(57)【要約】   一次利用または二次利用を監視する無線通信システムを提供する。基地局用無線機２２０は、IEEE802.22のスーパーフレーム番号、フレーム番号、及びフレームタイミングであるフレーム情報をIEEE802.11afの端末用無線機２３０に出力する。制御部２３１は、フレーム情報と、QuietPeriod設定エリア２１１の端末用無線機２３０のQuiet Period情報とを比較することでビーコンを送信するタイミングを判定する。IEEE802.22の無線信号におけるフレーム情報に基づいてIEEE802.11afの端末用無線機２３０からビーコンを送信することで、IEEE802.11afのQuiet Periodを一定周期とする。他のIEEE802.11afの端末用無線機２３０も同様に、IEEE802.11afのQuiet Periodを一定周期とする。IEEE802.11afの端末用無線機２３０同士間で、ビーコンの送信タイミングを一致させることによりQuiet Periodを同期させ、このQuiet Periodの期間に一次利用または二次利用を監視する。
2013183515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線通信装置と、前記無線通信装置と無線通信を行う基地局装置と、前記無線通信装置と無線通信を行う端末装置とを備えた無線通信システムであって、
前記無線通信装置は、
前記基地局装置と第１の無線通信方式による無線通信を行う基地局用無線機と、
前記端末装置と第２の無線通信方式による無線通信を行う端末用無線機とを有し、
前記無線通信装置は、前記第１の無線通信方式の無線信号情報に基づいて前記第２の無線通信方式の無線信号における送信停止期間を設定することで、他の前記無線通信装置と前記送信停止期間を同期させることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記無線通信装置は、前記第１の無線通信方式の前記無線信号情報に基づいて前記端末用無線機の報知情報を送信することで、前記第２の無線通信方式の無線信号における送信停止期間を同期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。
【請求項３】
前記無線通信装置は、前記第１の無線通信方式の前記無線信号情報に基づいて、前記基地局用無線機における前記第１の無線通信方式の無線信号の送信停止期間に前記端末用無線機が通信し、前記端末用無線機における前記第２の無線通信方式の無線信号の送信停止期間に前記基地局用無線機が通信するように通信タイミングを制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記無線通信装置は、前記第１の無線通信方式の前記無線信号情報に基づいて、前記基地局用無線機における前記第１の無線通信方式の無線信号の送信停止期間と、前記端末用無線機における前記第２の無線通信方式の無線信号の送信停止期間が重なる期間を設けるように通信タイミングを制御することを特徴とする請求項３記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記無線通信装置は、前記第１の無線通信方式の前記無線信号情報に基づいて、周期的に繰り返される無線フレーム構成のうちの所定期間のフレームにおいて、前記基地局用無線機における前記第１の無線通信方式の無線信号と、前記端末用無線機における前記第２の無線通信方式の無線信号とが同時に送信停止期間となるように通信タイミングを制御することを特徴とする請求項３記載の無線通信システム。
【請求項６】
複数の無線通信装置と、前記無線通信装置と無線通信を行う基地局装置と、前記無線通信装置と無線通信を行う端末装置とを備えた無線通信システムにおける無線通信装置であって、
前記基地局装置と第１の無線通信方式による無線通信を行う基地局用無線機と、
前記端末装置と第２の無線通信方式による無線通信を行う端末用無線機とを有し、
前記第１の無線通信方式の無線信号に基づいて前記第２の無線通信方式の無線信号における送信停止期間を設定することで、他の前記無線通信装置と前記送信停止期間を同期させることを特徴とする無線通信システムの無線通信装置。
【請求項７】
前記無線通信装置は、前記第１の無線通信方式の前記無線信号情報に基づいて前記端末用無線機の報知情報を送信することで、前記第２の無線通信方式の無線信号における送信停止期間を同期させることを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記無線通信装置は、前記第１の無線通信方式の前記無線信号情報に基づいて、前記基地局用無線機における前記第１の無線通信方式の無線信号の送信停止期間に前記端末用無線機が通信し、前記端末用無線機における前記第２の無線通信方式の無線信号の送信停止期間に前記基地局用無線機が通信するように通信タイミングを制御することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記無線通信装置は、前記第１の無線通信方式の前記無線信号情報に基づいて、前記基地局用無線機における前記第１の無線通信方式の無線信号の送信停止期間と、前記端末用無線機における前記第２の無線通信方式の無線信号の送信停止期間が重なる期間を設けるように通信タイミングを制御することを特徴とする請求項８記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記無線通信装置は、前記第１の無線通信方式の前記無線信号情報に基づいて、周期的に繰り返される無線フレーム構成のうちの所定期間のフレームにおいて、前記基地局用無線機における前記第１の無線通信方式の無線信号と、前記端末用無線機における前記第２の無線通信方式の無線信号とが同時に送信停止期間となるように通信タイミングを制御することを特徴とする請求項８記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地上デレビジョン放送用周波数帯の空きチャネル（以下、TVホワイトスペースという）を活用する無線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
TVホワイトスペースを活用して無線通信を行うものに、IEEE802.11afの無線通信規格（以下、IEEE802.11afという）とIEEE802.22の無線通信規格（以下、IEEE802.22という）が存在する。IEEE802.11aは、Ｗｉ−Ｆｉ（wireless fidelity、登録商標）の数倍の通信距離で、600Mbpsの相互接続の無線通信を可能にする無線通信規格である。IEEE802.11afは、非特許文献１に記載されているようにIEEE802.11-2007の無線通信規格をベースに作られているので、CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access /
