JPH10508738A - セルラーネットワークにおいてエンコーディングを行う方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、各セルにそのカバレージエリア内の端末機器（４０、４６）と通信する少なくとも１つのベースステーション（４１、４５）と、該ベースステーションのオペレーションを制御する移動交換センター（４３）とを備えたセルラーネットワークにおいてエンコーディングを行う方法に関する。本発明の方法により２つの端末機器の間の接続を通しての伝送の質を改善するために、呼のセットアップまたはハンドオーバー中に、移動交換センターのエリア内に位置する２つの端末機器（４０、４６）の間にその呼があることを移動交換センター（４３）が検出するとき、該移動交換センターは、前記端末機器と通信するベースステーションのトランスコーダを、そのレートを伝送ネットワークに合ったように適応させるが、その音声信号をエンコーディングするようなことはしないようなモードへとガイドする。

Description

【発明の詳細な説明】 セルラーネットワークにおいてエンコーディングを行う方法 本発明は、各セルにそのカバレージエリア内の端末機器と通信する少なくとも １つのベースステーションと、該ベースステーションのオペレーションを制御す る移動交換センターとを備えたセルラーネットワークにおいてエンコーディング を行う方法に関するものである。 音声情報を伝送するデジタル伝送システムは、アナログ音声をデジタル形に変 換することを目的とする音声コーディングを適用することを特徴としている。例 えば、固定電話ネットワークにおいては、アナログ音声は、６４kbpsのビットレ ートを有するデジタル信号へと変換される。セルラー無線システムの如き、いく つかの伝送システムにおいては、前述したような伝送レートは実施不可能である 。何故ならば、それでは、伝送容量が大きくなり過ぎてしまうからである。でき るだけ小さな伝送バンドで且つできるだけ低いビットレートで、これらのシステ ムにおいて使用される音声コーディングを実施する試みがなされている。 伝送バンドおよびビットレートは、信号処理の方法でもってデジタル化音声を 処理することにより、例えば、冗長情報を減少させ且つ音声を圧縮することによ って、減少させられうる。しかしながら、これらの信号処理方法によると、必要 とされる伝送バンドが減少されるが、それだけ、伝送される音声の質が低下して しまう。このような低下は、例えば、２つの端末機器の間で呼がなされるときに セルラーネットワークにおいておきるように、接続を通してコーディング／デコ ーディングのプロセスが数回行われるような場合に、特に有害である。 いくつかの音声コーディング方法が開発されているが、これらの方法は、どれ も、音声の質を低下させずに、できるだけ低いビットレートを得ようとしている ものである。聴取テストに基づく平均評価点（ＭＯＳ）が、一般的に、音声の質 のための基準として使用される。第１図のテーブルは、接続が１つのトランスコ ーダを有する場合および接続がセルラー無線システムにおいて２つの端末機器の 間にあるときのように２つのトランスコーダを有する場合における、いくつかの 既知の音声コーディング方法のＭＯＳを示している。分かるように、２つのコー ダでは、一般的に、音声の質は低下する。このような現象は知られており、音声 コーディング方法を開発する際においてそれを考慮する試みがなされているが、 最近のコーダにおいてでさえ、同じ接続を通して２つのコーダが使用されている ときには、音声の質は良くない。 前述したような問題点をなくするための既知の構成が、米国特許第４９２４４ ８０号明細書に開示されている。前述したように、アナログ音声は、６４kbps信 号を含むデジタルフォーマットへ変換される。この信号は、８−ビットＡ−ロー ワードの形にて与えられる。前記米国特許明細書に開示された方法においては、 この８−ビットワードの最下位ビット（ＬＳＢ）は、コーダがこのビットを用い て別のコーダへ自分の存在を明示しうるように、利用されている。