下に低下した場合に、受信信号のバッファリングを開始すべきことを通知するための信号を送出するハンドオーバ予測通知部を備えたことを特徴とする無線通信システム。

本発明にかかる無線通信方法の代表的な構成は、他の基地局とＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）で接続される基地局と無線通信を行う移動局において、ハンドオーバ元基地局からの受信信号を第１バッファに蓄積するステップと、ハンドオーバ先基地局からの受信信号を第２バッファに蓄積するステップと、第１バッファおよび第２バッファに蓄積された受信信号を比較することにより夫々の受信信号を受信した時間差を検出するステップと、時間差検出部が検出した時間差に基づいて、音声再生する信号を第１バッファから第２バッファに切り替えるステップとを含むことを特徴とする。

本発明によれば、他の基地局とＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）で接続される基地局と無線通信を行う場合において、ハンドオーバを実行しても無音が発生することを防止しうる移動局、基地局、無線通信システム、および無線通信方法を提供することができる。

本発明にかかる移動局、基地局、無線通信システム、および無線通信方法の一実施形態について説明する。なお、以下の実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。

携帯電話やＰＨＳ等に代表される移動局では、遠隔地における他の移動局と、無線通信システムを介して通信（通話）を行うことができる。このとき移動局は、所定間隔毎に配された基地局との無線通信が構築されている。本実施形態では、既存の総合デジタル通信網（ＩＳＤＮ）の代わりにまたは加えて、運用コストを低減することが可能なＩＰ通信網を利用し、ＲＴＰによって基地局間の通信を実現することを目的とし、ハンドオーバが必要になる場合においてもシームレスに音声通話することが可能となる。

上述したＲＴＰは、ＶｏＩＰ同等のセッション層にあたり、ＵＤＰ(User Datagram Protocol)の上位プロトコルとしても機能する。また、最小限の送達確認や監視を行うＲＴＣＰ(RTp Control Protocol）を制御プロトコルとして付設している。かかるＲＴＰは、映像や音声データをリアルタイムに転送するのに適しており、転送すべきセッション中のデータを所定時間単位でパケット化し、そのパケットにタイムスタンプを付加して転送することができる。ＲＴＰは、他のパケットに依存することなくパケット単位で独立して再生することが可能なので、過去のパケットが到達していなくても、また、データの一部が欠けている場合においても、そのようなパケットを無視して再生することができる。

そして、転送されたパケットを受信した基地局では順次パケットを復号して音声信号に変換し、移動局に送信する。基地局と移動局との間の無線通信としては、例えば、基地局内でフレームを時分割した複数のタイムスロットをそれぞれ移動局のチャネルに割り当てて通信を行うＴＤＭＡ−ＴＤＤ方式（TDMA： Time Division Multiple Access：時分割多重方式，TDD：Time Division Duplex：時分割複信）、ＯＦＤＭＡ方式（Orthogonal Frequency Division Multiplex Access：直交周波数分割多元接続）等が用いられる。

（無線通信システム）
図１は、無線通信システム１００を説明するためのシステムブロック図である。かかる無線通信システム１００は、移動局ＰＳ（ＰＳ１、ＰＳ２）と、基地局ＣＳ（ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３）と、インターネット等のＩＰ通信網１３０と、管理サーバ１４０とを含んで構成される。

無線通信システム１００では、ユーザが移動局ＰＳ２を利用して他の移動局ＰＳ１に電話しようと試みた場合、ユーザの移動局ＰＳ２の操作に応じて、無線通信可能領域にある基地局ＣＳ３との無線通信が確立され、基地局ＣＳ３は、図１中（１）に示すように、ＩＰ通信網１３０を介して管理サーバ１４０に移動局ＰＳ１との通信接続を要求する。

管理サーバ１４０は、図１中（２）に示すように、移動局ＰＳ１の無線通信可能領域にある基地局ＣＳ１を選定して、通信相手の有する移動局ＰＳ１との音声通話を設定する。

そして、音声通話に必要な基地局ＣＳ１の設定が完了すると、管理サーバ１４０は、その音声通話処理を基地局間にあけ渡し、図１中（３）に示すように、基地局ＣＳ３、ＣＳ１が主体となって音声信号の送受を直接行う。このとき、管理サーバ１４０は、各移動局ＰＳ１、ＰＳ２の通信環境の変化に応じて適切な基地局ＣＳを割り当てるための待機状態に移行する。

