(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プライマリシステムを構成するとともに、位置情報を取得する位置情報取得手段及び／又はチャネル情報が記録されたデータベースから上記チャネル情報を取得するためのチャネル情報取得手段を有する第１のデバイスと、
セカンダリシステムを構成するとともに、上記位置情報取得手段及び上記チャネル情報取得手段を有しない第２のデバイスとを備え、
上記第２のデバイスは、
上記第１のデバイスから送信されてくる通信開始メッセージを検出した場合には、通信開始処理を実行する通信開始処理ステップと、
所定期間内において通信開始処理が成功した場合には、無線周波数チャネルの検出を行う周波数検出ステップと、
上記周波数検出ステップにおいて所定の無線周波数チャネルが検出されなかった場合には、上記第１のデバイスとの間で、信号レベルを低くしつつ通信を行うことにより、上記第１のデバイスから上記位置情報及び／又は上記チャネル情報を取得するアンダーレイ通信ステップと、
上記アンダーレイ通信ステップにおいて上記第１のデバイスから通信許可通知を受信した場合には、上記信号レベルを高くしつつ、上記第１のデバイスによる制御の下で他のデバイスとの間で通信を行うオーバーレイ通信ステップとを有し、
上記オーバーレイ通信ステップにおいて上記第１のデバイスから通信不可通知を受信した場合には、上記アンダーレイ通信ステップに移行し、
上記アンダーレイ通信ステップ又は上記オーバーレイ通信ステップにおいて、上記第１のデバイスから通信終了メッセージを受信した場合、又は上記第１のデバイスによる通信信号を検出した場合には、上記通信開始処理ステップへ移行すること
を実行することを特徴とするコグニティブ無線通信システム。
【請求項２】
プライマリシステムを構成するとともに、位置情報を取得する位置情報取得手段及び／又はチャネル情報が記録されたデータベースから上記チャネル情報を取得するためのチャネル情報取得手段を有する第１のデバイスと、
セカンダリシステムを構成するとともに、上記位置情報取得手段及び上記チャネル情報取得手段を有しない第２のデバイスとを備え、
上記第２のデバイスは、
上記第１のデバイスから送信されてくる通信許可通知を検出した場合には、通信開始処理を実行する通信開始処理ステップと、
所定期間内において通信開始処理が成功した場合には、無線周波数チャネルの検出を行う周波数検出ステップと、
上記周波数検出ステップにおいて所定の無線周波数チャネルが検出されなかった場合には、通信を開始する通信ステップとを有し、
上記通信ステップにおいて、上記第１のデバイスから通信不可通知を受信した場合、又は上記第１のデバイスによる通信信号を検出した場合には、上記通信開始処理ステップへ移行すること
を実行することを特徴とするコグニティブ無線通信システム。
【請求項３】
プライマリシステムを構成するとともに、位置情報を取得し、及び／又はチャネル情報が記録されたデータベースから上記チャネル情報を取得する第１のデバイスと、セカンダリシステムを構成するとともに上記位置情報の取得及び上記チャネル情報の取得を行わない第２のデバイスとを有する無線通信システムにおけるコグニティブ無線通信方法において、
上記第２のデバイスにより、
上記第１のデバイスから送信されてくる通信開始メッセージを検出した場合には、通信開始処理を実行する通信開始処理ステップと、
所定期間内において通信開始処理が成功した場合には、無線周波数チャネルの検出を行う周波数検出ステップと、
上記周波数検出ステップにおいて所定の無線周波数チャネルが検出されなかった場合には、上記第１のデバイスとの間で、信号レベルを低くしつつ通信を行うことにより、上記第１のデバイスから上記位置情報及び／又は上記チャネル情報を取得するアンダーレイ通信ステップと、
上記アンダーレイ通信ステップにおいて上記第１のデバイスから通信許可通知を受信した場合には、上記信号レベルを高くしつつ上記第１のデバイスによる制御の下で他のデバイスとの間で通信を行うオーバーレイ通信ステップとを順に実行し、
上記オーバーレイ通信ステップにおいて上記第１のデバイスから通信不可通知を受信した場合には、上記アンダーレイ通信ステップに移行し、
上記アンダーレイ通信ステップ又は上記オーバーレイ通信ステップにおいて、上記第１のデバイスから通信終了メッセージを受信した場合、又は上記第１のデバイスによる通信信号を検出した場合には、上記通信開始処理ステップへ移行すること
を特徴とするコグニティブ無線通信方法。
【請求項４】
プライマリシステムを構成するとともに、位置情報を取得し、及び／又はチャネル情報が記録されたデータベースから上記チャネル情報を取得する第１のデバイスと、セカンダリシステムを構成するとともに上記位置情報の取得及び上記チャネル情報の取得を行わない第２のデバイスとを有する無線通信システムにおけるコグニティブ無線通信方法において、
上記第２のデバイスにより、
上記第１のデバイスから送信されてくる通信許可通知を検出した場合には、通信開始処理を実行する通信開始処理ステップと、
所定期間内において通信開始処理が成功した場合には、無線周波数チャネルの検出を行う周波数検出ステップと、
上記周波数検出ステップにおいて所定の無線周波数チャネルが検出されなかった場合には、通信を開始する通信ステップとを順に実行し、
上記通信ステップにおいて、上記第１のデバイスから通信不可通知を受信した場合、又は上記第１のデバイスによる通信信号を検出した場合には、上記通信開始処理ステップへ移行すること
