JP2007202006A - 移動体通信システム、基地局装置及び基地局装置の制御方法 - Google Patents

移動体通信システム、基地局装置及び基地局装置の制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】通信相手側の無線通信品質に応じて、End−to−Endの通信状態を最適な状態に保つこと。
【解決手段】リアルタイムデータ処理部24は、第1の端末装置からの無線信号を受信する他の基地局装置から、該無線信号に応じたリアルタイムデータをIPネットワーク16及びIPインターフェース部50を介して受信する。無線通信部40は、他の基地局装置から受信したリアルタイムデータに応じた無線信号を生成し、該無線信号を第2の端末装置に送信する。無線通信制御部28は、他の基地局装置から通知される、該他の基地局装置と第1の端末装置との間の無線通信における通信品質を表す情報に基づいて、受信したリアルタイムデータに応じた無線信号の第2の端末装置への送信に制限を加える。
【選択図】図2

Description

本発明は、移動体通信システム、基地局装置及び基地局装置の制御方法に関し、特に、第1の端末装置から無線信号を受信する第1の基地局装置と、第1の基地局装置とネットワークを介して接続されるとともに第2の端末装置に無線信号を送信する第2の基地局装置とを含むシステムに関する。
近年、携帯電話やPHS(Personal Handy-phone System)等の移動体通信システムでは、通話品質の向上や回線コストの削減などを目的として、基地局装置間のバックボーンが従来のISDN(Integrated Service Digital Network)等の回線交換網からIP(Internet Protocol)ネットワーク(インターネットを含む)に切り替えられつつある。かかる移動体通信システムでは、基地局装置がインターネット網と無線通信区間とをつなぐゲートウェイとなり、IPネットワーク及び無線通信区間のプロトコルを相互に変換する役割を果たす。すなわち、プロトコル変換型の音声IP通信を行う基地局装置は、端末装置から受信した音声データをRTP(Real-time Transport Protocol)パケット等を含むIPパケットに変換し、当該IPパケットをIPネットワークに送出したり、逆に、IPネットワークから受信したIPパケットを音声データに応じた無線信号に変換して端末装置に送信したりする。
なお、無線区間における通信プロトコルをIP化したすることにより、基地局装置においてプロトコル変換の必要がないEnd−to−End型の音声IP通信システムも存在する。例えば、下記特許文献1には、IPネットワーク及び無線区間を介してVoIP(Voice over IP)などのリアルタイムデータ通信をEnd−to−Endで行う無線情報端末において、無線情報端末とIPネットワークとの間に存在する無線区間の無線状況や無線情報端末の無線インターフェースの情報(無線インターフェースデバイスの種類、音声コーデックの種類、および音声コーデックのパケット化周期、リアルタイム通信データの送信状況等)に基づいてセッション情報(RTPパラメータ情報等)を決定し、セッションを確立するための技術が開示されている。この技術によれば、IPネットワークと無線通信区間とがIPベースでシームレスに接続され、通信中に一方の無線通信状態が悪化すると、無線情報端末においてセッション情報が再決定され、SIP(Session Initiation Protocol)等の呼制御プロトコルを通じて当該セッション情報を両端末で共有しセッションを張り直すことが可能となっている。
特開2004−328079号公報
IPネットワークと非IPベースの無線通信区間が基地局装置にて接続されるような上記プロトコル変換型の音声IP通信を行うシステムにおいては、基地局装置が通信相手側の無線区間における通信状態を把握する手段がなかった。このため、例えば、一方の端末装置において、電波状態の悪化に伴ってFER(Frame Error Rate)が上昇しハンドオーバが必要となる状況になっても、通信相手側の基地局装置で当該ハンドオーバの起動タイミングを知ることができないため、ハンドオーバ時に発生するノイズ信号を破棄して代わりに無音信号を端末装置に送信する等の制御を行うことができず、ノイズが相手側の端末に送られてしまうという問題があった。
