JP2011244395A - 無線通信装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる無線通信ネットワークへのハンドオーバを行った際、再生品質の低下を防止可能な無線通信装置を提供する。
【解決手段】第１無線通信ネットワーク１２１から第２無線通信ネットワーク１２２へハンドオーバを行うことが決定されると、遅延予測部３２１は、位置情報取得部３３０から取得した位置情報に対応付けられたネットワーク遅延値を、遅延値テーブル３２２から読み出す。遅延予測部３２１は、第２無線通信遅延時間βと、ハンドオーバ前の第１無線通信遅延時間αとを用いて、最適なジッタバッファサイズを予測し、ジッタバッファ制御部３２０にこの予測したジッタバッファサイズを供給する。ジッタバッファ制御部３２０は、遅延予測部３２１から供給されたジッタバッファサイズに切り替えるように、ジッタバッファ３０９を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、異なる無線通信ネットワーク間でのハンドオーバが可能な無線通信装置及びその制御方法に関する。

ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）では、ユビキタス環境の実現に向け、例えば携帯電話のネットワークや無線ＬＡＮといった異なる複数の無線通信ネットワーク間でのハンドオーバが可能で、シームレスな移動を行うことができるＩＰモビリティ技術が検討されている。このＩＰモビリティ技術における具体的なプロトコルとしては、通信端末個々の移動をサポートするモバイルＩＰｖ４及びモバイルＩＰｖ６（以下、これらを総称して「モバイルＩＰ」という。）や、ネットワーク単位での移動をサポートするＮＥＭＯ（Network Mobility）がある。

ところで、無線通信ネットワークを介して、ＶｏＩＰ等のリアルタイム性を有するアプリケーションを実行する場合、無線通信経路の許容帯域は、フェージング等の伝搬環境に依存して変化し、その許容帯域の変化に応じて通信端末が受信するパケットの到着間隔も変化する。このため、一般には、通信端末にジッタバッファを設け、受信したパケットを一旦ジッタバッファに溜め込み、その後、アプリケーションに応じた間隔でジッタバッファからパケットを読み出して再生することが行われる。これにより、パケットの揺らぎ、すなわち到着間隔のずれ（ジッタ）によるパケットの再生間隔のずれが吸収され、再生音質等の再生品質の低下が防止される。

また、ジッタが大きく、ジッタバッファ内のパケットがなくなって無音等が発生してしまう場合や、短時間で大量にパケットを受信して、パケットがジッタバッファに入りきらない場合には、再生速度を変えたり、受信したパケットを破棄したり、ジッタバッファのサイズを変更することが行われる。

一方、通信端末が受信するパケットの下り絶対遅延時間、すなわち、相手通信端末から送信されたパケットが、無線通信ネットワークを介して受信されるまでに要する時間（遅延時間）は、無線通信ネットワークによって異なる。このため、通信端末が移動する無線通信装置である場合、異なる無線通信ネットワークにハンドオーバした際、例えば、ハンドオーバ先の下り絶対遅延時間がハンドオーバ元の下り絶対遅延時間より長いと、その差の分だけパケットの受信空き時間が生じることになる。

このような場合、例えば、ジッタバッファからのパケットの読み出し間隔を、アプリケーションに応じた一定の間隔として一定の再生速度でパケットを再生すると、つぎのようなことが起こる。ハンドオーバ元の無線通信ネットワークから受信した最後のパケットがジッタバッファから読み出されるまでに要する時間（すなわち、ジッタバッファ標準遅延時間）よりも、上記の受信空き時間が長い場合、その長い分の時間は、ジッタバッファ内でパケットが空となる。この結果、少なくとも、この時間帯はパケットの再生が行われないので、無音等の状態となって再生品質の低下を招くことになる。

この事象について詳述する。ここで、ハンドオーバ元の無線通信ネットワークＡ及びハンドオーバ先の無線通信ネットワークＢの各々において、受信パケットに揺らぎ（到着間隔のずれ）は無いものとする。

ハンドオーバ先の無線通信ネットワークＢにおける下り絶対遅延時間ＴｄｄｎＢが、ハンドオーバ元の無線通信ネットワークＡにおける下り絶対遅延時間ＴｄｄｎＡよりも長く、かつ、この時間差（ＴｄｄｎＢ−ＴｄｄｎＡ）が、ジッタバッファ内に標準のパケット数が蓄積されているときに受信パケットが受けるジッタバッファ標準遅延時間Ｔａよりも長い場合、式（１）で示される時間Ｔｎはパケットの再生が行われない。
Ｔｎ＝｛（ＴｄｄｎＢ−ＴｄｄｎＡ）−Ｔａ｝ …（１）

しかも、この場合、ハンドオーバ先の無線通信ネットワークＢからパケットを受信すると直ちに再生が行われるため、ジッタを吸収することができない。このようなハンドオーバ時の不具合を改善し得るものとして、ハンドオーバを行う際、ハンドオーバまでの準備時間と、ハンドオーバを行う前後のネットワークにおけるそれぞれの遅延時間とを事前に取得し、これらの時間に基づいてパケットの再生速度を制御するジッタバッファの制御方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２３９６８９号公報

しかし、上記制御方法には、つぎのような問題があった。日本では、第１世代から第２世代移動通信システムの周波数帯には、８００ＭＨｚ帯と１．５ＧＨｚ帯が使用され、第３世代移動通信システムの周波数帯には、８００ＭＨｚ帯と２．０ＧＨｚ帯が使用され、モバイルＷｉＭＡＸでは２．５ＧＨｚ帯が使用されている。このように、移動通信システムの世代が変わると、使用される周波数帯が高くなる傾向にある。

また、移動通信システムで伝送速度を大きくする場合、この伝送速度を収容人数で分け合うことから、１人に割り当てられる通信速度は下がる。このため、高速通信を実現するためには、個々のセルのエリアを小さくして対応することが一般的な手法である。よって、世代が変わると、ネットワークの基地局及びアクセスポイントがカバーするセル領域は、縮小する傾向にある。