を特徴とするコグニティブ無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コグニティブ無線通信システム及び方法に関し、特にセカンダリシステムにおけるデバイスが、位置情報の取得やチャネル情報の取得ができないものであっても、円滑なコグニティブ無線通信を実現する上で好適な、コグニティブ無線通信システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アナログテレビからデジタルテレビへの移行に伴い、ある程度の周波数が開放されてそれらの周波数帯域が移動通信に使用されるようになっている。特に、新しい通信サービスや様々なアプリケーションが次々に実用化されている昨今において、この無線帯域の割り当ては細分化され、複雑なものとなっている。このようにして割り当てられた各通信サービスが無線帯域において混在している中で、更に新たな通信サービスをこの無線帯域に割り当てるのは徐々に困難になりつつある。ＦＣＣ（Federal Communications Commission）は、２００２年においてＳＰＴＦ（Spectrum Policy Task Force）において、市場メカニズムで電波利用権を割り当てる方式と、電波をコモンズとして開放する方式の双方をバランス良く取り入れることを提言している。また、ＦＣＣは、TV White Space（TVWS）として知られているような、ＴＶ帯域の使用に関する規定について発表もしている。
【０００３】
またこれら以外には、周波数の有効利用しつつ無線通信を行う方法としてコグニティブ（Cognitive）無線通信技術が近年において注目されている（例えば、特許文献１−３参照。）。コグニティブ無線通信とは、限定された周波数リソースを再活用してより効率的に周波数リソースを使用する技術である。即ち、コグニティブ無線通信によれば、セカンダリシステムに属するデバイスは、プライマリシステムにおいて使用されていない周波数リソースを周期的または非周期的にセンシングして使用可能な周波数リソースを認知し、認知された使用可能な周波数リソースを利用してデータを送受信するものである。
【０００４】
コグニティブ無線では、もともとある通信帯域を使用する優先システム（プライマリシステム）と、プライマリシステムが使用していない周波数帯域や時間などを監視して、この情報をもとに通信を行うコグニティブシステム(セカンダリシステム)が存在する。基本的にはプライマリシステムは、優先的に与えられた通信帯域を常に使用することが可能であり、例えばテレビシステム等がある。セカンダリシステムは、プライマリシステムに干渉を与えることなく、自システム内に属するデバイスによる通信を行う。セカンダリシステムは、上述したプライマリシステムとしてのテレビシステムに割り当てられている周波数を使用することが前提となる。この中でも、特にこのセカンダリシステムでは、自身が判断して周波数を利用して通信を行うデバイスがあり、例えば自らの位置情報と、当該位置において利用可能なプライマリシステムの周波数に関する情報を取得することができるデバイスがある。また、このセカンダリシステムでは、このような位置情報やプライマリシステムの周波数情報を取得することができない場合には、他のデバイスによる制御の下で通信を行うものもある。
【０００５】
コグニティブ無線通信では、以下の手順により通信を行う。先ず、セカンダリシステムは、プライマリシステムが無線通信を行っていない時間や、利用していない周波数帯域を検出する。次に、セカンダリシステムは、自システムに属するデバイスによる通信によりプライマリシステムの各デバイスが通信を行う上で干渉を与えないか否かを確認し、問題ないと判断した場合には、上記検出した周波数帯域又は時間により無線通信を行う。上述した処理を自ら行うことができないデバイスは、他のデバイスによる制御の下で行うことは勿論である。
【０００６】
ところで、このようなコグニティブ無線通信においては、上述したセカンダリシステムを構成するデバイスのような、正式な規格において未だ認可されていないものについて、３６５０〜３７００ＭＨｚ帯域において動作させる際には、ＤＳＥ（Dynamic Station Enablement）に基づくものとなる。例えば図１３に示すように、ステップＳ３１において、セカンダリシステムのデバイスは、プライマリシステムの基地局から通信許可通知の待ち受けを継続して実行する。このステップＳ３１における待ち受け時において、プライマリシステムの基地局から通信許可通知を受信した場合、ステップＳ３２へ移行する。ステップＳ３２に移行した場合、プライマリシステムの基地局は、このセカンダリシステムのデバイスに対して、その後の通信を行うことを許可する。セカンダリシステムのデバイスは、ステップＳ３３へ移行して無線通信を開始する。このステップＳ３３において、基地局から通信不可通知を受信した場合、通信を停止するとともに、ステップＳ３１へ戻り、再び待ち受け状態となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２０６０４４号公報
【特許文献２】特開２００９−１１２００６号公報