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、基地局装置において、通信相手側の無線通信品質に応じて、End−to−Endの通信状態を最適な状態に保つことのできる移動体通信システム、基地局装置及び基地局装置の制御方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る移動体通信システムは、第1の端末装置から無線信号を受信する第1の基地局装置と、前記第1の基地局装置とネットワークを介して接続されるとともに第2の端末装置に無線信号を送信する第2の基地局装置と、を含む移動体通信システムであって、前記第1の基地局装置は、前記第1の端末装置から受信した無線信号を該信号に応じたリアルタイムデータに変換し、該リアルタイムデータを前記第2の基地局装置に送信する手段と、前記第1の端末装置との無線通信における通信品質を表す無線通信品質情報を前記第2の基地局装置に通知する通信品質通知手段とを含み、前記第2の基地局装置は、前記第1の基地局装置から受信したリアルタイムデータを該受信したリアルタイムデータに応じた無線信号に変換し、該無線信号を前記第2の端末装置に送信する手段と、前記第1の基地局装置から通知された無線通信品質情報に基づいて、前記受信したリアルタイムデータに応じた無線信号の前記第2の端末装置への送信に制限を加える無線通信制御手段とを含む、ことを特徴としている。
また、本発明に係る基地局装置は、第1の端末装置から無線信号を受信する他の基地局装置から、該無線信号に応じたリアルタイムデータをネットワークを介して受信する基地局装置であって、前記他の基地局装置から受信したリアルタイムデータに応じた無線信号を生成し、該無線信号を第2の端末装置に送信する手段と、前記他の基地局装置から通知される、該他の基地局装置と前記第1の端末装置との間の無線通信における通信品質を表す無線通信品質情報に基づいて、前記受信したリアルタイムデータに応じた無線信号の前記第2の端末装置への送信に制限を加える無線通信制御手段とを含む、ことを特徴としている。
また、本発明に係る基地局装置の制御方法は、第1の端末装置から無線信号を受信する他の基地局装置から、該無線信号に応じたリアルタイムデータをネットワークを介して受信する基地局装置の制御方法であって、前記他の基地局装置から受信したリアルタイムデータに応じた無線信号を生成し、該無線信号を第2の端末装置に送信するステップと、前記他の基地局装置から通知される、該他の基地局装置と前記第1の端末装置との間の無線通信における通信品質を表す無線通信品質情報に基づいて、前記受信したリアルタイムデータに応じた無線信号の前記第2の端末装置への送信に制限を加える無線通信制御ステップとを含む、ことを特徴としている。
本発明では、基地局装置において、第1の端末装置から無線信号を受信する他の基地局装置から、該無線信号に応じたリアルタイムデータを受信する。そして、他の基地局装置から受信したリアルタイムデータを応じた無線信号を生成し、該無線信号を第2の端末装置に送信する。また、他の基地局装置から通知される、該他の基地局装置と第1の端末装置との間の無線通信品質情報を取得する。そして、該無線通信品質情報に基づいて、受信したリアルタイムデータに応じた無線信号の第2の端末装置への送信に制限を加える。本発明によれば、基地局装置において、通信相手側の無線通信品質をリアルタイムで把握し、それに応じて端末装置への無線信号の送信を制御することが可能となり、End−to−Endの通信状態を最適な状態に保つことができる。
また、本発明の一態様では、前記リアルタイムデータは、音声データであって、前記無線通信制御手段は、前記無線通信品質情報により示される通信品質が所定品質以下である場合に、前記第2の端末装置に無音の音声データに応じた無線信号を送信する、又は前記第2の端末装置への無線信号の送信を停止する。こうすれば、基地局装置において、通信相手側の無線通信品質をリアルタイムで把握し、それに応じて端末装置に無音の音声データに応じた無線信号を送信する、又は端末装置への無線信号の送信を停止することが可能となり、音声通信におけるEnd−to−Endの通信状態を最適な状態に保つことができるようになる。
また、本発明の一態様では、前記ネットワークは、IPネットワークである。こうすれば、IPネットワークと非IPベースの無線通信区間とを接続する基地局装置において、通信相手側の無線通信品質をリアルタイムで把握し、それに応じて端末装置への無線信号の送信を制御することが可能となり、End−to−Endの通信状態を最適な状態に保つことができるようになる。