Collision Avoidance）方式を用いている。このCSMA/CA方式では、送信を始める前にある一定期間、電波が送信されていないことを確認して送信する。またアクセスポイントの存在を教えるために、定期的にビーコンを送信する。IEEE802.11afには、送信を停止する期間であるQuiet Periodが存在する。IEEE802.11afの無線機は、周波数の使用が最も優先される利用（以下、一次利用という）である地上テレビジョン放送や次に優先される利用（以下、二次利用という）である特定ラジオマイクの電波と干渉しているかを、このQuiet Periodの期間に電波を検出することで判断している。IEEE802.22は、半径30km〜100km程度の長距離で、22.7Mbpsのブロードバンド無線アクセスを可能にする無線通信規格である。IEEE802.22は、時分割多元接続方式(TDMA：time division multiple access)方式と時分割双方向伝送方式(TDD：time division dultiplex)方式を組み合わせたＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を用いている。IEEE802.22の無線機にもQuite Periodが存在する。非特許文献３において、IEEE802.22とIEEE802.11afの共存方法が提案されているが、一次利用の監視方法にはふれられていない。また、非特許文献２に記載された内容は、IEEE802.11af同士のQuiet Priods期間が同期できないという問題をまったく考慮していないため、実現性が低いと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２５９２００
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】IEEE Std 802.11 - 2007Part 11 : Wireless LANMedium Access Control(MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications
【非特許文献２】IEEE 802.11-10/0256r1Synchronization of QuitePeriods for Incumbent User Detection
【非特許文献３】IEEE802.19-10-0010-00-tvwsPossibleCoexistence Cases in TVWS and Topics to be Considered in P802.19.1
【非特許文献４】IEEE P802.22/D3.0, March 2011Draft Standardfor Wireless Regional Area Networks Part 22:Cognitive Wireless RAN MediumAccess Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications: Policies andprocedures for operation in the TV Bands
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献２に記載されているように、IEEE802.11afの無線機ではQuiet Period（静寂期間）が同期していないので、一次利用または二次利用の電波と干渉しているのか、他の無線機の電波と干渉しているのかを判断することができない。このため、複数のIEEE802.11afの無線機のアクセスポイントを配置する場合には、IEEE802.11afの無線機が他のIEEE802.11afの無線機の電波を検出することでIEEE802.11afのQuiet Periodを同期させている。特許文献１には、電波を使用する優先順位が高いプライマリユーザ（例えばテレビ局）を検出するために、アクセスポイントである無線装置から周波数帯を共用する周辺の他の無線装置に対して静寂期間を同期させる要求信号を送信することで、無線装置の静寂期間と周辺の他の無線装置における静寂期間とを同期させることができる無線装置を提供している。しかし、特許文献１の無線装置では、静寂期間を同期させる要求信号を受信することができない他の無線装置に対しては静寂期間を同期させることができない。従って、IEEE802.11afの無線機の間でお互いに電波が届かない状況においては、IEEE802.11afのQuiet Periodを同期させることができない。このため、地上テレビジョン放送や特定ラジオマイクの電波と干渉しているのか、他の無線機の電波と干渉しているのかを判断することができないため、一次利用または二次利用の判断を正確に行うことができない。また、TVホワイトスペースに一つのチャネルしか空いていないときには、IEEE802.11afの無線機とIEEE802.22の無線機を同じ周波数が使用される同一チャネルに配置する場合がある。このような場合でも、IEEE802.11afのQuiet Periodの期間とIEEE802.22のQuiet Periodの期間は同期していないので、IEEE802.22のQuiet Periodの期間にIEEE802.11afの無線機が送信を行うことがある。このようなタイミングとなるときには、IEEE802.11afの無線機とIEEE802.22の無線機は、地上テレビジョン放送や特定ラジオマイクの電波と干渉しているのかを検出することができない。【０００６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、同一チャネルに複数の無線装置を設けた場合（すなわち、複数の無線装置が同一チャネルを使用した場合）であっても、他の電波との干渉を正確に判断できる無線通信システム及び無線通信装置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】
【０００７】
本発明の無線通信システムは、複数の無線通信装置と、前記無線通信装置と無線通信を行う基地局装置と、前記無線通信装置と無線通信を行う端末装置とを備えた無線通信システムであって、前記無線通信装置は、前記基地局装置と第１の無線通信方式による無線通信を行う基地局用無線機と、前記端末装置と第２の無線通信方式による無線通信を行う端末用無線機とを有し、前記無線通信装置は、前記第１の無線通信方式の無線信号情報に基づいて前記第２の無線通信方式の無線信号における送信停止期間を設定することで、他の前記無線通信装置と前記送信停止期間を同期させることを特徴としている。
