JP6378987B2 - 無線通信システム - Google Patents
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Description
LTEをPublic Safety、業務用無線分野に展開する場合、既存のPublic Safety、業務用無線分野の狭帯域無線(以下、総称して既存自営無線という)と共存する形態の無線通信システムネットワークが構築されると予想される。
従来の異なる移動通信ネットワークが相互接続される無線通信システムは、図3に示すように、移動通信ネットワーク101がコアネットワーク102を介して移動通信ネットワーク101とは異なるネットワークである移動通信ネットワーク103と接続されている。移動通信端末104および移動通信端末105は、それぞれ移動通信ネットワーク101および移動通信ネットワーク103に属する移動通信端末である。
(1)既存自営無線システムのカバーエリアを補完するようにLTEシステムを面展開することにより、自営無線のカバーエリアが拡大できる。この場合、音声通信のカバーエリアが拡大できる。
(2)既存自営無線システムのカバーエリアにオーバーレイするようにLTEシステムを展開し、リアルタイム映像伝送等のブロードバンド通信を提供する。この場合にもLTEシステムの移動通信端末は自営無線システムの移動通信端末と音声通信が可能な機能を有するものと想定する。
[1]ARIB STD-T79 都道府県・市町村デジタル移動通信システム(260MHz帯)
音声符号化方式:符号化された音声信号の伝送レートは、誤り訂正符号等を含め、6.4kbps とする。音声符号化アルゴリズムにはEL-CELP 方式を推奨する。
[2]ARIB STD-T80 都道府県・市町村デジタル移動通信システムTYPE2(260MHz帯)
音声符号化方式:本システムにおける音声符号化アルゴリズムはACELP方式とする。符号化された音声信号の伝送レートは、誤り訂正符号等を含め7.2kbpsとする。
[3]ARIB STD-T102 狭帯域デジタル通信方式(SCPC/4値FSK方式)(400MHz 帯及び150MHz 帯)
音声符号化方式:4値FSK 方式SCPC 狭帯域デジタル移動通信システムにおける符号化された音声信号の伝送レートは、誤り訂正符号を含め、3.6kbps 以下とする。音声符号化には、フレームサイズ20ms(72 ビット)でDigital Voice Systems、Inc.のAMBE+2(商標)Enhanced Half-Rate(3.6kbps:音声符号2.45kbps、誤り訂正符号1.15 kbps)を推奨する。なお、誤り訂正符号化は音声符号化方式に付随の方式とする。
ここで、前述の通り、移動通信ネットワーク101はLTE、移動通信ネットワーク103は既存自営無線のネットワークであると想定する。
着信通知送信部107は、接続要求受信部106から接続要求(b1)を受信すると、着信通知(c1)を着信側の移動通信ネットワーク103および移動通信端末105に送信する。
移動通信ネットワーク103は、着信通知(c1)に応答して移動通信ネットワーク103で利用可能な少なくとも1つの音声コーデックを示す着信通知応答(d1)を送信する。
音声コーデック指定部109は、着信通知応答(e1)で示された着信側の移動通信ネットワーク103で利用可能な少なくとも1つの音声コーデックと、コアネットワーク102で利用可能な音声コーデックと、接続要求(b1)で示された発信側の移動通信ネットワーク101で利用可能な少なくとも1つの発信音声コーデックのうち共通する音声コーデックを選定し、共通する音声コーデックが存在しない場合には、移動通信ネットワーク101と移動通信ネットワーク103においてそれぞれ標準的に使用する音声コーデックを選定し、音声コーデック指定通知(f1)を出力する。ここで、コアネットワーク102では、移動通信ネットワーク101と移動通信ネットワーク103においてそれぞれ標準的に使用する音声コーデックを利用可能であるものとする。また、標準的に使用する音声コーデックの情報は、上述した接続要求(a1)(b1)、着信通知応答(d1)(e1)に含まれるものとする。
MGW110は、異なる移動通信ネットワークのユーザデータのインタフェース機能を有し、音声コーデック指定通知(f1)を受信し、移動通信ネットワーク101と移動通信ネットワーク103で使用する音声コーデックが異なる場合は符号変換を行う。符号変換方法としては、符号化データを入力し一旦復号処理してから、通信相手側の符号化方式で再度符号化した符号化データを出力する。
まず、送信側の移動通信ネットワーク101は、移動通信ネットワーク101で利用可能な少なくとも1つの音声コーデックである発信音声コーデックを示す情報と着信側の移動通信ネットワーク103内の移動通信端末105を識別する識別子を含む接続要求(a1)をコアネットワーク102に送信する(ステップS501)。ここで、上記音声コーデックは音声符号化方式と符号化レートにより定義される。
コアネットワーク102の接続要求受信部106は、移動通信ネットワーク101から接続要求(a1)を受信すると、同情報を接続要求(b1)として着信通知送信部107および音声コーデック指定部109に送信する(ステップS502)。
着信通知送信部107は、接続要求受信部106から接続要求(b1)を受信すると、着信通知(c1)を着信側の移動通信ネットワーク103と移動通信端末105(図示は省略)に送信する(ステップS503)。