また、本発明の一態様では、前記リアルタイムデータの送信は、RTP(Real-time Transport Protocol)に基づいて行われ、前記通信品質通知手段は、前記無線通信品質情報をRTCP(RTP Control Protocol)パケットに含めて前記第2の基地局装置に通知する。こうすれば、IPネットワークと非IPベースの無線通信区間とを接続する基地局装置において、通信相手側の無線通信品質をPTCPパケットにて随時受信し、それに応じて端末装置への無線信号の送信を制御することが可能となり、RTPに基づくリアルタイムデータの送受信においてEnd−to−Endの通信状態を最適な状態に保つことができるようになる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る移動体通信システム10の構成を示す図である。同図に示すように、移動体通信システム10は、IPネットワーク16に接続される複数の基地局装置12と各基地局装置12とそれぞれ無線伝送路で接続される複数の端末装置14とを含んで構成される。
図2は、基地局装置12の構成を示す機能ブロック図である。基地局装置12は、制御部20、アンテナ30、無線通信部40及びIPインターフェース部50を含んで構成され、複数の端末装置14それぞれと無線信号の送受信を行うとともに、他の複数の基地局装置それぞれとIPネットワーク16を介してリアルタイムデータの送受信を行う。
以下では、図1において、端末装置14aと端末装置14bとが互いにリアルタイムデータの送受信を行う場合における基地局装置12aを例にとって説明する。基地局装置12aは、端末装置14bからの無線信号を受信する基地局装置12bから、当該無線信号に応じたリアルタイムデータをIPネットワーク16を介して受信するとともに、受信したリアルタイムデータに応じた無線信号を生成し、当該無線信号を端末装置14aに送信する。また、基地局装置12aは、端末装置14aから無線信号を受信するとともに、当該無線信号に応じたリアルタイムデータを生成し、IPネットワーク16を介して基地局装置12bに送信する。
無線通信部40は、無線部42、復調部44、変調部46及び信号処理部48を含んで構成される。アンテナ30は、無線部42に接続される。無線部42は、送信部と受信部を備え、アンテナ30を時分割で制御して送信と受信とを順次切り替える。無線部42の受信部は、ローノイズ増幅器、ダウンコンバータ等を備え、アンテナ30で受信される受信信号を増幅して復調部44に出力する。復調部44は、無線部42の受信部から入力される受信信号をベースバンド信号に変換して信号処理部48に出力する。変調部46は、信号処理部48から入力されるベースバンド信号を送信信号に変換して無線部42の送信部に出力する。無線部42の送信部は、アップコンバータ、電力増幅器等を備え、変調部46から入力される送信信号を送信出力レベルにまで増幅してアンテナ30に出力する。
信号処理部48は、信号変換回路等を備え、制御部20のリアルタイムデータ処理部24から入力される複数のリアルタイムデータをベースバンド信号に変換し、ベースバンド信号を端末装置14aへ送信できるように変調部46に出力する。また、復調部44から入力される端末装置14aからのベースバンド信号からリアルタイムデータを抽出し、リアルタイムデータをリアルタイムデータ処理部24に出力する。
IPインターフェース部50は、IPネットワーク16(インターネットを含む)に接続されるとともに、リアルタイムデータ処理部24及び通信品質通知部26にも接続され、リアルタイムデータ処理部24及び通信品質通知部26からそれぞれ入力されるRTPパケット及びRTCPパケットを、IPネットワーク16を介して基地局装置12bに送信する。また、IPインターフェース部50は、IPネットワーク16から入力される基地局装置12bからのRTPパケット及びRTCPパケットを、それぞれリアルタイムデータ処理部24及び通信品質測定部26に出力する。
制御部20は、無線通信品質測定部22、リアルタイムデータ処理部24、通信品質通知部26及び無線通信制御部28を含んで構成され、基地局装置12全体の制御を行う。制御部20は、CPU及びメモリ等から構成される。
無線通信品質測定部22は、無線部42と接続され、端末装置14aからの受信信号に基づいて端末装置14aとの無線通信における通信品質を測定し、当該通信品質を表す無線通信品質情報を通信品質測定部26に出力する。通信品質は、例えばFERの大きさ等で表されるが、FERは電波状態の悪化に応じて、すなわち妨害波レベルの増大に伴って上昇する。そのため、無線通信品質情報には、端末装置14aと基地局装置12aとの間の無線通信におけるFERや、基地局装置12aにおいて受信される所望波信号レベルと妨害波信号レベルとの比(D/U比)等が用いられる。