したがって、 実際において、送信器のコーダは、それ自身の同期化パターンを送信しうる。こ の同期化パターンは、このＬＳＢの代わりに、受信器のコーダによって検出され る。こうして、それらコーダが互いに他の存在を検出したときには、これらコー ダは、伝送のための信号をデコードせずに、伝送のためにその伝送レートを適応 させることだけをする、いわゆる、パッディングストリッピングモードへ切り換 わる。したがって、相続くコーディング／デコーディングオペレーションが避け られ得る。前記米国特許明細書に開示された方法の問題点は、各８−ビットＡ− ローＰＣＭワードのＬＳＢが音声伝送以外の目的に使用され、したがって、伝送 される音声の質が低下してしまうということである。さらにまた、コーダの間に 必要とされるハンドシェーキングは遅い。何故ならば、その同期化パターンにお ける各ビットは、６回繰り返されなければならず、また、各同期化パターンは、 信頼性のある認識を可能にするには十分に長くなければならないからである。ま た、各同期化パターンは、少なくとも１回は繰り返されなければならない。 本発明の目的は、同じ移動交換センターのエリアに位置した２つの端末機器の 間の接続を通しての音声の質が改善され、従来技術の問題点が排除されうるよう な方法を実現することである。本発明の別の目的は、２つの端末機器の間の接続 を通しての伝送遅延を減少させることである。 これは、前述したような型の方法であって、移動交換センターが、呼のセット アップまたはハンドオーバー中に、この移動交換センターのエリア内に位置する ２つの端末機器の間の呼のあることを検出し、それら端末機器と通信するベース ステーションのトランスコーダを、その伝送ネットワークに合ったレートに適応 させるが、音声信号をエンコードしないようなモードへとガイドすることを特徴 とする方法によって、達成される。 本発明による方法は、２つの端末機器の間に接続があり、それら端末機器が同 じ移動交換センターのエリアに位置しているときに行われるべきコーディング／ デコーディングオペレーションの数を減少させる。本発明による方法で得られる 改善は、第１図のテーブルが例示しているように、使用される音声コーディング 方法に依存している。音声処理の量が減少されるので、その接続を通しての遅延 は、相当に減少させられる。従来の方法と比較して、本発明の方法は、音声の質 および遅延の両方を改善する。何故ならば、そのシグナリングは、ＬＳＢを用い て行われる必要がなく、呼のセットアップに使用される通常のメッセージを用い て行われるからである。 次に、添付図面に基づいて、本発明の実施例について、本発明をより詳細に説 明する。 第１図は、異なる音声コーディング方法を例示する前述のテーブルを示す図で ある。 第２図は、本発明による方法が適用されうるセルラー無線システムの一例を示 す図である。 第３ａ図および第３ｂ図は、本発明による方法をＧＳＭシステムに適用した例 を示す図である。 第４ａ図および第４ｂ図は、ハンドオーバーの例を示す図である。 第２図は、典型的なセルラー無線システムの構成の一部を例示している。この 図に示した状態においては、移動端末機器１０は、第１のベースステーション１ ２、移動交換センター１４および第２のベースステーション１３を介して、第２ の端末機器１１と通信する。これに対応して、第２の端末機器１１は、同じルー トを反対の伝送方向を使用して、第１の端末機器１０と通信する。これら端末機 器１０および１１は、それぞれ、アンテナ１６、１９、２０および２４を用い て無線リンクを介して、ベースステーション１２および１３と通信する。ベース ステーション１２および１３は、ケーブル接続または無線リレーリンクを用いて 実現されるデジタル伝送リンクを介して移動交換センター１４と通信する。 端末機器１０は、サンプリングされたアナログ信号を入力とするコーダ３２を 備える。サンプリング周波数は、典型的には、８ｋＨｚであるが、これは、本発 明にとって本質的なことではない。コーダにおいて、サンプリングされた音声信 号は、出力で可視的な信号ビットレートが、例えば、ＧＳＭの場合には、１３kb psであり、Ｄ−ＡＭＰＳネットワークの場合には、７.