また、本発明の無線通信システムの前記無線通信装置は、前記第１の無線通信方式の前記無線信号情報に基づいて前記端末用無線機の報知情報を送信することで、前記第２の無線通信方式の無線信号における送信停止期間を同期させることが好ましい。
また、本発明の無線通信システムの前記無線通信装置は、前記第１の無線通信方式の前記無線信号情報に基づいて、前記基地局用無線機における前記第１の無線通信方式の無線信号の送信停止期間に前記端末用無線機が通信し、前記端末用無線機における前記第２の無線通信方式の無線信号の送信停止期間に前記基地局用無線機が通信するように通信タイミングを制御することが好ましい。
また、本発明の無線通信システムの前記無線通信装置は、前記第１の無線通信方式の前記無線信号情報に基づいて、前記基地局用無線機における前記第１の無線通信方式の無線信号の送信停止期間と、前記端末用無線機における前記第２の無線通信方式の無線信号の送信停止期間が重なる期間を設けるように通信タイミングを制御することが好ましい。
本発明の無線通信装置は、複数の無線通信装置と、前記無線通信装置と無線通信を行う基地局装置と、前記無線通信装置と無線通信を行う端末装置とを備えた無線通信システムにおける無線通信装置であって、前記基地局装置と第１の無線通信方式による無線通信を行う基地局用無線機と、前記端末装置と第２の無線通信方式による無線通信を行う端末用無線機とを有し、前記第１の無線通信方式の無線信号に基づいて前記第２の無線通信方式の無線信号における送信停止期間を設定することで、他の前記無線通信装置と前記送信停止期間を同期させることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の無線通信システム及び無線通信装置によれば、同一チャネルに複数の無線装置を設けても、送信停止期間を同期させることができるので、各無線装置は、同システム以外の他の電波との干渉を正確に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る無線通信装置の機能構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るIEEE802.11afのQuietelement formatの構成とQuiet Periodのタイミングチャートを示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るIEEE802.22のSuperframe６００の構成とframeのタイミングチャートを示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るIEEE802.22のIntra-frameQuiet PeriodとInter frame Quiet Periodのタイムチャートを示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係るIEEE802.22のInterframe Quiet PeriodとIEEE802.11afのQuiet Durationが重ならないように配置するタイミングチャートを示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係るIEEE802.22の基地局用無線機とIEEE802.11afの端末用無線機が同時に電波を停止できるQuiet Periodの期間を設けるタイミングチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）について、図面を参照して説明する。実施形態は、IEEE802.22（第１の無線通信方式）の無線機からスーパーフレーム番号、フレーム番号、及びフレームタイミング（以下、これらをフレーム情報という）をIEEE802.11af（第２の無線通信方式）の無線機に送信することで、IEEE802.11afの無線機間でQuiet Period区間を同期させ、一次利用または二次利用の監視を行うものである。なお、スーパーフレーム番号、フレーム番号、及びフレームタイミングについては、後述する。また、IEEE802.11afの無線機とIEEE802.22の無線機を同一チャネルに配置した場合に、IEEE802.22のInter frame Quiet PeriodとIEEE802.11afのQuiet PeriodをIEEE802.22のスーパーフレーム番号とフレーム番号を基準としたタイミングで同期させることにより、IEEE802.22の無線機とEEE802.11afの無線機を時分割多重で共存させるものである。
【００１１】
本発明の実施形態に係る無線通信システム１０の構成について、図１を用いて説明する。無線通信システム１０は、図１に示すように基地局装置１００、無線通信装置（アクセスポイント）２００、及び端末装置３００から構成されている。基地局装置１００と無線通信装置２００は、IEEE802.22による無線通信を行う。また、無線通信装置２００と端末装置３００は、IEEE802.11afによる無線通信を行う。無線通信装置２００は、基地局装置１００側からは端末に位置し、また端末装置３００側からはアクセスポイントに位置するゲートウェイである。つまり、端末装置３００のアクセスポイントとなる無線通信装置２００において、IEEE802.22の無線通信回線がバックホール回線となる。
【００１２】
次に、無線通信装置２００の機能構成について、図２を用いて説明する。無線通信装置２００は、図２に示すように記憶部２１０、基地局用無線機２２０、及び端末用無線機２３０から構成されている。記憶部２１０は、無線通信装置２００における設定値などの情報が記憶される不揮発性メモリである。記憶部２１０には、Quiet Period設定エリア２１１が設けられている。Quiet Period設定エリア２１１には、基地局用無線機２２０のQuiet Period情報と、端末用無線機２３０のQuiet Period情報が設定されている。基地局用無線機２２０のQuiet Period情報は、IEEE802.22の通信信号におけるQuiet Periodの有無を示す情報である。端末用無線機２３０のQuiet
Period情報は、IEEE802.11afの通信信号におけるQuiet
Periodの有無を示す情報である。基地局用無線機２２０は、基地局装置１００とIEEE802.22による無線通信を行うIEEE802.22端末である。基地局用無線機２２０は、制御部２２１、基地局用送受信部２２２、及び通信インターフェース部２２３から構成されている。制御部２２１は、基地局用無線機２２０全体を制御する。また、制御部２２１は、Quiet Period設定エリア２１１から基地局用無線機２２０のQuiet