リアルタイムデータ処理部24は、信号処理部48から入力されるリアルタイムデータにRTPヘッダ等を付けてRTPパケットを生成し、IPインターフェース部50に出力する。また、IPネットワーク16から受信されるRTPパケットからリアルタイムデータを取り出し、信号処理部48に出力する。さらに、リアルタイムデータ処理部24は、受信したRTPパケットの欠落や到着時間間隔のジッタ(ひずみ)等を測定し、当該測定に関する統計データを定期的に通信品質通知部26へ送る。なお、RTPパケットは、図3に示すように、IPヘッダ、UDP(User Datagram Protocol)ヘッダ、RTPヘッダ及びG711やG723.1等のリアルタイムデータを含むRTPペイロードから構成される。
通信品質通知部26は、上記受信したRTPパケットに関する統計データをリアルタイムデータ処理部24から取得して、当該統計データにRTCPヘッダ等を付けてRTCPパケットを生成し、IPインターフェース部50に出力する。また、IPインターフェース部50から入力されるRTCPパケットから通信相手側のRTPパケットに関する統計データを取り出す。RTPが音声・動画像データそのものを送受信するプロトコルであるのに対し、RTCPは、周期的に、パケットロス、遅延ジッタ、ラウンドトリップ等の回線品質を評価し、その帯域に見合ったリアルタイム通信を実現するため情報を送受信するためのプロトコルである。
さらに、通信品質通知部26は、無線通信品質測定部22から入力される無線通信品質情報にRTCPヘッダ等を付けてRTCPパケットを生成し、IPインターフェース部50に出力する。このRTCPパケットは、例えば、RTCPパケットAPP(Application-Defined)である。また、IPインターフェース部50から入力されるRTCPパケットから通信相手側(基地局装置12bと端末装置14bとの間)の無線通信品質情報を取り出し、無線通信制御部28に出力する。これにより、基地局装置は、通信相手側の無線区間における通信状態を把握することができる。なお、通信品質通知部26は、上記無線通信品質測定部22から入力される無線通信品質情報を、RTCPパケットの一つであって以下に説明するSender Report(以下、SR)又はReceiver Report(以下、RR)等のレポートブロック内(例えば、profile−specific extension)に格納し、IPインターフェース部50に出力してもよい。
RTCPパケットは、図4に示すように、IPヘッダ、UDPヘッダ、RTCPヘッダ及び送信者情報やレポートブロックなどを含むRTCPペイロードから構成される。RTCPパケットの一つであるRRは、受信者から送信者に対してRTP受信状態(RTPパケットの受信品質に関する情報)を通知するためのRTCPパケットであり、図6に示すように、RTCPヘッダには、バージョン情報(V:Version)、パディング(P:Padding)、レセプションレポートカウント(RC:Reception Report Count)、パケットタイプ(PT:Packet Type)、レポート長、このパケットの送信者の同期送信元(SSRC:Sychronization Source)識別子を格納する各フィールドが設けられている。また、RTCPヘッダに続くRTCPペイロードには、RTP受信情報からなるレポートブロックが格納されることになっている。すなわち、上記レポートブロックには、パケットの送信者の同期送信元(SSRC)識別子、RTP損失率、損失RTPパケット数、受信シーケンス番号、到着時間間隔のジッタの平均値、最後に受信したSRの送信時刻、最後にSRを受信した時刻からこのRRを送るまでの時間が格納されることになっている。
RTCPパケットの一つであるSRは、送信者から受信者に対して送信状態(送信リアルタイムデータに関する情報)を通知するためのRTCPパケットである。SRでは、図5に示すように、RTCPヘッダに続くRTCPペイロードとして、NTP(Network Time Protocol)タイムスタンプ、RTPタイムスタンプ、送信RTPパケット数及び送信RTPバイト数からなる送信者情報が格納され、さらにRTP送信情報からなるレポートブロックが格納されることになっている。SRもRRも付加情報のためにprofile−specific extensionを使うことができる。