着信通知応答受信部108は、着信通知応答(d1)を受信し、同情報を着信通知応答(e1)として音声コーデック指定部109に送信する(ステップS505)。
音声コーデック指定部109は、着信通知応答(e1)で示された着信側の移動通信ネットワーク103で利用可能な少なくとも1つの音声コーデックと、コアネットワーク102で利用可能な音声コーデックと、接続要求(b1)で示された発信側の移動通信ネットワーク101で利用可能な少なくとも1つの発信音声コーデックのうち共通する音声コーデックを選定し、また、共通する音声コーデックが存在しない場合には、移動通信ネットワーク101と移動通信ネットワーク103においてそれぞれ標準的に使用する音声コーデックを選定し、音声コーデック指定通知(f1)を出力する(ステップS506)。
ここで、コアネットワーク102では、移動通信ネットワーク101と移動通信ネットワーク103においてそれぞれ標準的に使用する音声コーデックを利用可能であるものとする。また、標準的に使用する音声コーデックの情報は、前記の接続要求(a1)および(b1)、着信通知応答(d1)および(e1)に含まれるものとする。
MGW110は、異なる移動通信ネットワークのユーザデータのインタフェース機能を有し、音声コーデック指定通知(f1)を受信し、移動通信ネットワーク101と移動通信ネットワーク103で使用する音声コーデックが異なる場合は符号変換を行う。符号変換方法としては、符号化データを入力し一旦復号処理してから、通信相手側の符号化方式で再度符号化した符号化データを出力する。
また、以降の説明においても、移動通信ネットワーク101が発信側、移動通信ネットワーク103が着信側とした場合についてのみ説明するが、コアネットワーク102の構成要素の機能と制御信号の流れは、発信側と着信側が逆になった場合も同様である。
(1)移動通信ネットワーク101(LTE)内の移動通信端末104が音声コーデックとして符号化レート12.65 kbpsのAMR-WBを使用した場合、MGW110まではAMR-WBが利用され、MGW110において、既存自営無線で使用される符号化レート2.45kbps のAMBE+2(商標)に符号変換した音声符号化データが移動通信ネットワーク103へ伝送される。この場合、移動通信端末104と移動通信端末105の間の音声品質はAMBE+2(商標)品質で頭打ちされてしまう。したがって、LTEネットワーク〜MGW110の区間で広帯域なAMR-WBを使用するのは周波数資源の浪費であるといえる。
(2)音声コーデックのタンデム接続(符号変換による接続)は音声品質の劣下を生じさせる。特に低符号化レートの音声コーデックのタンデム接続の場合、聴感上の劣下が著しくなる。AMR-WBは、6.60/8.85/12.65 kbps が必須マルチレート構成であり、通常使用される12.65kbpでは、LTEネットワーク〜MGW110の区間では十分に高品質となるため、AMBE+2(商標)のタンデム接続による劣下は殆どない(移動通信端末104−移動通信端末105の間でAMBE+2(商標)使用した時と同等の音声品質になる)。しかし、無線回線状態が悪い時等に、AMR-WBで6.60kbpsを使用した場合には、AMR-WBによる品質劣下とAMBE+2(商標)による品質劣下が相重なることにより、タンデム接続による劣下が大きくなる。
以下、本発明の実施形態1に係る無線通信システムについて説明する。
本発明の実施形態1に係る無線通信システムは、異なる移動通信ネットワークが相互接続される無線通信システムにおいて、相互接続される異種の移動通信ネットワークで使用される音声コーデックを必ず一致させることにより、周波数資源の浪費が発生せず、また、MGWでは符号変換を行う必要がないため、タンデム接続による音声品質劣下の発生を防止することができるものである。
本発明の実施形態1に係る無線通信システムのシステム構成について、図1を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態1に係る無線通信システムの一例を示すシステム構成図である。なお、図1において、図3と同様の構成については同じ部番を付している。
本発明の実施形態1に係る無線通信システムは、図1に示すように、移動通信ネットワーク201がコアネットワーク202を介して移動通信ネットワーク201とは異なるネットワークである移動通信ネットワーク103と接続されている。移動通信端末203および移動通信端末105は、それぞれ移動通信ネットワーク201および移動通信ネットワーク103に属する移動通信端末である。
本発明の無線通信システムの構成を適用する具体的な例として、LTEをPublic Safety、業務用無線分野等の自営無線に展開し、既存の狭帯域自営無線と共存させ音声通信の相互運用を図る場合を考える。すなわち、図1において、移動通信ネットワーク201はLTEシステム、移動通信ネットワーク103は既存自営無線システムとする。
移動通信ネットワーク103は、着信通知(c1)に応答して移動通信ネットワーク103で利用可能な少なくとも1つの音声コーデックを示す着信通知応答(d1)を着信通知応答受信部108に送信する。
着信通知応答受信部108は、着信通知応答(d1)を受信し、同情報を着信通知応答(e1)として音声コーデック指定部204に送信する。