【特許文献３】特開２００９−１６５１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述の如きコグニティブ無線通信システムでは、セカンダリシステムにおけるデバイスが、自らの位置情報の取得やＴＶＷＳ等のデータベースからチャネル情報の取得ができない場合には、適用することができないという問題点があった。
【０００９】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、特にセカンダリシステムにおけるデバイスが、位置情報の取得やチャネル情報の取得ができないものであっても、円滑なコグニティブ無線通信を実現することが可能なコグニティブ無線通信システム及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るコグニティブ無線通信システムは、上述した問題点を解決するために、プライマリシステムを構成するとともに、位置情報を取得する位置情報取得手段及び／又はチャネル情報が記録されたデータベースから上記チャネル情報を取得するためのチャネル情報取得手段を有する第１のデバイスと、セカンダリシステムを構成するとともに、上記位置情報取得手段及び上記チャネル情報取得手段を有しない第２のデバイスとを備え、上記第２のデバイスは、上記第１のデバイスから送信されてくる通信開始メッセージを検出した場合には、通信開始処理を実行する通信開始処理ステップと、所定期間内において通信開始処理が成功した場合には、無線周波数チャネルの検出を行う周波数検出ステップと、上記周波数検出ステップにおいて所定の無線周波数チャネルが検出されなかった場合には、上記第１のデバイスとの間で、信号レベルを低くしつつ通信を行うことにより、上記第１のデバイスから上記位置情報及び／又は上記チャネル情報を取得するアンダーレイ通信ステップと、上記アンダーレイ通信ステップにおいて上記第１のデバイスから通信許可通知を受信した場合には、上記信号レベルを高くしつつ、上記第１のデバイスによる制御の下で他のデバイスとの間で通信を行うオーバーレイ通信ステップとを有し、上記オーバーレイ通信ステップにおいて上記第１のデバイスから通信不可通知を受信した場合には、上記アンダーレイ通信ステップに移行し、上記アンダーレイ通信ステップ又は上記オーバーレイ通信ステップにおいて、上記第１のデバイスから通信終了メッセージを受信した場合、又は上記第１のデバイスによる通信信号を検出した場合には、上記通信開始処理ステップへ移行することを実行することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るコグニティブ無線通信システムは、上述した問題点を解決するために、プライマリシステムを構成するとともに、位置情報を取得する位置情報取得手段及び／又はチャネル情報が記録されたデータベースから上記チャネル情報を取得するためのチャネル情報取得手段を有する第１のデバイスと、セカンダリシステムを構成するとともに、上記位置情報取得手段及び上記チャネル情報取得手段を有しない第２のデバイスとを備え、上記第２のデバイスは、上記第１のデバイスから送信されてくる通信許可通知を検出した場合には、通信開始処理を実行する通信開始処理ステップと、所定期間内において通信開始処理が成功した場合には、無線周波数チャネルの検出を行う周波数検出ステップと、上記周波数検出ステップにおいて所定の無線周波数チャネルが検出されなかった場合には、通信を開始する通信ステップとを有し、上記通信ステップにおいて、上記第１のデバイスから通信不可通知を受信した場合、又は上記第１のデバイスによる通信信号を検出した場合には、上記通信開始処理ステップへ移行することを実行することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るコグニティブ無線通信方法は、上述した問題点を解決するために、プライマリシステムを構成するとともに、位置情報を取得し、及び／又はチャネル情報が記録されたデータベースから上記チャネル情報を取得する第１のデバイスと、セカンダリシステムを構成するとともに上記位置情報の取得及び上記チャネル情報の取得を行わない第２のデバイスとを有する無線通信システムにおけるコグニティブ無線通信方法において、上記第２のデバイスにより、上記第１のデバイスから送信されてくる通信開始メッセージを検出した場合には、通信開始処理を実行する通信開始処理ステップと、所定期間内において通信開始処理が成功した場合には、無線周波数チャネルの検出を行う周波数検出ステップと、上記周波数検出ステップにおいて所定の無線周波数チャネルが検出されなかった場合には、上記第１のデバイスとの間で、信号レベルを低くしつつ通信を行うことにより、上記第１のデバイスから上記位置情報及び／又は上記チャネル情報を取得するアンダーレイ通信ステップと、上記アンダーレイ通信ステップにおいて上記第１のデバイスから通信許可通知を受信した場合には、上記信号レベルを高くしつつ上記第１のデバイスによる制御の下で他のデバイスとの間で通信を行うオーバーレイ通信ステップとを順に実行し、上記オーバーレイ通信ステップにおいて上記第１のデバイスから通信不可通知を受信した場合には、上記アンダーレイ通信ステップに移行し、上記アンダーレイ通信ステップ又は上記オーバーレイ通信ステップにおいて、上記第１のデバイスから通信終了メッセージを受信した場合、又は上記第１のデバイスによる通信信号を検出した場合には、上記通信開始処理ステップへ移行することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