Period情報を入力すると、このQuiet Period情報に基づいて通信可能期間または送信停止期間の制御を行う。基地局用送受信部２２２は、IEEE802.22により基地局装置１００とデータの送受信を行う。通信インターフェース部２２３は、端末用無線機２３０と通信を行うためのインターフェースである。端末用無線機２３０は、IEEE802.11afにより端末装置３００と無線通信を行うIEEE802.11afアクセスポイントである。端末用無線機２３０は、制御部２３１、端末用送受信部２３２、及び通信インターフェース部２３３から構成されている。制御部２３１は、端末用無線機２３０全体を制御する。また、制御部２３１は、Quiet Period設定エリア２１１から端末用無線機２３０のQuiet Period情報を入力すると、このQuiet Period情報に基づいて通信可能期間または送信停止期間の制御を行う。端末用送受信部２３２は、IEEE802.11afにより端末装置３００とデータの送受信を行う。通信インターフェース部２３３は、基地局用無線機２２０と通信を行うためのインターフェースである。
【００１３】
このような構成の無線通信装置２００において、基地局用無線機２２０は、基地局１００とのIEEE802.22の無線信号におけるフレーム情報を、通信インターフェース部２２３を経由してIEEE802.11afの端末用無線機２３０の通信インターフェース部２３３に出力する。端末用無線機２３０の通信インターフェース部２３３は、IEEE802.22の無線信号におけるフレーム情報を入力すると、制御部２３１に出力する。制御部２３１は、このフレーム情報と、Quiet Period設定エリア２１１に設定されている端末用無線機２３０のQuiet
Period情報とを比較することでビーコン（報知情報）を送信するタイミングであるかを判定する。ビーコンを送信するタイミングの判定については、後述する。このように、基地局１００からのIEEE802.22の無線信号におけるフレーム情報に基づいてIEEE802.11afの端末用無線機２３０からビーコンを送信することで、IEEE802.11afのQuiet Periodを基地局１００のQuiet Periodに同期した周期とすることができる。更に、他のIEEE802.11afの端末用無線機２３０においても、同様に基地局１００からのIEEE802.22の無線信号におけるフレーム情報に基づいてビーコンを送信することで、IEEE802.11afの端末用無線機２３０同士間で、Quiet Periodを同期させることができる。従って、各々のIEEE802.11afの端末用無線機２３０のQuiet Periodが同期することで、各々のIEEE802.11afの端末用無線機２３０は、このQuiet Periodの期間で一次利用や二次利用の監視を行うことができる。また、端末用無線機２３０は、端末装置３００とのIEEE802.11afのInter frame Quiet Periodにおける通信可能期間を、通信インターフェース部２３３を経由してIEEE802.22の基地局用無線機２２０の通信インターフェース部２２３に出力する。このように、IEEE802.11afのInter frame Quiet Periodにおける通信可能期間を基地局用無線機２２０に通知することで、IEEE802.22の基地局用無線機２２０とIEEE802.11afの端末用無線機２３０が同じ周波数を使用した場合でも、IEEE802.22の基地局用無線機２２０とIEEE802.11afの端末用無線機２３０を時分割多重して共存させることができる。IEEE802.11afのInter frame Quiet Periodにおける通信可能期間、及びIEEE802.22の基地局用無線機２２０とIEEE802.11afの端末用無線機２３０の時分割多重の詳細については、後述する。
【００１４】
まず、IEEE802.11afのベースとなっているIEEE802.11-2007のQuiet element format５００の構成について図３（１）を用いて説明する。Quiet
element format５００は、Beacon frame とProbe Response frameに含まれ、現在の周波数チャネルにおいて、送信を停止する時間帯（以下、送信停止期間という）を規定するものである。この送信停止期間の開始時間は、IEEE802.11afのアクセスポイントである端末用無線機２３０が出力するビーコンが基準となっている。IEEE802.11afのQuiet element formatは、図３（１）に示すようにElement ID、Length、Quiet
Count、Quite Period、Quite
Duration、及びQuite Offsetから構成されている。Element IDには、Elementを識別するためのＩＤが設定されている。Lengthには、Elementの長さが設定されている。Quiet Countには、次の送信停止期間までに送信されるビーコンの数が設定されている。このQuiet Countの値がTarget Beacon Transmission
Time(以下、TBTTという)の数であり、例えば、Quiet Count = 1の場合は、ビーコンの送信周期でQuiet Periodが１区間だけ設けられる。Quiet Periodは、送信停止動作を周期的に行うための設定であり、ビーコン・インターバルの数が設定されている。例えば、Quiet Period = 0の場合では、送信停止動作は周期的に行われない。Quiet
Durationには、送信停止期間がＴＵ（Time Unit）単位で設定されている。Quiet Offsetには、Quiet CountのTBTTの開始時点からのオフセット時間がTU単位で設定されている。
【００１５】
次いで、図３（１）におけるIEEE802.11afのQuiet
Periodのタイミングチャートを図３（２）に示す。図３（２）は、Quiet Periodであるビーコン・インターバル = 20msec、Quiet Count = 1、Quiet Period = 0 (周期性なし)、Quiet Duration = 10msec (実際には、TU単位で入力)、Quiet Offset = 10msec (実際には、TU単位で入力)であるときのIEEE802.11afのQuiet Periodのタイミングチャートである。このように、Quiet Offset
= 10msecとすることで、ビーコンを送信した10msec後に10msecの送信停止期間を周期的に設けることができる。
【００１６】
