JP4989450B2 - 無線通信システム、基地局および無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話等の無線通信システムにかかり、さらに詳細には、従来の総合デジタル通信網を利用した無線通信システムをＩＰ通信網に適用した無線通信システム、基地局および無線通信方法に関する。

近年、携帯電話やＰＨＳ(Personal Handy phone System)等に代表される無線端末が普及し、場所や時間を問わず通話や情報入手が可能となった。このような無線端末は、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無線端末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、無線端末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、無線端末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(Internet Protocol)通信網によるＶｏＩＰ(Voice over Internet Protocol)やＲＴＰ(Real-time Transport Protocol)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。そこで、無線端末に回線交換音声通信機能とＶｏＩＰ音声通話機能とを備えさせ、端末内で受信信号の変換を行う無線端末が知られている（例えば、特許文献１）。

このようなＩＰ通信網を利用して無線通信を行う場合、固定端末と異なり、無線端末の移動等、通信環境の変化によって通信先基地局を変更する、所謂ハンドオーバの技術が必要となる。しかし、上記回線交換音声通信機能とＶｏＩＰ音声通話機能とを切り替える技術には、そもそも無線端末の移動に伴うハンドオーバという概念がない。そこで、無線端末が主体となって、ＩＰ通信網によるストリーム制御伝送プロトコル（ＳＣＴＰ：Stream Control Transmission Protocol）を用い、異なる２つの伝送経路を切り替える通信信号のハンドオーバ技術が開発されている（例えば、特許文献２）。
特開２００４−２９７５９１号公報 特開２００６−２２２８２２号公報

従来のＩＳＤＮを利用した無線通信システムにＩＰ通信網による通信を適用した場合、ハンドオーバの際、ＩＰ通信網の安定性の低さに基づく伝送遅延（ジッタ）が問題になってくる。かかる遅延によってハンドオーバ元とハンドオーバ先の複数の伝送路で伝送時間に差が生じ、音声が途切れたり、重なって聞こえたり、雑音が生じたりして、十分な音質を得ることができなかった。

上述したストリーム制御伝送プロトコル（ＳＣＴＰ）による２つの伝送経路を切り替える技術においても、音声信号の伝送遅延に拘わらず２つの伝送経路を強制的に切り替えているので、通話している音声が途切れてしまう等の問題が生じていた。また、その切替の主体が無線端末自体なので、その切替処理を行う電子装置を無線端末に個々に備えなくてはならず、高コスト化、重量化を招くのはもとより、処理能力に長けていない無線端末に関しては、このような処理自体が過負荷を招いていた。

また、無線通信システムにおいては、音声信号が、複数の基地局の接続選択を行う接続選択サーバに一旦送信され、そこで音声信号の同期をとる対応が考えられるが、接続選択サーバを経由する伝送経路がさらなる音声信号の遅延を招きかねない。従って、音声信号自体に関しては、接続選択サーバを介さず基地局間で直接通信することが望ましい。

本発明は、このような無線通信システムへのＩＰ通信網の適用を検討する上で浮上した上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、無線端末の負荷を軽減し、かつ、ハンドオーバが生じた場合にもシームレスに音声通話を実現することが可能な、新規かつ改良された無線通信システム、基地局および無線通信方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、無線端末と、無線端末と無線通信を行う複数の基地局と、を備え、基地局間がＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）で接続される無線通信システムであって、基地局は、当該基地局と接続された基地局がハンドオーバされる場合に、現行の基地局とハンドオーバ先の新たな基地局との両基地局から通信信号を受信する信号受信部と、現行の基地局の通信信号に新たな基地局の通信信号を同期させる信号同期部と、同期完了後に新たな基地局に接続切替する接続切替部と、を備えることを特徴とする、無線通信システムが提供される。

従来の無線通信システムでは、接続選択サーバ（呼設定サーバとも言う。）が基地局間の通信を制御し、呼設定やハンドオーバ時の基地局の選択のみならず、通信信号も中継していた。本発明では、接続選択サーバがハンドオーバ先の基地局を選択した後の、実際の通信信号の送受を、リアルタイムデータ転送プロトコルを用いて基地局間で直接実行することとし、可能な限り遅延の少ない最短経路で通信を行う。従って、接続対象がＩＰ通信網であっても、伝送遅延を最小限に留めることができる。

