(57)【要約】【課題】ＰＵシステムが優先的に使用できる共用周波数の少なくとも一部のＳＵシステムへの使用許可の管理を簡易に行い、共用周波数の利用効率の低下を抑制する。【解決手段】共用周波数管理システムは、第１無線システムにより主に使用される共用周波数帯の周波数の第２無線システムとの共用を管理し、第１無線システムによる共用周波数帯の周波数を用いた第１無線信号の送信に基づく受信レベルが規定値となる第１領域の境界を示す第１ボーダーに関する第１ボーダー情報を入力する入力部と、第２無線システムによる共用周波数帯の周波数を用いた第２無線信号の送信に基づく受信レベルが規定値となる第２領域の境界を示す第２ボーダーに関する第２ボーダー情報を導出する導出部と、第１ボーダー情報と第２ボーダー情報とに基づいて、第２無線システムに対する共用周波数帯の周波数の共用許可条件を決定する許可条件決定部と、を備える。【選択図】図３
2020123784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１無線システムにより主に使用される共用周波数帯の周波数の第２無線システムとの共用を管理する共用周波数管理システムであって、
前記第１無線システムによる前記共用周波数帯の周波数を用いた第１無線信号の送信に基づく受信レベルが規定値となる第１領域の境界を示す第１ボーダーに関する第１ボーダー情報を入力する入力部と、
前記第２無線システムによる前記共用周波数帯の周波数を用いた第２無線信号の送信に基づく受信レベルが前記規定値となる第２領域の境界を示す第２ボーダーに関する第２ボーダー情報を導出する導出部と、
前記第１ボーダー情報と前記第２ボーダー情報とに基づいて、前記第２無線システムに対する前記共用周波数帯の周波数の共用許可条件を決定する許可条件決定部と、を備える、
共用周波数管理システム。
【請求項２】
前記許可条件決定部は、
前記共用周波数帯の周波数ごとに前記共用許可条件を決定する、
請求項１に記載の共用周波数管理システム。
【請求項３】
前記導出部は、
前記第２無線システムが使用される局所エリアの周囲に設置されるセンサでの前記第２無線信号の受信電力を含む、前記第２無線システムの通信方式に関する情報を用いて、前記第２ボーダー情報を導出する、
請求項１に記載の共用周波数管理システム。
【請求項４】
前記許可条件決定部は、
前記共用周波数帯の周波数のうちいずれかの特定周波数に対応する前記第１ボーダー情報と前記第２ボーダー情報とに基づいて、前記第１領域と前記第２領域との重複領域が存在しないと判定した場合に、前記第２無線システムが使用される局所エリア内での前記特定周波数の使用を許可すると判定する、
請求項１に記載の共用周波数管理システム。
【請求項５】
前記許可条件決定部は、
前記共用周波数帯の周波数のうちいずれかの特定周波数に対応する前記第１ボーダー情報と前記第２ボーダー情報とに基づいて、前記第１領域と前記第２領域との重複領域が存在しかつ前記重複領域内に前記第１無線システムの受信機が配置されていないと判定した場合に、前記第２無線システムが使用される局所エリア内での前記特定周波数の使用を許可すると判定する、
請求項４に記載の共用周波数管理システム。
【請求項６】
前記許可条件決定部は、
前記共用周波数帯の周波数のうちいずれかの特定周波数に対応する前記第１ボーダー情報と前記第２ボーダー情報とに基づいて、前記第１領域と前記第２領域との重複領域が存在しかつ前記重複領域内に前記第１無線システムの受信機が配置されていると判定した場合に、前記第２無線システムが使用される局所エリア内での前記特定周波数の使用を、前記局所エリアでの前記第２無線信号の送信電力を所定量低減することを前提として許可すると判定する、
請求項４に記載の共用周波数管理システム。
【請求項７】
前記第１無線システムの通信方式に関する情報を用いて、前記第１ボーダー情報を導出する第２導出部、を更に備える、
請求項１に記載の共用周波数管理システム。
【請求項８】
前記第１無線信号が受信されるエリアの地形および建物の有無を示す地理情報を保持する地理データ保持部、を更に備え、
前記第２導出部は、
前記第１無線システムの通信方式に関する情報と前記地理データ保持部から読み出した前記地理情報とを用いて、前記第１ボーダー情報を導出する、
請求項７に記載の共用周波数管理システム。
【請求項９】
前記共用許可条件を前記第２無線システムに通知する通知部、を更に備える、
請求項７に記載の共用周波数管理システム。
【請求項１０】
第１無線システムにより主に使用される共用周波数帯の周波数の第２無線システムとの共用を管理する共用周波数管理方法であって、
前記第１無線システムによる前記共用周波数帯の周波数を用いた第１無線信号の送信に基づく受信レベルが規定値となる第１領域の境界を示す第１ボーダーに関する第１ボーダー情報を入力するステップと、
前記第２無線システムによる前記共用周波数帯の周波数を用いた第２無線信号の送信に基づく受信レベルが前記規定値となる第２領域の境界を示す第２ボーダーに関する第２ボーダー情報を導出するステップと、
前記第１ボーダー情報と前記第２ボーダー情報とに基づいて、前記第２無線システムに対する前記共用周波数帯の周波数の共用許可条件を決定するステップと、を有する、
共用周波数管理方法。
【請求項１１】
前記第１無線システムの通信方式に関する情報を用いて、前記第１ボーダー情報を導出するステップ、を更に有する、
請求項１０に記載の共用周波数管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、共用周波数管理システムおよび共用周波数管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、５Ｇ（第５世代移動通信方式）の通信仕様の検討が進められているが、この５Ｇでの使用が想定されている周波数帯を既存の無線システムと新規の無線システムとで共用することが検討されつつある。つまり、既存の無線システムがほぼ独占的に使用している周波数帯を新規の無線システムにも一部利用を促すことで、全体的に周波数の利用効率を上げる仕組みが検討されている。以下の明細書において、既存の無線システムを「ＰＵ（Primary User）システム」、新規の無線システムを「ＳＵ（Secondary User）システム」と称する。周波数共用の条件としては、ＳＵシステムの周波数利用によりＰＵシステムが干渉による影響を受けないことが考えられる。
【０００３】
この条件を満足するために、第１のアプローチとして、第三者的な共用周波数の管理機構がＰＵシステムの無線機およびＳＵシステムの無線機のそれぞれの位置情報を基にして周波数共用による干渉計算を行い（図７参照）、この計算結果を基にしてＳＵシステムへの利用許可する条件（例えば周波数、送信電力）を決定してＳＵシステムに通知する方式が開示されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
また、非特許文献１では、第２のアプローチとして、共用周波数がどの程度の受信レベルで各位置において観測されるかを膨大数のセンサ（例えば一般人のスマートフォン等の無線端末）での受信レベル測定結果を収集してデータベース化することで、上述した干渉計算に比較して実際の建物等の影響を考慮した環境（位置）ごとの受信レベルのデータベースを構築することが開示されている（図８参照）。このデータベースを運営管理する管理機構は、データベースを参照して、ＳＵシステムに対し、そのＳＵシステムの位置に応じて共用周波数の利用条件を通知する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Takeo FUJII et al., “Smart Spectrum for Future Wireless World”, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, IEICE TRANS. COMMUN., VOL.E100-B, NO.9 September 2017
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した第１のアプローチでは、ＰＵシステムの無線機とＳＵシステムの無線機との間での干渉計算量が膨大となり、管理機構側の計算処理に相当の高い負荷がかかる。また、実際の測定との誤差を小さく抑えて干渉量を求めるためには、ＰＵシステムの無線機とＳＵシステムの無線機との間あるいは周囲の建物等の存在を考慮しなくてはならないが、建物等の存在を考慮すると干渉計算が一層膨大となり現実的ではない。一方で、建物等の存在を考慮することを回避してＳＵシステムの無線機からＰＵシステムへの無線機への干渉量を過小評価しないために、無線機間の電波経路を見通し伝搬路（つまり自由空間伝搬）と仮定して干渉計算することも考えられる。この方法では、ＳＵシステムはＰＵシステムから大変に遠くに離れた位置にしか存在することが許されないため、元々の目的である周波数共用による周波数有効利用の程度が低下してしまう。
【０００７】
また上述した第２のアプローチでは、データベース作成に膨大数の無線センサを要する。一般人のスマートフォンによる干渉レベルセンシングおよび測定値報告に依存する方法で専用の無線センサの所要数を削減することも考えられているが、どの程度に一般人のスマートフォンの協力が得られるかは不確かであり、またスマートフォンの存在密度の過疎を考慮すると、スマートフォンに依存する方法はデータベース作成の手段としての確実性に欠けることが課題と考えられる。また、上述した第１および第２のアプローチにおいては、複数のＳＵシステムのそれぞれは近郊に存在することは十分に考えられる。このため、各ＳＵシステムへの共用周波数の利用許可条件を判定する際、各ＳＵシステムに対して使用許可される周波数が細かく分割される可能性が高くなることによって、各ＳＵシステムでの許可周波数利用の稼働が実際にどうであるかによらず分割損が発生する。分割損とは、例えばＰＵシステムとの干渉計算としてＳＵシステムに使用許可できた共用周波数が第１のキャリア周波数、第２のキャリア周波数、第３のキャリア周波数、第４のキャリア周波数であったとする。この場合に、第１のＳＵシステムに第１のキャリア周波数、第２のＳＵシステムの第２のキャリア周波数、第３のＳＵシステムに第３，第４のキャリア周波数の使用がそれぞれ割り当てられたところ、第２のＳＵシステムの第２のキャリア周波数の使用率がたとえ低くても、他のＳＵシステム（つまり第１，第３のＳＵシステム）は第２のキャリア周波数を使うことができないという課題である。
【０００８】