るコグニティブ無線通信方法は、上述した問題点を解決するために、プライマリシステムを構成するとともに、位置情報を取得し、及び／又はチャネル情報が記録されたデータベースから上記チャネル情報を取得する第１のデバイスと、セカンダリシステムを構成するとともに上記位置情報の取得及び上記チャネル情報の取得を行わない第２のデバイスとを有する無線通信システムにおけるコグニティブ無線通信方法において、上記第２のデバイスにより、上記第１のデバイスから送信されてくる通信許可通知を検出した場合には、通信開始処理を実行する通信開始処理ステップと、所定期間内において通信開始処理が成功した場合には、無線周波数チャネルの検出を行う周波数検出ステップと、上記周波数検出ステップにおいて所定の無線周波数チャネルが検出されなかった場合には、通信を開始する通信ステップとを順に実行し、上記通信ステップにおいて、上記第１のデバイスから通信不可通知を受信した場合、又は上記第１のデバイスによる通信信号を検出した場合には、上記通信開始処理ステップへ移行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上述した構成からなる本発明によれば、セカンダリシステムにおける第２のデバイスが、位置情報の取得やチャネル情報の取得ができないものであっても、最初にアンダーレイ通信において、第１のデバイスからこれら各種情報を取得することが可能となり、さらに通信許可通知を受けた場合に実際にクライアント−マスターの関係の下で、第２のデバイスは、第１のデバイスによる制御に基づいて他のデバイスとの間でコグニティブ通信を行うことが可能となる。即ち、本発明によれば、セカンダリシステムにおける第１のデバイスが、位置情報の取得やチャネル情報の取得ができないものであっても、円滑なコグニティブ無線通信を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を適用したコグニティブ無線通信システムの構成図である。
【図２】本発明を適用したコグニティブ無線通信システムの流れについて説明するための図である。
【図３】（ａ）は、アンダーレイ通信について説明するための図であり、（ｂ）は、オーバーレイ通信について説明するための図である。
【図４】本発明を適用したコグニティブ無線通信システムの流れについて説明するための他の図である。
【図５】本発明を適用したコグニティブ無線通信システムのタイムチャートである。
【図６】図５のタイムチャートを実行する上での処理フローを示す図である。
【図７】本発明を適用したコグニティブ無線通信システムのイネーブル成功時のタイムチャートである。
【図８】本発明を適用したコグニティブ無線通信システムのイネーブル失敗時のタイムチャートである。
【図９】２つのテレビチャネルにおいて処理を実行する例を示す図である。
【図１０】テレビチャネルとＩＳＭ帯域との間で併行して処理を実行する例を示す図である。
【図１１】ＩＳＭ帯域における処理と併行して、テレビチャネルにおいて使用可能なチャネルの探索を行う例を示す図である。
【図１２】図１１の例の変形例であって、テレビチャネルの探索が終わった後、サービスモニタリング期間を設ける例を示す図である。
【図１３】従来のコグニティブ無線通信システムのフローについて説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明を適用したコグニティブ無線通信システム１の構成を示している。このコグニティブ無線通信システム１は、もともとある通信帯域を優先的に使用するプライマリシステム１０と、プライマリシステム１０が使用していない周波数帯域や時間などを監視して、この情報をもとに通信を行うセカンダリシステム２０が存在する。即ち、このセカンダリシステムは、正式な規格において未だ認可されていないものであり、あくまでプライマリシステム１０により使用されていない周波数帯域を選択的に使用して通信を行うものである。
【００１８】
基本的にはプライマリシステム１０は、優先的に与えられた通信帯域を常に使用することが可能であり、例えばテレビシステム等がある。セカンダリシステム２０は、プライマリシステム１０に干渉を与えることなく、自システム内に属する第２のデバイス２１による通信を行うことが前提となる。ちなみに、このコグニティブ無線通信システム１では、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｆの規定の下で、図示しない電波塔からテレビジョン受像機に向けてテレビジョン用の電波が放射されていることが前提となる。
【００１９】
プライマリシステム１０は、基地局１２と、基地局１２にアクセス可能な第１のデバイス１１とを備えている。
【００２０】
第１のデバイス１１は、例えば、ノート型のパーソナルコンピュータ（ノートＰＣ）や、携帯電話等を初めとした各種携帯情報端末等で構成される。この第１のデバイス１１は、少なくとも基地局１２との間で無線通信を行うことができ、更には基地局１２を介して他の第１のデバイス１１との間で無線パケット通信を行うことができる。この第１のデバイス１１は、ＧＰＳ（Global Positioning System）に基づいて自らの位置情報を取得する位置情報取得手段を有している。また第１のデバイス１１は、例えばＴＶＷＳ等のチャネル情報が記録された図示しないデータベースからチャネル情報を取得するためのチャネル情報取得手段を有している。なお、この位置情報取得手段、チャネル情報取得手段は、双方が第１のデバイス１１に実装されていることは必須とならず、何れか１以上が実装されていればよい。