また、本発明では、ハンドオーバに関する処理を基地局が単独で実行するため、接続選択サーバや無線端末には処理負担がかからず、接続選択サーバや無線端末は、その負荷が軽減された分、他の処理を実行することができる。

さらに、基地局では、２つの通信信号を合わせて受信し、その同期をとっているので、ハンドオーバを行った際にも通信信号の位相がずれることなく、シームレスな変換処理を図ることが可能となる。

通信信号は、音声信号であり、基地局は、現行の基地局および新たな基地局の音声信号をそれぞれ格納するバッファと、バッファに格納された所定時間分の音声信号のアナログ波形を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のデータ間の時間差を導出する相関導出部と、をさらに備え、信号同期部は、相関導出部が導出した時間差分新たな基地局の通信信号を推移させるとしてもよい。

信号の対象が音声の場合、そのデジタル信号は、単純なアナログ波形に変換することができ、アナログ波形は容易に相関をとることができる。従って、バッファに格納された所定時間分の音声信号をその都度アナログ波形に変換し、現行の基地局における任意のアナログ波形と新たな基地局のアナログ波形の相関値を計算する。そして、相関値が所定の閾値以上となる、要するに各音声信号のタイミングが等しくなる時点を導いて、現行の基地局に新たな基地局の音声信号を同期させてハンドオーバを実行する。かかる構成により、ハンドオーバが生じた場合にもシームレスに音声通話が可能となる。

接続切替部は、同期が完了した現行の基地局および新たな基地局の両音声信号が無音となる時点で新たな基地局に接続切替してもよい。

上述したようにアナログ波形の相関値を計算することで基地局の音声信号を同期させることができる。しかし、その音声信号同士は相関があるものの同一の波形とは限らないため接続切替部が任意のタイミングで接続切替を行うと、音声信号がとんでしまい、ユーザが違和感を覚えることとなる。本発明では、両音声信号が無音となる時点で接続切替を行うことで、違和感のないさらにシームレスな音声通話が可能となる。

接続切替部は、同期が完了した現行の基地局および新たな基地局の両音声信号の絶対値の合計が所定値以下のときを無音と判断してもよい。

接続切替部の接続切替タイミングを厳格な無音としてしまうと、現行の基地局からの音声信号が途絶えてしまう前にそのタイミングが訪れない場合が生じる。本発明では、無音に所定範囲を設けることで、現行の基地局からの音声信号が途絶えるまでに確実に接続切替を実行し、音声が途絶えるのを防止する。

接続切替部は、同期が完了した現行の基地局および新たな基地局の両音声信号の差分が所定値以下となる時点で新たな基地局に接続切替してもよい。

音声信号がとぶことによる違和感を回避可能な接続切替タイミングは上述した無音に限らず、有音であっても両音声信号の差分が小さいところであればよい。本発明では、両音声信号の差分が所定値以下となる時点で接続切替を行うことで、無音同様、違和感のないさらにシームレスな音声通話が可能となる。

基地局間の通信経路は、ＩＰ通信網と、総合デジタル通信網（ＩＳＤＮ）とで選択できるとしてもよい。

現在、基地局間は総合デジタル通信網で接続されている。かかる２つの通信網に接続可能な構成により、接続先の基地局が総合デジタル通信網専用であっても接続することが可能となり、汎用性を高くすることができる。

上記課題を解決するために、本発明の他の観点によれば、無線端末とは無線通信で、他の基地局とは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であって、当該基地局と接続された基地局がハンドオーバされる場合に、現行の基地局とハンドオーバ先の新たな基地局との両基地局から通信信号を受信する信号受信部と、現行の基地局の通信信号に新たな基地局の通信信号を同期させる信号同期部と、同期完了後に新たな基地局に接続切替する接続切替部と、を備えることを特徴とする、基地局が提供される。