本開示は、上述した従来の事情に鑑みて案出され、煩雑な干渉計算を必要とせず、ＰＵシステムが優先的に使用できる共用周波数の少なくとも一部のＳＵシステムへの使用許可の管理を簡易に行い、共用周波数の利用効率の低下を抑制する共用周波数管理システムおよび共用周波数管理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示は、第１無線システムにより主に使用される共用周波数帯の周波数の第２無線システムとの共用を管理する共用周波数管理システムであって、前記第１無線システムによる前記共用周波数帯の周波数を用いた第１無線信号の送信に基づく受信レベルが規定値となる第１領域の境界を示す第１ボーダーに関する第１ボーダー情報を入力する入力部と、前記第２無線システムによる前記共用周波数帯の周波数を用いた第２無線信号の送信に基づく受信レベルが前記規定値となる第２領域の境界を示す第２ボーダーに関する第２ボーダー情報を導出する導出部と、前記第１ボーダー情報と前記第２ボーダー情報とに基づいて、前記第２無線システムに対する前記共用周波数帯の周波数の共用許可条件を決定する許可条件決定部と、を備える、共用周波数管理システムを提供する。
【００１０】
また、本開示は、第１無線システムにより主に使用される共用周波数帯の周波数の第２無線システムとの共用を管理する共用周波数管理方法であって、前記第１無線システムによる前記共用周波数帯の周波数を用いた第１無線信号の送信に基づく受信レベルが規定値となる第１領域の境界を示す第１ボーダーに関する第１ボーダー情報を入力するステップと、前記第２無線システムによる前記共用周波数帯の周波数を用いた第２無線信号の送信に基づく受信レベルが前記規定値となる第２領域の境界を示す第２ボーダーに関する第２ボーダー情報を導出するステップと、前記第１ボーダー情報と前記第２ボーダー情報とに基づいて、前記第２無線システムに対する前記共用周波数帯の周波数の共用許可条件を決定するステップと、を有する、共用周波数管理方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、煩雑な干渉計算を必要とせず、ＰＵシステムが優先的に使用できる共用周波数の少なくとも一部のＳＵシステムへの使用許可の管理を簡易に行え、共用周波数の利用効率の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１ボーダーＢ１、第２ボーダーＢ２、第３ボーダーＢ３の概念を示す図
【図２】実施の形態１に係る共用周波数管理システムの内部構成例を示すブロック図
【図３】実施の形態１に係る共用周波数管理システムの動作手順を時系列に示すシーケンス図
【図４】図３および図６のステップＳｔ６の詳細な動作手順を時系列に示すフローチャート
【図５】実施の形態２に係る共用周波数管理システムの内部構成例を示すブロック図
【図６】実施の形態２に係る共用周波数管理システムの動作手順を時系列に示すシーケンス図
【図７】従来技術による第１のアプローチに対応する共用周波数管理システムの構成図
【図８】従来技術による第２のアプローチに対応する共用周波数管理システムの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施の形態１の内容に至る経緯）
先ず、本開示に係る共用周波数管理システムの前提となる従来技術として、２種類のアプローチによる共用周波数管理の考え方について図７および図８を参照して説明する。図７は、従来技術による第１のアプローチに対応する共用周波数管理システムの構成図である。図８は、従来技術による第２のアプローチに対応する共用周波数管理システムの構成図である。
【００１４】
［従来技術による第１のアプローチ］
図７に示す共用周波数管理システムは、ＰＵシステム１０１と、共用周波数管理装置１０２と、複数（例えばＮ：２以上の整数）個のＳＵシステム１０３１，…，１０３Ｎとを含む構成である。ＰＵシステム１０１と共用周波数管理装置１０２とは、互いにデータあるいは情報の送受信が可能である。同様に、共用周波数管理装置１０２とそれぞれのＳＵシステム１０３１〜１０３Ｎとは、互いにデータあるいは情報の送受信が可能である。
【００１５】
ＰＵシステム１０１は、所定の共用周波数帯の周波数を主にあるいはほぼ独占的に使用可能に割り当てられたシステム運用者（いわゆるプライマリユーザ）により運用の制御がなされる無線システムである。ＰＵシステム１０１は、ＰＵシステム１０１の運用に必要な１機以上の送信機（図示略）および受信機（図示略）を保有しており、ＰＵシステム１０１の運用に必要なＰＵシステム情報を保持している。ここで、ＰＵシステム情報は、例えば送信機位置、キャリア周波数（中心周波数）、帯域幅および送信電力等の送信に関わる情報と、受信機位置および受信感度等の受信に関わる情報とを含む。
【００１６】
共用周波数管理装置１０２は、ＰＵシステム送信機情報格納部２０１と、ＰＵシステム受信機情報格納部２０２と、地形建物地理データ保持部２０３と、ＳＵシステム送信機情報格納部２０４と、ＳＵシステム受信機情報格納部２０５と、ＰＵ−ＴＸ→ＰＵ−ＲＸ干渉計算部２０６と、ＰＵ−ＴＸ→ＳＵ−ＲＸ干渉計算部２０７と、ＳＵ−ＴＸ→ＰＵ−ＲＸ干渉計算部２０８と、ＳＵ−ＴＸ→ＳＵ−ＲＸ干渉計算部２０９と、許可対象周波数共用条件決定部２１０とを含む構成である。
【００１７】
ＳＵシステム１０３１〜１０３Ｎのそれぞれは、ＰＵシステム１０１が主にあるいはほぼ独占的に使用可能な所定の共用周波数帯の周波数の一部を条件付きで使用することを共用周波数管理装置１０２に申請する無線システムである。ＳＵシステム１０３１〜１０３Ｎは、ＳＵシステム１０３１〜１０３Ｎのそれぞれの運用に必要な１機以上の送信機（図示略）および受信機（図示略）を保有しており、ＳＵシステム１０３１〜１０３Ｎのそれぞれの運用に必要なＳＵシステム情報を保持している。ここで、ＳＵシステム情報は、例えば送信機位置、キャリア周波数（中心周波数）、帯域幅および送信電力等の送信に関わる情報と、受信機位置および受信感度等の受信に関わる情報とを含む。
【００１８】
従来技術による第１のアプローチでは、共用周波数管理装置１０２は、ＰＵシステム１０１からのＰＵシステム内の送信機に関する情報をＰＵシステム送信機情報格納部２０１に保存し、ＰＵシステム１０１からのＰＵシステム内の受信機に関する情報をＰＵシステム受信機情報格納部２０２に保存する。同様に、共用周波数管理装置１０２は、ＳＵシステム１０３１〜１０３ＮのそれぞれからのＳＵシステム内の送信機に関する情報をＳＵシステム送信機情報格納部２０４に保存し、ＳＵシステム１０３１〜１０３ＮのそれぞれからのＳＵシステム内の受信機に関する情報をＳＵシステム受信機情報格納部２０５に保存する。共用周波数管理装置１０２は、地形建物地理データ保持部２０３から地理情報を読み出し、この地理情報を用いて各種の干渉計算を、ＰＵ−ＴＸ→ＰＵ−ＲＸ干渉計算部２０６、ＰＵ−ＴＸ→ＳＵ−ＲＸ干渉計算部２０７、ＳＵ−ＴＸ→ＰＵ−ＲＸ干渉計算部２０８およびＳＵ−ＴＸ→ＳＵ−ＲＸ干渉計算部２０９のそれぞれにおいて実行する。
【００１９】
例えば、ＰＵ−ＴＸ→ＰＵ−ＲＸ干渉計算部２０６では、ＰＵシステム１０１の送信機からＰＵシステム１０１の受信機までの信号の伝搬路における干渉計算が行われる。同様に、ＰＵ−ＴＸ→ＳＵ−ＲＸ干渉計算部２０７では、ＰＵシステム１０１の送信機からＳＵシステム１０３１〜１０３Ｎのそれぞれの受信機までの信号の伝搬路における干渉計算が行われる。同様に、ＳＵ−ＴＸ→ＰＵ−ＲＸ干渉計算部２０８では、ＳＵシステム１０３１〜１０３Ｎのそれぞれの送信機からＰＵシステム１０１の受信機までの信号の伝搬路における干渉計算が行われる。同様に、ＳＵ−ＴＸ→ＳＵ−ＲＸ干渉計算部２０９では、
ＳＵシステム１０３１〜１０３Ｎのそれぞれの送信機からＳＵシステム１０３１〜１０３Ｎのそれぞれの受信機までの信号の伝搬路における干渉計算が行われる。
【００２０】
許可対象周波数共用条件決定部２１０では、上述した各種の膨大な干渉計算の結果に基づいて、ＳＵシステム１０３１〜１０３Ｎのそれぞれにおいて使用可能な共用周波数帯の周波数の使用に関する周波数共用条件（許可情報）がそれぞれのＳＵシステムに通知される。
【００２１】
このような従来技術による第１のアプローチでは、ＰＵシステム１０１の無線機（例えば送信機あるいは受信機。以下同様）とＳＵシステム１０３１〜１０３Ｎのそれぞれの無線機（例えば送信機あるいは受信機。以下同様）との間での干渉計算量が膨大となり、共用周波数管理装置１０２の計算処理に相当の高い負荷がかかる。また、実際の測定との誤差を小さく抑えて干渉量を求めるためには、ＰＵシステム１０１の無線機とＳＵシステム１０３１〜１０３Ｎのそれぞれの無線機との間あるいは周囲の建物等の存在を考慮しなくてはならないが、建物等の存在を考慮すると干渉計算が一層膨大となり現実的ではない。一方で、建物等の存在を考慮することを回避してＳＵシステム１０３１〜１０３Ｎのそれぞれの無線機からＰＵシステム１０１への無線機への干渉量を過小評価しないために、無線機間の電波経路を見通し伝搬路（つまり自由空間伝搬）と仮定して干渉計算することも考えられる。この方法では、ＳＵシステム１０３１〜１０３ＮのそれぞれはＰＵシステム１０１から大変に遠くに離れた位置にしか存在することが許されないため、元々の目的である周波数共用による周波数有効利用の程度が低下してしまう。また、第１のアプローチにおいて、近郊に存在する複数のＳＵシステム間の干渉を回避するように各ＳＵシステムへの共用周波数の使用許可条件を判定する際、各ＳＵシステム１０３１〜１０３Ｎのそれぞれに対して使用許可される周波数が細かく分割される可能性が高くなることによって、各ＳＵシステム１０３１〜１０３Ｎのそれぞれでの許可周波数利用の稼働が実際にどうであるかによらず分割損が発生する。このため、元々の目的である周波数共用による周波数有効利用の程度が分割損によっても低下してしまう。
【００２２】
［従来技術による第２のアプローチ］
図８に示す共用周波数管理システムは、ＰＵシステム１０１と、共用周波数管理装置１０２Ａと、複数（例えばＮ：２以上の整数）個のＳＵシステム１０３１，…，１０３Ｎと、複数の無線センサ１０４１，１０４２，…とを含む構成である。図８の説明において、図７に示される構成と同一の構成については同一の符号を付与して説明を簡略化あるいは省略し、異なる内容について説明する。無線センサ１０４１，１０４２〜と共用周波数管理装置１０２Ａとは、互いにデータあるいは情報の送受信が可能である。同様に、共用周波数管理装置１０２ＡとそれぞれのＳＵシステム１０３１〜１０３Ｎとは、互いにデータあるいは情報の送受信が可能である。一方、ＰＵシステム１０１と共用周波数管理装置１０２Ａとは、互いにデータあるいは情報の送受信は不可である。
【００２３】
共用周波数管理装置１０２Ａは、ＰＵシステムの周波数利用状況ＤＢ２１１と、ＳＵシステムの送信機位置近傍でのＰＵシステム受信電力判定部２１２と、許可対象周波数共用条件決定部２１３とを含む構成である。
【００２４】
無線センサ１０４１，１０４２〜のそれぞれは、ＰＵシステム１０１による無線サービスの享受が可能となる通信エリアの各地点に配置される。無線センサ１０４１，１０４２〜は、例えば設置型無線センサ、ＰＵシステム１０１の通信エリア内を移動し得る不特定多数の一般ユーザのそれぞれが所持するスマートフォン、あるいはＰＵシステム１０１の通信エリア内を移動し得る不特定多数の一般ユーザのそれぞれが乗車する車両内の車載無線センサである。無線センサ１０４１，１０４２〜は、それぞれ配置された地点におけるＰＵシステム１０１による無線サービスにより送信される信号の受信電力を測定し、その電波センサの位置情報を含む測定結果と受信された信号の周波数情報とを対応付けた報告内容を共用周波数管理装置１０２Ａに送る。