ここで、通信相手の移動局ＰＳ１が移動し、それまで無線通信していた基地局ＣＳ１との通信継続が困難になると、移動局ＰＳ１の無線通信可能範囲にある新たな基地局ＣＳ２が管理サーバ１４０に選択され、ハンドオーバが遂行される。そして、図１中（４）に示すように、新たな基地局ＣＳ２との通信が開始される。

以下、無線通信システム１００における移動局ＰＳ１および集約局、基地局ＣＳの構成を説明し、その後で、ハンドオーバ時における無線通信方法を説明する。

（移動局）
図２は、移動局ＰＳの構成を示した機能ブロック図である。本実施形態では、移動局ＰＳとしてＰＨＳ端末を用いているが、かかる場合に限らず、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、デジタルカメラ、音楽プレイヤー、カーナビゲーション、ポータブルテレビ、ゲーム機器、ＤＶＤプレイヤー、リモートコントローラ等を移動局ＰＳとして用いることもできる。

移動局ＰＳは、端末制御部２１０と、端末メモリ２１２と、表示部２１４と、操作部２１６と、音声入力部２１８と、音声出力部２２０と、無線通信部２２２と、第１バッファ２２４と、第２バッファ２２６と、端末制御部２１０によって実現される時間差検出部２３０とを含んで構成される。

端末制御部２１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により移動局ＰＳ全体を管理および制御する。端末制御部２１０は、端末メモリ２１２に格納されたプログラムを用いて、移動局ＰＳを利用した通話機能やメール配信機能も当然にして遂行する。また、後述する、時間差検出部２３０としても機能する。

端末メモリ２１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等で構成され、端末制御部２１０で処理されるプログラム、サービス事業者から提供されるソフトウェア等を記憶する。また、端末メモリ２１２は、端末制御部２１０がプログラムを展開したり、一時的にデータを格納したりするのにも利用される。

表示部２１４は、液晶ディスプレイで構成され、端末メモリ２１２に記憶された、またはＩＰ通信網１３０を介してアプリケーション中継サーバ（図示せず）から提供される、ＷｅｂブラウザやアプリケーションのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示することができる。また、表示部２１４は、ＥＬ(Electro Luminescence)やＰＤＰ(Plasma Display Panel)等で構成されてもよい。

操作部２１６は、キーボード、十字キー、ジョイスティック等のスイッチから構成され、ユーザの操作入力を受け付ける。

音声入力部２１８は、マイク等の音声認識装置で構成され、通話時に入力されたユーザの音声を移動局ＰＳ内で処理可能な電気信号に変換する。

音声出力部２２０は、スピーカで構成され、移動局ＰＳで受信した通話相手の音声信号を音声に変えて出力する。また、着信音や、操作部２１６の操作音、アラーム音等も出力できる。

無線通信部２２２は、ＰＨＳ電話網における基地局ＣＳと無線通信を行う。かかる無線通信としては、基地局ＣＳ内でフレームを時分割した複数のタイムスロットをそれぞれ移動局ＰＳのチャネルに割り当てて通信を行う時分割多重方式等がある。

第１バッファ２２４は、ハンドオーバ元の基地局からの受信信号を蓄積する。第１バッファ２２４は、音声通話開始時から蓄積を開始することができる。ただし第１バッファを使用するのは主にハンドオーバする際であって、第１バッファに受信信号を蓄積するということは音声の着信から出力までに遅延を生じることになるから、ハンドオーバ開始が予測された時から蓄積を開始してもよい。ハンドオーバ開始が予測された時とは、当該移動局または現在接続している基地局において通信品質が所定基準以下に低下した場合とすることができる。通信品質には、受信電界強度（ＲＳＳＩ）を好適に用いることができる。また第１バッファは、ハンドオーバによって一度蓄積したバッファが使用された時を契機として蓄積を開始することができる。これにより常に一定量のバッファを準備しておくことができる。

音声通話中に第１バッファ２２４の蓄積を開始する場合、移動局ＰＳ１に到達した通りに再生していると余剰分のデータがないため、蓄積することができない。そこで第１バッファ２２４から読み出す音声を伸張させ、第１バッファに到達する音声信号よりも読み出す音声信号を長い時間をかけて再生することにより余剰分を生成することができ、第１バッファ２２４に音声信号を蓄積することができる。また同様に、無音時間を引き延ばしたり、人間が感知できない程度の短時間に同じデータを繰り返し再生したりして、実データを間欠的に再生することによっても、余剰分のデータを生成して第１バッファ２２４に蓄積することができる。