上記課題を解決するために、本発明のさらに他の観点によれば、無線端末と、無線端末とは無線通信で他の基地局とは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、ＩＰ通信網に接続され複数の基地局の接続選択を行う接続選択サーバと、を用いて無線通信を行う無線通信方法であって、無線端末が、無線通信可能範囲にある基地局、および他の無線端末の無線通信可能範囲にある現行の基地局を介して他の無線端末と通信を行い、接続選択サーバが、現行の基地局からのハンドオーバ要求を受信し、ハンドオーバする新たな基地局を選択し、無線端末と無線通信している基地局が、現行の基地局とハンドオーバ先の新たな基地局との両基地局から通信信号を受信し、現行の基地局の通信信号に新たな基地局の通信信号を同期させ、同期完了後に新たな基地局に接続切替する、ことを特徴とする、無線通信方法が提供される。

上述した無線通信システムにおける技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該基地局や無線通信方法にも適用可能である。

以上説明したように本発明の無線通信システムでは、無線端末の負荷を軽減し、かつ、ハンドオーバが生じた場合にもシームレスに音声通話を実現することが可能となる。

以下に図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

携帯電話やＰＨＳ等に代表される無線端末では、遠隔地における他の端末と、無線通信システムを利用して通信を行うことができる。このとき無線端末は、所定間隔毎に配された基地局との無線通信が構築される。そして、基地局は、総合デジタル通信網（以下、単にＩＳＤＮと言う。）を通じて呼設定を行う接続選択サーバと接続され、接続選択サーバを介して通信相手先側の基地局に接続される。基地局間の通信信号は、ＩＳＤＮにおいてデジタル的に伝送される。

本実施形態では、上述した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、リアルタイムデータ転送プロトコル（以下、単にＲＴＰと言う。）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、転送すべきデータを所定時間単位でパケット化し、そのパケットに時間情報を付加して転送することができる。

そして、転送されたパケットを受信した音声再生機では、パケットをデータに再変換すると、付加された時間情報に基づいて順次映像や音声データを再生する。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。

また、上述したハンドオーバは、無線端末が接続する基地局を切り替えることである。また、本実施形態においては、基地局の切り替え中に通信信号を重複して送受信する期間を設けるので、一方のみとの通信から両方との通信に移行し、最終的に他方のみと通信するといった順を経由して切り替わる。

（無線通信システム１００）
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、ユーザが所有する無線端末１１０と、基地局１２０と、インターネット等のＩＰ通信網１３０と、接続選択サーバ１４０とを含んで構成される。

上記無線通信システム１００では、ユーザ１５２が無線端末１１０を利用して他の無線端末１５０に電話しようと試みた場合、ユーザ１５２の無線端末１１０の操作に応じて、無線通信可能領域にある基地局１２０との無線通信が確立され、基地局１２０は、図１中（１）に示すように、ＩＰ通信網１３０を介して接続選択サーバ１４０に他の無線端末１５０との通信接続を要求する。

そして、接続選択サーバ１４０は、図１中（２）に示すように、他の無線端末１５０の無線通信可能領域にある基地局１２０を選定して、通信相手１５４の有する他の無線端末１５０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１２０の設定が完了すると、接続選択サーバ１４０は、その音声通話処理を基地局間に渡し、図１中（３）に示すように、ユーザ１５２側および通信相手１５４側の基地局１２０同士が主体となって音声信号の送受を直接行う。このとき、接続選択サーバ１４０は、各無線端末１１０、１５０の通信環境の変化に応じて適切な基地局１２０を割り当てるための待機状態に移行する。

以下、無線通信システム１００における無線端末１１０、基地局１２０、接続選択サーバ１４０の構成を個々に説明し、その後で、無線通信システム１００においてハンドオーバを行う無線通信方法を説明する。

（無線端末１１０）
図２は、無線端末１１０の概略的な機能を示した機能ブロック図である。かかる無線端末１１０は、端末側制御部２１０と、端末側メモリ２１２と、表示部２１４と、操作部２１６と、端末側無線通信部２１８とを含んで構成される。