第３世代移動通信システムのセル領域は数ｋｍであるが、次世代の第４世代又は第５世代移動通信システムでは、セル領域が半径数百ｍといったミクロセル化又は数十ｍといったピコセル化されていくと予想されている。すなわち、各基地局及び各アクセスポイントが重なる領域も小さくなるので、より高速なハンドオーバが求められる。

例えば、従来よりも縮小したセル領域において、乗り物で高速移動しながら移動通信を行う際、特許文献１に示されたジッタバッファの制御方法では、第１無線通信ネットワークから第２無線通信ネットワークへハンドオーバする際、つぎのようなことが考えられる。すなわち、第１無線通信ネットワーク及び第２無線通信ネットワークにおけるそれぞれの遅延時間を取得するために、パケットのラウンドトリップ（往復時間）だけ待つ必要が発生する。さらに、ハンドオーバまでの準備時間を計算するために、遅延時間の取得や準備時間の計算中にハンドオーバが完了し、ジッタバッファの制御が間に合わない懸念がある。

また、ハンドオーバによる遅延時間の取得や準備時間の計算中に、無線通信装置がさらに第３無線通信ネットワークの領域に入った場合、さらなる遅延時間の取得に要する時間が増え、ますますジッタバッファの制御が間に合わない懸念がある。

本発明の目的は、異なる無線通信ネットワークへのハンドオーバを行っても再生品質の低下を防止可能な無線通信装置及びその制御方法を提供することである。

本発明の無線通信装置は、第１無線通信ネットワーク又は第２無線通信ネットワークに接続され、無線通信を行う無線通信装置であって、前記第１無線通信ネットワーク又は前記第２無線通信ネットワークを介して伝送されるパケットデータを一時的に格納し、当該パケットデータのジッタを補正するバッファ部と、前記バッファ部の容量を制御するバッファ制御部と、前記第１無線通信ネットワーク及び前記第２無線通信ネットワークにそれぞれ接続された無線接続装置からの電波強度を取得する電波強度取得部と、前記電波強度取得部によって取得された電波強度に基づき、前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを行うか否かを決定し、前記ハンドオーバの実行を制御するハンドオーバ制御部と、前記無線通信装置の位置情報を取得する位置情報取得部と、を備え、前記ハンドオーバ制御部によって前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを行うことが決定された場合、前記バッファ制御部は、前記位置情報取得部によって取得された位置情報に基づき、前記バッファ部の容量を制御する構成を有する。

これにより、第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを行うことが決定された場合、バッファ制御部は、位置情報に基づき、バッファ部の容量を制御するので、高速移動中や次世代移動通信ネットワークの下においても、リアルタイム性を低下させることなく、高速なハンドオーバが要求されるハンドオーバ時であっても、バッファ部の制御が可能である。従って、異なる無線通信ネットワークへのハンドオーバを行った際、再生品質の低下を防止することができる。

また、本発明の無線通信装置は、前記位置情報に対応するネットワーク遅延値が格納された遅延値格納部と、前記遅延値格納部から前記位置情報部によって取得された位置情報に対応する前記ネットワーク遅延値を取得し、前記第２無線通信ネットワークを介して伝送される前記パケットデータのネットワーク遅延量を予測する遅延予測部と、を備え、前記ハンドオーバ制御部によって前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを行うことが決定された場合、前記遅延予測部は、前記ネットワーク遅延量を予測し、前記バッファ制御部は、前記遅延予測部によって予測された前記第２無線通信ネットワークのネットワーク遅延量が前記第１無線通信ネットワークのネットワーク遅延量に比べて大きい場合、前記バッファ部の容量を小さくし、前記第２無線通信ネットワークのネットワーク遅延量が前記第１無線通信ネットワークのネットワーク遅延量に比べて小さい場合、前記バッファ部の容量を大きくする構成を有する。

これにより、第２無線通信ネットワークのネットワーク遅延量が第１無線通信ネットワークのネットワーク遅延量に比べて大きい場合、バッファ部の容量が小さくなり、第２無線通信ネットワークのネットワーク遅延量が第１無線通信ネットワークのネットワーク遅延量に比べて小さい場合、バッファ部の容量が大きくなるので、ハンドオーバ先の無線通信ネットワークに適した容量のバッファ部に切り替えることが可能となる。従って、例えば、ＶｏＩＰ通話中にハンドオーバが発生しても、ハンドオーバの前後で相手通信端末と無線通信装置の間での遅延時間を同一に揃えることができ、音途切れが発生することなく、通話を行うことが可能となる。

また、本発明の無線通信装置は、前記遅延予測部によって予測された前記第２無線通信ネットワークを介して伝送される前記パケットデータである音声データのネットワーク遅延量、及び前記バッファ制御部によって制御された前記バッファ部の容量に基づき、再生速度を算出する再生速度制御部と、前記ハンドオーバ制御部によって前記ハンドオーバが行われた場合、前記再生速度制御部によって算出された再生速度になるように、前記音声データの再生速度を変更する速度変更部と、を備えた構成を有する。

これにより、ハンドオーバが行われた場合、音声データのネットワーク遅延量及びバッファ部の容量に基づいて算出された再生速度になるように、音声データの再生速度が変更されるので、ハンドオーバの前から後へ切り替わる際、１倍速に近い速度でバッファ部の滞留時間を変化させることができ、ユーザに違和感を生じさせることなく、より品質の高い通話が可能となる。

また、本発明の無線通信装置は、前記バッファ部に格納された音声データのうち、無音データのパケット数を計数する無音検出部を備え、前記再生速度制御部は、前記無音検出部によって計数された前記無音データのパケット数と、前記第１無線通信ネットワークのネットワーク遅延量と前記遅延予測部によって予測された前記第２無線通信ネットワークのネットワーク遅延量の差である遅延差分値と、前記バッファ制御部によって制御された前記バッファ部の容量に基づき、前記再生速度を算出する構成を有する。これにより、バッファ部に格納された音声データのうち、無音データのパケット数に応じて再生速度が変更されるので、より１倍速に近い速度で滞留時間を変化させることができる。