【００２５】
従来技術による第２のアプローチでは、共用周波数管理装置１０２Ａは、無線センサ１０４１，１０４２〜のそれぞれから送信されてくる報告内容（具体的には、無線センサの位置情報を含む受信電力の測定結果と受信された信号の周波数情報）を受信すると、図８に示す受信電力マップを生成する。この受信電力マップは、ＰＵシステム１０１の通信エリア全体に対して例えば２０［ｍ］×２０［ｍ］の小エリアごとに生成され、その小エリア内での受信信号の周波数ごとの受信電力の測定結果を２次元的に示すヒートマップである。共用周波数管理装置１０２Ａは、受信電力マップを生成する度に都度更新してＰＵシステムの周波数利用状況ＤＢ２１１に保存する。
【００２６】
ＳＵシステムの送信機位置近傍でのＰＵシステム受信電力判定部２１２は、ＳＵシステム１０３１〜１０３ＮのそれぞれからＰＵシステム１０１が主にあるいはほぼ独占的に使用可能な共用周波数帯の周波数の一部の使用申請を含むＳＵシステム情報（図７参照）を、ＳＵシステム１０３１〜１０３Ｎのそれぞれから受け取る。ＳＵシステムの送信機位置近傍でのＰＵシステム受信電力判定部２１２は、ＳＵシステム１０３１〜１０３ＮのそれぞれのＳＵシステム情報に基づいて、対応するＳＵシステムの使用対象エリアにおけるＰＵシステム１０１の受信電力の測定結果を取得して許可対象周波数共用条件決定部２１３に出力する。
【００２７】
許可対象周波数共用条件決定部２１３では、ＳＵシステムの送信機位置近傍でのＰＵシステム受信電力判定部２１２からの出力に基づいて、ＳＵシステム１０３１〜１０３Ｎのそれぞれにおいて使用可能な共用周波数帯の周波数の使用に関する周波数共用条件（許可情報）がそれぞれのＳＵシステムに通知される。
【００２８】
このような従来技術による第２のアプローチでは、実際に測定された受信電力の実測値に基づいて共用周波数帯の周波数の使用可否が判定されるので、第１のアプローチに比べると高精度な状況把握が可能と推察される。しかしながら、第２のアプローチでは、データベース作成に膨大数の無線センサを要する。一般人のスマートフォンによる干渉レベルセンシングおよび測定値報告に依存する方法で専用の無線センサの所要数を削減することも考えられているが、どの程度に一般人のスマートフォンの協力が得られるかは不確かであり、またスマートフォンの存在密度の過疎を考慮すると、スマートフォンに依存する方法はデータベース作成の手段としての確実性に欠けることが課題と考えられる。また、第２のアプローチにおいて、近郊に存在する複数のＳＵシステム間の干渉を回避するように各ＳＵシステムへの共用周波数の利用許可条件を判定する際、各ＳＵシステム１０３１〜１０３Ｎのそれぞれに対して使用許可される周波数が細かく分割される可能性が高くなることによって、各ＳＵシステム１０３１〜１０３Ｎのそれぞれでの許可周波数利用の稼働が実際にどうであるかによらず分割損が発生する。このため、第１のアプローチと同様に、元々の目的である周波数共用による周波数有効利用の程度が分割損によって低下してしまう。
【００２９】
そこで、以下の実施の形態では、煩雑な干渉計算を必要とせず、ＰＵシステムが優先的に使用できる共用周波数の少なくとも一部のＳＵシステムへの使用許可の管理を簡易に行い、共用周波数の利用効率の低下を抑制する共用周波数管理システムおよび共用周波数管理方法の例を説明する。
【００３０】
以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る共用周波数管理システムおよび共用周波数管理方法の構成および作用を具体的に開示した実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長化することを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００３１】
（実施の形態１）
以下、共用周波数管理システムにより周波数の共用がなされる周波数帯（以下「共用周波数帯」という）は、２０ＧＨｚ以上の周波数とし、例えば現在日本国内に数千程度しかない固定無線アクセスシステム（ＦＷＡ：Fixed Wireless Access）用に割り当てられている高周波数帯である２５〜２７ＧＨｚ帯あるいは固定衛星電気通信業務に割り当てられている高周波数帯である２７〜２９．５ＧＨｚを例示する。これらの周波数は、電波の届く距離が例えば１００ｍ程度で小さく、建物等の遮蔽物を回折したり透過したりしにくい特性を有する。これらの共用周波数帯は、現在５Ｇ（第５世代移動通信方式）において使用が想定されており、後発ユーザであるセカンダリユーザが運用するＳＵシステムの通信エリアでの無線通信に適している周波数帯と考えることができる。例えば２６ＧＨｚ帯の固定無線アクセスシステムでは、帯域幅（ＢＷ：band width）が６０ＭＨｚで、２６個のキャリア周波数が存在している。この場合には、キャリア周波数ｆｋの序数を示すｋは１〜２６の整数値のいずれかとなる。
【００３２】
以下の実施の形態では、共用周波数管理システムは、ＰＵシステムの送信電力に基づく無線信号の時間帯および場所ごとの受信電力分布を把握する。共用周波数の使用においては、送信された無線信号の受信電力がＰＵシステムの受信感度となる境界（第１ボーダー、図１参照）の内側に対して、ＳＵシステムの送信電力がＰＵシステムの受信感度以上の干渉を与えないことが遵守するべき制限事項となる。第１ボーダーの詳細は後述するが、キャリア周波数ｆｋごとに異なる。
【００３３】
また、例えば２６ＧＨｚ帯の周波数を屋内で使用する予定のＳＵシステムでは、ＳＵシステムに対応した無線通信が可能な送信機および受信機（アクセスポイントも含む）の存在可能エリアは、ＳＵシステムの無線サービスが受けられる既定の限定エリアとなる（第３ボーダー、図１参照）。このような限定エリアは、例えば会社敷地、大学キャンパス、病院、遊園地、工場、建設現場、駅、あるいは数百世帯が暮らすスマートタウン等であり、これらは例示的に列挙したものであり、限定されない。第３ボーダーの詳細は後述するが、第３ボーダーは、ＳＵシステムの無線サービスが受けられる限定エリア（言い換えると、閉空間エリア）の境界線を示す。
【００３４】
従って、共用周波数管理システムは、第３ボーダー内に存在するＳＵシステムの送信電力に基づく無線信号の時間帯および場所ごとの受信電力を、ＳＵシステムの閉空間エリアの周辺に設置された１つ以上の電波センサ（図１参照）での測定結果として用いたデータベースとして構築することで、ＳＵシステムに使用許可が可能な共用周波数帯の周波数の有無を計算により判別できる。なお、電波センサは、第３ボーダーの近くに配置されることが好ましい。また、共用周波数管理システムは、上述した計算において、ＳＵシステムの送信電力に基づく無線信号の時間帯および場所ごとの受信電力がＰＵシステムの受信感度となる位置の境界（第２ボーダー、図１参照）を把握することで、効率的な計算を行うことができる。すなわち、実施の形態１では、上述した第１ボーダー、第２ボーダー、第３ボーダーの概念を導入することにより、ＰＵシステムが主にあるいはほぼ独占的に使用可能に割り当てられた共用周波数帯の周波数の一部をＳＵシステムに使用することを許可していいか否かの判定を、上述した従来技術による第１のアプローチおよび第２のアプローチに比べてかなり簡易的に実行できる。
【００３５】
図１は、第１ボーダーＢ１、第２ボーダーＢ２、第３ボーダーＢ３の概念を示す図である。図１では、説明を分かり易くするために、２種類のＰＵシステムＰＵ１，ＰＵ２が示されているが、実施の形態１においてＰＵシステムの数は２つに限定されないことは言うまでもない。
【００３６】
先ず、第１ボーダーＢ１について説明する。
【００３７】
実施の形態１に係る共用周波数管理システムは、図１に示すＰＵシステムＰＵ１，ＰＵ２のそれぞれにおいて使用される無線方式に関する情報（例えば送信点位置、キャリア周波数（ｆｋ）もしくはキャリア周波数（ｆｋ）番号、帯域幅、送信電力）に基づいて、ＰＵシステムＰＵ１，ＰＵ２のそれぞれの送信機から送信される無線信号（第１無線信号の一例）の受信電力が受信感度となる複数の受信点位置を常時把握する。ここで、受信感度（規定値の一例）とは、無線通信が成立する最小の受信電力であり、以下同様である。ＰＵシステムからキャリア周波数ｆｋの無線信号が送信された場合に、上述した複数の隣接する受信点位置同士を結線した境界線を「第１ボーダー」と称し、便宜的に「Ｂ１（ｆｋ）」と表記することがある。
【００３８】
次に、第２ボーダーＢ２について説明する。
【００３９】
実施の形態１に係る共用周波数管理システムは、ＳＵシステムＳＵ１において使用予定の無線方式に関する情報（例えば限定エリア位置情報、キャリア周波数（ｆｋ）もしくはキャリア周波数（ｆｋ）番号、帯域幅、送信電力、後述する電波センサで測定された受信電力）に基づいて、ＳＵシステムＳＵ１の送信機Ｔｘから送信される無線信号（第２無線信号の一例）の受信電力がＰＵシステム（例えばＰＵシステムＰＵ２）の受信感度となる複数の受信点位置を常時把握する。ＳＵシステムＳＵ１からキャリア周波数ｆｋの無線信号が送信された場合に、上述した複数の隣接する受信点位置同士を結線した境界線を「第２ボーダー」と称し、便宜的に「Ｂ２（ｆｋ）」と表記することがある。ここで、ＳＵシステムＳＵ１の送信機Ｔｘから上述した受信点位置Ｃｉまでの電波の伝搬距離を、「ｄ２」と表記する。
【００４０】
なお、図１において、第２ボーダーＢ２により囲まれる領域とＰＵシステムＰＵ２に対応する第１ボーダーＢ１により囲まれる領域との間には重複する交差エリアＳが存在しているが、第２ボーダーＢ２により囲まれる領域とＰＵシステムＰＵ１に対応する第１ボーダーＢ１により囲まれる領域との間には上述した交差エリアＳが存在していない。
【００４１】
最後に、第３ボーダーＢ３について説明する。
【００４２】
第３ボーダーＢ３は、ＳＵシステムＳＵ１の無線サービスが受けられる限定エリア（例えば上述にて例示列挙した大学キャンパス等）の境界線である。実施の形態１では、第３ボーダーＢ３の周囲に１つ以上の電波センサ３４１，３４２，３４３，３４４がそれぞれ配置される。電波センサ３４１〜３４４のそれぞれは、ＳＵシステムＳＵ１の送信機Ｔｘからの送信電力に基づく無線信号の受信電力を測定してＳＵシステムＳＵ１に報告する。また、電波センサ３４１〜３４４のそれぞれは、実際にＳＵシステムＳＵ１に対して使用許可が与えられたキャリア周波数ｆｋを用いた無線信号の受信電力が共用周波数使用条件許可にて規定された受信電力を遵守しているか否かのモニタリングを行う。ここで、ＳＵシステムＳＵ１の送信機Ｔｘから電波センサ（例えば電波センサ３４４）までの電波の伝搬距離を、「ｄ１」と表記する。この伝搬距離「ｄ１」は、詳細は後述するが、第２ボーダーＢ２に対応する伝搬距離「ｄ２」の計算において用いる。
【００４３】