第２バッファ２２６は、ハンドオーバ先の基地局からの受信信号を蓄積する。第２バッファは、ハンドオーバを実行しないとき、例えば移動しないで通話しているときは、受信信号が蓄積されていない。そしてハンドオーバが開始され、ハンドオーバ先の基地局からの信号を受信し始めると、受信信号の蓄積を開始する。

時間差検出部２３０は、第１バッファおよび第２バッファに蓄積された受信信号を比較することにより、夫々の受信信号を受信した時間差を検出する。比較としては、双方のバッファに蓄積された受信信号（音声信号）を所定時間分抽出し、時間方向に相対的に推移させつつ相関値を計算し、相関値が所定の閾値以上となる場合を検出することにより、データ間の時間差を導出することができる。

そして端末制御部２１０は、ハンドオーバが実行される際、即ち切換元となる基地局ＣＳ１から切換先となる基地局ＣＳ２との通信に切り替える際には、時間差検出部２３０が検出した時間差に基づいて、音声再生する信号を第１バッファから第２バッファに切り替える。

（基地局ＣＳ）
図３は、基地局ＣＳの構成を示した機能ブロック図である。基地局ＣＳは、基地局制御部２５０と、基地局メモリ２５２と、基地局無線通信部２５４と、ハンドオーバ予測通知部２５６と、ＩＰ接続部２５８とを含んで構成される。

基地局制御部２５０は、中央処理装置を含む半導体集積回路により基地局ＣＳ全体を管理および制御する。基地局制御部２５０は、基地局メモリ２５２のプログラムを用いて、移動局ＰＳ１、ＰＳ２同士間の通話もしくは通信を支援する。

基地局メモリ２５２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、基地局制御部２５０で処理されるプログラムや、移動局同士間で送受信されるデータを格納する。

基地局無線通信部２５４は、移動局ＰＳとＰＨＳ電話網に基づく無線通信を行う。例えば、本実施形態では、基地局ＣＳ内でフレームを時分割した複数のタイムスロットをそれぞれチャネルに割り当てて通信を行う時分割多重方式（ＴＤＭＡ−ＴＤＤ方式）が採用される。

ハンドオーバ予測通知部２５６は、移動局ＰＳとの受信電界強度（ＲＳＳＩ）を監視し、該移動局ＰＳとの受信電界強度が所定基準以下に低下した場合に、受信信号のバッファリングを開始すべきことを通知するための信号を送出する。これにより移動局ＰＳでは、ハンドオーバが発生する可能性が高いことを認識し、第１バッファ２２４への受信信号の蓄積を開始することができる。なお実際にはハンドオーバが発生しないことも考えられるが、その場合には蓄積した第１バッファのデータは音声通話継続中は利用し続ける。また通知信号を受けた際に既に第１バッファに蓄積されていた場合には、移動局ＰＳは特に蓄積の動作を必要としない。

ただし、移動局ＰＳにおいて受信電界強度などの通信品質を見えることによりハンドオーバを予測する場合には、基地局ＣＳにはハンドオーバ予測通知部２５６は不要であり、いずれか一方によってハンドオーバを予測すれば十分である。

ＩＰ接続部２５８は、ＩＰ通信網１３０を通じて管理サーバ１４０と設定信号の送受信を行い、その後、基地局ＣＳ１や基地局ＣＳ２と直接パケットの送受信を行う。また、ＩＰ接続部２５８には、パケット送受信部２７０およびジッタバッファ２７２が含まれている。

パケット送受信部２７０は、ＩＰ通信網１３０を通じて接続された他の基地局ＣＳと交換するパケットを送信または受信する。従って、移動局ＰＳ１が接続されているハンドオーバ元の基地局ＣＳ１とのパケットのみならず、ハンドオーバ先の基地局ＣＳ２とのパケットも同時に送受信可能である。

ジッタバッファ２７２は、ＲＴＰ通信におけるパケットの受信タイミングのずれを吸収するバッファである。ＲＴＰ（ＶｏＩＰ）では、パケットがＩＰ通信網を通って伝達される。ＩＰ通信網ではパケットは様々な経路を辿り、パケット到着の間隔や順序は意識されない。このため基地局ではジッタバッファにパケットを蓄積し、受信したパケットに付されたタイムスタンプに基づいてパケットを時系列に整列させることにより、遅延や揺らぎを吸収することができる。そして整列されたパケットは基地局制御部２５０で音声信号に復号されてから、基地局無線通信部２５４で時分割多重方式のパケットに変換されて移動局ＰＳへと送信される。