また、本発明の無線通信装置は、前記遅延値格納部は、前記位置情報に対応するネットワーク遅延値が格納された遅延値テーブルを有し、接続中の無線通信ネットワークに接続されたサーバ装置から受信した情報、当該無線通信装置の周辺に位置する他の無線通信装置から受信した情報、又は当該無線通信装置が通信を行った履歴情報を用いて、前記遅延値テーブルを更新する構成を有する。これにより、最新のネットワーク遅延値に更新されるので、位置や環境が変化しても、高い通話品質を維持することができる。

また、本発明の無線通信装置は、前記位置情報取得部は、ＧＰＳ又は前記第２無線通信ネットワークから前記位置情報を取得する構成を有する。これにより、位置情報を容易に取得することができる。

また、本発明の無線通信装置の制御方法は、第１無線通信ネットワーク又は第２無線通信ネットワークに接続され、無線通信を行う無線通信装置の制御方法であって、前記第１無線通信ネットワーク又は前記第２無線通信ネットワークを介して伝送されるパケットデータを一時的に格納し、当該パケットデータのジッタを補正するバッファ部の容量を制御するバッファ制御ステップと、前記第１無線通信ネットワーク及び前記第２無線通信ネットワークにそれぞれ接続された無線接続装置からの電波強度を取得する電波強度取得ステップと、前記電波強度取得ステップで取得された電波強度に基づき、前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを行うか否かを決定し、前記ハンドオーバの実行を制御するハンドオーバ制御ステップと、前記無線通信装置の位置情報を取得する位置情報取得ステップと、を有し、前記ハンドオーバ制御ステップで前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを行うことが決定された場合、前記バッファ制御ステップでは、前記位置情報取得ステップで取得された位置情報に基づき、前記バッファ部の容量を制御する構成を有する。

これにより、第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを行うことが決定された場合、バッファ制御ステップでは、位置情報に基づき、バッファ部の容量を制御するので、高速移動中や次世代移動通信ネットワークの下においても、リアルタイム性を低下させることなく、高速なハンドオーバが要求されるハンドオーバ時であっても、バッファ部の制御が可能である。従って、異なる無線通信ネットワークへのハンドオーバを行った際、再生品質の低下を防止することができる。

本発明によれば、第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを行うことが決定された場合、バッファ制御部は、位置情報に基づき、バッファ部の容量を制御するので、高速移動中や次世代移動通信ネットワーク下でもリアルタイム性の低下なく、高速なハンドオーバが要求されるハンドオーバ時にもバッファ部の制御が可能である。したがって、異なる無線通信ネットワークへのハンドオーバを行った際、再生品質の低下を防止することができる。

第１の実施形態の無線通信装置１０１が使用可能な通信ネットワークの構成を示す図 無線通信装置１０１の構成を示す機能ブロック図 電話機能部２４０の構成を示す機能ブロック図 電話機能部２４０における遅延予測動作手順を示すフローチャート ＧＰＳから得られた位置情報（経度・緯度）の範囲と第Ｎ無線通信遅延時間（Ｎ＝１，２，・・・）とが対応付けられた遅延値テーブルを示す図 アクセスポイントＩＤから得られる位置情報と第Ｎ無線通信遅延時間（Ｎ＝１，２，・・・）とが対応付けられた遅延値テーブルを示す図 基地局ＩＤから得られる位置情報と第Ｎ無線通信遅延時間（Ｎ＝１，２，・・・）とが対応付けられた遅延値テーブルを示す図 第２の実施形態における電話機能部２４０の構成を示す機能ブロック図 電話機能部２４０における遅延予測動作手順を示すフローチャート 遅延時間差分値（β−α）、ジッタバッファサイズ及び再生速度の関係を示すテーブル 第３の実施形態における無線通信装置１０１が遅延値情報を受信する通信ネットワークの構成を示す図 電話機能部２４０の構成を示す機能ブロック図 電話機能部２４０における遅延値更新手順を示すフローチャート

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の無線通信装置１０１が使用可能な通信ネットワークの構成を示す図である。この通信ネットワークにおいて、移動ノードである無線通信装置１０１は、対向ノードである相手通信端末１０３との間で、リアルタイム通信系のアプリケーションであるＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）による通話を行う。

無線通信装置１０１は、第１無線通信ネットワーク１２１と第２無線通信ネットワーク１２２の間でハンドオーバが可能である。第１無線通信ネットワーク１２１は、第１無線通信ゲートウェイ１３１を介してインターネット１４０に結合されている。また、第２無線通信ネットワーク１２２は、第２無線通信ゲートウェイ１３２を介してインターネット１４０に結合されている。

ここで、第１無線通信ネットワーク１２１は、例えばＬＴＥ（Long Term Evolution）という次世代ネットワークである。また、第２無線通信ネットワーク１２２は、例えば無線ＬＡＮである。なお、第１及び第２無線通信ネットワークはこのような組み合わせに限定されないことは勿論である。

また、本実施形態では、無線通信装置１０１は、ハンドオーバの前、基地局１１１を介して第１無線通信ネットワーク１２１と接続される。また、無線通信装置１０１は、ハンドオーバの後、アクセスポイント１１２を介して第２無線通信ネットワーク１２２と接続される。なお、基地局１１１及びアクセスポイント１１２はそれぞれ無線接続装置に相当する。

相手通信端末１０３は、例えば送受話器を有し、図示しないインターネットサービスプロバイダが提供するサービスを利用できる端末であり、ＶｏＩＰゲートウェイ１３３を介してインターネット１４０に接続されている。

インターネット１４０には、図示しないＳＩＰ（Session Initiation Protocol）サーバやホームエージェント（ＨＡ）が接続されている。

この通信ネットワークでは、ＨＡに、無線通信装置１０１が本来属する無線通信ネットワークで用いるホームアドレスを登録するとともに、ハンドオーバ時にハンドオーバ先の無線通信ネットワークの気付けアドレス（care of address）を登録することが行われる。これにより、無線通信装置１０１は、異なる無線通信ネットワーク間におけるハンドオーバを可能とする。なお、このようなＩＰモビリティ技術については、前述したモバイルＩＰや、ＮＥＭＯにおいて既に公知の技術であるので、ここではその詳細な説明を省略する。