次に、実施の形態１に係る共用周波数管理システムの構成例について、図２を参照して説明する。図２は、実施の形態１に係る共用周波数管理システムの内部構成例を示すブロック図である。実施の形態１に係る共用周波数管理システムは、ＰＵシステム１と、共用周波数管理装置２と、ＳＵシステム３と、１つ以上の電波センサ３４１〜３４４（図１参照）とを含む構成である。電波センサ３４１〜３４４のそれぞれは、ＳＵシステム３内に含まれる構成としてもよい。ＰＵシステム１と共用周波数管理装置２とは、互いにデータあるいは情報の送受信が可能である。同様に、共用周波数管理装置２とＳＵシステム３とは、互いにデータあるいは情報の送受信が可能である。なお、説明を分かり易くするために、図１にはＳＵシステム３は１つだけ図示されているが、複数のＳＵシステムが設けられてもよい。
【００４４】
第１無線システムの一例としてのＰＵシステム１は、所定の共用周波数帯の周波数（例えば２０ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ帯）を主にあるいはほぼ独占的に使用可能に割り当てられたシステム運用者（いわゆるプライマリユーザ）により運用の制御がなされる無線システムである。ＰＵシステム１は、ＰＵシステム１の運用に必要な１機以上のＰＵ送信機１１、メモリ１２およびＰＵ受信機１３を保有している。つまり、ＰＵ送信機１１およびＰＵ受信機１３のそれぞれは、ＰＵシステム１の提供する無線サービスの実行に用いられる。メモリ１２は、ＰＵシステム１の運用に必要なＰＵシステム情報を格納している。ここで、ＰＵシステム情報は、例えばＰＵ送信機１１の設置位置を示す送信機位置、キャリア周波数（中心周波数）、帯域幅および送信電力等の送信に関わる情報と、ＰＵ受信機１３の設置位置を示す受信機位置および受信感度等の受信に関わる情報とを含む。
【００４５】
共用周波数管理装置２は、Ｂ１導出部２１と、Ｂ２導出部２２と、許可対象周波数共用条件決定部２３と、メモリ２４と、地形建物地理データ保持部２５と、通信インターフェース回路２６とを含む構成である。Ｂ１導出部２１と、Ｂ２導出部２２と、許可対象周波数共用条件決定部２３とは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）あるいはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプロセッサＰＲＣ１を用いて構成され、プロセッサＰＲＣ１がメモリ２４に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって機能的に構成される。共用周波数管理装置２の構成の詳細については後述する。プロセッサＰＲＣ１は、共用周波数管理装置２の動作を司るコントローラとして機能し、共用周波数管理装置２の各部の動作を全体的に統括するための制御処理、共用周波数管理装置２の各部との間のデータの入出力処理、データの演算（計算）処理およびデータの記憶処理を行う。プロセッサＰＲＣ１は、メモリ２４に記憶されたプログラムに従って動作する。プロセッサＰＲＣ１は、動作時にメモリ２４を使用し、プロセッサＰＲＣ１により生成されたデータをメモリ２４に格納する。
【００４６】
第２無線システムの一例としてのＳＵシステム３は、ＰＵシステム１が主にあるいはほぼ独占的に使用可能な所定の共用周波数帯の周波数（例えば２０ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ帯）の一部を条件付きで使用することを共用周波数管理装置２に申請する無線システムである。ＳＵシステム３は、ＳＵシステム３のそれぞれの運用に必要な１機以上のＳＵ送信機３１、メモリ３２およびＳＵ受信機３３を保有している。つまり、ＳＵ送信機３１およびＳＵ受信機３３のそれぞれは、ＳＵシステム３の提供する無線サービスの実行に用いられる。メモリ３２は、ＳＵシステム３の運用に必要なＳＵシステム情報を保持している。ここで、ＳＵシステム情報は、例えば、キャリア周波数（中心周波数）、帯域幅、送信電力を少なくとも含む。また、ＳＵシステム情報は、ＳＵシステム３の無線サービスが受けられる限界エリアの境界線を示す第３ボーダーＢ３、電波センサ（例えば電波センサ３４４）での受信電力の測定結果を更に含んでよい。
【００４７】
センサの一例としての電波センサ３４１〜３４４のそれぞれは、ＳＵシステム３のＳＵ送信機３１からの送信電力に基づく無線信号の受信電力を測定してＳＵシステム３に報告する。また、電波センサ３４１〜３４４のそれぞれによる受信電力の測定は、例えば、共用周波数管理装置２からＳＵシステム３に対して実際に使用許可が与えられたキャリア周波数ｆｋを用いた無線信号の受信電力が共用周波数使用条件（後述参照）にて規定された受信電力を遵守しているか否かのモニタリング用に行われてよい。
【００４８】
ここで、共用周波数管理装置２の構成の詳細について説明する。
【００４９】
Ｂ１導出部２１は、ＰＵシステム１から送られたＰＵシステム情報を、通信インターフェース回路２６を介して取得して把握する。Ｂ１導出部２１は、地形建物地理データ保持部２５から地理情報を読み出し、この地理情報とＰＵシステム情報とを用いて、キャリア周波数ｆｋに対応する第１ボーダーに関する第１ボーダー情報の一例としてのＢ１（ｆｋ）を導出する。上述したように、Ｂ１（ｆｋ）は、ＰＵシステム１からキャリア周波数ｆｋの無線信号が送信された場合に、その無線信号の受信電力がＰＵシステム１の受信感度（上述参照）となる受信点同士を結線した境界線を示す。言い換えると、Ｂ１導出部２１は、第１ボーダーＢ１により囲まれる領域（第１領域の一例）の位置情報を導出することができる。Ｂ１導出部２１は、導出された第１ボーダー情報を許可対象周波数共用条件決定部２３に出力する。
【００５０】
導出部の一例としてのＢ２導出部２２は、ＳＵシステム３から送られたＳＵシステム情報を、通信インターフェース回路２６を介して取得して把握する。このＳＵシステム情報には、例えば、キャリア周波数（中心周波数）、帯域幅、送信電力、ＳＵシステム３の無線サービスが受けられる限界エリアの境界線を示す第３ボーダーＢ３、電波センサ（例えば電波センサ３４４）での受信電力の測定結果が含まれる。Ｂ２導出部２２は、ＳＵシステム情報を用いて、キャリア周波数ｆｋに対応する第２ボーダーに関する第２ボーダー情報の一例としてのＢ２（ｆｋ）を計算（後述参照）により導出する。上述したように、Ｂ２（ｆｋ）は、ＳＵシステム３からキャリア周波数ｆｋの無線信号が送信された場合に、その無線信号の受信電力がＰＵシステム１の受信感度（上述参照）となる受信点同士を結線した境界線を示す。言い換えると、Ｂ２導出部２２は、第２ボーダーＢ２により囲まれる領域（第２領域の一例）の位置情報を導出することができる。Ｂ２導出部２２は、導出された第２ボーダー情報を許可対象周波数共用条件決定部２３に出力する。
【００５１】
入力部の一例としての許可対象周波数共用条件決定部２３は、Ｂ１導出部２１からの第１ボーダー情報（Ｂ１（ｆｋ））とＢ２導出部２２からの第２ボーダー情報（Ｂ２（ｆｋ））とを入力する。許可対象周波数共用条件決定部２３は、第１ボーダー情報（Ｂ１（ｆｋ））とＢ２導出部２２からの第２ボーダー情報（Ｂ２（ｆｋ））とを用いて、ＳＵシステム３に対する共用周波数帯の周波数に関する共用周波数使用条件（共用許可条件の一例）を決定する。つまり、許可条件決定部の一例としての許可対象周波数共用条件決定部２３は、キャリア周波数ｆｋのＳＵシステム３への使用許可を与えてよいか否かの判定結果を、通信インターフェース回路２６を介してＳＵシステム３に送信する。
【００５２】
メモリ２４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）を用いて構成され、共用周波数管理装置２の動作の実行に必要なプログラム、更には、動作中に生成されたデータあるいは情報を一時的に保存する。ＲＡＭは、例えばプロセッサＰＲＣ１の動作時に使用されるワークメモリである。ＲＯＭは、例えばプロセッサＰＲＣ１を制御するためのプログラムを予め記憶する。
【００５３】
地理データ保持部の一例としての地形建物地理データ保持部２５は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）あるいはＳＳＤ（Solid State Drive）を用いて構成され、ＰＵシステム１およびＳＵシステム３の設置されるエリアにおける地形情報および建物情報を含む地理情報を記憶している。
【００５４】
通信インターフェース回路２６は、共用周波数管理装置２が接続されるネットワーク網（例えばイントラネットあるいはインターネット）との間でデータあるいは情報の送受信を行うための通信回路を用いて構成される。通信インターフェース回路２６は、上述したネットワーク網に接続されるＰＵシステム１およびＳＵシステム３との間でデータもしくは情報の送受信を行う。通知部の一例としての通信インターフェース回路２６は、許可対象周波数共用条件決定部２３により決定された共用周波数使用条件を該当するＳＵシステム３に通知する。
【００５５】
ここで、Ｂ２導出部２２における第２ボーダー情報（Ｂ２（ｆｋ））を導出するための計算例について、詳細に説明する。実施の形態１において、第２ボーダー情報（Ｂ２（ｆｋ））を導出することは、ＳＵシステム３の第３ボーダーＢ３内の位置（例えばＳＵ送信機３１が配置される送信点位置）からの無線信号（第２無線信号の一例）の受信電力がＰＵシステム１の受信感度まで低下する伝搬距離ｄ２を導出することと同義となる。Ｂ２導出部２２が伝搬距離ｄ２を導出する方法は次の４通りが考えられる。以下の計算例の説明において、共通に用いるパラメータとして、ＰＵシステム１での無線サービスにおいて使用される帯域幅Ｂを６０［ＭＨｚ］、キャリア周波数ｆｋを２６０００［ＭＨｚ］、伝搬距離ｄ２での受信ＣＮＲ（Carrier to Noise ratio）を０［ｄＢ］、雑音指数Ｎｆを６［ｄＢ］としている。
【００５６】
（第１計算方法）理想的な電波の伝搬環境において電波伝搬損失式を適用する方法
第１計算方法では、理想的な電波の伝搬環境が想定されているので、Ｂ２導出部２２は、電波センサでの受信電力の測定結果を使用しない。ＳＵシステム３からの無線信号（第２無線信号の一例）の送信電力Ｐを３０［ｄＢｍ］とする。
【００５７】
電波伝搬損失式として、伝搬損失Ｌは数式（１）により示される。数式（１）において、αは電波伝搬減衰係数であり、ＬＯＳ（Line Of Sight）環境（つまり見通し環境）では２．０程度、ＮＬＯＳ（Non Line Of Sight）環境では３．０〜４．０程度となる。ｆはキャリア周波数［ＭＨｚ］である。Ａは付加損失［ｄＢ］である。伝搬距離ｄ２を過小評価しないためには、α＝２．０、Ａ＝０と仮定することができる。
【００５８】
【数１】
2020123784.tif 000003
【００５９】
また、数式（２）に示すように、送信電力Ｐと伝搬損失Ｌとの差分は、ＳＵ受信機３３の位置における受信信号の受信ＣＮＲと雑音レベルと評価できる。
【００６０】
【数２】
2020123784.tif 000004
【００６１】