【００２１】
基地局１２は、第１のデバイス１１から送信されてくるビーコンを取得し、また第１のデバイス１１との間でリンクを確立するために、これらを互いに同期化させる役割を担う。また、この基地局１２は、図示しないテレビジョン受像機に対して割り当てた周波数チャネルを利用し、電波を送信する。
【００２２】
セカンダリシステム２０は、第２のデバイス２１を少なくとも有している。この第２のデバイス２１は、上述した第１のデバイス１１に含まれている位置情報取得手段、チャネル情報取得手段を有していないことが前提となる。
【００２３】
次に、このようなコグニティブ無線通信システム１の動作について図面を参照しながら詳細に説明をする。このコグニティブ無線通信システム１の具体的な動作フローは、主としてセカンダリシステム２０における第２のデバイス２１側において実行していくことになる。
【００２４】
先ず図２に示すように、ステップＳ１１において、第２のデバイス２１は、待ち受け状態に入る。第２のデバイス２１は、この待ち受け状態において、プライマリシステム１０における第１のデバイス１１からの通信開始メッセージを待ち続ける。この通信開始メッセージには、第１のデバイス１１が第２のデバイス２１に対して通信を許可する周波数帯域も指定される。第２のデバイス２１は、かかる第１のデバイス１１からの通信開始メッセージの取得を所定時間毎に実行し、仮に通信開始メッセージを受信した場合には、ステップＳ１２へと移行する。また第２のデバイス２１は、第１のデバイス１１からの通信開始メッセージを受信することができなかった場合、このステップＳ１１における待ち受けをそのまま継続して実行することになる。
【００２５】
ステップＳ１２に移行した場合に、第２のデバイス２１は、通信開始処理（イニシャライズ）を実行する。このイニシャライズでは、第２のデバイス２１内部の各構成要素につき、実際に通信を開始するための各種制御を行っていくことになる。このステップＳ１２において所定時間内にイニシャライズ処理が成功した場合には、ステップＳ１３へと移行する。これに対して、所定時間内にイニシャライズ処理が終了せず、或いは所定時間内においてイニシャライズ処理が失敗に終わった場合には、ステップＳ１１へと戻り、待ち受け状態に入ることとなる。
【００２６】
ステップＳ１３へ移行した場合には、第２のデバイス２１は、無線周波数チャネルの検出を行う。即ち、この無線周波数チャネルの検出は、プライマリシステム１０において使用されていない周波数リソースを周期的または非周期的にセンシングして使用可能な周波数リソースを認知するために行うものである。このとき、第２のデバイス２１は、上述した通信開始メッセージを介して予め第１のデバイス１１により通信を許可された所定の帯域について、無線周波数チャネルの検出を行う。仮に第２のデバイス２１が属するセカンダリシステム２０が、ＦＣＣの規定に従う場合には、無線周波数チャネルの検出を３０秒程度行う。
【００２７】
このステップＳ１３において、無線周波数チャネルの検出を行った結果、他の無線周波数チャネルが検出された場合には、ステップＳ１１へ戻る。ここでいう他の無線周波数チャネルとは、ＴＶＷＳに基づく信号も含まれる。また、このステップＳ１３において、無線周波数チャネルの検出を行った結果、検出エラーが生じた場合には、ステップＳ１１へ戻ることになる。この検出エラーの例としては、Ａ）第２のデバイス２１における周波数チャネルの検出モジュールが第２のデバイス２１内部の他の機能によりロックされている、Ｂ）検出した周波数チャネルの帯域が、予め第１のデバイス１１により通信を許可された所定の帯域をカバーしていない、等である。これに対して、このステップＳ１３において、無線周波数チャネルの検出を行った結果、他の無線周波数チャネルが何ら検出されなかった場合には、ステップＳ１４へ移行する。
【００２８】
ステップＳ１４へ移行した場合に、第２のデバイス２１は、第１のデバイス１１との間で、信号レベルを低くしつつ通信を行う。この通信は、図３（ａ）に示すようなアンダーレイ通信でデバイス１１、２１間において無線通信を行っていくことになる。このアンダーレイ通信とは、ＵＷＢ通信のように広帯域でしかも低い信号レベルからなる信号を生成することにより通信を行うものである。このアンダーレイ通信によれば、第２のデバイス２１は、第１のデバイス１１に向けて発信する際に、その信号出力の制御を行い、低出力レベルとなるようにこれを抑え込む。また第２のデバイス２１は、第１のデバイス１１による通信の干渉を避けるために、サービスモニタリングも同時に実行する。
【００２９】
このステップＳ１４において、あえて低い出力レベルからなる信号によるアンダーレイ通信を行う理由は、プライマリシステム１０において第１のデバイス１１が自ら通信を行う際に、この第２のデバイス２１との通信により干渉を受けることを防止するためである。即ち、第１のデバイス１１と第２のデバイス２１との通信をアンダーレイ通信とすることで出力レベルを低くすることにより、第１のデバイス１１と基地局１２との間で送受信される信号に干渉を与えてしまうのを防止することができる。また、ステップＳ１４において第２のデバイス２１は、第１のデバイス１１から上記位置情報及び／又は上記チャネル情報をアンダーレイ通信を通じて取得する。第１のデバイス１１は、位置情報取得手段及び／又はチャネル情報取得手段を有していることから、上記位置情報及び／又は上記チャネル情報を取得することが可能となるが、第２のデバイス２１は、これらの各手段を有しないことから当該情報を自ら取得できない。このため、第２のデバイス２１は、このアンダーレイ通信を通じて第１のデバイス１１を介して上記位置情報及び／又は上記チャネル情報を取得することが可能となる。ちなみに、このステップＳ１４において、例えばＦＣＣによる規定の下で動作させる場合には、最大出力電圧は、５０ｍＷ程度となる。