図１に示される第１無線通信遅延時間αは、第１無線通信ゲートウェイ１３１から第１無線通信ネットワーク１２１及び基地局１１１を介して無線通信装置１０１までのパケット遅延時間を意味する。このパケット遅延時間は、パケットに含まれる時間情報とパケット受信間隔から求められる。

また、第２無線通信遅延時間βは、後述するように、遅延予測部３２１（図３参照）が最新の位置情報を取得するように位置情報取得部３３０（図３参照）を制御し、この取得した位置情報に対応付けられたネットワーク遅延値を遅延値テーブル３２２（図３参照）から読み出すことにより得られる。

なお、遅延時間γは、ＶｏＩＰゲートウェイ１３３から第１無線通信ゲートウェイ１３１までのパケット遅延時間を意味する。また、遅延時間δは、ＶｏＩＰゲートウェイ１３３から第２無線通信ゲートウェイ１３２までのパケット遅延時間を意味する。これらの遅延時間γと遅延時間δは、共通のインターネット１４０におけるパケットの送受信に係る時間であることから、第１無線通信遅延時間αと第２無線通信遅延時間βの差分の大きさに比べ、γ≒δとして考えることができる。

図２は、無線通信装置１０１の構成を示す機能ブロック図である。無線通信装置１０１は、第１無線通信ネットワーク１２１に対応する第１無線Ｉ／Ｆ２０１（インターフェース）、第２無線通信ネットワーク１２２に対応する第２無線Ｉ／Ｆ２０２、ＶｏＩＰのアプリケーションを実行する実行部を構成する電話機能部２４０、及び第１無線通信ネットワーク１２１と第２無線通信ネットワーク１２２への接続を制御する通信制御部２３０を有する。また、無線通信装置１０１は、第１無線通信ネットワーク１２１及び第２無線通信ネットワーク１２２の電波強度情報を取得する電波強度情報取得部２１０、及び第１無線通信ネットワーク１２１と第２無線通信ネットワーク１２２との間のハンドオーバを制御するハンドオーバ制御部２２０を有する。

通信制御部２３０は、無線通信を実行する無線通信部を構成するものである。通信制御部２３０は、第１無線通信ネットワーク１２１又は第２無線通信ネットワーク１２２を介して、電話機能部２４０と相手通信端末１０３との間で行われる通話を制御する。また、通信制御部２３０は、ハンドオーバ制御部２２０による制御の下、第１無線Ｉ／Ｆ２０１又は第２無線Ｉ／Ｆ２０２を制御する。

電波強度情報取得部２１０（電波強度取得部）は、第１無線Ｉ／Ｆ２０１及び第２無線Ｉ／Ｆ２０２からそれぞれ対応する第１無線通信ネットワーク１２１及び第２無線通信ネットワーク１２２の電波強度情報を取得し、この取得した電波強度情報をハンドオーバ制御部２２０に供給する。

ハンドオーバ制御部２２０は、電波強度情報取得部２１０から供給された電波強度情報を基に、第１無線通信ネットワーク１２１から第２無線通信ネットワーク１２２へハンドオーバを行うか否かを決定する。ハンドオーバ制御部２２０は、第１無線通信ネットワーク１２１から第２無線通信ネットワーク１２２へのハンドオーバを行うと決定した場合、電話機能部２４０に対し、第２無線通信ネットワーク１２２の遅延予測を行うように指示する。

電話機能部２４０は、ハンドオーバ制御部２２０からの指示を受けると、ハンドオーバ先である第２無線通信ネットワーク１２２の遅延予測を行う。

図３は、電話機能部２４０の構成を示す機能ブロック図である。電話機能部２４０は、例えばソフトフォンからなり、公知のソフトフォンと同様の構成を有する。すなわち、電話機能部２４０は、全体制御部３０１、ボタン入力部３０２、画面表示部３０３、ＳＩＰ制御部３０４、マイク３０５、エンコーダ３０６、パケット送信部３０７、パケット受信部３０８、ジッタバッファ３０９、デコーダ３１０、スピーカ３１１、ジッタバッファ制御部３２０、遅延予測部３２１、遅延値テーブル３２２及び位置情報取得部３３０を有する。

全体制御部３０１は、ハンドオーバ制御部２２０から指示を受けると、第２無線通信遅延時間βの遅延予測を行うために、遅延予測部３２１を制御する。

位置情報取得部３３０は、例えばＧＰＳ(全地球測位システム：Global Positioning System)から位置情報を取得する。また、位置情報取得部３３０は、第２無線通信ネットワーク１２２におけるアクセスポイント１１２のセルＩＤを位置情報として取得する。

遅延値テーブル３２２（遅延値格納部）は、例えば、ＧＰＳの位置情報に対応付けられたネットワーク遅延値を、無線通信装置１０１の通信履歴遅延情報として保持（格納）している。なお、遅延値テーブル３２２は、接続中の通信ネットワークに接続されたサーバ（図示せず）からダウンロードした遅延情報を無線通信装置１０１の通信履歴遅延情報の初期値とする。ユーザは、サーバから必要に応じて遅延情報をダウンロードし、遅延値テーブル３２２を初期化することができる。

遅延予測部３２１は、最新の位置情報を取得するように位置情報取得部３３０を制御し、取得した位置情報に対応付けられたネットワーク遅延値を遅延値テーブル３２２から読み出し、第２無線通信遅延時間β（ネットワーク遅延量）を取得（予測）する。

また、遅延予測部３２１は、この取得した第２無線通信遅延時間βと、ハンドオーバ前にあらかじめ分かっている第１無線通信遅延時間αとを用いて、遅延時間差分値（β−α）を算出し、この遅延差分値である遅延時間差分値（β−α）から最適なジッタバッファサイズを予測する。そして、遅延予測部３２１は、ジッタバッファ制御部３２０にこの予測したジッタバッファサイズを供給する。

ジッタバッファ制御部３２０は、遅延予測部３２１から供給されたジッタバッファサイズに切り替えるように、ジッタバッファ３０９を制御する。ジッタバッファ３０９は第１又は第２無線通信ネットワークを介して伝送されるパケットデータを一時的に格納し、このパケットデータのジッタ（受信間隔のずれ）を補正する。