このように、無線通信システム１０において端末装置３００のアクセスポイントとなる無線通信装置２００の端末用無線機２３０が複数設置されている場合において、各々の端末用無線機２３０から送信されるビーコン送信タイミングを同期させれば、各々の端末用無線機２３０においてIEEE802.11afのQuiet Periodを同期させることができる。また、無線通信装置２００のバックホール無線回線であるIEEE802.22のフレームが特定のフレームとなったときに、各々の端末用無線機２３０がビーコンを送信するようにすることで、ビーコン送信タイミングを同期させることができる。従って、各々の端末用無線機２３０がTDD方式のIEEE802.22のフレーム情報に基づいてビーコンを送信するようにすることで、各々の端末用無線機２３０はIEEE802.11afのQuiet Periodを同期させることができる。なお、IEEE802.22のフレームの詳細については、後述する。以上の無線通信システム１０において、端末装置３００のアクセスポイントとなる端末用無線機２３０が複数設置され、お互いに電波が届かない状況においても、IEEE802.11afのQuiet Period期間を同期させることができる。Quiet Period期間が同期することで、各々の端末用無線機２３０は、このQuiet
Period期間に一次利用または二次利用の監視を行うことができる。
【００１７】
IEEE802.22の基地局用無線機２２０とIEEE802.11afの端末用無線機２３０の周波数に関しては、IEEE802.22の基地局用無線機２２０とIEEE802.11afの端末用無線機２３０のトラヒック分散の観点から、空きチャネルが複数存在する場合には、IEEE802.22の基地局用無線機２２０とIEEE802.11afの端末用無線機２３０の周波数は別周波数に設定するほうがよい。しかし、IEEE802.22の基地局用無線機２２０とIEEE802.11afの端末用無線機２３０はTVホワイトスペースを使用するので、空きチャネルが1チャネルしか存在しない場合がある。このようにTVホワイトスペースに一つのチャネルしか空いていない状態において、IEEE802.22の基地局用無線機２２０とIEEE802.11afの端末用無線機２３０を同じ周波数が使用される同一チャネルに配置した場合について説明する。
【００１８】
まず、IEEE802.22の基地局用無線機２２０とIEEE802.11afの端末用無線機２３０を同一チャネルに配置した場合に、IEEE802.22の基地局用無線機２２０における電波の存在しない期間にIEEE802.11afの端末用無線機２３０により送信が行われたか否かを検証する。
【００１９】
図４（１）に示すIEEE802.22のSuperframe６００の構成、及び図４（２）に示すIEEE802.22のframeにおけるタイミングチャートについて説明する。図４（１）に示すように、IEEE802.22のSuperframe６００における各Superframeは、１６のframeから構成されている。このSuperframe毎に付けられている番号が、スーパーフレーム番号である。1つのframeが10msecの長さであるので、１つのSuperframeは、160 msecの長さとなる。また、この1つのframe毎に付けられている番号が、フレーム番号である。また、フレームタイミングは、frame毎の通信タイミングである。また、図４（２）に示すようにIEEE802.22のframeはTDD方式であるので、下りフレームと上りフレームが時分割で双方向通信を行う。このため、下りフレームと上りフレームの間にTx（Transmit eXchange）/rx（Received eXchange）
Transition Gap（以下、TTGという）が存在し、また、上りフレームと下りフレームの間にRx（Received eXchange）/tx（Transmit eXchange） Transition Gap（以下、RTGという）が存在する。このTTGとRTGは、電波が存在しない期間である。下りフレームは、Preamble、FCH（frame
control header）、DS-MAP（downstream
MAP）、US-MAP（upstream MAP）、Burst1、及びBurst2から構成されている。上りフレームは、Ranging、Burst1、及びBurst2から構成されている。
【００２０】
更に、上りフレームとRTGの間に５シンボルのSCW（Self-coexistence Windows）の期間が存在する。このSCWは、IEEE802.22の基地局用無線機２２０との共存を調整するために情報のやりとりで使用されるので、SCW内でCBP(Co-existence Beacon Protocol) Burstの情報を送信することがある。また、CBP Burstの情報は、無線より信頼性の高い有線を使用して送信することもできるので、SCWに電波が存在しない場合もある。IEEE802.22においてTTGのデフォルト値は、210μsecである。OFDM（Orthogonal
Frequency Division Multiplexing）のFFT/IFFT時間（以下、TFFT）は、6MHz幅の場合、298.7μsecである。Cyclic Prefix（以下、CP）は、CP=TFFT/32、CP=TFFT/16、CP=TFFT/8、CP=TFFT/4の4通りが存在し、6MHz幅において一番短いシンボル時間TSYMは、308.05μsecとなる。このような条件のSCWの時間は、1540.25μsecとなる。
【００２１】
次に、IEEE802.22のQuiet Periodの期間においてIEEE802.11afの端末用無線機２３０が送信を行う場合について説明する。
IEEE 802.11afのaSlotTimeは21μsec、aSIFSTimeは64μsecであるので、下記の式(1)のaSlotTimeに21μsec、aSIFSTimeに64μsecを代入すると、DIFSは106μsecとなる。
DISF = aSIFSTime + (2 ＊ aSlotTime)      …  式(1) 
次に、Backoff Timeは、式(2)で表される。また、最初の送信において下記のRandom()は[0,15]の一様乱数である。
Backoff Time = Random() ＊ aSlotTime      …  式(2)
式(1)と式(2)より、最初の送信における待ち時間T1は、式(3)となる。
T1 =
DIFS + Random() ＊ aSlotTime          …  式(3)
最後に、IEEE802.22のTTGよりIEEE802.11afの待ち時間T1が小さくなるケースが存在するか式(4)により計算する。
DIFS +