従って、Ｂ２導出部２２は、数式（１）および数式（２）のそれぞれに、キャリア周波数ｆｋ＝２６０００［ＭＨｚ］、電波伝搬減衰係数α＝２．０、付加損失Ａ＝０［ｄＢ］、
帯域幅Ｂを６０［ＭＨｚ］、受信ＣＮＲ＝０［ｄＢ］、ｋＴ＝−１７４［ｄＢｍ／Ｈｚ］、雑音指数Ｎｆを６［ｄＢ］を代入すると、伝搬距離ｄ２≒１０００［ｍ］と算出できる。つまり、電波伝搬減衰係数α＝２．０、付加損失Ａ＝０［ｄＢ］のように過小評価しなければ、伝搬距離ｄ２はこのように大きな値となる。
【００６２】
（第２計算方法）実環境において電波センサでの受信電力の実測値を電波伝搬損失式に適用して計算する方法
第２計算方法では、Ｂ２導出部２２は、実環境において電波センサでの受信電力の実測値（測定結果）を使用する。ＳＵ送信機３１の送信点位置から伝搬距離ｄ１の位置に相当する第３ボーダーＢ３上の位置（例えば図１の電波センサ３４４の設置位置）における受信電力をＲ１、ＳＵ送信機３１の送信点位置から伝搬距離ｄ２の位置に相当する第２ボーダーＢ２上の位置（例えば図１の受信点位置Ｃｉ）における受信電力をＲ２とする。
【００６３】
この場合、受信電力Ｒ１，Ｒ２のそれぞれについて数式（１）および数式（２）を適用すると、次の数式（３）および数式（４）が成り立つ。数式（４）では、受信電力Ｒ２を雑音レベルと想定している。Ｂ２導出部２２は、数式（３）の付加損失Ａ１と数式（４）の付加損失Ａ２とはともに同一の一定値（つまり（第１計算方法）のようにＡ＝０とはしない）であると仮定することで、（第１計算方法）の想定よりも実際的な現実環境に適合する伝搬距離ｄ２を推定できる。
【００６４】
【数３】
2020123784.tif 000005
【００６５】
【数４】
2020123784.tif 000006
【００６６】
つまり、数式（３）および数式（４）において、付加損失Ａ１＝付加損失Ａ２と仮定することにより、次の数式（５）が得られる。数式（５）において、伝搬距離ｄ２を過小評価しないための電波伝搬減衰係数α１，α２は次のような仮定となり、α２＝２．０、α１＞２．０（例えばα１＝３．０）となる。
【００６７】
【数５】
2020123784.tif 000007
【００６８】
従って、Ｂ２導出部２２は、計算例として伝搬距離ｄ１＝１０［ｍ］での電波センサの測定した受信電力Ｒ１が−７０［ｄＢｍ］だとすると、数式（５）に代入することで、伝搬距離ｄ２≒３２４［ｍ］と算出できる。
【００６９】
（第３，第４計算方法）電波伝搬減衰係数α１，α２を（第２計算方法）の想定値と異なる値を適用して計算する方法
第３，第４計算方法では、Ｂ２導出部２２は、第２計算方法での電波伝搬減衰係数α１，α２の想定値よりも一層現実的な環境に即した想定値を用いる。例えば、伝搬損失Ｌ１はＳＵシステム３の限定エリア内（言い換えると、比較的短距離）での電波の伝搬損失であるため、伝搬損失Ｌ１に対応する電波伝搬減衰係数α１は、３．０よりも小さい（言い換えると、見通し伝搬路に近い）値と考えることができる。一方で、伝搬損失Ｌ２はＳＵシステム３の限定エリア外（言い換えると、比較的長距離）での電波の伝搬損失であるため、伝搬損失Ｌ２に対応する電波伝搬減衰係数α２は、２．０よりは大きい値と考えることができる。
【００７０】
そこで、第３計算方法では、Ｂ２導出部２２は、α１＝３．０、α２＝３．０と仮定すると、伝搬距離ｄ１＝１０［ｍ］での電波センサの測定した受信電力Ｒ１が−７０［ｄＢｍ］を数式（５）に代入して使用することで（第２計算方法参照）、伝搬距離ｄ２≒４７［ｍ］と算出できる。
【００７１】
同様にして、第４計算方法では、Ｂ２導出部２２は、α１＝２．０、α２＝３．０と仮定すると、伝搬距離ｄ１＝１０［ｍ］での電波センサの測定した受信電力Ｒ１が−７０［ｄＢｍ］を数式（５）に代入して使用することで（第２計算方法参照）、伝搬距離ｄ２≒２２［ｍ］と算出できる。
【００７２】
このように、Ｂ２導出部２２が伝搬距離ｄ２を算出するには、伝搬距離ｄ1と受信電力Ｒ1とは測定値を使用し、更に、電波伝搬減衰係数α1，α2はともに仮定値を使用して数式（５）に代入すればよい。ここで、表（１）には、伝搬距離ｄ１［ｍ］、受信電力Ｒ１［ｄＢｍ］、電波伝搬減衰係数α１，α２、伝搬距離ｄ２［ｍ］、電力（Ｐ−Ａ１）［ｄＢｍ］との関係が示されている。表（１）に示されるように、伝搬距離ｄ２の値は、電波伝搬減衰係数α１，α２の仮定値の組み合わせに大きく依存することが分かる。なお、電力（Ｐ−Ａ１）は、数式（３）から導出可能となっており、送信電力から伝搬路に遮蔽物が挿入された場合の損失を減算した値のイメージである。
【００７３】
つまり、比較的に近距離の電波伝搬となるＳＵシステム３の送信機Ｔｘの配置箇所である送信点から電波センサ（例えば電波センサ３４４）の設置位置までの伝搬距離ｄ１の電波伝搬減衰係数α１はＬＯＳ環境としての２．０を採用し、比較的に長距離の電波伝搬となるＳＵシステム３の送信機Ｔｘの配置箇所である送信点から電波の受信電力が雑音レベルまで減衰する伝搬距離ｄ２の電波伝搬減衰係数α２はＮＬＯＳ環境としての３．０を採用したとする。
【００７４】
この場合、Ｂ２導出部２２により導出される伝搬距離ｄ２は（第１計算方法）〜（第４計算方法）の中で最も小さい値として算出される。この値が最も現実的な値と一見考えられるが、ＳＵシステム３の開設者が想定している無線サービスの使用環境等によっては必ずしもこの最も小さい値を伝搬距離ｄ２として採用することが妥当ではないことも十分考えられる。このため、ＳＵシステム３の開設者は、例えば少なくとも無線サービスの開始前に、計算により得られた伝搬距離ｄ２のいずれが最も実際の環境に即しているかを実測あるいはシミュレーション等によって測定することが好ましい。この上で、Ｂ２導出部２２が第２ボーダーＢ２を導出するために伝搬距離ｄ２を算出する際には、ＳＵシステム３の限定エリアの周辺で１つ以上の電波センサ３４１〜３４４のそれぞれを用いた受信電力の測定を送信機Ｔｘの配置箇所である送信点からの伝搬距離をパラメータとして測定で求めることで、電波伝搬減衰係数α１，α２を決めることがより適切である。
【００７５】
【表１】
2020123784.tif 000008
【００７６】
実際には、電波センサの設置場所（つまり送信機Ｔｘの配置箇所である送信点から伝搬距離ｄ１）における受信電力Ｒ１（測定値）を測定することは定期的（例えば１時間に１回）に実施したとしても大した作業とはならないが、第２ボーダーＢ２の存在を具現化するために必要な伝搬距離ｄ２（つまり、ＰＵシステム１への影響がない受信電力まで減衰する送信機Ｔｘの配置箇所である送信点からの距離）を測定するのはかなり大変な作業となる。ましてや伝搬距離ｄ２を定期的に行うのはかなり大変な作業となるので、実施の形態１では、電波センサ等を用いた測定ではなく、上述した計算式を用いて伝搬距離ｄ２を算出することに帰着させた点が特徴的な技術要素となっている。
【００７７】
しかし、伝搬距離ｄ２を導出するための計算式において、伝搬距離ｄ２の算出に影響の大きい電波伝搬減衰係数α１、α２を適当に仮定する（例えばα１＝２．０、α２＝３．０）のでは、次のようなリスクがある。具体的には、伝搬距離ｄ２を過小評価するリスク（つまり、α１を実際の環境に即した値より小さめ、α２を実際の環境に即した値より大きめにそれぞれ仮定した場合）や、伝搬距離ｄ２を過大評価する無駄（つまり、α１を実際の環境に即した値より大きめ、α２を実際の環境に即した値より小さめにそれぞれ仮定した場合）が発生するリスクがある。
【００７８】
そこで、上述したように、ＳＵシステム３の開設者は、ＳＵシステム３の限定エリア（言い換えると、第３ボーダーＢ３により囲まれるエリア内）の送信機Ｔｘの配置箇所である送信点からの伝搬距離をパラメータとして変化させて受信電力を測定する作業を少なくとも一回は実施し、その測定結果を基にして、電波伝搬減衰係数α１およびα２の値を実際の測定で求めることを行うことが適切である。
【００７９】
従って、伝搬距離ｄ２を過小評価するリスク回避を、伝搬距離ｄ２を過大評価する無駄が発生するリスク回避よりも重視すべきであるので、測定で得られる値よりも電波伝搬減衰係数α１は少し大きく、電波伝搬減衰係数α２は少し小さく値を決定するようにすべきである。例えば測定でα１＝２．０８、α２＝３．２３となった場合に、そのまま数式（５）に代入するのではなく、α１＝２．２、α２＝３．０を数式（５）で使用すれば、伝搬距離ｄ２を実際よりも大きめに算出することになる。言い換えると、これにより、ＳＵシステム３からの干渉がＰＵシステム１に悪影響を及ぼしてはならないという前提条件をより確実に遵守することにつながる。
【００８０】
一方で、ＰＵシステム１の第１ボーダーＢ１とＳＵシステム３の第２ボーダーＢ２とが明らかに離れている（例えば図１に示す交差エリアＳが生じていない）場合、伝搬距離ｄ２を過大評価する無駄が発生するリスクがあることは承知の上で、α１＝３．０、α２＝２．０を採用して伝搬距離ｄ２を算出しまってもよい。この場合には、電波伝搬減衰係数αの導出のための測定作業が不要となる。
【００８１】
次に、実施の形態１に係る共用周波数管理システムの動作手順について、図３および図４を参照して説明する。図３は、実施の形態１に係る共用周波数管理システムの動作手順を時系列に示すシーケンス図である。図４は、図３のステップＳｔ６の詳細な動作手順を時系列に示すフローチャートである。
【００８２】
図３において、ＰＵシステム１は、ＰＵシステム情報（例えばＰＵ送信機１１の設置位置を示す送信機位置、キャリア周波数（中心周波数）、帯域幅および送信電力等の送信に関わる情報と、ＰＵ受信機１３の設置位置を示す受信機位置および受信感度等の受信に関わる情報）を共用周波数管理装置２に送る（Ｓｔ１）。
【００８３】
共用周波数管理装置２は、ステップＳｔ１において送られたＰＵシステム情報を受信し、地形建物地理データ保持部２５から地理情報を読み出す。共用周波数管理装置２は、この地理情報とＰＵシステム情報とを用いて、キャリア周波数ｆｋに対応する第１ボーダーに関する第１ボーダー情報の一例としてのＢ１（ｆｋ）をＢ１導出部２１において導出する（Ｓｔ２）。
【００８４】
ＳＵシステム３は、ＳＵシステム３のＳＵ送信機３１からの送信電力に基づく無線信号の送信に応じて、限定エリアでの近傍に配置された１つ以上の電波センサ３４１〜３４４のそれぞれにおいて上述した無線信号の受信電力を測定する（Ｓｔ３）。ＳＵシステム３は、ステップＳｔ３での受信電力の測定結果を含むＳＵシステム情報（例えばキャリア周波数、帯域幅、送信電力、ＳＵシステム３の限界エリアの境界線を示す第３ボーダー情報）を共用周波数管理装置２に送る（Ｓｔ４）。
【００８５】
共用周波数管理装置２は、ステップＳｔ４において送られたＳＵシステム情報を受信し、このＳＵシステム情報を用いて、キャリア周波数ｆｋに対応する第２ボーダー情報の一例としてのＢ２（ｆｋ）を計算（例えば、上述した第１計算方法〜第４計算方法のうちいずれか参照）によりＢ２導出部２２において導出する（Ｓｔ５）。共用周波数管理装置２は、第１ボーダー情報（Ｂ１（ｆｋ））とＢ２導出部２２からの第２ボーダー情報（Ｂ２（ｆｋ））とを用いて、ＳＵシステム３に対する共用周波数帯の周波数に関する共用周波数使用条件を決定する（Ｓｔ６）。共用周波数管理装置２は、ステップＳｔ６において決定された共用周波数使用条件をＳＵシステム３に通知する（Ｓｔ７）。