なお、上記各部の機能は、ＣＰＵがプログラムを実行することによりハードウェア回路とともに実現されてもよいし、全てハードウェア回路で実現されてもよい。

上記構成を有する無線通信装置１０１の動作を示す。図４は、電話機能部２４０における遅延予測動作手順を示すフローチャートである。電話機能部２４０内の全体制御部３０１は、ハンドオーバ制御部２２０によってハンドオーバを行うことが決定され、ハンドオーバ制御部２２０から第２無線通信ネットワーク１２２の遅延予測を行うように指示されたか否かを判別する（ステップＳ１）。

遅延予測を行うように指示されていない場合、本動作は終了する。一方、遅延予測を行うように指示されている場合、全体制御部３０１は、無線通信装置１０１の位置情報を取得するように、遅延予測部３２１を制御する。遅延予測部３２１は、位置情報取得部３３０から最新の位置情報を取得する（ステップＳ２）。

遅延予測部３２１は、この位置情報に対応付けられたネットワーク遅延値を遅延値テーブル３２２から読み出し（ステップＳ３）、第２無線通信遅延時間βを取得する（ステップＳ４）。

ここで、遅延予測部３２１が遅延値テーブル３２２を用いて第２無線通信遅延時間βを取得する方法について説明する。遅延値テーブル３２２には、第Ｎ無線通信遅延時間（Ｎ＝１，２，・・・）における遅延値テーブルが複数設けられている。図５は、ＧＰＳから得られた位置情報（経度・緯度）の範囲と第Ｎ無線通信遅延時間（Ｎ＝１，２，・・・）とが対応付けられた遅延値テーブルを示す図である。

第２無線通信遅延時間βは、例えば、位置情報取得部３３０から取得した位置情報（経度・緯度）をもとに、第２無線通信における遅延値テーブルから、数式（２）を満たす第２無線通信遅延時間ｚｎ（ｍｓ）として読み出される。

ｘｎ≦経度≦ｘｍ かつ ｙｎ≦緯度≦ｙｍ …（２）

ただし、ｎ，ｍは自然数である。

遅延予測部３２１は、この取得した第２無線通信遅延時間βと、ハンドオーバ前の第１無線通信遅延時間αとを用いて、遅延時間差分値（β−α）を求め、この遅延時間差分値（β−α）から最適なジッタバッファサイズＰＢＳｉｚｅ２を算出する（ステップＳ５）。

ここで、第２無線通信ネットワーク１２２におけるジッタバッファサイズ（予測値）ＰＢＳｉｚｅ２（Predict Buffer Size）を予測する方法について説明する。第１無線通信ネットワーク１２１から第２無線通信ネットワーク１２２へハンドオーバを行う際、通信路における遅延時間が変わっても、相手通信端末１０３から無線通信装置１０１で音声が出力されるまでの遅延時間は一定であることが望ましい。このため、第２無線通信ネットワークにおけるジッタバッファサイズＰＢＳｉｚｅ２は、数式（３）に従って算出される。

ＰＢＳｉｚｅ２＝｛１−（β−α）／Ｘ｝＊ＰＢＳｉｚｅ１ …（３）

ただし、ＰＢＳｉｚｅ１は第１無線通信ネットワーク１２１におけるジッタバッファサイズである。Ｘはジッタバッファ制御部３２０から取得することができる現在通信中の第１無線通信ネットワーク１２１におけるジッタバッファ３０９での音声データ滞留時間である。

遅延予測部３２１は、この算出されたジッタバッファサイズをジッタバッファ制御部３２０に供給する。

ジッタバッファ制御部３２０は、ジッタバッファ３０９を制御し、遅延予測部３２１から供給されたジッタバッファサイズに切り替える（ステップＳ６）。すなわち、ジッタバッファ制御部３２０は、数式（３）から明らかなように、遅延予測部３２１によって予測された第２無線通信遅延時間βが第１無線通信遅延時間αに比べて長い場合、ジッタバッファ３０９のサイズ（容量）を小さくし、第２無線通信遅延時間βが第１無線通信遅延時間αに比べて短い場合、ジッタバッファ３０９のサイズを大きくする。この後、本動作は終了する。

このように、第１の実施形態の無線通信装置によれば、高速移動中や次世代移動通信ネットワークの下においても、リアルタイム性を低下させることなく、高速なハンドオーバが要求されるハンドオーバ時であっても、ジッタバッファを制御することが可能である。つまり、ハンドオーバの前後でジッタバッファサイズを変更することにより、ハンドオーバの前後で相手通信端末１０３と無線通信装置１０１の間での遅延時間を同一に揃えることができる。従って、通話が途切れたり、早まったりすることなく、通話品質が向上する。

なお、上記実施形態では、位置情報取得部３３０から取得した位置情報（経度・緯度）をもとに、第２無線通信における遅延値テーブルから第２無線通信遅延時間βを求める場合を示したが、つぎのようにして求めてもよい。

図６は、アクセスポイントＩＤから得られる位置情報と第Ｎ無線通信遅延時間（Ｎ＝１，２，・・・）とが対応付けられた遅延値テーブルを示す図である。第２無線通信遅延時間βは、例えば、位置情報取得部３３０から取得した位置情報（アクセスポイントＩＤ）をもとに、第２無線通信における遅延値テーブルから、アクセスポイントＩＤ＝ｄｎに対応付けられた第２無線通信遅延時間ｐｎ(ｍｓ)として読み出される。

図７は、基地局ＩＤから得られる位置情報と第Ｎ無線通信遅延時間（Ｎ＝１，２，・・・）とが対応付けられた遅延値テーブルを示す図である。第２無線通信遅延時間βは、例えば、位置情報取得部３３０から取得した位置情報（基地局ＩＤ）をもとに、基地局ＩＤ＝ｋｎに対応付けられた第２無線通信遅延時間ｑｎ(ｍｓ)として読み出される。

（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態における電話機能部２４０の構成を示す機能ブロック図である。第２の実施形態の無線通信装置１０１の電話機能部２４０には、第１の実施形態における電話機能部２４０の機能ブロック（図３参照）に加え、さらに、無音検出部７２３、再生速度制御部７２４及び速度変更部７２５が設けられている。その他、第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付すことによりその説明を省略する。