【００３０】
このステップＳ１４において、第２のデバイス２１は、第１のデバイス１１から通信終了メッセージを受信した場合、又は第１のデバイス１１が自ら通信を行うための通信信号を検出した場合には、ステップＳ１１へと移行する。これに対して、第２のデバイス２１は、このステップＳ１４において、第１のデバイス１１から通信許可通知を受信した場合には、ステップＳ１５へ移行する。
【００３１】
ステップＳ１５に移行した場合に、第２のデバイス２１は、第１のデバイス１１との間で、信号レベルを高くしつつ通信を行う。この通信は、図３（ｂ）に示すようなオーバーレイ通信で第１のデバイス１１、２１間において無線通信を行っていくことになる。このオーバーレイ通信とは、現時点において使用されていない空き周波数において、信号レベルを高くしつつ通信を行うものである。このオーバーレイ通信を行うためには、モードＩの下で動作することが必要となる。即ち、このモードＩでは、第２のデバイス２１がマスターとなり、第１のデバイス１１がクライアントとなるようにして通信を行うものである。これにより、第２のデバイス２１は、第１のデバイス１１による制御の下で、他のデバイスとの間でオーバーレイ通信を行うことが可能となる。ちなみに、このオーバーレイ通信では、アンダーレイ通信と比較して、より高い容量のデータを広い伝達範囲を以って伝送することが可能となる。
【００３２】
このステップＳ１５において、第２のデバイス２１は、第１のデバイス１１から通信終了メッセージを受信した場合、又は第１のデバイス１１が自ら通信を行うための通信信号を検出した場合には、ステップＳ１１へと移行する。
【００３３】
このように、本発明を適用したコグニティブ無線通信システム１は、セカンダリシステムにおける第２のデバイス２１が、位置情報の取得やチャネル情報の取得ができないものであっても、最初にアンダーレイ通信において、第１のデバイス１１からこれら各種情報を取得することが可能となり、さらに通信許可通知を受けた場合に実際にクライアント−マスターの関係の下で、第２のデバイス２１は、第１のデバイス１１による制御に基づいて他のデバイスとの間でコグニティブ通信を行うことが可能となる。即ち、本発明によれば、セカンダリシステム１０における第１のデバイス１１が、位置情報の取得やチャネル情報の取得ができないものであっても、円滑なコグニティブ無線通信を実現することが可能となる。
【００３４】
なお、上述した図２の例では、コグニティブ無線通信システム１が非ライセンス帯域において作動する場合の例である。以下の図４の例では、コグニティブ無線通信システム１において、例えばプライマリシステム１０がＩＳＭ（Industry Science Medical）、ＧＳＭ(Group Special Mobile)等のような正式に認可されたものある場合である。
【００３５】
図４におけるステップＳ２１において、第２のデバイス２１は、待ち受け状態に入る。第２のデバイス２１は、この待ち受け状態において、プライマリシステム１０における第１のデバイス１１からの通信許可通知を待ち続ける。この通信許可通知は、第１のデバイス１１が第２のデバイス２１に対して通信を許可する旨が記述されてなるとともに、その他通信開始のために必要な各種情報、更に通信可能なチャネルのリストといった情報も含まれる。第２のデバイス２１は、かかる第１のデバイス１１からの通信許可通知の取得を所定時間毎に実行し、仮に通信許可通知を受信した場合には、ステップＳ２２へと移行する。また第２のデバイス２１は、第１のデバイス１１からの通信許可通知を受信することができなかった場合、このステップＳ２１における待ち受けをそのまま継続して実行することになる。
【００３６】
ちなみに、この図４のモードでは、第２のデバイス２１は、第１のデバイス１１による制御の下で動作する。即ち、第２のデバイス２１が第１のデバイス１１から有効なチャネルリストを得るプロセスや、第１のデバイス１１によって制御されるプロセスは、何れも第１のデバイス１１の通信帯域において実行される。第２のデバイス２１は、第１のデバイス１１との間で、あたかもプライマリシステム１０を使用する第一ユーザ間の通信のように振舞いつつ通信を行うことになる。
【００３７】
ステップＳ２２に移行した場合に、第２のデバイス２１は、通信許可処理（イネーブル）を実行する。このステップＳ２２では、第２のデバイス２１内部の各構成要素につき、実際に通信を開始するための各種制御を行っていくことになる。このステップＳ２２において所定時間内に通信許可処理が成功した場合には、ステップＳ２３へと移行する。これに対して、所定時間内に通信許可処理が終了せず、或いは所定時間内において通信許可処理が失敗に終わった場合には、ステップＳ２１へと戻り、待ち受け状態に入ることとなる。
【００３８】