無線通信制御部28は、通信品質通知部26から入力される通信相手側(基地局装置12bと端末装置14bとの間)の無線通信品質情報に基づいて、基地局装置12bから受信したリアルタイムデータに応じた無線信号の端末装置12aへの送信に制限を加える。例えば、受信したリアルタイムデータが音声データである場合、基地局装置12bと端末装置14bとの間の通信品質(例えば、FERやD/U比)が所定の品質以下になると、端末装置14bが他の基地局装置(例えば、図1における基地局装置12c)にハンドオーバして、通信品質の劣化を防ぐ場合がある。このとき、基地局装置12aは、基地局装置12bから随時通知される無線通信品質情報により、事前に端末装置14bのハンドオーバの起動タイミングを把握することができる。このため、当該ハンドオーバ時に発生するノイズを端末装置14aにそのまま送信させないための制御を行うことができる。すなわち、端末装置14aの通信相手である端末装置14bがハンドオーバを起動するタイミングで、基地局装置12aは、端末装置14aに無音の音声データに応じた無線信号を送信することができる。また、端末装置14aへの無線信号の送信を停止してもよい。こうすれば、ハンドオーバ時に発生するノイズが相手側の端末装置に送られるのを防ぐことができるようになる。
次に、本発明の実施の形態に係るハンドオーバ時のノイズ無音化処理を、図7のフローチャートに基づいて説明する。ここでは、基地局装置12aに無線接続された端末装置14aと基地局装置12bに無線接続された端末装置14bとが音声通信を行う場合を想定する(端末装置14a及び14bが送受信する無線信号等は図示していない)。なお、図7では、基地局装置12aからのRTPパケット及びRTCPパケットと、基地局装置12bからのRTPパケット及びRTCPパケットとが、同数かつ交互に送信されているように示されているが、送信パケット数及び送信順序は図7に示す処理シーケンスに限定されるものではない。
はじめに、端末装置14aと端末装置14bとの間で音声通信が開始される(S100)。基地局装置12aは、端末装置14aからの受信信号を信号処理部48にて音声データに変換し、当該音声データをリアルタイムデータ処理部24でRTPパケットの形式にした後に、IPインターフェース部50を介して当該RTPパケットを基地局装置12bに送信する(S102)。同時に又は相前後して、基地局装置12aは、端末装置14bからの受信信号に応じた音声データを含むRTPパケットを、基地局装置12bからIPインターフェース50を介して受信する(S104)。基地局装置12aは、リアルタイムデータ処理部24にて受信したRTPパケットから音声データを取り出し、当該音声データを信号処理部24にて無線信号に変換して、端末装置12aに送信する。
この間、基地局装置12a及び基地局装置12bは、音声データに関する各種送信情報、リアルタイムデータ処理部24にて測定されるRTPパケットの受信状況に係る統計情報、あるいは無線通信品質測定部22にて測定される端末装置との無線通信品質情報(例えば、FER)等を、それぞれ通信品質通知部26にてRTCPパケットの形式に変換し、相手側の基地局装置に高頻度で送信する(S106、S108)。その後も同様に、基地局装置12a及び基地局装置12bは、RTPパケット及びRTCPパケットの送受信を繰り返す(S110、S112、S114)。
ここで、基地局装置12b付近の電波状態が悪化し、基地局装置12bにおいて端末装置14bとの間の無線通信におけるFERが上昇すると、基地局装置12aは、基地局装置12bから通知されるFERに基づいて、基地局装置14bにおけるFERの上昇を認識し、端末装置14bがハンドオーバを起動すること及びそのタイミングを把握する(S116)。FERが所定の値以上になると、端末装置14bは、端末装置14aとの間の音声通信を切断し(S118)、基地局装置12bから基地局装置12cにハンドオーバする(S120)。この間(S118からS120まで)、基地局装置12aは、無線通信制御部28により端末装置12aへの無線信号の送信を一時停止し、端末装置14bのハンドオーバに伴って発生するノイズがそのまま端末装置12aに送信されるのを防ぐ。
以上に述べた移動体通信システム、基地局装置及び基地局装置の制御方法によれば、基地局装置において、通信相手側の無線通信品質をリアルタイムで把握し、それに応じて端末装置への無線信号の送信を制御することが可能となり、End−to−Endの通信状態を最適な状態に保つことができる。
なお、本発明は、以上に説明した実施の形態に限定されるものではない。例えば、本発明は、IPネットワークで接続された基地局装置が相互にRTPパケットを送受信する移動体通信システムだけでなく、基地局装置同士がネットワークで接続されるあらゆる種類の移動体通信システムに適用可能である。