無音検出部７２３は、パケット受信部３０８で受信した相手通信端末１０３からのパケットと、ジッタバッファ３０９からデコーダ３１０へのパケットを取り込み、パケット内に含まれる音声データが有音データであるか無音データであるかを判断する。

一般的に、ＶｏＩＰアプリケーションにおける音声符号化においては、音声符号化を行う際、アナログ音声の音声データに対し、有音データであるか無音データであるかが判断される。有音データである場合、そのまま符号化処理が行われ、符号化パケットは相手端末に送信される。一方、無音データである場合、符号化処理は行われず、無音状態等を知らせる情報ビットだけがパケット化されて送信される。

従って、無音検出部７２３は、この無音状態を示す情報等をパケットから解析することで、パケット内に含まれる音声データが有音データであるか無音データであるかを判断することが可能である。

具体的に、無音検出部７２３は、パケット受信部３０８で受信したパケットに無音データが含まれていた場合、無音検出部７２３の内部に保持するカウンタを値１インクリメントし（増加させ）、ジッタバッファ３０９から出力されたパケットに無音データが含まれていた場合、カウンタを値１デクリメントする（減少させる）。このカウンタの値を調べることにより、ジッタバッファ３０９内に存在する無音データのパケット数がわかる。

再生速度制御部７２４は、ハンドオーバ制御部２２０からハンドオーバ開始の決定の通知があると、つぎのような制御を行う。再生速度制御部７２４は、無音検出部７２３から計数されたジッタバッファ３０９内の無音データのパケット数を取得する。また、再生速度制御部７２４は、遅延予測部３２１から、予測された第２無線通信遅延時間βとハンドオーバ開始前からあらかじめ分かっている第１無線通信遅延時間αとの遅延時間差分値（β−α）を取得する。さらに、再生速度制御部７２４は、ジッタバッファ制御部３２０から、現在通信中の第１無線通信ネットワークにおけるジッタバッファ３０９の音声データ滞留時間Ｘを取得する。再生速度制御部７２４は、これら取得した情報をもとに、再生速度を算出し、この算出された再生速度になるように速度変更部７２５を制御する。

つぎに、再生速度制御部７２４における再生速度算出方法について詳細に説明する。ハンドオーバを行う決定情報がない状態では、再生速度制御部７２４は、再生速度を１倍速とし、速度変更部７２５を制御する。すなわち、音声データキャプチャ時のサンプリング周波数で再生が行われる。

一方、ハンドオーバを行う決定情報が通知されると、再生速度制御部７２４は、つぎのような算出方法に従って、再生速度を算出し、速度変更部７２５を制御する。まず、再生速度制御部７２４は、予測された第２無線通信遅延時間βとハンドオーバ処理を行う前の第１無線通信遅延時間αとの遅延時間差分値（β−α）と、現在通信中の第１無線通信ネットワーク１２１におけるジッタバッファ３０９での音声データ滞留時間Ｘとから、数式（４）に従ってハンドオーバ先の第２無線通信ネットワーク１２２におけるジッタバッファ３０９での音声データ滞留時間Ｙを算出する。

Ｙ＝Ｘ−（β−α） …（４）

遅延時間差分値（β−α）＜０である場合、すなわち、ハンドオーバ後の第２無線通信ネットワークの遅延時間が第１無線通信ネットワークの遅延時間より短い場合、数式（４）よりＹ＜Ｘとなり、ジッタバッファ３０９内での音声データの滞留時間を短くする必要がある。従って、再生速度を上げることにより、滞留時間を減らすことが行われる。このとき、再生速度Ｖａは、滞留時間をＸからＹに変化させる時間をＴｄ、音声符号化の１フレーム時間をＴｆとすると、数式（５）に従って算出される。

Ｖａ＝１＋｛｜β−α｜／（Ｔｄ＊Ｔｆ）｝ …（５）

さらに、デコーダ３１０で無音パケットを破棄させることにより、同じＴｄ時間でもより遅い再生速度、すなわち１倍速に近い速度で滞留時間をＸからＹに変化させることができる。具体的に、無音検出部７２３から取得されるジッタバッファ３０９内の無音パケット数をＮとすると、数式（６）に従って、再生速度Ｖａ’は算出される。

Ｖａ’＝１＋｛｜β−α−Ｎ＊Ｔｆ｜／（Ｔｄ＊Ｔｆ）｝ …（６）

逆に、遅延時間差分値（βーα）＞０である場合、すなわち、ハンドオーバ後の第２無線通信ネットワークの遅延時間が第１無線通信ネットワークの遅延時間より長い場合、数式（４）よりＹ＞Ｘとなり、ジッタバッファ３０９内での音声データの滞留時間を長くする必要がある。従って、再生速度を下げることにより、滞留時間を増やすことが行われる。再生速度Ｖｂは、滞留時間をＸからＹに変化させる時間をＴｄ、音声符号化の１フレーム時間をＴｆとすると、数式（７）に従って算出される。

Ｖｂ＝１−｛｜β−α｜／（Ｔｄ＊Ｔｆ）｝ …（７）

さらに、デコーダ３１０で無音パケットを検出した場合、デコーダ３１０に無音パケットを複数回再生させることにより、同じＴｄ時間でもより速い再生速度、すなわち１倍速に近い速度で滞留時間をＸからＹに変化させることができる。具体的に、無音検出部７２３から取得されるジッタバッファ３０９内の無音パケット数をＮとし、無音パケット１回について、たとえば２回無音パケットを再生すると定義すると、再生速度Ｖｂ’は数式（８）に従って算出される。

Ｖｂ’＝１−｛｜β−α−Ｎ＊Ｔｆ｜／（Ｔｄ＊Ｔｆ）｝ …（８）

図９は、電話機能部２４０における遅延予測動作手順を示すフローチャートである。第１の実施形態と同一のステップ処理について同一のステップ番号を付すことによりその説明を省略する。