上記端末側制御部２１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により無線端末１１０全体を管理および制御する。端末側制御部２１０は、端末側メモリ２１２のプログラムを用いて、無線端末１１０を利用した通話機能やメール配信機能を遂行する。

上記端末側メモリ２１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｅ^２ＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)等で構成され、端末側制御部２１０で処理されるプログラムやアプリケーション等を記憶する。

上記表示部２１４は、カラーまたは単色のディスプレイで構成され、端末側メモリ２１２に記憶された、または通信網を介してアプリケーションサーバ（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。

上記操作部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。

上記端末側無線通信部２１８は、無線通信システム１００における基地局１２０と無線通信を行う。かかる無線通信としては、例えば、基地局１２０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無線端末１１０のチャネルに割り当てて通信を行う時分割多重方式（TDMA:Time Division Multiple Access）等が用いられる。また、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）やＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access)等様々な通信方式を用いることも可能である。

（基地局１２０）
図３は、基地局１２０の概略的な機能を示した機能ブロック図である。基地局１２０は、基地局側制御部２３０と、基地局側メモリ２３２と、基地局側無線通信部２３４と、基地局側ＩＰ接続部２３６とを含んで構成される。

上記基地局側制御部２３０は、中央処理装置を含む半導体集積回路により基地局１２０全体を管理および制御する。基地局側制御部２３０は、基地局側メモリ２３２のプログラムを用いて、無線端末同士間の通話もしくは通信を支援する。また、後述する信号同期部２４６や接続切替部２４８としても機能する。

上記基地局側メモリ２３２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｅ^２ＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、基地局側制御部２３０で処理されるプログラムや、無線端末同士間で送受信されるデータを記憶する。

上記基地局側無線通信部２３４は、無線端末１１０と携帯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１２０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が採用される。

上記基地局側ＩＰ接続部２３６は、ＩＰ通信網１３０を通じて接続選択サーバ１４０と設定信号の送受信を行う。かかるＩＰ通信網１３０に音声信号を出力する場合、デジタル信号に変換された音声信号をさらにＩＰパケット化して送り出す。また、基地局側ＩＰ接続部２３６には、信号受信部２４０、バッファ２４２、相関導出部２４４も含まれている。

信号受信部２４０は、現在接続されている現行の基地局１２０からの通信信号、本実施形態においては音声信号を受信する。そして、相手先基地局が変更（ハンドオーバ）される指令を接続選択サーバ１４０から受けとると、その現行の基地局１２０と、ハンドオーバ先の新たな基地局１２０との両基地局から通信信号を同時に並行して受信する。

バッファ２４２は、両基地局の音声信号の着信タイミングのずれを吸収するジッタバッファで構成され、信号受信部２４０で受信された、現行の基地局１２０の音声信号および新たな基地局１２０の音声信号をそれぞれ格納する。

相関導出部２４４は、バッファ２４２に格納された所定時間分のデジタル音声信号をアナログ音声信号に変換し、現行の基地局１２０または新たな基地局１２０のうち一方のアナログ波形を時間方向に相対的に推移させつつ他方のアナログ波形と重畳、相関値を計算し、相関値が所定の閾値以上となる場合のデータ間の時間差を導出する。

ここでは、通信信号が音声信号なので、そのデジタル信号は、単純なアナログ波形に変換することができ、アナログ波形は容易に相関をとることができる。このように、バッファ２４２に格納された所定時間分の音声信号同士の相関をとることで、両信号の時間差を導出できる。

上記信号同期部２４６は、相関導出部２４４が導出した時間差に基づいて、現行の基地局１２０の通信信号に新たな基地局１２０の通信信号を同期させる。具体的には、相関導出部２４４が導出した時間差分、新たな基地局１２０の通信信号のバッファ２４２からの読み出し位置を移動させる。このとき、バッファ２４２内には両基地局の所定量の音声信号が常に蓄積されており、読み出し位置を前後に移動することで、通信信号の遅延のみならず、通信信号を早めることもできる。