次に、本発明の実施形態1に係る無線通信システムでの情報フローについて、図2を参照して説明する。図2は、本発明の実施形態1に係る無線通信システムでの情報フローを示すシーケンス図である。
まず、送信側の移動通信ネットワーク201は、移動通信ネットワーク201で利用可能な少なくとも1つの音声コーデックである発信音声コーデックを示す情報と着信側の移動通信ネットワーク103内の移動通信端末105を識別する識別子を含む接続要求(a1)をコアネットワーク202に送信する(ステップS101)。ここで、上記音声コーデックは音声符号化方式と符号化レートにより定義される。
コアネットワーク202の接続要求受信部106は、移動通信ネットワーク201から接続要求(a1)を受信すると、同情報を接続要求(b1)として着信通知送信部107および音声コーデック指定部204に送信する(ステップS102)。
着信通知送信部107は、接続要求受信部106から接続要求(b1)を受信すると、着信通知(c1)を着信側の移動通信ネットワーク103と移動通信端末105(図示は省略)に送信する(ステップS103)。
着信通知応答受信部108は、着信通知応答(d1)を受信し、同情報を着信通知応答(e1)として音声コーデック指定部204に送信する(ステップS105)。
音声コーデック指定部204は、着信通知応答(e1)で示された着信側の移動通信ネットワーク103で利用可能な少なくとも1つの音声コーデックと、コアネットワーク202で利用可能な音声コーデックと、接続要求(b1)で示された発信側の移動通信ネットワーク201で利用可能な少なくとも1つの発信音声コーデックのうち共通する音声コーデックがあるか否かの判定を行い(ステップS106)、「NO」の場合には、処理をステップS107に進め、「YES」の場合には、処理をステップS109に進める。ここで、「YES」において共通する音声コーデックが複数存在する場合には、例えば、音声コーデック指定通知(a2)として、符号化レートが最も低い音声コーデックを設定する。
Claims (3)
- 相互接続される異なる移動通信ネットワークである第1の移動通信ネットワークと第2の移動通信ネットワーク、および前記第1の移動通信ネットワークと前記第2の移動通信ネットワークにそれぞれ含まれる移動通信端末同士の音声通信を確立するコアネットワークから構成される無線通信システムであって、
前記コアネットワークは、
発信側の前記第1の移動通信ネットワークから前記第1の移動通信ネットワークで利用可能な少なくとも1つの音声コーデックである発信音声コーデックを示す情報と着信側の前記第2の移動通信ネットワーク内の移動通信端末を識別する識別子を含む接続要求を受信する接続要求受信部と、
前記接続要求受信部から前記接続要求を受信すると、着信通知を着信側の前記第2の移動通信ネットワーク内の移動通信端末に送信する着信通知送信部と、
前記着信通知に応答して前記第2の移動通信ネットワークから送信され、前記第2の移動通信ネットワークで利用可能な少なくとも1つの音声コーデックを示す着信通知応答を受信する着信通知応答受信部と、
前記着信通知応答受信部から入力された前記着信通知応答で示された前記第2の移動通信ネットワークで利用可能な少なくとも1つの音声コーデックと、前記コアネットワークで利用可能な音声コーデックと、前記接続要求で示された前記第1の移動通信ネットワークで利用可能な少なくとも1つの発信音声コーデックのうち共通する音声コーデックを前記第1の移動通信ネットワークと前記第2の移動通信ネットワークとの間で利用すべき音声コーデックとして指定する一方、共通する音声コーデックが存在しない場合には、前記第1の移動通信ネットワークおよび前記コアネットワークに対し、前記第2の移動通信ネットワークの音声コーデックに合わせるように利用する音声コーデックの追加要求を音声コーデック追加部に出力する音声コーデック指定部と、
複数の音声コーデックプログラムを記憶・更新し、前記音声コーデック指定部からの前記音声コーデック追加要求を受信すると、前記音声コーデック追加要求に示される音声コーデックプログラムと設定指示を前記第1の移動通信ネットワークおよび前記コアネットワークに送信し、利用可能な音声コーデックを追加する音声コーデック追加部と、
から構成され、
着信側である前記第2の移動通信ネットワークは、
前記着信通知を前記コアネットワークから受信し、前記着信通知に応答して、ネットワーク内で利用可能な少なくとも1つの音声コーデックを示す前記着信通知応答を前記コアネットワークに送信する機能を有し、
前記第1の移動通信ネットワークは前記音声コーデック追加部から前記音声コーデックプログラムと前記設定指示を受信すると、前記第1の移動通信ネットワーク内の移動通信端末に前記音声コーデックプログラムを設定し、動作させる機能を有することを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1記載の無線通信システムにおいて、前記第2の移動通信ネットワークを発信側、また、前記第1の移動通信ネットワークを着信側としたことを特徴とする無線通信システム。
- 請求項1または2に記載の無線通信システムにおいて、前記第1の移動通信ネットワークおよび前記第2の移動通信ネットワークは、LTE(Long Term Evolution)システムと既存自営無線システムとをそれぞれ適用したことを特徴とする無線通信システム。
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