Random() ＊ aSlotTime  ≦ TTG      …  式(4)
106μsec
+ Random() ＊ 21μsec    ≦  210μsec
Random() ＊ 21μsec ≦  104μsec
Random()  ≦  4.95
上記の計算結果により、IEEE802.11afのRandom()が0から4の時には、IEEE802.11afの待ち時間T1がIEEE802.22のTTGより短くなり、IEEE802.22のTTGの期間にIEEE802.11afの端末用無線機２３０の送信が始まる。
【００２２】
また、IEEE802.22のSCWの期間についても、IEEE802.11afの端末用無線機２３０の送信が始まるかを式(5)により計算する。
DIFS +
Random() ＊ aSlotTime  ≦ TSCW  …  式(5)
前述したように、6MHz幅のCP=TFFT/32の場合、SCWの期間TSCWは1540.25μsecであるので、上記の式(5)のDIFSに106μsec、aSlotTimeに21μsec、TSCWに1540.25μsecを代入すると、下記となる。
106μsec
+ Random() ＊ 21μsec ≦  1540.25μsec
Random() ＊ 21μsec ≦  1434.25μsec
Random()          ≦  68.3
上記の計算結果により、IEEE802.11afの端末用無線機２３０における最初の送信においてRandom()は、0から15の範囲なので、SCWの期間に電波が存在しない場合においても、IEEE802.11afの端末用無線機２３０の送信が確実に始まる。つまり、IEEE802.22におけるTDD方式のフレーム構成やIEEE802.22のプロトコルにおいて、電波の存在しない期間が存在するが、IEEE802.22の基地局用無線機２２０とIEEE802.11afの端末用無線機２３０を同一チャネルに配置した場合には、IEEE802.22の基地局用無線機２２０における電波の存在しない期間にIEEE802.11afの端末用無線機２３０が送信を行うことになる。
【００２３】
次に、IEEE802.22の基地局用無線機２２０とIEEE802.11afの端末用無線機２３０を同一チャネルに配置した場合において、IEEE802.22の基地局用無線機２２０の電波と、IEEE802.11afの端末用無線機２３０の電波との干渉を発生させないようにするタイミングについて説明する。
【００２４】
まず、図５に示すIEEE802.22の基地局用無線機２２０における送信停止期間の構成について説明する。非特許文献４に記載されているように、IEEE802.22には、Intra-frame Quiet PeriodとInter frame Quiet Periodの2種類が存在する。図５（１）に、IEEE802.22のIntra-frame Quiet Periodのタイムチャートを示す。Intra-frame Quiet Periodは、１つのフレームの期間より短い期間を使用するので、Intra-frame Quiet Periodは10msec未満の値になる。しかし、IEEE802.22の上りフレームは、OFDMA （Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）方式で、かつ、シンボル方向にマッピングを行っていくので、上りフレームの一部にIntra-frame Quiet Periodを設定することができない。このため、上りフレームの全てをIntra-frame Quiet Periodに設定する必要があるので、上りフレームにIntra-frame
Quiet Periodが設定されると、上り通信回線としてこのフレームを使用することができない。図５（２）に、IEEE802.22のInter frame Quiet Periodのタイムチャートを示す。Inter
frame Quiet Periodは、フレーム単位のQuiet Periodであるので、１つのフレームまたは複数の連続したフレームにQuiet Periodを設定することができる。
【００２５】
次に、図５（２）に示すIEEE802.22のInter
frame Quiet Periodと図３（２）に示すIEEE802.11afのQuiet Durationが重ならないように配置するタイミングについて、図６を用いて説明する。図６に示すように、IEEE802.22のInter frame Quiet PeriodであるFrame１と、Frame2にIEEE802.11afのQuiet Periodを同期させる。同様に、Inter frame Quiet
PeriodであるFrame3と、Frame4にIEEE802.11afのQuiet Periodを同期させる。このように同期させることで、IEEE802.22のInter frame Quiet PeriodであるFrame１がIEEE802.22の基地局用無線機２２０における送信停止期間となり、IEEE802.11afの端末用無線機２３０においては通信可能期間となる。また、IEEE802.22のFrame２がIEEE802.22の基地局用無線機２２０における通信可能期間となり、IEEE802.11afの端末用無線機２３０においては送信停止期間となる。同様に、IEEE802.22のInter frame Quiet PeriodであるFrame３がIEEE802.22の基地局用無線機２２０における送信停止期間となり、IEEE802.11afの端末用無線機２３０においては通信可能期間となる。また、IEEE802.22のFrame４がIEEE802.22の基地局用無線機２２０における通信可能期間となり、IEEE802.11afの端末用無線機２３０においては送信停止期間となる。このように、IEEE802.22のInter frame Quiet Periodを用いることで、IEEE802.22のInter frame Quiet PeriodとIEEE802.11afのQuiet Durationが重ならないように配置することができる。従って、IEEE802.22の基地局用無線機２２０とIEEE802.11afの端末用無線機２３０を同一チャネルに配置した場合でも、IEEE802.22の基地局用無線機２２０からの電波の存在しない期間に、IEEE802.11afの端末用無線機２３０が送信を行うことができる。同様に、IEEE802.11afの端末用無線機２３０からの電波の存在しない期間に、IEEE802.22の基地局用無線機２２０が送信を行うことができる。
【００２６】