ステップＳ２３へ移行した場合には、第２のデバイス２１は、無線周波数チャネルの検出を行う。即ち、この無線周波数チャネルの検出は、プライマリシステム１０において使用されていない周波数リソースを周期的または非周期的にセンシングして使用可能な周波数リソースを認知するために行うものである。このとき、第２のデバイス２１は、上述した通信開始メッセージを介して予め第１のデバイス１１により通信を許可された所定の帯域について、無線周波数チャネルの検出を行う。仮に第２のデバイス２１が属するセカンダリシステム２０が、ＦＣＣの規定に従う場合には、無線周波数チャネルの検出を３０秒程度行う。
【００３９】
このステップＳ２３において、無線周波数チャネルの検出を行った結果、他の無線周波数チャネルが検出された場合には、ステップＳ２１へ戻る。ここでいう他の無線周波数チャネルとは、ＴＶＷＳに基づく信号も含まれる。また、このステップＳ２３において、無線周波数チャネルの検出を行った結果、検出エラーが生じた場合には、ステップＳ２１へ戻ることになる。この検出エラーの例としては、Ａ）第２のデバイス２１における周波数チャネルの検出モジュールが第２のデバイス２１内部の他の機能によりロックされている、Ｂ）検出した周波数チャネルの帯域が、予め第１のデバイス１１により通信を許可された所定の帯域をカバーしていない、等である。これに対して、このステップＳ２３において、無線周波数チャネルの検出を行った結果、他の無線周波数チャネルが何ら検出されなかった場合には、ステップＳ２４へ移行する。このとき、第２のデバイス２１は、アンダーレイモードの下でイニシャライズされることになる。
【００４０】
ステップＳ２４へ移行した場合に、第２のデバイス２１は、第１のデバイス１１とともに通信を開始する。このステップＳ２４においては、非ライセンス帯域において、又はあくまで第２ユーザとして通信を行う。また第２のデバイス２１は、第１のデバイス１１による通信の干渉を避けるために、サービスモニタリングも同時に実行する。
【００４１】
このステップＳ２４において、第２のデバイス２１は、第１のデバイス１１から通信不可通知を受信した場合、又は上記第１のデバイスによる通信信号を検出した場合には、ステップＳ１１へと移行する。
【００４２】
上述した図４のモードにおいて、セカンダリシステム１０における第１のデバイス１１が、位置情報の取得やチャネル情報の取得ができないものであっても、円滑なコグニティブ無線通信を実現することが可能となる。
【００４３】
上述した図４のモードでは、第２のデバイス２１が通信許可処理（イネーブル）を実行し、かかる通信許可処理が成功した場合に、使用可能なチャネルを検索する場合である。
【００４４】
図５は、他のモードのタイムチャートで示したものである。先ず第２のデバイス２１は、通信許可通知用の周波数帯域（例えばＩＳＭ帯域）を使用し、通信許可メッセージを待ち受ける。第２のデバイス２１は、第１のデバイス１１から通信許可メッセージを受信した場合には、第１のデバイス１１に対して通信許可要求を送信する。かかる通信許可要求を受けた第１のデバイス１１において通信許可処理が成功した場合には、かかる通信許可認証通知が第２のデバイス２１へと送られることになる。
【００４５】
次に第２のデバイス２１は、無線周波数チャネルの検出を行う。即ち、この無線周波数チャネルの検出は、プライマリシステム１０において使用するテレビチャネルが使用可能であるかを確認する。仮にこのテレビチャネルが使用されていない場合には実際にそのチャネルを使用して通信を行う。これに対して、テレビチャネルが使用されていた場合には、再度、使用可能なテレビチャネルの探索を続けることとなる。
【００４６】
仮に第２のデバイス２１が、使用可能ないくつかの有用情報を取得している場合、認証が成功した後に、第２のデバイス２１が使用可能なテレビチャネルの探索を行うこととなる。
【００４７】
図６は、図５の処理フローを示したものである。ステップＳ３１において、第２のデバイス２１は、待ち受け状態に入る。第２のデバイス２１は、この待ち受け状態において、プライマリシステム１０における第１のデバイス１１からの通信許可通知を待ち続ける。第２のデバイス２１は、かかる第１のデバイス１１からの通信許可通知を待ち続け、仮に通信許可通知を受信した場合には、ステップＳ３２へと移行する。また第２のデバイス２１は、第１のデバイス１１からの通信許可通知を受信することができなかった場合、このステップＳ３１における待ち受けをそのまま継続して実行することになる。
【００４８】
ステップＳ３２に移行した場合に、第２のデバイス２１は、通信許可処理（イネーブル）を実行する。このステップＳ３２において所定時間内に通信許可処理が成功した場合、或いは他の信号が検出されなかった場合には、ステップＳ３３へと移行する。これに対して、所定時間内に通信許可処理が終了せず、或いは所定時間内において通信許可処理が失敗に終わった場合、或いは他の信号検出を確認した場合、或いは他に有効なチャネルが存在しない場合には、ステップＳ３１へと戻り、待ち受け状態に入ることとなる。
【００４９】
ステップＳ３３へ移行した場合には、認証されたものとして通信の開始を行うことになるが、このステップＳ３３において通信不可通知、或いは他の信号検出がなされてかつ有効なチャネルが無い場合、或いはdot11DSER有効時間内においてイネーブル信号を検出することができなかった場合た場合にはステップＳ３１へと戻ることになる。また、このステップＳ３３において、他の信号検出がなされてかつ有効なチャネルが存在する場合には、ステップＳ３２へ移行する。