９５kbpsであるように、 所定の音声コーディングアルゴリズムを使用してコード化される。受信信号は、 受信器−送信器ユニット１５へ供給される。この受信器−送信器ユニット１５に おいて、その受信信号は、搬送周波数へと変調され、アンテナ１６を介してベー スステーション１２へと送信される。受信端末機器においては、アンテナ１９に よって受信された信号は、送信器−受信器ユニット１８に供給される。この送信 器−受信器ユニット１８において、その信号は復調され、コーダ１７へと供給さ れて、そのコーダ１７にて、その信号は、元の形へとデコードされる。反対の伝 送方向においても、同様の伝送チェーンが行われる。 ベースステーション１２は、アンテナ２０と、送信器−受信器ユニット２１と 、コーダ２２と、マルチプレクサユニット２３とを備える。送信器−受信器ユニ ット２１は、端末機器における対応するユニット１５と同様に動作し、アンテナ ２０によって受信された信号を復調する。コーダ２２の入力は、送信器−受信器 ２１の出力信号である。このコーダにおいて、音声信号は、通常の仕方でデコー ドされ、移動交換センター１４の伝送ラインに適合させられる。すなわち、例え ば、ＧＳＭシステムの場合には、これは、６４kbpsのビットレートを必要とする 。移動交換センター１４は、マルチプレクサ手段２８、２９と、呼を正しい受信 器へと向ける結合手段３０と、この移動交換センターのオペレーションを制御す る制御手段３１とを備える。 ２つの端末機器の間の呼が確立されるべきときには、一方の端末機器が、先ず 、ベースステーションへ呼セットアップメッセージを送信する。そのベースステ ーションは、セットアップすべき呼に関する必要データを移動交換センターへ送 る。 その呼が同じ移動交換センターのエリアに位置する２つの端末機器の間にあるこ とを、その移動交換センターが検出するときには、その移動交換センターは、本 発明による方法において、呼セットアップメッセージのなかのコントロールコマ ンドを両方の端末機器と通信するベースステーションへと送信する。そのコント ロールコマンドは、それらベースステーションの各トランスコーダを、送信すべ き信号に対して、伝送ネットワークと無線路との間の必要なレート適応を行うが 、音声信号のエンコーディングは行わないようなモードへと、ガイドする。 例えば、ＧＳＭシステムの場合においては、無線路から到来する信号は、１３ kbpsのレートを有しており、また、伝送ネットワークにおいて伝播する信号は、 ６４kbpsのレートを有している。本発明による方法においては、ベースステーシ ョンのコーダは、１３kbps信号の音声コーディングをデコードせずに、そのコー ド化された信号を、例えば、送信すべき信号に適当な間隔で特別ビットを加える ことにより、６４kbpsフォーマットへと変換する。これに対応して、その伝送チ ェーンの他端に位置したコーダは、移動交換センターから到来する６４kbps信号 に対する音声コーディングを行わず、その信号に加えられた特別ビットをアンロ ードして、その信号レートを１３kbpsへと変換する。したがって、本発明による 構成によれば、送信すべき信号の第２のコーディング／デコーディング処理を避 けることができ、より良い音声の質とすることができるのである。この構成は、 コーダを制御するための付加的な伝送容量を必要とせずに、通常の呼セットアッ プメッセージに関して制御が行われうるのである。 本発明は、１つの同じ移動交換センターのエリア内に位置する端末機器の間の 接続を通して行う場合に適用しうる。本方法は、前述したような要件にしたがっ て呼を開始し終了させるときにも、また、同じ移動交換センターのエリアに到着 するように呼の間に端末機器が移動するようなときにも、使用されうる。しかし ながら、後者の場合は、非常に稀である。何故ならば、移動交換センターは、通 常、地理的に広いエリアに対してサービスしているからである。 次に、本発明による方法について、これに限定するのではないが、一例として ＧＳＭシステムを使用して、説明する。