以上のように、IEEE802.22の基地局用無線機２２０とIEEE802.11afの端末用無線機２３０を同一チャネルに配置した場合でも、IEEE802.22のQuiet PeriodにおいてIEEE802.11afの端末用無線機２３０が通信し、IEEE802.11afのQuiet DurationにおいてIEEE802.22の基地局用無線機２２０が通信を行うことで、IEEE802.22の基地局用無線機２２０とIEEE802.11afの端末用無線機２３０の干渉を防止することができる。しかし、Quiet Periodは、本来は電波の干渉を測定する期間である。このため、Quiet
Periodの期間に電波が存在すると、IEEE802.22の基地局用無線機２２０やIEEE802.11afの端末用無線機２３０は、その周波数チャネルを回避するように動作する。このため、IEEE802.22の基地局用無線機２２０とIEEE802.11afの端末用無線機２３０に、予めQuiet Period期間中に電波が存在する可能性があることを通知して、当該タイミングにおいて、運用チャネルのセンシングを停止させなければならない。また、IEEE802.22の基地局用無線機２２０とIEEE802.11afの端末用無線機２３０では、一次利用または二次利用との電波の干渉を定期的に監視することが義務付けられている。このため、IEEE802.22の基地局用無線機２２０とIEEE802.11afの端末用無線機２３０が同時に電波を停止するQuiet Periodの期間を設け、そのQuiet Periodの期間において一次利用または二次利用との電波の干渉を測定することが義務付けられている。
【００２７】
次に、IEEE802.22の基地局用無線機２２０とIEEE802.11afの端末用無線機２３０が同時に電波を停止するためのQuiet Periodの期間を設けるタイミングについて、図７を用いて説明する。図７に示すように、IEEE802.22のInter frame Quiet PeriodであるFrame１と、Frame2、Inter
frame Quiet PeriodであるFrame3からFrame５、及びFrame６にIEEE802.11afのQuiet
Periodを同期させる。このように同期させることで、IEEE802.22のInter frame Quiet PeriodであるFrame１がIEEE802.22の基地局用無線機２２０における送信停止期間となり、IEEE802.11afの端末用無線機２３０においては通信可能期間となる。また、IEEE802.22のFrame２とFrame６がIEEE802.22の基地局用無線機２２０における通信可能期間となり、IEEE802.11afの基地局用無線機２２０においては送信停止期間となる。更に、IEEE802.22のInter frame Quiet PeriodであるFrame3からFrame５がIEEE802.22の基地局用無線機２２０における送信停止期間となり、IEEE802.11afの端末用無線機２３０においても送信停止期間となる。また、IEEE802.22の基地局用無線機２２０とIEEE802.11afの端末用無線機２３０がタイミングを取るためには、基地局用無線機２２０からフレーム情報を通知することで実現することができる。
【００２８】
まず、IEEE802.22の基地局用無線機２２０において、一次利用または二次利用を監視するためのIEEE802.22のInter frame Quiet Periodの期間と、IEEE802.11afの端末用無線機２３０と時分割多重を行うためのInter
frame Quiet Periodを、IEEE802.22のスーパーフレーム番号、フレーム番号、及びフレームタイミングと対応付けを行う。同様に、IEEE802.11afの端末用無線機２３０においても、Quiet Period設定エリア２１１のQuiet Period情報と、基地局用無線機２２０から通知されるスーパーフレーム番号、フレーム番号、及びフレームタイミングに基づいて一次利用または二次利用を監視するためのQuiet Periodの期間と、IEEE802.22の基地局用無線機２２０と時分割多重するためのQuiet Periodの期間を設定する。また、IEEE802.22の基地局用無線機２２０に対しては、IEEE802.11afの端末用無線機２３０からInter frame Quiet
PeriodにおけるIEEE802.11afの端末用無線機２３０の通信可能期間を通知することで、その期間においてIEEE802.22の基地局用無線機２２０の受信を停止させる。これにより、このInter
frame Quiet PeriodにおけるIEEE802.11afの端末用無線機２３０の通信可能期間においては、IEEE802.22の基地局用無線機２２０がセンシングを行わないので、Low Noise
Amplifier（以下、LNA）を保護することができる。このように、IEEE802.22のスーパーフレーム番号、フレーム番号、及びフレームタイミングにより、図７に示すようなIEEE802.22の基地局用無線機２２０とIEEE802.11afの端末用無線機２３０が同時に電波を停止するためのQuiet Periodの期間を設けるタイミングをとることができるので、IEEE802.22の基地局用無線機２２０とIEEE802.11afの端末用無線機２３０との干渉を防ぐことができると共に、一次利用または二次利用を監視することができる。
【００２９】
以上により、本発明の無線通信装置２００及び無線通信システム１０は、IEEE802.11afの端末用無線機２３０同士間で、Quiet Periodを同期させることができるので、地上テレビジョン放送の一次利用または特定ラジオマイクの二次利用を監視することができる。また、IEEE802.11afのQuiet Periodの期間にIEEE802.22の基地局用無線機２２０が通信することで、IEEE802.22のTTG、RTG、及びＳＣＷの期間にIEEE802.11afの端末用無線機２３０が送信することがなくなる。更に、IEEE802.22のInter frame Quiet PeriodとIEEE802.11afのQuiet PeriodをIEEE802.22のスーパーフレーム番号、フレーム番号、及びフレームタイミングに基づいて同期させることにより、IEEE802.22の基地局用無線機２２０とIEEE802.11afの端末用無線機２３０を時分割多重して共存させることができ、一次利用または二次利用の監視も行うことができる。
【００３０】