【００８６】
ＳＵシステム３は、ステップＳｔ７において共用周波数管理装置２から通知された共用周波数使用条件に従って、ＳＵシステム３の無線サービスにおいて共用周波数を使用することができる（Ｓｔ８）。
【００８７】
次に、ステップＳｔ６の共用周波数使用条件の決定に関する共用周波数管理装置２の動作の詳細について、図４を参照して説明する。図４に示す処理は、例えば共用周波数管理装置２の許可対象周波数共用条件決定部２３により実行され、共用周波数帯のうち着目するキャリア周波数ｆｋに対応した共用周波数使用条件の決定処理であり、同じ共用周波数帯のうち他のキャリア周波数に対応した共用周波数使用条件の決定処理は同様にして繰り返して実行される。つまり、共用周波数管理装置２は、共用周波数帯のキャリア周波数を順に掃引するように、図４に示す共用周波数使用条件の決定処理を繰り返す。
【００８８】
図４において、共用周波数管理装置２は、ＰＵシステム情報とＳＵシステム情報とを用いて、第１ボーダーＢ１（ｆｋ）の内側（つまり、ＰＵシステム１の無線サービスが享受される通信エリア内）に第２ボーダーＢ２（ｆｋ）が存在するか否かを判定する（Ｓｔ６−１）。共用周波数管理装置２は、第１ボーダーＢ１（ｆｋ）の内側に第２ボーダーＢ２（ｆｋ）が存在しないと判定した場合には（Ｓｔ６−１、ＮＯ）、現在着目しているキャリア周波数ｆｋを第３ボーダーＢ３の範囲内で使用可能と判断する（Ｓｔ６−２）。これは、第１ボーダーＢ１（ｆｋ）の内側に第２ボーダーＢ２（ｆｋ）が存在しないために、ＳＵシステム３が現在着目しているキャリア周波数ｆｋを用いた無線サービスを提供しても、ＰＵシステム１の無線サービスに対する受信感度以上の干渉を与えにくいと考えられるためである。この後、現在着目しているキャリア周波数ｆｋに対応する共用周波数使用条件の決定処理は終了し、次に着目しているキャリア周波数ｆｋに対応する共用周波数使用条件の決定処理が同様にして実行される。
【００８９】
一方、共用周波数管理装置２は、第１ボーダーＢ１（ｆｋ）の内側に第２ボーダーＢ２（ｆｋ）が存在したと判定した場合には（Ｓｔ６−１、ＹＥＳ）、第１ボーダーＢ１（ｆｋ）の内側に存在する第２ボーダーＢ２（ｆｋ）との交差エリア（重複エリア）をＳ（ｆｋ）と設定する（Ｓｔ６−３）。
【００９０】
共用周波数管理装置２は、ＰＵシステム情報とＳＵシステム情報とを用いて、交差エリアＳ（ｆｋ）内にＰＵシステム１のＰＵ受信機１３が存在するか否かを判定する（Ｓｔ６−４）。共用周波数管理装置２は、交差エリアＳ（ｆｋ）内にＰＵシステム１のＰＵ受信機１３が存在しないと判定した場合には（Ｓｔ６−４、ＮＯ）、同様に現在着目しているキャリア周波数ｆｋを第３ボーダーＢ３の範囲内で使用可能と判断する（Ｓｔ６−２）。これは、ＰＵシステム１の運用中にＰＵシステム１のＰＵ送信機１１からの無線信号が受信されるＰＵ受信機１３がそもそも交差エリアＳ（ｆｋ）内に存在しないために、ＳＵシステム３が現在着目しているキャリア周波数ｆｋを用いた無線サービスを提供しても、ＰＵシステム１の無線サービスに対する受信感度以上の干渉を与えにくいと考えられるためである。この後、現在着目しているキャリア周波数ｆｋに対応する共用周波数使用条件の決定処理は終了し、次に着目しているキャリア周波数ｆｋに対応する共用周波数使用条件の決定処理が同様にして実行される。
【００９１】
一方、共用周波数管理装置２は、交差エリアＳ（ｆｋ）内にＰＵシステム１のＰＵ受信機１３が存在すると判定した場合には（Ｓｔ６−４、ＹＥＳ）、交差エリアＳ（ｆｋ）内のＰＵシステム１のＰＵ受信機１３の位置までの伝搬距離ｄ２を、数式（３）および数式（４）を参照することで、第１ボーダーＢ１（ｆｋ）の外側の任意の位置まで短縮するために必要な送信電力（Ｐ−ΔＰ）を計算する（Ｓｔ６−５）。共用周波数管理装置２は、現在着目しているキャリア周波数ｆｋを、第３ボーダーＢ３の範囲内でステップＳｔ６−５において計算された低減後の送信電力（Ｐ−ΔＰ）の使用を前提にすれば可能と判断する（Ｓｔ６−６）。これは、ＰＵシステム１の運用中にＰＵシステム１のＰＵ送信機１１からの無線信号が受信されるＰＵ受信機１３がそもそも交差エリアＳ（ｆｋ）内に存在しているので、ＳＵシステム３が現在着目しているキャリア周波数ｆｋを用いた無線サービスを提供する際にはＳＵシステム３の電波がＰＵシステム１の無線サービスに対する受信感度以上の干渉を与えないよう、ＳＵシステム３のＳＵ送信機３１からの送信電力を低減しなければならないと考えられるためである。この後、現在着目しているキャリア周波数ｆｋに対応する共用周波数使用条件の決定処理は終了し、次に着目しているキャリア周波数ｆｋに対応する共用周波数使用条件の決定処理が同様にして実行される。
【００９２】
以上により、実施の形態１に係る共用周波数管理システムでは、共用周波数管理装置２は、ＰＵシステム１により主に使用される共用周波数帯の周波数のＳＵシステム３との共用を管理する。共用周波数管理装置２は、ＰＵシステム１による共用周波数帯の周波数を用いた無線信号の送信に基づく受信レベルが規定値（例えば受信感度）となる第１領域の境界を示す第１ボーダーＢ１に関する第１ボーダー情報を導出する。共用周波数管理装置２は、ＳＵシステム３による共用周波数帯の周波数を用いた無線信号の送信に基づく受信レベルが規定値（例えば受信感度）となる第２領域の境界を示す第２ボーダーＢ２に関する第２ボーダー情報を導出する。共用周波数管理装置２は、第１ボーダー情報と第２ボーダー情報とに基づいて、ＳＵシステム３に対する共用周波数帯の周波数の共用周波数使用条件を決定する。
【００９３】
これにより、共用周波数管理装置２は、上述した従来技術による第１のアプローチにおいて示した煩雑な干渉計算を必要とせず、ＰＵシステム１が優先的に使用できる共用周波数の少なくとも一部のＳＵシステム３への使用許可の管理を簡易に行える。また、共用周波数管理装置２は、上述した従来技術による第２のアプローチにおいて示した構築が大変な困難を要する受信電力マップの構築を行うことなく、ＰＵシステム１およびＳＵシステム３による共用周波数帯の周波数の共用の手順を簡素化して周波数共用の実現可能性を向上できる。また、共用周波数管理装置２は、ＳＵシステム３がＰＵシステム１に対してＰＵシステム１の電波による受信感度以上の干渉を与えることを抑制できるので、ＰＵシステム１が使用する共用周波数帯の周波数の一部をＳＵシステム３に開放的に使用許可することで、ＰＵシステム１とＳＵシステム３との間で共用周波数帯の周波数の利用効率の低下を抑制できる。
【００９４】
また、共用周波数管理装置２は、共用周波数帯の周波数ごとに共用周波数使用条件を決定する。これにより、共用周波数管理装置２は、共用周波数帯（例えば２０ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ帯）の複数のキャリア周波数のそれぞれごとにＳＵシステム３に使用許可が与えられるか否かを判定できるので、相対的にＳＵシステム３に使用を許可できるキャリア周波数の存在を担保し易くできる。
【００９５】
また、共用周波数管理装置２は、ＳＵシステム３が使用される局所エリア（例えば限定エリア）の周囲に設置される電波センサ３４１〜３４４のそれぞれでのＳＵシステム３からの無線信号の受信電力を含む、ＳＵシステム３の通信方式に関する情報を用いて、第２ボーダー情報を導出する。これにより、共用周波数管理装置２は、ＳＵシステム３から放射される電波がＳＵシステム３の限定エリアの境界近辺で測定された受信電力の実測値を用いるので、ＰＵシステム１に干渉を与えずかつＳＵシステム３の実運用環境に適合した電波の伝搬距離を導出できる。
【００９６】
また、共用周波数管理装置２は、共用周波数帯の周波数のうちいずれかの特定周波数（例えば着目しているキャリア周波数ｆｋ）に対応する第１ボーダー情報と第２ボーダー情報とに基づいて、第１ボーダーＢ１と第２ボーダーＢ２との重複領域が存在しないと判定した場合に、ＳＵシステム３が使用される局所エリア（例えば限定エリア）内での特定周波数の使用を許可すると判定する。これにより、共用周波数管理装置２は、ＳＵシステム３から放射される電波がＰＵシステム１の通信エリア内に存在するＰＵ受信機１３に対して干渉等の悪影響を及ぼす可能性が低いと判断できる。従って、共用周波数管理装置２は、その着目しているキャリア周波数の使用をＳＵシステム３に許可してもＰＵシステム１の共用周波数の使用を妨害することにならず、ＳＵシステム３に対する周波数の共用を効果的に促進できる。
【００９７】
また、共用周波数管理装置２は、共用周波数帯の周波数のうちいずれかの特定周波数（例えば着目しているキャリア周波数ｆｋ）に対応する第１ボーダー情報と第２ボーダー情報とに基づいて、第１ボーダーＢ１と第２ボーダーＢ２との重複領域が存在しかつ重複領域内にＰＵシステム１に対応したＰＵ受信機１３が配置されていないと判定した場合に、ＳＵシステム３が使用される局所エリア（例えば限定エリア）内での特定周波数の使用を許可すると判定する。これにより、共用周波数管理装置２は、交差エリアＳ（ｆｋ）が存在してもその交差エリア内にＰＵ受信機１３が存在しないため、ＳＵシステム３から放射される電波がＰＵシステム１の通信エリア内に存在するＰＵ受信機１３に対して干渉等の悪影響を及ぼす可能性が実質的に低いと判断できる。従って、共用周波数管理装置２は、その着目しているキャリア周波数の使用をＳＵシステム３に許可してもＰＵシステム１の共用周波数の使用を実質的に妨害することにならず、ＳＵシステム３に対する周波数の共用を効果的に促進できる。
【００９８】
また、共用周波数管理装置２は、共用周波数帯の周波数のうちいずれかの特定周波数（例えば着目しているキャリア周波数ｆｋ）に対応する第１ボーダー情報と第２ボーダー情報とに基づいて、第１ボーダーＢ１と第２ボーダーＢ２との重複領域が存在しかつ重複領域内にＰＵシステム１に対応したＰＵ受信機１３が配置されていると判定した場合に、ＳＵシステム３が使用される局所エリア（例えば限定エリア）内での特定周波数の使用を、その局所エリアでのＳＵシステム３からの無線信号の送信電力を所定量低減することを前提として許可すると判定する。これにより、共用周波数管理装置２は、ＳＵシステム３から放射される電波が第１ボーダーＢ１より外側までしか伝搬しない程度の送信電力に低減できるので、ＳＵシステム３から放射される電波がＰＵシステム１の通信エリア内に存在するＰＵ受信機１３に対して干渉等の悪影響を及ぼす可能性を低減できる。従って、共用周波数管理装置２は、その着目しているキャリア周波数の使用を、ＳＵシステム３に対して第１ボーダーＢ１の外側までしか電波の伝搬をさせない程度の送信電力の使用を条件として許可してもＰＵシステム１の共用周波数の使用を実質的に妨害することにならず、ＳＵシステム３に対する周波数の共用を効果的に促進できる。
【００９９】