上記接続切替部２４８は、このような現行の基地局１２０と新たな基地局１２０との同期がとられた後、現行の基地局１２０との通信を絶ち、新たな基地局１２０に接続切替する。接続切替部２４８は、信号同期部２４６によって同期が完了した現行の基地局１２０および新たな基地局１２０の両音声信号が無音（両音声信号の絶対値の合計が所定値以下のとき）となる時点、または両音声信号の差分が所定値以下となる時点で接続切替を行う。この接続切替タイミングに関する具体的な処理は、後で詳述する。かかる構成により、ハンドオーバが生じた場合にも音声が途切れたり、重なって聞こえたりすることなく、音声通話が連続的に移行する。

上述したように、基地局１２０では、２つの通信信号を合わせて受信し、その同期をとっているので、ハンドオーバを行った際にも通信信号の位相がずれることなく、シームレスな変換処理を図ることが可能となる。

（接続選択サーバ１４０）
図４は、接続選択サーバ１４０の概略的な機能を示した機能ブロック図である。接続選択サーバ１４０は、サーバ側制御部２６０と、サーバ側メモリ２６２と、サーバ側ＩＰ接続部２６４とを含んで構成される。

上記サーバ側制御部２６０は、中央処理装置を含む半導体集積回路により接続選択サーバ１４０全体を管理および制御する。サーバ側制御部２６０は、サーバ側メモリ２６２のプログラムを用いて、無線端末同士間の通話時に必要な基地局１２０を選択し、その接続支援を行う。そして、基地局１２０を通じた通信回線を確立すると、その音声通話処理を基地局に委ね、ユーザ１５２側および通信相手１５４側の基地局１２０同士により直接音声信号の送受をさせる。このとき、接続選択サーバ１４０は、各無線端末１１０、１５０の通信環境の変化に応じて適切な基地局１２０を割り当てるための待機状態に移行する。

上記サーバ側メモリ２６２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｅ^２ＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、サーバ側制御部２６０で処理されるプログラムや、サーバ側制御部２６０が選択した基地局１２０の対応関係を無線端末１１０に関連付けたテーブル等を記憶する。

上記サーバ側ＩＰ接続部２６４は、ＩＰ通信網１３０を通じて、無線端末１１０の通信経路として選択した基地局１２０にその旨の指令を送信する。また、基地局１２０からのハンドオーバ要求を受けて、サーバ側制御部２６０に新たに適切な基地局１２０を選択させ、その基地局１２０に対してハンドオーバ先となったことを通知する。

従来の無線通信システムでは、接続選択サーバが基地局間の通信を制御し、呼設定やハンドオーバ時の基地局の選択のみならず、通信信号自体も中継していた。本実施形態では、接続選択サーバ１４０がハンドオーバ先の基地局１２０を選択した後の通信信号の送受を、ＲＴＰを用いて基地局１２０間で直接実行することとし、可能な限り遅延の少ない最短経路で通信を行う。従って、接続対象がＩＰ通信網１３０であっても、伝送遅延を最小限に留めることができる。

また、ハンドオーバに関する処理を基地局１２０が単独で実行するため、接続選択サーバ１４０や無線端末１１０には処理負担がかからず、その分他の処理を実行することができる。

（無線通信方法）
以上説明した、無線端末１１０、基地局１２０、接続選択サーバ１４０による無線端末同士の通話状態において、例えば、通信相手が移動したことにより、今まで無線通信していた基地局１２０との通信状態が悪化した場合、電波状況の良い新たな基地局との通信を確立して、無線通信対象となる基地局を移行する、所謂ハンドオーバが実行される。

図５は、無線通信方法の特にハンドオーバ時の処理の流れを示したシーケンス図であり、図６、図７、図８は、図５のシーケンス図を説明するための無線通信システム１００を示した構成図である。ここでは、図６に示すように、ユーザ１５２の無線端末１１０と、通信相手１５４とが基地局１２０Ａおよび基地局１２０Ｂを介して通信している状態を想定している。この時点では、基地局１２０Ａおよび基地局１２０Ｂは、接続選択サーバ１４０を介すことなくＩＰ通信網１３０を通じて直接接続されている（Ｓ３００）。