本発明の実施の形態に係る移動体通信システムの構成図である。 本発明の実施の形態に係る基地局装置の機能ブロック図である。 RTPパケットの構成を示す図である。 RTCPパケットの構成を示す図である。 RTCPパケット(Sender Report)の構成を示す図である。 RTCPパケット(Receiver Report)の構成を示す図である。 ハンドオーバ時に発生するノイズの無音化処理を説明するシーケンス図である。
符号の説明
10 移動体通信システム、12 基地局装置、14 移動局装置、16 通信ネットワーク、20 制御部、22 無線通信品質測定部、24 リアルタイムデータ処理部、26 通信品質通知部、28 無線通信制御部、30 アンテナ、40 無線通信部、42 無線部、44 復調部、46 変調部、48 信号処理部、50 IPインターフェース部。

Claims (6)

  1. 第1の端末装置から無線信号を受信する第1の基地局装置と、前記第1の基地局装置とネットワークを介して接続されるとともに第2の端末装置に無線信号を送信する第2の基地局装置と、を含む移動体通信システムであって、
    前記第1の基地局装置は、
    前記第1の端末装置から受信した無線信号を該信号に応じたリアルタイムデータに変換し、該リアルタイムデータを前記第2の基地局装置に送信する手段と、
    前記第1の端末装置との無線通信における通信品質を表す無線通信品質情報を前記第2の基地局装置に通知する通信品質通知手段とを含み、
    前記第2の基地局装置は、
    前記第1の基地局装置から受信したリアルタイムデータを該受信したリアルタイムデータに応じた無線信号に変換し、該無線信号を前記第2の端末装置に送信する手段と、
    前記第1の基地局装置から通知された無線通信品質情報に基づいて、前記受信したリアルタイムデータに応じた無線信号の前記第2の端末装置への送信に制限を加える無線通信制御手段とを含む、
    ことを特徴とする移動体通信システム。
  2. 請求項1に記載の移動体通信システムにおいて、
    前記リアルタイムデータは、音声データであって、
    前記無線通信制御手段は、前記無線通信品質情報により表される通信品質が所定品質以下である場合に、前記第2の端末装置に無音の音声データに応じた無線信号を送信する、又は前記第2の端末装置への無線信号の送信を停止する、
    ことを特徴とする移動体通信システム。
  3. 請求項1又は2に記載の移動体通信システムにおいて、
    前記ネットワークは、IPネットワークである、
    ことを特徴とする移動体通信システム。
  4. 請求項3に記載の移動体通信システムにおいて、
    前記リアルタイムデータの送信は、RTP(Real-time Transport Protocol)に基づいて行われ、
    前記通信品質通知手段は、前記無線通信品質情報をRTCP(RTP Control Protocol)パケットに含めて前記第2の基地局装置に通知する、
    ことを特徴とする移動体通信システム。
  5. 第1の端末装置から無線信号を受信する他の基地局装置から、該無線信号に応じたリアルタイムデータをネットワークを介して受信する基地局装置であって、
    前記他の基地局装置から受信したリアルタイムデータに応じた無線信号を生成し、該無線信号を第2の端末装置に送信する手段と、
    前記他の基地局装置から通知される、該他の基地局装置と前記第1の端末装置との間の無線通信における通信品質を表す無線通信品質情報に基づいて、前記受信したリアルタイムデータに応じた無線信号の前記第2の端末装置への送信に制限を加える無線通信制御手段とを含む、
    ことを特徴とする基地局装置。
  6. 第1の端末装置から無線信号を受信する他の基地局装置から、該無線信号に応じたリアルタイムデータをネットワークを介して受信する基地局装置の制御方法であって、
    前記他の基地局装置から受信したリアルタイムデータに応じた無線信号を生成し、該無線信号を第2の端末装置に送信するステップと、
    前記他の基地局装置から通知される、該他の基地局装置と前記第1の端末装置との間の無線通信における通信品質を表す無線通信品質情報に基づいて、前記受信したリアルタイムデータに応じた無線信号の前記第2の端末装置への送信に制限を加える無線通信制御ステップとを含む、
    ことを特徴とする基地局装置の制御方法。
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