（無線通信方法）
上記システムを用いた無線通信方法について説明する。図４はＩＰ通信網における無線通信システムを説明するためのブロック図、図５は無線通信方法を説明するためのフローチャートである。ここでは、移動局ＰＳ１が移動して２つの基地局ＣＳ１、ＣＳ２を介してハンドオーバする場合について想定している。

図４（ａ）においては、移動局ＰＳ１は基地局ＣＳ１と無線通信を行っている。移動局ＰＳ１においては、受信電界強度が弱まることによってハンドオーバの開始が予測されると、第１バッファ２２４に受信信号の蓄積を開始する（図４のＳ１０２）。このときＰＳ２から送出されたデータをＤ１〜Ｄ３とすると、ＰＳ１においてまず第１バッファに蓄積されてから再生される。図４（ａ）に示す例では、Ｄ１が再生され、Ｄ２とＤ３は第１バッファ２２４内にある。

移動局ＰＳ１と基地局ＣＳ１とのハンドオーバが開始されると、移動局ＰＳ１はハンドオーバ元の基地局ＣＳ１との接続を保持したまま、ハンドオーバ先の基地局ＣＳ２と接続する（Ｓ１０４）。

図４（ｂ）においては、移動局ＰＳ２から送出された音声信号はハンドオーバ元／先の基地局ＣＳ１、ＣＳ２の両方を介して移動局ＰＳ１に到達し、ＰＳ１ではハンドオーバ元である基地局ＣＳ１から届いた音声信号を再生する。このとき基地局ＣＳ１から到達した受信信号は第１バッファ２２４に蓄積を継続し、基地局ＣＳ２から到達した受信信号は第２バッファ２２６に蓄積を開始する（Ｓ１０６）。このとき移動局ＰＳ２から送出されたデータをＤ４〜Ｄ６とすると、基地局ＣＳ１を介して到達した受信信号は、移動局ＰＳ１においてＤ４が再生され、Ｄ５とＤ６は第１バッファ２２４内にある。

ここで、基地局ＣＳ２においてはジッタバッファを蓄積する必要があることから、基地局ＣＳ２から届く受信信号は、基地局ＣＳ１から届く受信信号よりも遅れて到着する。従って基地局ＣＳ２を介して到達した受信信号は、Ｄ４とＤ５のみであって第２バッファ２２６に蓄積され、Ｄ６はまだ基地局ＣＳ２のジッタバッファにある。すなわち、データ１つ分ずれた状態である。

そして移動局ＰＳ１の時間差検出部２３０は、第１バッファ２２４および第２バッファ２２６に蓄積された受信信号を比較することにより、夫々の受信信号を受信した時間差を検出する（Ｓ１０８）。比較としては、双方のバッファに蓄積された受信信号（音声信号）を所定時間分抽出し、時間方向に相対的に推移させつつ相関値を計算し、相関値が所定の閾値以上となる場合を検出することにより、データ間の時間差を導出することができる。閾値以上の相関値が取得できなかった場合は同期が取得できなかったものとして、所定時間経過後に再度比較を行う。

次に図４（ｃ）に示すように、ハンドオーバを実行する（Ｓ１１０）。すなわち移動局ＰＳ１と基地局ＣＳ１とのセッションを開放し、基地局ＣＳ１とＣＳ３との接続も開放される。このとき移動局ＰＳ１における音声再生も、時間差検出部２３０が検出した時間差に基づいて、音声再生する信号を第１バッファから第２バッファに切り替える。このとき移動局ＰＳ１と基地局ＣＳ１のセッションが開放されているため新たな受信信号の蓄積はないが、第１バッファ２２４から時間差に応じた時間分のデータを再生することにより、基地局ＣＳ２から第２バッファ２２６に受信信号が蓄積されるのを待つ。そして再生する信号を第２バッファ２２６に蓄積された受信信号に切り替えることにより、基地局ＣＳ１、ＣＳ２の音声信号の同期を行うことができる。