なお、実施形態においては、IEEE802.22のスーパーフレーム番号、フレーム番号、及びフレームタイミングに基づいてEEE802.11afの端末用無線機２３０におけるビーコンを送信することで、IEEE802.11afのQuiet Periodを同期させるようにしたが、ビーコンを送信するタイミングを同期させることができるのであればこれに限定されない。また、実施形態における無線通信システム１０においては、無線通信装置２００に基地局用無線機２２０と端末用無線機２３０を一体にして備える構成としたが、無線通信装置２００を基地局用無線機２２０を備える基地局用無線装置と端末用無線機２３０を備える端末用無線装置とに分けて構成することも可能である。このような構成とする場合は、記憶部２１０のQuiet Period設定エリアが基地局用無線装置と端末用無線装置の記憶部や制御部２２１、２３１に設けられる。
【００３１】
以上をまとめると、本発明は次のような特徴を有する。（１） 本発明の無線通信システムは、複数の無線通信装置と、前記無線通信装置と無線通信を行う基地局装置と、前記無線通信装置と無線通信を行う端末装置とを備えた無線通信システムであって、前記無線通信装置は、前記基地局装置と第１の無線通信方式による無線通信を行う基地局用無線機と、前記端末装置と第２の無線通信方式による無線通信を行う端末用無線機とを有し、前記無線通信装置は、前記第１の無線通信方式の無線信号情報に基づいて前記第２の無線通信方式の無線信号における送信停止期間を設定することで、他の前記無線通信装置と前記送信停止期間を同期させることを特徴としている。（２）（１）の本発明の無線通信システムの前記無線通信装置は、前記第１の無線通信方式の前記無線信号情報に基づいて前記端末用無線機の報知情報を一定周期に送信することで、前記第２の無線通信方式の無線信号における送信停止期間を一定周期に設定することを特徴としている。（３）
（１）または（２）の本発明の無線通信システムの前記無線通信装置は、前記第１の無線通信方式の前記無線信号情報に基づいて、前記基地局用無線機における前記第１の無線通信方式の無線信号の送信停止期間に前記端末用無線機が通信し、前記端末用無線機における前記第２の無線通信方式の無線信号の送信停止期間に前記基地局用無線機が通信するように通信タイミングを制御することを特徴としている。（４）
（３）の本発明の無線通信システムの前記無線通信装置は、前記第１の無線通信方式の前記無線信号情報に基づいて、前記基地局用無線機における前記第１の無線通信方式の無線信号の送信停止期間と、前記端末用無線機における前記第２の無線通信方式の無線信号の送信停止期間が重なる期間を設けるように通信タイミングを制御することを特徴としている。（５）
（３）の本発明の無線通信システムの前記無線通信装置は、前記第１の無線通信方式の前記無線信号情報に基づいて、周期的に繰り返される無線フレーム構成のうちの所定期間のフレームにおいて、前記基地局用無線機における前記第１の無線通信方式の無線信号と、前記端末用無線機における前記第２の無線通信方式の無線信号とが同時に送信停止期間となるように通信タイミングを制御することを特徴としている。（６）
（１）から（５）のいずれかの本発明の無線通信システムの前記第１の無線通信方式は、IEEE802.22であることを特徴としている。（７）（６）の本発明の無線通信システムの前記第１の無線通信方式の前記無線信号情報は、前記IEEE802.22のフレーム情報であることを特徴としている。（８）（１）から（７）のいずれかの本発明の無線通信システムの前記第２の無線通信方式は、IEEE802.11afであることを特徴としている。（９）（１）から（８）のいずれかの本発明の無線通信システムの前記第１の無線通信方式における通信方式は、ＴＤＤ／ＴＤＭＡ方式であることを特徴としている。（１０）（１）から（９）のいずれかの本発明の無線通信システムの前記第２の無線通信方式における通信方式は、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式であることを特徴としている。（１１）本発明の無線通信システムの無線通信装置は、複数の無線通信装置と、前記無線通信装置と無線通信を行う基地局装置と、前記無線通信装置と無線通信を行う端末装置とを備えた無線通信システムにおける無線通信装置であって、前記無線通信装置は、前記基地局装置と第１の無線通信方式による無線通信を行う基地局用無線機と、前記端末装置と第２の無線通信方式による無線通信を行う端末用無線機とを有し、前記無線通信装置は、前記第１の無線通信方式の無線信号に基づいて前記第２の無線通信方式の無線信号における送信停止期間を設定することで、他の前記無線通信装置と前記送信停止期間を同期させることを特徴としている。
【００３２】
以上のような本発明の無線通信装置及び無線通信システムによれば、同一チャネルに複数の無線装置を設けても、送信停止期間を同期させることができるので、各無線装置は、同システム以外の他の電波との干渉を正確に判断することができる。
【００３３】
具体的な実施の形態により本発明を説明したが、上記実施の形態は本発明の例示であり、この実施の形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、本発明において、第１、２の無線通信方式は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、TD-LTE方式や、IEEE802.15.4ｍなど本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の方式に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、無線通信装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０・・・・・・・無線通信システム
１００・・・・・・・基地局装置
２００・・・・・・・無線通信装置
２１０・・・・・・・記憶部
２１１・・・・・・・Quiet Period設定エリア
２２０・・・・・・・基地局用無線機
２２１・・・・・・・制御部
２２２・・・・・・・基地局用送受信部
２２３・・・・・・・通信インターフェース部
２３０・・・・・・・端末用無線機
２３１・・・・・・・制御部
２３２・・・・・・・端末用送受信部
２３３・・・・・・・通信インターフェース部
３００・・・・・・・端末装置
５００・・・・・・・Quiet element format
６００・・・・・・・Superframe
【図１】
2013183515.tif 000003
【図２】
2013183515.tif 000004
【図３】
2013183515.tif 000005
【図４】
2013183515.tif 000006
【図５】
2013183515.tif 000007
【図６】
2013183515.tif 000008
【図７】
2013183515.tif 000009
【国際調査報告】
2013183515.tif 000010
2013183515.tif 000011