ここで、通信相手１５４が図６白抜き矢印で示したように移動し、現行の基地局１２０Ｂに対する無線端末１５０の電波強度が小さくなると、現行の基地局１２０Ｂは、接続選択サーバ１４０に対してハンドオーバを要求する（Ｓ３０２）。そして、現行の基地局１２０Ｂからのハンドオーバ要求を受信した接続選択サーバ１４０は、ハンドオーバするため、無線端末１５０と通信可能であり、ハンドオーバ先として適切な新たな基地局１２０Ｃを選択する（Ｓ３０４）。

接続選択サーバ１４０は、ハンドオーバ先の新たな基地局として基地局１２０Ｃが選択されたことを示す情報を、現行の基地局１２０Ｂおよび新たな基地局１２０Ｃに送信する（Ｓ３０６）。かかる指令を受けて、現行の基地局１２０Ｂは、基地局１２０Ａとの通信切断の準備を開始し（Ｓ３０８）、新たな基地局Ｃは、基地局Ａとの通信接続の準備を開始する（Ｓ３１０）。

次に、接続選択サーバ１４０は、通信元の基地局１２０Ａに対してセッションの切り替え指示を行い（Ｓ３１２）、基地局１２０Ａは、接続選択サーバ１４０にセッションの接続要求を行うことで返信する（Ｓ３１４）。接続選択サーバ１４０は、基地局１２０Ａからのセッション接続要求を、新たな基地局１２０Ｃに中継し（Ｓ３１６）、新たな基地局１２０Ｃは、基地局１２０Ａとの通信におけるコーデック方法等の情報を得ることができる。

そして、基地局１２０Ａと基地局１２０Ｃは、接続選択サーバ１４０を介さずに、ＩＰ通信網１３０を介して直接接続される（Ｓ３１８）。かかる時点では、基地局１２０Ａと基地局１２０Ｂとの通信も継続中のため、図７に示すように、基地局１２０Ａは、現行の基地局１２０Ｂと新たな基地局１２０Ｃと両基地局と通信していることとなり、基地局１２０Ａの信号受信部２４０は、両基地局からの音声信号を受信し、その音声信号をそれぞれバッファ２４２に格納する（Ｓ３２０）。ただし、ハンドオーバが実行されるまで、無線端末１１０には現行の基地局１２０Ｂの音声信号のみが通信される。

そして、基地局１２０Ａの相関導出部２４４は、バッファ２４２に格納されたそれぞれの基地局１２０Ｂ、１２０Ｃの音声信号をアナログレベルで比較し、その相関値が所定値以上になった時点の時間差を導出する（Ｓ３２２）。かかる導出された時間差をに基づいて信号同期部２４６は、現行の基地局１２０Ｂの通信信号に新たな基地局１２０Ｃの通信信号を同期させ（Ｓ３２４）、同期が完了した時点で、接続選択サーバ１４０に、現行の基地局１２０Ｂとの通信切断要求を行い（Ｓ３２６）、接続選択サーバ１４０からの切断指令（Ｓ３２８）に応じて、基地局１２０Ａと基地局１２０Ｂとの通信が絶たれ、新たな基地局１２０Ｃとの接続のみが残る。

こうして、図８に示すように基地局１２０Ａと基地局１２０Ｃとの通信が開始され、ハンドオーバ処理が完了する。以下に、上述した相関値の導出方法を詳細に述べる。

図９は、２つの音声データの時間差を特定する処理を説明するためのタイミングチャート図である。図９の（ａ）では、２つの基地局１２０Ｂ、１２０Ｃからの１フレーム分の音声信号が示されている。時間差が補償されていない図９（ａ）の状態で、強制的にハンドオーバを実行すると、音声の不連続による違和感が生じる。そこで、相関導出部２４４は、信号受信部２４０で受信された音声信号をそれぞれバッファ２４２に格納し、その２つの音声信号を相対的に徐々に推移させて相関値が高くなるところを見つけ出す。