本発明による方法がＧＳＭシステムに適 用されるときには、トランスコーダは、同じ移動交換センターの下にある端末機 器の間の呼中、ＲＰＥ−ＬＴＰ法でコード化された１３kbps音声を、６４kbpsの レートへと適応させ、ＴＲＡＵフレームをコンポーズしデコンポーズしなければ ならない。 ＧＳＭシステムの構造は、第３ａ図および第３ｂ図に例示されている。ＧＳＭ システムの構造については、例えば、M．MoulyおよびM.B．Pautet 氏によるThe GSM System for Mobile Communications（著者によって発行された）により詳細 に説明されており、この文献は、このような引用により、ここに組み入れられて いる。第３ａ図および第３ｂ図は、第１のベースステーション４１（ＢＴＳ）の カバレージエリア内に位置した第１の端末機器４０を示している。第１のベース ステーション４１は、デジタル伝送リンク４８を介してベースステーションコン トローラ４２（ＢＳＣ）と通信する。ベースステーションコントローラ４２は、 デジタル伝送リンク４９を通して移動交換センタ−４３（ＭＳＣ）と通信する。 また、これら図は、第２のベースステーション４５のカバレージエリア内に位置 した第２の端末機器４６を示している。第２のベースステーション４５は、デジ タル伝送リンク５１を介してベースステーションコントローラ４４と通信する。 このベースステーションコントローラ４４は、デジタル伝送リンク５２を通して 移動交換センター４３と通信する。 第３ａ図の例では、音声コーディング／デコーディングを行い且つそのレート をその伝送ネットワークに合うように適応させるトランスコーダユニット（ＴＲ ＡＵ、トランスコーダ／レートアダプタユニット）４７、５０が、それぞれ、ベ ースステーション４１および４５に配置されている。トランスコーダユニットの 物理的位置は、ＧＳＭ仕様書では決められていない。したがって、このユニット は、第３ｂ図におけるように、例えば、ベースステーションコントローラ４２お よび４４のそれぞれに配置されてもよいし、伝送ラインの任意の他の部分に配置 されてもよい。トランスコーダの位置は、本発明にとって重要ではない。トラン スコーダ４７および５０は、移動電話から到来する１３kbps信号に対して、音声 コーディングのデコーディングを行い且つ６４kbps伝送ラインへの適応を行い、 また、端末機器の方へ伝播する信号に対する逆の機能を果たす。第３ａ図の場合 には、伝送ライン４８、４９、５１および５２のレートは、６４kbpsである が、第３ｂ図では、伝送ライン４８および５１の伝送レートは、１３kbpsであり 、伝送ライン４９および５２の伝送レートは、６４kbpsである。 新しい呼 先ず、新しい呼が２つの端末機器４０および４６の間にセットアップされると 仮定する。第１のベースステーション４１は、発呼している端末機器４０からの 呼セットアップメッセージを受信する。第１のベースステーション４１は、呼ば れている端末機器の識別番号についてのデータを移動交換センター４３へと送る 。ＭＳＣ４３は、その端末機器のホーム位置レジスタ（ＨＬＲ）を用いて、その 呼ばれている端末機器の位置を見出す。もし、その端末機器がＭＳＣ４３のエリ アに位置している場合には、そのＭＳＣは、必要とされるトランスコーダモード についてのデータを、これらの端末機器のカバレージエリアのベースステーショ ンを制御するベースステーションコントローラ４２、４４へと、ＧＳＭシステム の割当て要求メッセージ（このメッセージは、ＧＳＭ仕様書０８．０８に記述さ れている）を用いて送信する。 両方のベースステーションコントローラ４２、４４は、ＧＳＭシステムの割当 てコマンドメッセージ（このメッセージは、ＧＳＭ仕様書０４．０８に記述され ている）を用いて、対応するベースステーション４１、４５に必要とされるトラ ンスコーダモードを知らせる。本発明の好ましい実施例では、ベースステーショ ン４１、４５は、トランスコーダモードのセッティングにおいて、ＴＲＡＵフレ ームのスペアビットを使用する。