【００５０】
図４の処理フローと異なる点は、使用可能なチャネルの確認作業が、ステップＳ３３のイネーブル状態のみならず、その前段階の非イネーブル状態においても実行され得る点である。
【００５１】
また、第２のデバイス２１が、周波数帯域内において信号を検出した場合には、当該第２のデバイス２１は、イネーブル状態を維持し、他の帯域内において有効なチャネルのチェックを行う。また第２のデバイス２１は、イネーブル要求を互いに送受信し、ＳＴＡをイネーブルするための返答を行うことにより、テレビチャネルの有効性を確認する。この有効性のチェック結果は、有効なチャネルリストをアップーデートする際に使用される。
【００５２】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば図７に示すような処理フローに基づいて実行するようにしてもよい。
【００５３】
先ずテレビチャネルにおいて第２のデバイス２１は、通信許可メッセージを待ち受ける。第２のデバイス２１は、第１のデバイス１１から通信許可メッセージを受信した場合には、イネーブル処理のためのモードに切り替わる。このモードにおいて、第２のデバイス２１は、使用可能なテレビチャネルの探索を継続して行うこととなる。そして、その探索が終了した後、第２のデバイス２１は、通信許可要求を第１のデバイス１１へと送信する。仮にイネーブル処理が成功した場合には、イネーブル状態に入り、通信開始となる。
【００５４】
これに対して、図８に示すように通信許可要求を送ったが、イネーブル処理が失敗緒に終わった場合には、非イネーブル状態に入り、テレビチャネルの探索期間に移行することとなる。
【００５５】
また図９に示す例において、第２のデバイス２１は、テレビチャネル＃１を使用し、通信許可メッセージを待ち受ける。第２のデバイス２１は、第１のデバイス１１から通信許可メッセージを受信した場合には、第１のデバイス１１に対して通信許可要求を送信する。かかる通信許可要求を受けた第１のデバイス１１において通信許可処理が成功した場合には、かかる通信許可認証通知が第２のデバイス２１へと送られることになる。
【００５６】
次に第２のデバイス２１は、テレビチャネル＃２において無線周波数チャネルの検出を行う。即ち、この無線周波数チャネルの検出は、プライマリシステム１０において使用するテレビチャネルが使用可能であるかを確認する。仮にこのテレビチャネルが使用されていない場合には実際にそのチャネルを使用して通信を行う。これに対して、テレビチャネルが使用されていた場合には、再度、使用可能なテレビチャネルの探索を続けることとなる。仮に第２のデバイス２１が、イネーブル成功の場合にはイネーブル状態に移行し、通信を実行することになる。これに対してイネーブル失敗の場合には、非イネーブル状態となり、使用可能なテレビチャネルの探索を継続して実行することになる。
【００５７】
図１０の例では、第２のデバイス２１は、ＩＳＭ帯域において、通信許可メッセージを待ち受ける。第２のデバイス２１は、第１のデバイス１１から通信許可メッセージを受信した場合には、第１のデバイス１１に対して通信許可要求を送信する。かかる通信許可要求を受けた第１のデバイス１１において通信許可処理が成功した場合には、かかる通信許可認証通知が第２のデバイス２１へと送られることになる。
【００５８】
また、第２のデバイス２１は、上述したＩＳＭ帯域における処理と併行して、テレビチャネル＃２において使用可能なテレビチャネルの探索を行い、その後の処理は、上述と同様である。
【００５９】
図１１の例では、第２のデバイス２１は、ＩＳＭ帯域において、テレビチャネル＃１に関する通信許可メッセージを待ち受ける。第２のデバイス２１は、第１のデバイス１１からテレビチャネル＃１に関する通信許可メッセージを受信した場合には、第１のデバイス１１に対して通信許可要求を送信する。かかる通信許可要求を受けた第１のデバイス１１において通信許可処理が成功した場合には、かかる通信許可認証通知が第２のデバイス２１へと送られることになる。
【００６０】
また、第２のデバイス２１は、上述したＩＳＭ帯域における処理と併行して、テレビチャネル＃２において使用可能なテレビチャネルの探索を行う。そして、信号を検出できた場合には、イネーブル状態に移行する。また更に３０秒以上に亘って探索時間を増加させ、テレビチャネル＃２において使用可能なテレビチャネルの探索を行う。仮に第２のデバイス２１が、イネーブル成功の場合にはイネーブル状態に移行し、通信を実行することになる。これに対してイネーブル失敗の場合には、非イネーブル状態となり、使用可能なテレビチャネルの探索を継続して実行することになる。
【００６１】
図１２の例では、図１１の例の変形例であって、テレビチャネル＃１の探索が終わった後、サービスモニタリング期間を設ける例である。その他の細かい動作フローは図１１の例と同様であるが、係る図１２の例においても上述と同様の効果を奏することは勿論である。
【符号の説明】
【００６２】
１  コグニティブ無線通信システム
１０  プライマリシステム
１１  第１のデバイス
１２  基地局
２０  セカンダリシステム
２１  第２のデバイス
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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