また、共用周波数管理装置２は、ＰＵシステム１からの無線信号が受信されるエリアの地形および建物の有無を示す地理情報を保持する地形建物地理データ保持部２５を更に備える。共用周波数管理装置２は、ＰＵシステム１の通信方式に関する情報と地形建物地理データ保持部２５から読み出した地理情報とを用いて、第１ボーダー情報を導出する。これにより、共用周波数管理装置２は、ＰＵシステム１から放射される電波が伝搬する伝搬路に存在する地形や建物等の地理情報を加味して受信電力が受信感度となる第１ボーダーＢ１を実際の環境に即して適応的に導出できる。
【０１００】
また、共用周波数管理装置２は、共用周波数使用条件をＳＵシステム３に通知する。これにより、ＳＵシステム３は、共用周波数管理装置２により決定された共用周波数使用条件に基づいて、ＰＵシステム１に受信感度以上の受信電力となる干渉を与えない程度に、共用周波数使用条件において規定された共用周波数（キャリア周波数）の使用が可能となる。
【０１０１】
（実施の形態２）
実施の形態１では、ＰＵシステム１とＳＵシステム３との間で、第三者的な共用周波数管理装置２がＳＵシステム３により申請される共用周波数の使用可否を判定する。実施の形態２では、第三者的な共用周波数管理装置２の構成を省き、ＰＵシステム１とＳＵシステム３とが直接にやり取りする共用周波数管理システムおよび共用周波数管理方法の例を説明する。
【０１０２】
実施の形態２に係る共用周波数管理システムの構成において、実施の形態１に係る共用周波数管理システムの構成と同一の構成については同一の符号を付与して説明を簡略化あるいは省略し、異なる内容について説明する。
【０１０３】
図５は、実施の形態２に係る共用周波数管理システムの内部構成例を示すブロック図である。実施の形態２に係る共用周波数管理システムは、ＰＵシステム１Ａと、ＳＵシステム３Ａと、１つ以上の電波センサ３４１〜３４４（図１参照）とを含む構成である。ＰＵシステム１とＳＵシステム３とは、互いにデータあるいは情報の送受信が可能である。なお、説明を分かり易くするために、図１にはＳＵシステム３は１つだけ図示されているが、複数のＳＵシステムが設けられてもよい。
【０１０４】
第１無線システムの一例としてのＰＵシステム１Ａは、所定の共用周波数帯の周波数（例えば２０ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ帯）を主にあるいはほぼ独占的に使用可能に割り当てられたシステム運用者（いわゆるプライマリユーザ）により運用の制御がなされる無線システムである。ＰＵシステム１Ａは、ＰＵシステム１Ａの運用に必要な１機以上のＰＵ送信機１１、メモリ１２、ＰＵ受信機１３、Ｂ１導出部１４および地形建物地理データ保持部２５Ａを保有している。Ｂ１導出部１４は、例えばＣＰＵ、ＤＳＰあるいはＦＰＧＡ等のプロセッサＰＲＣ２を用いて構成され、プロセッサＰＲＣ２がメモリ１２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって機能的に構成される。プロセッサＰＲＣ２は、ＰＵシステム１Ａの動作を司るコントローラとして機能し、ＰＵシステム１Ａの各部の動作を全体的に統括するための制御処理、ＰＵシステム１Ａの各部との間のデータの入出力処理、データの演算（計算）処理およびデータの記憶処理を行う。プロセッサＰＲＣ２は、メモリ１２に記憶されたプログラムに従って動作する。プロセッサＰＲＣ２は、動作時にメモリ１２を使用し、プロセッサＰＲＣ２により生成されたデータをメモリ１２に格納する。
【０１０５】
第２導出部の一例としてのＢ１導出部１４は、地形建物地理データ保持部２５Ａから地理情報を読み出し、この地理情報とメモリ１２内のＰＵシステム情報とを用いて、キャリア周波数ｆｋに対応する第１ボーダーに関する第１ボーダー情報の一例としてのＢ１（ｆｋ）を導出する。言い換えると、Ｂ１導出部１４は、第１ボーダーＢ１により囲まれる領域（第１領域の一例）の位置情報を導出することができる。Ｂ１導出部１４は、導出された第１ボーダー情報をＳＵシステム３Ａに送信する。
【０１０６】
地理データ保持部の一例としての地形建物地理データ保持部２５Ａは、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）あるいはＳＳＤ（Solid State Drive）を用いて構成され、ＰＵシステム１およびＳＵシステム３の設置されるエリアにおける地形情報および建物情報を含む地理情報を記憶している。
【０１０７】
第２無線システムの一例としてのＳＵシステム３Ａは、ＰＵシステム１Ａが主にあるいはほぼ独占的に使用可能な所定の共用周波数帯の周波数（例えば２０ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ帯）の一部を条件付きで使用することの可否をＳＵシステム３Ａ自身で判定する無線システムである。ＳＵシステム３Ａは、ＳＵシステム３Ａのそれぞれの運用に必要な１機以上のＳＵ送信機３１、メモリ３２、ＳＵ受信機３３、Ｂ２導出部３５、許可対象周波数共用条件決定部３６および他ＳＵシステム間周波数調停部３７を保有している。Ｂ２導出部３５、許可対象周波数共用条件決定部３６および他ＳＵシステム間周波数調停部３７は、例えばＣＰＵ、ＤＳＰあるいはＦＰＧＡ等のプロセッサＰＲＣ３を用いて構成され、プロセッサＰＲＣ３がメモリ３２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって機能的に構成される。プロセッサＰＲＣ３は、ＳＵシステム３Ａの動作を司るコントローラとして機能し、ＳＵシステム３Ａの各部の動作を全体的に統括するための制御処理、ＳＵシステム３Ａの各部との間のデータの入出力処理、データの演算（計算）処理およびデータの記憶処理を行う。プロセッサＰＲＣ３は、メモリ３２に記憶されたプログラムに従って動作する。プロセッサＰＲＣ３は、動作時にメモリ３２を使用し、プロセッサＰＲＣ３により生成されたデータをメモリ３２に格納する。
【０１０８】
導出部の一例としてのＢ２導出部３５は、ＳＵシステム情報を用いて、キャリア周波数ｆｋに対応する第２ボーダーに関する第２ボーダー情報の一例としてのＢ２（ｆｋ）を計算（実施の形態１参照）により導出する。言い換えると、Ｂ２導出部３５は、第２ボーダーＢ２により囲まれる領域（第２領域の一例）の位置情報を導出することができる。Ｂ２導出部３５は、導出された第２ボーダー情報を許可対象周波数共用条件決定部３６に出力する。
【０１０９】
入力部の一例としての許可対象周波数共用条件決定部３６は、ＰＵシステム１Ａからの第１ボーダー情報（Ｂ１（ｆｋ））とＢ２導出部３５からの第２ボーダー情報（Ｂ２（ｆｋ））とを入力する。許可対象周波数共用条件決定部３６は、第１ボーダー情報（Ｂ１（ｆｋ））とＢ２導出部２２からの第２ボーダー情報（Ｂ２（ｆｋ））とを用いて、ＳＵシステム３Ａに対する共用周波数帯の周波数に関する共用周波数使用条件（共用許可条件の一例）を決定する。つまり、許可条件決定部の一例としての許可対象周波数共用条件決定部３６は、キャリア周波数ｆｋのＳＵシステム３Ａへの使用許可を与えてよいか否かをＳＵシステム３Ａ内において判定する。
【０１１０】
他ＳＵシステム間周波数調停部３７は、許可対象周波数共用条件決定部３６から通知された共用周波数使用条件にて規定される共用周波数の使用に際し、他のＳＵシステム（図５には図示略）との間での干渉の発生を抑制するための棲み分け処理を行う。他ＳＵシステム間周波数調停部３７は、例えばＳＵシステム間で共用周波数使用履歴（メモリ３２に保存）を基にして、それぞれのＳＵシステムでの共用周波数（キャリア周波数）群の優先順位に従い、自律分散的に共用周波数の使用試行を行う。他ＳＵシステム間周波数調停部３７は、共用周波数の使用試行の結果、使用してよい旨の判定結果を得た場合には使用し、一方、使用してはいけない旨の判定結果を得た場合には使用しない。各々のＳＵシステムが使用許可された共用周波数として複数存在するキャリア周波数に対して、自己が高頻度で使用するキャリア周波数を再度使用する確率を高めることで、自律分散的にＳＵシステム間で実際に使用するキャリア周波数を棲み分けていくことができる。この方式によれば、複数のＳＵシステムを集中管理する機能装置の存在無しに、ＳＵシステム間で各ＳＵシステムが自律分割的に他のＳＵシステムとの干渉問題が存在しない共用周波数を使用できるようになる。共用周波数を使用許可する段階で、ＳＵシステム間で共用周波数が分割されることを回避できるので、分割損による共用周波数利用効率の低下を回避することもできる。なお、この自律分散での使用周波数棲み分けが効率よく動作できるために、ＳＵシステムでの共用周波数の使用単位となるキャリア周波数はできるだけ多数本存在することが好ましいので、１本のキャリア周波数の無線帯域幅は適度に小さいことが好ましい。例えば、ＳＵシステムが５Ｇシステムである場合に、５Ｇシステムとはいえ無線帯域幅を４００ＭＨｚのような広帯域ではなく１００ＭＨｚ以下の値（例えば２０ＭＨｚとか４０ＭＨｚ）にすることでキャリア周波数の本数を増やすことが有効である。
【０１１１】
次に、実施の形態２に係る共用周波数管理システムの動作手順について、図６を参照して説明する。図６は、実施の形態２に係る共用周波数管理システムの動作手順を時系列に示すシーケンス図である。図６の説明において、図３中の処理と同一の処理の説明において、同一の符号を付与して説明を簡略化あるいは省略し、異なる内容について説明する。なお、図６中のステップＳｔ６の処理の内容は、実施の形態１において説明した図４の内容と同一であるため、ここでは図４の内容の説明は割愛する。
【０１１２】
図６において、ＰＵシステム１Ａは、ＰＵシステム情報（例えばＰＵ送信機１１の設置位置を示す送信機位置、キャリア周波数（中心周波数）、帯域幅および送信電力等の送信に関わる情報と、ＰＵ受信機１３の設置位置を示す受信機位置および受信感度等の受信に関わる情報）を取得する。ＰＵシステム１Ａは、地形建物地理データ保持部２５から地理情報を読み出す。ＰＵシステム１Ａは、この地理情報とＰＵシステム情報とを用いて、キャリア周波数ｆｋに対応する第１ボーダーに関する第１ボーダー情報の一例としてのＢ１（ｆｋ）をＢ１導出部１４において導出する（Ｓｔ１１）。ＰＵシステム１Ａは、ステップＳｔ１１において導出された第１ボーダー情報の一例としてのＢ１（ｆｋ）をＳＵシステム３Ａに送信する（Ｓｔ１２）。
【０１１３】
一方、ＳＵシステム３Ａは、ＳＵシステム３ＡのＳＵ送信機３１からの送信電力に基づく無線信号の送信に応じて、限定エリアでの近傍に配置された１つ以上の電波センサ３４１〜３４４のそれぞれにおいて上述した無線信号の受信電力を測定する（Ｓｔ３）。ＳＵシステム３Ａは、ステップＳｔ１２においてＰＵシステム１Ａから送られた第１ボーダー情報の一例としてのＢ１（ｆｋ）を受信して取得する（Ｓｔ１３）。また、ＳＵシステム３Ａは、ステップＳｔ３での受信電力の測定結果を含むＳＵシステム情報（例えばキャリア周波数、帯域幅、送信電力、ＳＵシステム３の限界エリアの境界線を示す第３ボーダー情報）を取得する。ＳＵシステム３Ａは、この取得されたＳＵシステム情報を用いて、キャリア周波数ｆｋに対応する第２ボーダー情報の一例としてのＢ２（ｆｋ）を計算（例えば、上述した第１計算方法〜第４計算方法のうちいずれか参照）によりＢ２導出部３５において導出する（Ｓｔ１４）。