基地局１２０Ｂの音声データに対して基地局１２０Ｃの音声信号を時間軸上で遅らせた図９（ｂ）では、互いの音声データが重なり、相関値は閾値に達する。これは、新たな基地局１２０Ｃの音声信号が現行の基地局１２０Ｂより時間差４００ほど早く基地局１２０Ａの同期に到達している（タイミングが進んでいる）ことを示す。従って、基地局１２０Ｃの音声信号のバッファ２４２における待機時間を時間差４００分長くとれば、両音声信号の同期がとられることとなる。

ここでは、所定時間分のデータを１フレームとしているが、かかる場合に限られず、音声信号の遅延量に応じて妥当な長さを設定することが可能である。例えば、音声信号の遅延量として最大５０ｍｓｅｃが見込まれる場合、１フレーム５ｍｓｅｃで除算した１０フレーム分の相関をとることができる。

また、音声信号の受信信号に基づいて相関値を計算し、その時間差を補正しているが、かかる時間差を利用して音声信号の送信信号を補正することで、ハンドオーバ時の送信信号に関してもシームレスな音声通話が可能である。

また、ＩＰ通信の場合、ＩＳＤＮ通信とは異なり、往路と復路のパケットを別々にバッファリングすることができる。このような音声通話において、会話は通常交互に為されるものであるから、通話の一方には無音時間が存在する。そこで無音時間を検出し、かかる無音時間の間に時間差を調整してもよい。

以上説明したように本発明の無線通信システムでは、無線端末の負荷を軽減し、かつ、ハンドオーバが生じた場合にもシームレスな音声通話を実現することが可能となる。

図１０は、図９のように音声信号の同期が為された後の実際の接続切替を説明するためのタイミングチャートである。上述したようにアナログ波形の相関値を計算することで、図９（ｂ）に示すように、現行の基地局１２０Ｂと新たな基地局１２０Ｃの両音声信号を同期させることができる。しかし、その音声信号同士は相関があるものの同一の波形とは限らないため接続切替部２４８が任意のタイミングで接続切替を行うと、音声信号がとんでしまい、ユーザが違和感を覚えることとなる。

そこで接続切替部２４８は、図１０（ａ）に示すように、同期が完了した現行の基地局１２０Ｂおよび新たな基地局１２０Ｃの両音声信号が無音となる時点で新たな基地局１２０Ｃに接続切替する。このように両音声信号が無音となる時点で接続切替を行うことで、違和感のないさらにシームレスな音声通話が可能となる。

また、かかる無音は、現行の基地局１２０Ｂおよび新たな基地局１２０Ｃの両音声信号の絶対値の合計が所定値以下のときとしてもよい。接続切替部２４８の接続切替タイミングを厳格な無音としてしまうと、現行の基地局１２０Ｂからの音声信号が途絶えてしまう前にそのタイミングが訪れない場合が生じる。ここでは、無音に所定範囲を設けることで、現行の基地局１２０Ｂからの音声信号が途絶えるまでに確実に接続切替を実行し、音声が途絶えるのを防止する。

さらに、接続切替部２４８は、図１０（ｂ）に示すように、同期が完了した現行の基地局１２０Ｂおよび新たな基地局１２０Ｃの両音声信号の差分が所定値以下となる時点で新たな基地局に接続切替してもよい。音声信号がとぶことによる違和感を回避可能な接続切替タイミングは、上述した無音に限らず、有音であっても両音声信号の差分が小さいところであればよい。本実施形態では、両音声信号の差分が所定値以下となる時点で接続切替を行うことで、無音同様、違和感のないさらにシームレスな音声通話が可能となる。

また、基地局１２０間の通信経路は、ＩＰ通信網とＩＳＤＮとを併用できるとしてもよい。現在、基地局間はＩＳＤＮで接続されている。かかる２つの通信網に接続可能な構成により、接続先の基地局がＩＳＤＮ専用であっても接続することが可能となり、汎用性を高くすることができる。

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。

例えば、上述した実施形態においては、ＩＰ通信網のセッション層としてＲＴＰを詳述したがかかる場合に限らず、ＶｏＩＰや他の様々なプロトコルを本実施形態に適用することができる。