図４（ｃ）においては、移動局ＰＳ２から送出されたデータをＤ７〜Ｄ９とすると、移動局ＰＳ１では、基地局ＣＳ１とのセッションは開放されているが、第１バッファ２２４に蓄積されていたＤ７を再生し、次のタイミングで第２バッファ２２６に蓄積されているＤ８を再生する。すなわち第２バッファ２２６においてＤ７をとばして再生することとなる。このようにハンドオーバ元基地局ＣＳ１よりもハンドオーバ先基地局ＣＳ２から到達する受信信号が遅れている場合においては、端末制御部２１０は、時間差検出部２３０が検出した時間差に基づいて第２バッファ２２６の先頭アドレスを後ろにシフトすることにより、同期を行うことができる。

ここで第２バッファ２２６の先頭アドレスを後ろにシフトするということは、第２バッファ２２６の容量が小さくなったことを意味する。そのため、次回のハンドオーバに備えて、第２バッファ２２６の容量が第１バッファとしての容量を満たすように拡張し、受信信号の蓄積を開始する。第２バッファ２２６への受信信号の蓄積は、第１バッファ２２４への蓄積と同様に、受信信号の伸張や間欠的な再生によって余剰分を生成することによって実現することができる。

また上記実施形態においてはハンドオーバ先の基地局ＣＳ２から到達する受信信号が遅れている場合について説明したが、ハンドオーバ元の基地局ＣＳ１よりもハンドオーバ先の基地局ＣＳ２から到達する受信信号が進んでいる場合においては、第２バッファ２２６の蓄積量を拡張することによって基地局ＣＳ１、ＣＳ２の音声信号の同期を行うことができる。上記したように基地局ＣＳ２ではジッタバッファを蓄積する必要があることからハンドオーバ先の方が遅れがちであるが、通信網１３０における回線遅延の分散が大きいために、ハンドオーバ先の音声信号の方が進んで到達する場合も考えられるからである。

図６はハンドオーバ先の基地局ＣＳ２から到達する受信信号が進んでいる場合を説明する図である。図６（ａ）では基地局ＣＳ１から到達するデータがＤ１〜Ｄ３であって、Ｄ１が再生され、Ｄ２とＤ３が第１バッファに蓄積される状態にある。ここでＣＳ２から到達するデータが進んでおり、Ｄ２が破棄され、Ｄ３とＤ４が第２バッファ２２６に蓄積されている。

そこでまず、両データの時間差を導出する。そして得られた時間差に基づき（ここではデータ１つ分）、第２バッファ２２６の蓄積量を拡張し、第２バッファに受信信号を蓄積する。図６（ｂ）において、基地局ＣＳ１から到達するデータがＤ３〜Ｄ５であって、Ｄ３が再生され、Ｄ４とＤ５が第１バッファ２２４に蓄積される。ＣＳ２から到達するデータは、第２バッファ２２６が拡張されたことから、Ｄ４〜Ｄ６が第２バッファ２２６に蓄積される。

このとき第２バッファ２２６のデータはもともと破棄されるものであるから、第２バッファ２２６からの出力を止めることにより、迅速に第２バッファ２２６にデータを蓄積（充填）させることができる。また第１バッファ２２４への蓄積と同様に、出力する信号の伸張や間欠的な再生によって余剰分を生成することによって実現することもできる。

これにより第２バッファ２２６において、基地局ＣＳ２から進んで到着している音声信号の進行を止めることができ、第１バッファ２２４と第２バッファ２２６それぞれの先頭アドレスのデータが同期される。したがって図６（ｃ）に示すように、端末制御部２１０は単に第２バッファ２２６に蓄積されたデータに切り替えることによって、円滑にハンドオーバを実行することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、基地局がＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）を利用してパケットの伝送を行う無線通信システムにおける、移動局、基地局、無線通信システム、および無線通信方法として利用することができる。

無線通信システムを説明するためのシステムブロック図である。 移動局ＰＳの構成を示した機能ブロック図である。 基地局ＣＳの構成を示した機能ブロック図である。 ＩＰ通信網における無線通信システムを説明するためのブロック図である。 無線通信方法を説明するためのフローチャートである。 ハンドオーバ先の基地局ＣＳ２から到達する受信信号が進んでいる場合を説明する図である。 ＩＰ通信網における、特にＲＴＰを用いた無線通信システムを説明するためのブロック図である。