ＧＳＭシステムの仕様書においては、ＴＲＡＵ フレームは、５つのスペアビットを含む。これらのビットのうちの１つは、モー ドの検出に使用されうる。すなわち、トランスコーダが通常のモードにあるとき には、このビットは、値「０」を有し、トランスコーダモードが変更されるとき は、このビットは、「１」にセットされている。したがって、ベースステーショ ン４１、４５は、ＴＲＡＵフレームにおけるこのビットを、「１」にセットし、 トランスコーダは、端末機器から到来する信号の音声コーディングをデコードせ ずに、その信号レートを伝送ラインに適した６４kbpsのレートへと変換すること だけをするようなモードヘ切り換えられる。そして、これらベースステーション は、逆方向の伝送においても、対応する機能を果たし、すなわち、これらベース ステーションは、伝送ラインから到来する信号を、無線路に使用されている伝送 レートへと適応させるが、この信号をエンコーディングすることはしない。何故 ならば、それは、既に音声コード化されているからである。この後、呼セットア ップは、例えば、ＧＳＭ仕様書０４．０８に記述されているように、普通に進め られる。 １３kbpsから６４kbpsへのレートの適応は、例えば、送信すべきビットへ特別 ビットを加えて、伝送レートが増大するようにすることにより、実現されうる。 これに対応して、受信端では、これら特別ビットが、６４kbps信号から除去され て、元の音声コード化１３kbps信号が得られる。 呼が終了するとき、空のビットパターン（０１０１０１．．．）がＧＳＭ仕様 書（０８．６０）にしたがってＴＲＡＵフレームにて伝送され始め、そのとき、 トランスコーダは、自動的に通常モードをとる。 ＭＳＣ制御ハンドオーバー このハンドオーバーには、次の２つの別々の場合がある。すなわち、イントラ ＭＳＣハンドオーバーと、インターＭＳＣハンドオーバーとがある。その状態を 第４ａ図および第４ｂ図に例示している。 ＭＳＣ４３のエリア内でのハンドオーバーの場合には、ＭＳＣ４３は、ハンド オーバー要求メッセージ（ＧＳＭ０８．０８）にてセットアップされるべき新し いチャンネルに対して必要とされるトランスコーダモードを新しいＢＳＣ５２に 知らせる。ＢＳＣ５２は、チャンネル作動メッセージ（ＧＳＭ０８．５８）にて 必要なトランスコーダモードを新しいベースステーション５１に知らせる。前述 したように、ベースステーション５１は、ＴＲＡＵフレームにおけるその目的の ために予約されたビットを「１」にセットし、トランスコーダが、それら端末機 器から到来する信号の音声コーディングをデコードせず、その信号レートをその 伝送ラインに合うように適応させることだけを行うようなモードへと切り換えら れるようにする。それから、ハンドオーバーは、ＧＳＭ仕様書にしたがって進め られる。ハンドオーバーが一つのセル内で起きるか、一つのＢＳＣ内で起きるか にしたがって、そのハンドオーバー中にＢＳＣまたはＢＴＳが同じままでありう る。 インターＭＳＣハンドオーバーの場合には、両方のトランスコーダが通常モー ドにセットされねばならない。何故ならば、２つのＭＳＣの間でのトラヒックに 適用されるコーディング方法の種類について確かでないからである。新しいベー スステーション５３のトランスコーダは、デホールトにより通常のモードにある が、同じままであるベースステーション４１のトランスコーダは、通常のモード ヘ戻されねばならない。これは、次の２つの方法にて行われる。 第１の方法は、既に使用されている同じ周波数およびタイムスロットに対して ベースステーション４１の内部ハンドオーバーを行う方法である。このような場 合において、ベースステーション４１のトランスコーダは、ＢＴＳがＴＲＡＵフ レームから予約されたビットを「０」へとセットするときに、通常モードへと切 り換えられ、これにより、そのトランスコーダは、通常モードをとる。 第２の方法は、ＢＳＣ４２によってベースステーション４１へモード変更要求 メッセージを送信する方法である。このメッセージの結果として、ベースステー ション４１は、ＴＲＡＵフレームから予約されたビットを「０」へとセットする ことができ、これにより、そのトランスコーダは、通常モードに切り換えられる 。