本発明は、携帯電話等の無線通信システムにかかり、さらに詳細には、従来の総合デジタル通信網を利用した無線通信システムをＩＰ通信網に適用した無線通信システム、基地局および無線通信方法に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。 無線端末の概略的な機能を示した機能ブロック図である。 基地局の概略的な機能を示した機能ブロック図である。 接続選択サーバの概略的な機能を示した機能ブロック図である。 無線通信方法の特にハンドオーバ時の処理の流れを示したシーケンス図である。 図５のシーケンス図を説明するための無線通信システムを示した構成図である。 図５のシーケンス図を説明するための無線通信システムを示した構成図である。 図５のシーケンス図を説明するための無線通信システムを示した構成図である。 ２つの音声データの時間差を特定する処理を説明するためのタイミングチャート図である。 音声信号の同期が為された後の接続切替を説明するためのタイミングチャートである。

符号の説明

１００ …無線通信システム
１１０ …無線端末
１２０ …基地局
１３０ …ＩＰ通信網
１４０ …接続選択サーバ
２４０ …信号受信部
２４２ …バッファ
２４４ …相関導出部
２４６ …信号同期部
２４８ …接続切替部

Claims (8)

1. 無線端末と、該無線端末と無線通信を行う複数の基地局と、を備え、該基地局間がＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）で接続される無線通信システムであって、
   前記基地局は、
   当該基地局と接続された基地局がハンドオーバされる場合に、現行の基地局とハンドオーバ先の新たな基地局との両基地局から通信信号を受信する信号受信部と、
   前記現行の基地局の通信信号に前記新たな基地局の通信信号を同期させる信号同期部と、
   前記同期完了後に前記新たな基地局に接続切替する接続切替部と、
   を備えることを特徴とする、無線通信システム。
2. 前記通信信号は、音声信号であり、
   前記基地局は、前記現行の基地局および新たな基地局の音声信号をそれぞれ格納するバッファと、該バッファに格納された所定時間分の音声信号のアナログ波形を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のデータ間の時間差を導出する相関導出部と、をさらに備え、
   前記信号同期部は、前記相関導出部が導出した時間差分新たな基地局の通信信号を推移させることを特徴とする、請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記接続切替部は、同期が完了した現行の基地局および新たな基地局の両音声信号が無音となる時点で前記新たな基地局に接続切替することを特徴とする、請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記接続切替部は、同期が完了した現行の基地局および新たな基地局の両音声信号の絶対値の合計が所定値以下のときを無音と判断することを特徴とする、請求項３に記載の無線通信システム。
5. 前記接続切替部は、同期が完了した現行の基地局および新たな基地局の両音声信号の差分が所定値以下となる時点で前記新たな基地局に接続切替することを特徴とする、請求項２に記載の無線通信システム。
6. 前記基地局間の通信経路は、前記ＩＰ通信網と、総合デジタル通信網（ＩＳＤＮ）とで選択できることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
7. 無線端末とは無線通信で、他の基地局とは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であって、
   当該基地局と接続された基地局がハンドオーバされる場合に、現行の基地局とハンドオーバ先の新たな基地局との両基地局から通信信号を受信する信号受信部と、
   前記現行の基地局の通信信号に前記新たな基地局の通信信号を同期させる信号同期部と、
   前記同期完了後に前記新たな基地局に接続切替する接続切替部と、
   を備えることを特徴とする、基地局。
8. 無線端末と、該無線端末とは無線通信で他の基地局とは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、該ＩＰ通信網に接続され該複数の基地局の接続選択を行う接続選択サーバと、を用いて無線通信を行う無線通信方法であって、
   前記無線端末が、無線通信可能範囲にある基地局、および他の無線端末の無線通信可能範囲にある現行の基地局を介して該他の無線端末と通信を行い、
   前記接続選択サーバが、前記現行の基地局からのハンドオーバ要求を受信し、ハンドオーバする新たな基地局を選択し、
   前記無線端末と無線通信している基地局が、前記現行の基地局とハンドオーバ先の前記新たな基地局との両基地局から通信信号を受信し、該現行の基地局の通信信号に該新たな基地局の通信信号を同期させ、同期完了後に該新たな基地局に接続切替する、ことを特徴とする、無線通信方法。

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