ステップＳ６でジッタバッファ３０９のサイズが変更されると、再生速度制御部７２４は、前述した遅延時間差分値（β−α）と、音声データ滞留時間Ｘとから、ハンドオーバ先の第２無線通信ネットワーク１２２におけるジッタバッファ３０９での音声データ滞留時間Ｙを算出する（ステップＳ７）。

再生速度制御部７２４は、算出した音声データ滞留時間Ｙが音声データ滞留時間Ｘより短いか否かを判別する（ステップＳ８）。Ｙ＜Ｘの場合、再生速度制御部７２４は、速度変更部７２５に対し、再生速度を上げるように指示する（ステップＳ９）。このとき、デコーダ３１０に対し、無音パケットを破棄させることにより、１倍速に近い速度で滞留時間をＸからＹに変化させることができる。そして、速度変更部７２５が再生速度を上げることにより、ジッタバッファ３０９内での音声データの滞留時間が減る。この後、本動作が終了する。

一方、ステップＳ８でＹ＞Ｘの場合、再生速度制御部７２４は、速度変更部７２５に対し、再生速度を下げるように指示する（ステップＳ１０）。このとき、デコーダ３１０に対し、無音パケットを複数回再生させることにより１倍速に近い速度で滞留時間をＸからＹに変化させることができる。そして、速度変更部７２５が再生速度を下げることにより、ジッタバッファ３０９内での音声データの滞留時間が増える。この後、本動作が終了する。

図１０は、遅延時間差分値（β−α）、ジッタバッファサイズ及び再生速度の関係を示すテーブルである。第２の無線通信ネットワークに切り替わる際、遅延時間差分値（β−α）＞０である場合、ジッタバッファサイズを小さくし、再生速度を遅くするように制御が行われる。一方、遅延時間差分値（β−α）＜０である場合、ジッタバッファサイズを大きくし、再生速度を速くするように制御が行われる。

このように、第２の実施形態の無線通信装置によれば、ハンドオーバの前から後へ切り替わる際、１倍速に近い速度で滞留時間をＸからＹに変化させることで、ユーザに違和感を生じさせることなく、より品質の高い通話が可能となる。

（第３の実施形態）
図１１は、第３の実施形態における無線通信装置１０１が遅延値情報を受信する通信ネットワークの構成を示す図である。図１２は、電話機能部２４０の構成を示す機能ブロック図である。第３の実施形態の無線通信装置１０１の電話機能部２４０には、第２の実施形態における電話機能部２４０の機能ブロック（図８参照）に加え、さらに、遅延値更新制御部９２６が設けられている。その他、第１、第２の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付すことによりその説明を省略する。

無線通信装置１０１は、接続中の第Ｎ無線通信ネットワーク８０２や、無線通信装置１０１の周辺に位置する他の無線通信装置８０３等の外部から、ネットワーク遅延値を受信し、遅延値テーブル３２２を更新することができる。

このネットワーク遅延値は、位置情報とその位置情報に対応した遅延値とから構成される。前述したように、無線通信装置１０１は、同じセル内に位置する他の無線通信装置８０３からネットワーク遅延値を受信し、遅延値テーブル３２２を更新する。なお、無線通信装置１０１は、第Ｎ無線通信ネットワーク８０２に接続されたセンターサーバ８０１からネットワーク遅延値を受信するようにしてもよい。また、無線通信装置１０１は、通信を行った履歴情報から遅延値テーブル３２２を更新してもよい。

外部から、位置情報とその位置情報に対応した遅延値から構成されたネットワーク遅延値を受信する場合、無線通信装置１０１は、パケット受信部３０８を介してネットワーク遅延値を受信する。そして、パケット受信部３０８は、位置情報とその位置情報に対応した遅延値を遅延値更新制御部９２６に供給する。

遅延値更新制御部９２６は、パケット受信部３０８から供給されたネットワーク遅延値で遅延値テーブル３２２を更新する。また、遅延値更新制御部９２６は、必要に応じて、遅延値テーブル３２２からネットワーク遅延値となる位置情報とその位置情報に対応した遅延値を読み出し、パケット送信部３０７に供給する。

パケット送信部３０７は、遅延値更新制御部９２６から供給されたネットワーク遅延値を外部に送信する。一方、接続中の第Ｎ無線通信ネットワーク８０２からネットワーク遅延値を受信する場合、遅延予測部３２１が遅延値テーブル３２２を更新する。

図１３は、電話機能部２４０における遅延値更新手順を示すフローチャートである。この遅延値更新処理は、定期的に実行される。遅延値更新制御部９２６は、同じセル内（周辺）に位置する他の無線通信装置８０３があるか否かを判別する（ステップＳ２１）。このとき、無線通信装置１０１は、セルを管理する基地局１１１から他の無線通信装置８０３の存在を確認することが可能である。

他の無線通信装置８０３がある場合、遅延値更新制御部９２６は、他の無線通信装置８０３からネットワーク遅延値を受信するか否かを判別する（ステップＳ２２）。ネットワーク遅延値を受信する場合、遅延値更新制御部９２６は、パケット受信部３０８を介して他の無線通信装置８０３からネットワーク遅延値を受信し（ステップＳ２３）、遅延値テーブル３２２を更新する（ステップＳ２４）。この後、本動作は終了する。

一方、ステップＳ２２でネットワーク遅延値を受信しない場合、遅延値更新制御部９２６は、ネットワーク遅延値を送信するか否かを判別する（ステップＳ２５）。ネットワーク遅延値を送信する場合、遅延値更新制御部９２６は、パケット送信部３０７を介して他の無線通信装置８０３にネットワーク遅延値を送信する（ステップＳ２６）。この後、本動作は終了する。また、ステップＳ２５でネットワーク遅延値を送信しない場合、又はステップＳ２１でセル内に位置する他の無線通信装置８０３が無い場合、そのまま本動作は終了する。