符号の説明

ＣＳ…基地局、ＰＳ…移動局、１００…無線通信システム、１３０…通信網、１４０…管理サーバ、２１０…端末制御部、２１２…端末メモリ、２１４…表示部、２１６…操作部、２１８…音声入力部、２２０…音声出力部、２２２…無線通信部、２２４…第１バッファ、２２６…第２バッファ、２３０…時間差検出部、２５０…基地局制御部、２５２…基地局メモリ、２５４…基地局無線通信部、２５６…ハンドオーバ予測通知部、２５８…接続部、２７０…パケット送受信部、２７２…ジッタバッファ

Claims (10)

1. 他の基地局とＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）で接続される基地局と無線通信を行う移動局において、
   ハンドオーバ元基地局からの受信信号を蓄積する第１バッファと、
   ハンドオーバ先基地局からの受信信号を蓄積する第２バッファと、
   前記第１バッファおよび第２バッファに蓄積された受信信号を比較することにより夫々の受信信号を受信した時間差を検出する時間差検出部と、
   前記時間差検出部が検出した時間差に基づいて、音声再生する信号を前記第１バッファから第２バッファに切り替える制御部と、
   を備えることを特徴とする移動局。
2. ハンドオーバ元基地局よりもハンドオーバ先基地局から到達する受信信号が遅れている場合において、
   前記制御部は、前記時間差検出部が検出した時間差に基づいて第２バッファの先頭アドレスを後ろにシフトすることを特徴とする請求項１記載の移動局。
3. ハンドオーバ元基地局よりもハンドオーバ先基地局から到達する受信信号が進んでいる場合において、
   前記制御部は、前記時間差検出部が検出した時間差に基づいて第２バッファの蓄積量を拡張することを特徴とする請求項１記載の移動局。
4. 前記第１バッファは、音声通話開始時、ハンドオーバ開始が予測された時、または一度蓄積したバッファが使用された時を契機として蓄積を開始し、
   前記第２バッファは、ハンドオーバ先基地局との接続開始時を契機として蓄積を開始することを特徴とする請求項１記載の移動局。
5. 前記ハンドオーバ開始が予測された時とは、当該移動局または現在接続している基地局において通信品質が所定基準以下に低下した場合であることを特徴とする請求項４記載の移動局。
6. 前記制御部は、ハンドオーバが完了した時を契機として、前記第２バッファの容量が前記第１バッファとしての容量に満たないとき、前記第２バッファの蓄積量を拡張し、かつ受信信号を蓄積して補充することを特徴とする請求項４記載の移動局。
7. 前記制御部は、前記第１バッファから音声を伸張させ、または間欠的に再生し、前記第１バッファに到達する音声信号よりも読み出す音声信号を長い時間をかけて再生することにより、前記第１バッファに音声信号を蓄積することを特徴とする請求項１記載の移動局。
8. 他の基地局とＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）で接続される基地局において、
   当該基地局と無線通信を行う移動局に対し、該移動局との通信品質が所定基準以下に低下した場合に、受信信号のバッファリングを開始すべきことを通知するための信号を送出するハンドオーバ予測通知部を備えたことを特徴とする基地局。
9. 移動局と、該移動局と無線通信を行う複数の基地局とを含む無線通信システムにおいて、
   前記移動局は、
   ハンドオーバ元基地局からの受信信号を蓄積する第１バッファと、
   ハンドオーバ先基地局からの受信信号を蓄積する第２バッファと、
   前記第１バッファおよび第２バッファに蓄積された受信信号を比較することにより夫々の受信信号を受信した時間差を検出する時間差検出部と、
   前記時間差検出部が検出した時間差に基づいて、音声再生する信号を前記第１バッファから第２バッファに切り替える制御部と、
   を備え、
   前記基地局は、
   他の基地局とＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）で接続され、
   当該基地局と無線通信を行う移動局に対し、該移動局との通信品質が所定基準以下に低下した場合に、受信信号のバッファリングを開始すべきことを通知するための信号を送出するハンドオーバ予測通知部を備えたことを特徴とする無線通信システム。
10. 他の基地局とＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）で接続される基地局と無線通信を行う移動局において、
    ハンドオーバ元基地局からの受信信号を第１バッファに蓄積するステップと、
    ハンドオーバ先基地局からの受信信号を第２バッファに蓄積するステップと、
    前記第１バッファおよび第２バッファに蓄積された受信信号を比較することにより夫々の受信信号を受信した時間差を検出するステップと、
    前記時間差検出部が検出した時間差に基づいて、音声再生する信号を前記第１バッファから第２バッファに切り替えるステップとを含むことを特徴とする無線通信方法。

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