【０１１４】
ＳＵシステム３Ａは、第１ボーダー情報（Ｂ１（ｆｋ））とＢ２導出部３５からの第２ボーダー情報（Ｂ２（ｆｋ））とを用いて、ＳＵシステム３に対する共用周波数帯の周波数に関する共用周波数使用条件を許可対象周波数共用条件決定部３６において決定する（Ｓｔ６）。ＳＵシステム３Ａは、ステップＳｔ６において決定された共用周波数使用条件に従って、ＳＵシステム３Ａの無線サービスにおいて共用周波数を使用することができる（Ｓｔ８）。
【０１１５】
以上により、実施の形態２に係る共用周波数管理システムでは、ＳＵシステム３Ａ自身が、ＰＵシステム１Ａにより主に使用される共用周波数帯の周波数のＳＵシステム３Ａとの共用を管理する。ＳＵシステム３Ａは、ＰＵシステム１Ａによる共用周波数帯の周波数を用いた無線信号の送信に基づく受信レベルが規定値（例えば受信感度）となる第１領域の境界を示す第１ボーダーＢ１に関する第１ボーダー情報をＰＵシステム１Ａから入力する。ＳＵシステム３Ａは、ＳＵシステム３Ａによる共用周波数帯の周波数を用いた無線信号の送信に基づく受信レベルが規定値（例えば受信感度）となる第２領域の境界を示す第２ボーダーＢ２に関する第２ボーダー情報を導出する。ＳＵシステム３Ａは、第１ボーダー情報と第２ボーダー情報とに基づいて、ＳＵシステム３Ａに対する共用周波数帯の周波数の共用周波数使用条件を決定する。
【０１１６】
これにより、ＳＵシステム３Ａは、上述した従来技術による第１のアプローチにおいて示した煩雑な干渉計算を必要とせず、ＰＵシステム１Ａが優先的に使用できる共用周波数の少なくとも一部のＳＵシステム３Ａへの使用許可の管理を簡易に行える。また、ＳＵシステム３Ａは、上述した従来技術による第２のアプローチにおいて示した構築が大変な困難を要する受信電力マップの構築を行うことなく、ＰＵシステム１ＡおよびＳＵシステム３Ａによる共用周波数帯の周波数の共用の手順を簡素化して周波数共用の実現可能性を向上できる。また、ＳＵシステム３Ａは、ＳＵシステム３ＡがＰＵシステム１Ａに対してＰＵシステム１Ａの電波による受信感度以上の干渉を与えることを抑制できるので、ＰＵシステム１Ａが使用する共用周波数帯の周波数の一部をＳＵシステム３Ａに開放的に使用許可することで、ＰＵシステム１ＡとＳＵシステム３Ａとの間で共用周波数帯の周波数の利用効率の低下を抑制できる。
【０１１７】
また、ＳＵシステム３Ａは、共用周波数帯の周波数ごとに共用周波数使用条件を決定する。これにより、ＳＵシステム３Ａは、共用周波数帯（例えば２０ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ帯）の複数のキャリア周波数のそれぞれごとにＳＵシステム３Ａに使用許可が与えられるか否かを判定できるので、相対的にＳＵシステム３Ａに使用を許可できるキャリア周波数の存在を担保し易くできる。
【０１１８】
また、ＳＵシステム３Ａは、ＳＵシステム３Ａが使用される局所エリア（例えば限定エリア）の周囲に設置される電波センサ３４１〜３４４のそれぞれでのＳＵシステム３Ａからの無線信号の受信電力を含む、ＳＵシステム３Ａの通信方式に関する情報を用いて、第２ボーダー情報を導出する。これにより、ＳＵシステム３Ａは、ＳＵシステム３Ａから放射される電波がＳＵシステム３Ａの限定エリアの境界近辺で測定された受信電力の実測値を用いるので、ＰＵシステム１Ａに干渉を与えずかつＳＵシステム３Ａの実運用環境に適合した電波の伝搬距離を導出できる。
【０１１９】
また、ＳＵシステム３Ａは、共用周波数帯の周波数のうちいずれかの特定周波数（例えば着目しているキャリア周波数ｆｋ）に対応する第１ボーダー情報と第２ボーダー情報とに基づいて、第１ボーダーＢ１と第２ボーダーＢ２との重複領域が存在しないと判定した場合に、ＳＵシステム３Ａが使用される局所エリア（例えば限定エリア）内での特定周波数の使用を許可すると判定する。これにより、ＳＵシステム３Ａは、ＳＵシステム３Ａから放射される電波がＰＵシステム１Ａの通信エリア内に存在するＰＵ受信機１３に対して干渉等の悪影響を及ぼす可能性が低いと判断できる。従って、ＳＵシステム３Ａは、その着目しているキャリア周波数の使用をＳＵシステム３Ａに許可してもＰＵシステム１Ａの共用周波数の使用を妨害することにならず、ＳＵシステム３Ａに対する周波数の共用を効果的に促進できる。
【０１２０】
また、ＳＵシステム３Ａは、共用周波数帯の周波数のうちいずれかの特定周波数（例えば着目しているキャリア周波数ｆｋ）に対応する第１ボーダー情報と第２ボーダー情報とに基づいて、第１ボーダーＢ１と第２ボーダーＢ２との重複領域が存在しかつ重複領域内にＰＵシステム１Ａに対応したＰＵ受信機１３が配置されていないと判定した場合に、ＳＵシステム３Ａが使用される局所エリア（例えば限定エリア）内での特定周波数の使用を許可すると判定する。これにより、ＳＵシステム３Ａは、交差エリアＳ（ｆｋ）が存在してもその交差エリア内にＰＵ受信機１３が存在しないため、ＳＵシステム３Ａから放射される電波がＰＵシステム１Ａの通信エリア内に存在するＰＵ受信機１３に対して干渉等の悪影響を及ぼす可能性が実質的に低いと判断できる。従って、ＳＵシステム３Ａは、その着目しているキャリア周波数の使用をＳＵシステム３Ａに許可してもＰＵシステム１Ａの共用周波数の使用を実質的に妨害することにならず、ＳＵシステム３Ａに対する周波数の共用を効果的に促進できる。
【０１２１】
また、ＳＵシステム３Ａは、共用周波数帯の周波数のうちいずれかの特定周波数（例えば着目しているキャリア周波数ｆｋ）に対応する第１ボーダー情報と第２ボーダー情報とに基づいて、第１ボーダーＢ１と第２ボーダーＢ２との重複領域が存在しかつ重複領域内にＰＵシステム１Ａに対応したＰＵ受信機１３が配置されていると判定した場合に、ＳＵシステム３Ａが使用される局所エリア（例えば限定エリア）内での特定周波数の使用を、その局所エリアでのＳＵシステム３Ａからの無線信号の送信電力を所定量低減することを前提として許可すると判定する。これにより、ＳＵシステム３Ａは、ＳＵシステム３Ａから放射される電波が第１ボーダーＢ１より外側までしか伝搬しない程度の送信電力に低減できるので、ＳＵシステム３Ａから放射される電波がＰＵシステム１Ａの通信エリア内に存在するＰＵ受信機１３に対して干渉等の悪影響を及ぼす可能性を低減できる。従って、ＳＵシステム３Ａは、その着目しているキャリア周波数の使用を、ＳＵシステム３Ａに対して第１ボーダーＢ１の外側までしか電波の伝搬をさせない程度の送信電力の使用を条件として許可してもＰＵシステム１Ａの共用周波数の使用を実質的に妨害することにならず、ＳＵシステム３Ａに対する周波数の共用を効果的に促進できる。
【０１２２】
また、ＰＵシステム１Ａは、ＰＵシステム１Ａからの無線信号が受信されるエリアの地形および建物の有無を示す地理情報を保持する地形建物地理データ保持部２５Ａを更に備える。ＰＵシステム１Ａは、ＰＵシステム１Ａの通信方式に関する情報と地形建物地理データ保持部２５Ａから読み出した地理情報とを用いて、第１ボーダー情報を導出する。これにより、ＰＵシステム１Ａは、ＰＵシステム１から放射される電波が伝搬する伝搬路に存在する地形や建物等の地理情報を加味して受信電力が受信感度となる第１ボーダーＢ１を実際の環境に即して適応的に導出できる。
【０１２３】
また、ＳＵシステム３Ａは、共用周波数使用条件をＳＵシステム３Ａに通知する。これにより、ＳＵシステム３Ａは、ＳＵシステム３Ａ自身において決定した共用周波数使用条件に基づいて、ＰＵシステム１Ａに受信感度以上の受信電力となる干渉を与えない程度に、共用周波数使用条件において規定された共用周波数（キャリア周波数）の使用が可能となる。
【０１２４】
このように、第２ボーダー情報の一例としてのＢ２（ｆｋ）の導出は、実施の形態１，２のそれぞれにおいて、電波伝搬損失式でのα（電波伝搬減衰係数）を想定することで、建物や地形を考慮した精緻なシミュレーションや実測を必要とせずに、概ね適当な評価結果を導出することが可能である。ただし、各ＳＵシステム（例えば限定エリアのＳＵシステム）において伝搬距離ｄ２を算出する際の電波伝搬減衰係数αとしてどの程度の値が適当であるかは、ＳＵシステムの開設時等に電波伝搬損失対伝搬距離の測定を実施することで、より現実に近いαの値を用いたＢ２（ｆｋ）の結果を得ることが可能になりより良い。Ｂ１（ｆｋ）とＢ２（ｆｋ）とが、Ｂ２（ｆｋ）導出計算におけるαを２．０（つまり、ＬＯＳ環境）と仮定しても、Ｂ１（ｆｋ）とＢ２（ｆｋ）との交差エリアが存在しないくらいＳＵシステムの近くにＰＵシステムがいない場合には、Ｂ２（ｆｋ）をα＝２．０として求めてしまうことも実用上問題ない。なお、上述した実施の形態１，２における説明で用いた電波伝搬損失式は一例であり、他の電波伝搬損失式を用いることも可能である。
【０１２５】
以上、添付図面を参照しながら実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。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、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても本開示の技術的範囲に属すると了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【０１２６】
例えば、第１ボーダーＢ１や第２ボーダーＢ２を受信電力がＰＵシステム１，１Ａの受信感度となる位置の境界として定義して説明したが、例えばＰＵシステム１，１Ａの受信感度よりも１０ｄＢ小さい値となる位置の境界と定義することで、１０ｄＢの干渉マージンを得ることも本開示の技術的範囲に属する。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本開示は、煩雑な干渉計算を必要とせず、ＰＵシステムが優先的に使用できる共用周波数の少なくとも一部のＳＵシステムへの使用許可の管理を簡易に行い、共用周波数の利用効率の低下を抑制する共用周波数管理システムおよび共用周波数管理方法として有用である。
【符号の説明】
【０１２８】
１、１Ａ  ＰＵシステム
２  共用周波数管理装置
３、３Ａ  ＳＵシステム
１１  ＰＵ送信機
１２、２４、３２  メモリ
１３  ＰＵ受信機
１４、２１  Ｂ１導出部
２２、３５  Ｂ２導出部
２３、３６  許可対象周波数共用条件決定部
２５、２５Ａ  地形建物地理データ保持部
２６  通信インターフェース回路
３１  ＳＵ送信機
３３  ＳＵ受信機
３７  他ＳＵシステム間周波数調停部
３４１、３４２、３４３、３４４  電波センサ
ＰＲＣ１、ＰＲＣ２、ＰＲＣ３  プロセッサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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