第３の実施形態の無線通信装置によれば、定期的にネットワーク遅延値が更新されるので、位置や環境が変化しても、高い通話品質を維持することができる。

本発明は、異なる無線通信ネットワークへのハンドオーバを行っても再生品質の低下を防止する無線通信装置等として有用である。

１０１ 無線通信装置
１０３ 相手通信端末
１１１ 基地局
１１２ アクセスポイント
１２１ 第１無線通信ネットワーク
１２２ 第２無線通信ネットワーク
１３１ 第１無線通信ゲートウェイ
１３２ 第２無線通信ゲートウェイ
１３３ ＶｏＩＰゲートウェイ
１４０ インターネット
２０１ 第１無線Ｉ／Ｆ
２０２ 第２無線Ｉ／Ｆ
２１０ 電波強度情報取得部
２２０ ハンドオーバ制御部
２３０ 通信制御部
２４０ 電話機能部
３０１ 全体制御部
３０２ ボタン入力部
３０３ 画面表示部
３０４ ＳＩＰ制御部
３０５ マイク
３０６ エンコーダ
３０７ パケット送信部
３０８ パケット受信部
３０９ ジッタバッファ
３１０ デコーダ
３１１ スピーカ
３２０ ジッタバッファ制御部
３２１ 遅延予測部
３２２ 遅延値テーブル
３３０ 位置情報取得部
７２３ 無音検出部
７２４ 再生速度制御部
７２５ 速度変更部
８０１ センターサーバ
８０２ 第Ｎ無線通信ネットワーク
８０３ 無線通信装置
９２６ 遅延値更新制御部

Claims (7)

1. 第１無線通信ネットワーク又は第２無線通信ネットワークに接続され、無線通信を行う無線通信装置であって、
   前記第１無線通信ネットワーク又は前記第２無線通信ネットワークを介して伝送されるパケットデータを一時的に格納し、当該パケットデータのジッタを補正するバッファ部と、
   前記バッファ部の容量を制御するバッファ制御部と、
   前記第１無線通信ネットワーク及び前記第２無線通信ネットワークにそれぞれ接続された無線接続装置からの電波強度を取得する電波強度取得部と、
   前記電波強度取得部によって取得された電波強度に基づき、前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを行うか否かを決定し、前記ハンドオーバの実行を制御するハンドオーバ制御部と、
   前記無線通信装置の位置情報を取得する位置情報取得部と、を備え、
   前記ハンドオーバ制御部によって前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを行うことが決定された場合、前記バッファ制御部は、前記位置情報取得部によって取得された位置情報に基づき、前記バッファ部の容量を制御することを特徴とする無線通信装置。
2. 請求項１に記載の無線通信装置であって、
   前記位置情報に対応するネットワーク遅延値が格納された遅延値格納部と、
   前記遅延値格納部から前記位置情報部によって取得された位置情報に対応する前記ネットワーク遅延値を取得し、前記第２無線通信ネットワークを介して伝送される前記パケットデータのネットワーク遅延量を予測する遅延予測部と、を備え、
   前記ハンドオーバ制御部によって前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを行うことが決定された場合、
   前記遅延予測部は、前記ネットワーク遅延量を予測し、
   前記バッファ制御部は、前記遅延予測部によって予測された前記第２無線通信ネットワークのネットワーク遅延量が前記第１無線通信ネットワークのネットワーク遅延量に比べて大きい場合、前記バッファ部の容量を小さくし、前記第２無線通信ネットワークのネットワーク遅延量が前記第１無線通信ネットワークのネットワーク遅延量に比べて小さい場合、前記バッファ部の容量を大きくすることを特徴とする無線通信装置。
3. 請求項２に記載の無線通信装置であって、
   前記遅延予測部によって予測された前記第２無線通信ネットワークを介して伝送される前記パケットデータである音声データのネットワーク遅延量、及び前記バッファ制御部によって制御された前記バッファ部の容量に基づき、再生速度を算出する再生速度制御部と、
   前記ハンドオーバ制御部によって前記ハンドオーバが行われた場合、前記再生速度制御部によって算出された再生速度になるように、前記音声データの再生速度を変更する速度変更部と、
   を備えたことを特徴とする無線通信装置。
4. 請求項３に記載の無線通信装置であって、
   前記バッファ部に格納された音声データのうち、無音データのパケット数を計数する無音検出部を備え、
   前記再生速度制御部は、前記無音検出部によって計数された前記無音データのパケット数と、前記第１無線通信ネットワークのネットワーク遅延量と前記遅延予測部によって予測された前記第２無線通信ネットワークのネットワーク遅延量の差である遅延差分値と、前記バッファ制御部によって制御された前記バッファ部の容量に基づき、前記再生速度を算出することを特徴とする無線通信装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の無線通信装置であって、
   前記遅延値格納部は、前記位置情報に対応するネットワーク遅延値が格納された遅延値テーブルを有し、接続中の無線通信ネットワークに接続されたサーバ装置から受信した情報、当該無線通信装置の周辺に位置する他の無線通信装置から受信した情報、又は当該無線通信装置が通信を行った履歴情報を用いて、前記遅延値テーブルを更新することを特徴とする無線通信装置。
6. 請求項５に記載の無線通信装置であって、
   前記位置情報取得部は、ＧＰＳ又は前記第２無線通信ネットワークから前記位置情報を取得することを特徴とする無線通信装置。
7. 第１無線通信ネットワーク又は第２無線通信ネットワークに接続され、無線通信を行う無線通信装置の制御方法であって、
   前記第１無線通信ネットワーク又は前記第２無線通信ネットワークを介して伝送されるパケットデータを一時的に格納し、当該パケットデータのジッタを補正するバッファ部の容量を制御するバッファ制御ステップと、
   前記第１無線通信ネットワーク及び前記第２無線通信ネットワークにそれぞれ接続された無線接続装置からの電波強度を取得する電波強度取得ステップと、
   前記電波強度取得ステップで取得された電波強度に基づき、前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを行うか否かを決定し、前記ハンドオーバの実行を制御するハンドオーバ制御ステップと、
   前記無線通信装置の位置情報を取得する位置情報取得ステップと、を有し、
   前記ハンドオーバ制御ステップで前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを行うことが決定された場合、前記バッファ制御ステップでは、前記位置情報取得ステップで取得された位置情報に基づき、前記バッファ部の容量を制御することを特徴とする無線通信装置の制御方法。

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