このようなモード変更手順は、例えば、前述したThe GSM System for Mobile Communicationsにより詳細に記述されている。 ＢＳＣ制御ハンドオーバー このハンドオーバーにも、次の２つの別々の場合がある。例えば、イントラＢ ＴＳハンドオーバーと、インターＢＴＳハンドオーバーとがある。 ＢＳＣは、チャンネル作動メッセージ（ＧＳＭ０８．５８）にて必要とされる トランスコーダモードを新しいＢＴＳに知らせる。前述したように、そのＢＴＳ は、ＴＲＡＵフレームにおけるその目的のために予約されたビットを「１」へセ ットし、これにより、そのトランスコーダは、端末機器から到来する信号の音声 コーディングをデコードせず、その信号レートを伝送ラインに適したように適応 させることだけをするようなモードへと切り換えられる。それから、このハンド オーバーは、ＧＳＭ仕様書０４．０８、０８．０８および０８．５８にしたがっ て進められる。 本発明を添付図面による例に関して説明したのであるが、本発明は、これらの 例に限定されるものではなく、本請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々変 形しうるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，Ｂ Ｙ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．各セルにそのカバレージエリア内の端末機器（４０、４６）と通信する少な くとも１つのベースステーション（４１、４５）と、該ベースステーションのオ ペレーションを制御する移動交換センター（４３）とを備えたセルラーネットワ ークにおいてエンコーディングを行う方法において、呼のセットアップまたはハ ンドオーバー中に、前記移動交換センターのエリア内に位置する２つの端末機器 （４０、４６）の間にその呼があることを前記移動交換センター（４３）が検出 するとき、該移動交換センターは、前記端末機器と通信するベースステーション のトランスコーダを、そのレートを伝送ネットワークに合ったように適応させる が、その音声信号をエンコーディングするようなことはしないようなモードへと ガイドすることを特徴とする方法。 ２．前記端末機器（４０、４６）の間の接続が切断されるとき、前記移動交換セ ンター（４３）は、前記端末機器と通信していた前記ベースステーションのトラ ンスコーダを通常モードをとるようにガイドする請求項１記載の方法。 ３．前記セルラーネットワークは、ＧＳＭネットワークであり、ＴＲＡＵフレー ムからの１つのビットが予約されており、該ビットは、前記トランスコーダが動 作すべきモードを指示するのに使用される請求項１記載の方法。 ４．前記移動交換センターは、通常の呼確立に関連したメッセージを用いて、前 記端末機器と通信するベースステーションのトランスコーダを制御する請求項３ 記載の方法。 ５．前記ＴＲＡＵフレームからの予約された前記ビットは、もし、前記トランス コーダが通常のように動作すべき場合には、「０」にセットされ、もし、前記ト ランスコーダが音声コーディングを行うべきでない場合には、「１」にセットさ れている請求項３記載の方法。 ６．前記移動交換センター（４３）のエリア内でハンドオーバーが行われるとき には、該ハンドオーバーを行う前記端末機器（４６）と通信する前記ベースステ ーション（５１）のトランスコーダは、該ハンドオーバー中に、前記レートを前 記伝送ネットワークに合わせるように適応させるが、前記音声信号をエン コーディングするようなことはしないようなモードへとガイドされる請求項１記 載の方法。 ７．前記移動交換センター（４３）のエリアの外でハンドオーバーが行われると きには、前記移動交換センター（４３）のエリアの外に移動しない前記端末機器 （４０）と通信する前記ベースステーション（４１）のトランスコーダは、該ハ ンドオーバー中に、通常モードをとるようにガイドされる請求項１記載の方法。