(57)【要約】【課題】処理負荷を一部に集中させることなくかつ無駄な処理をすることなく、干渉を与える側のシステムにおける送信局の許容送信電力を効率的に決定する周波数管理方法および装置並びに無線システムを提供する。【解決手段】周波数管理装置（５０＿１）が管理下の無線局（２０＿１）から周波数利用状況の変更に関する通知を受け付けると（Ｓ１０１）と、当該通知された周波数状況の変更に基づいて管理下の無線局（２０＿１，２０＿２）と、別の周波数管理装置（５０＿２）が管理する無線局（２０＿３，２０＿４）に対して許容送信電力をそれぞれ設定する（Ｓ１０３，Ｓ１０４）。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の無線システムに割り当てられた周波数を共用する無線システムにおける無線局の周波数利用を管理する周波数管理装置であって、
当該周波数管理装置が管理する無線局から周波数利用状況の変更に関する通知を受け付ける周波数利用受付手段と、
前記通知された周波数状況の変更に基づいて、前記周波数管理装置とは別の周波数管理装置が管理する少なくとも１つの無線局に対して許容送信電力を設定する許容送信電力設定手段と、
を有することを特徴とする周波数管理装置。
【請求項２】
前記許容送信電力設定手段は、前記通知された周波数状況の変更に基づいて、さらに、前記周波数管理装置が管理する無線局に対して許容送信電力を設定することを特徴とする請求項１に記載の周波数管理装置。
【請求項３】
前記許容送信電力設定手段は、前記通知を送信した無線局と前記周波数を使用中の無線局とに対して許容送信電力をそれぞれ設定することを特徴とする請求項１または２に記載の周波数管理装置。
【請求項４】
前記許容送信電力は、前記他の無線システムに与える干渉が所定閾値を超えないように決定されることを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載の周波数管理装置。
【請求項５】
前記許容送信電力設定手段は、前記周波数管理装置が管理する各無線局および前記別の周波数管理装置が管理する各無線局の干渉到達範囲に基づいて許容送信電力の設定対象となる無線局を限定することを特徴とする請求項１−４のいずれか１項に記載の周波数管理装置。
【請求項６】
前記干渉到達範囲が空間的な干渉到達エリアおよび／または周波数方向の干渉到達周波数範囲であることを特徴とする請求項５に記載の周波数管理装置。
【請求項７】
前記周波数管理装置が管理する無線局が配置されるエリアと、前記別の周波数管理装置が管理する無線局が配置されるエリアとは異なることを特徴とする請求項１−６のいずれか１項に記載の周波数管理装置。
【請求項８】
前記周波数管理装置が管理する前記周波数と前記別の周波数管理装置が管理する周波数とは異なることを特徴とする請求項１−７のいずれか１項に記載の周波数管理装置。
【請求項９】
前記周波数利用受付手段は、無線局の位置、許容送信電力の計算対象の周波数、あるいは予め定められた基準に応じて、前記周波数利用状況の変更に関する通知を受け付ける無線局を決定することを特徴とする請求項１−８のいずれか１項に記載の周波数管理装置。
【請求項１０】
前記許容送信電力設定手段は、前記周波数管理装置が管理する無線局および前記別の周波数管理装置が管理する各無線局が前記他の無線システムへ与える干渉の測定値を用いて前記許容送信電力を設定することを特徴とする請求項１−９のいずれか１項に記載の周波数管理装置。
【請求項１１】
前記周波数利用状況の変更に関する通知は、前記周波数管理装置が管理するセンサ局からの前記干渉測定報告であることを特徴とする請求項１０に記載の周波数管理装置。
【請求項１２】
前記周波数利用状況の変更に関する通知は、前記周波数管理装置が管理する無線局からの周波数利用の開始要求、周波数利用停止の通知、送信電力変更の要求、あるいは、周波数変更の要求のいずれかであることを特徴とする請求項１−１１のいずれか１項に記載の周波数管理装置。
【請求項１３】
前記許容送信電力設定手段は、前記別の周波数管理装置が管理する無線局に対して、直接あるいは前記別の周波数管理装置を介して、前記許容送信電力を通知することを特徴とする請求項１−１２のいずれか１項に記載の周波数管理装置。
【請求項１４】
他の無線システムに割り当てられた周波数を共用する無線システムにおける無線局の周波数利用を管理する周波数管理方法であって、
周波数利用受付手段が、当該周波数管理装置の管理する無線局から周波数利用状況の変更に関する通知を受け付け、
許容送信電力設定手段が、前記通知された周波数状況の変更に基づいて、前記周波数管理装置とは別の周波数管理装置が管理する少なくとも１つの無線局に対して許容送信電力を設定する、
ことを特徴とする周波数管理方法。
【請求項１５】
前記許容送信電力設定手段が、前記通知された周波数状況の変更に基づいて、さらに、前記周波数管理装置が管理する無線局に対して許容送信電力を設定する、ことを特徴とする請求項１４に記載の周波数管理方法。
【請求項１６】
前記許容送信電力設定手段が、前記通知を送信した無線局と前記周波数を使用中の無線局とに対して許容送信電力をそれぞれ設定する、ことを特徴とする請求項１４または１５に記載の周波数管理方法。
【請求項１７】
前記許容送信電力は、前記他の無線システムに与える干渉が所定閾値を超えないように決定されることを特徴とする請求項１４−１６のいずれか１項に記載の周波数管理方法。
【請求項１８】
前記許容送信電力設定手段が、前記周波数管理装置が管理する各無線局および前記別の周波数管理装置が管理する各無線局の干渉到達範囲に基づいて許容送信電力の設定対象となる無線局を限定する、ことを特徴とする請求項１４−１７のいずれか１項に記載の周波数管理方法。
【請求項１９】
前記干渉到達範囲が空間的な干渉到達エリアおよび／または周波数方向の干渉到達周波数範囲であることを特徴とする請求項１８に記載の周波数管理方法。
【請求項２０】
前記周波数管理装置が管理する周波数と前記別の周波数管理装置が管理する周波数とは異なることを特徴とする請求項１４−１９のいずれか１項に記載の周波数管理方法。
【請求項２１】
前記周波数利用受付手段が、無線局の位置、許容送信電力の計算対象の周波数、あるいは予め定められた基準に応じて、前記周波数利用状況の変更に関する通知を受け付ける無線局を決定することを特徴とする請求項１４−２０のいずれか１項に記載の周波数管理方法。
【請求項２２】
前記許容送信電力設定手段が、前記周波数管理装置が管理する無線局および前記別の周波数管理装置が管理する各無線局が前記他の無線システムへ与える干渉の測定値を用いて前記許容送信電力を設定する、ことを特徴とする請求項１４−２１のいずれか１項に記載の周波数管理方法。
【請求項２３】
前記周波数利用状況の変更に関する通知は、前記周波数管理装置が管理するセンサ局からの前記干渉測定報告であることを特徴とする請求項２２に記載の周波数管理方法。
【請求項２４】
前記周波数利用状況の変更に関する通知は、前記周波数管理装置が管理する無線局からの周波数利用の開始要求、周波数利用停止の通知、送信電力変更の要求、あるいは、周波数変更の要求のいずれかであることを特徴とする１４−２３のいずれか１項に記載の周波数管理方法。
【請求項２５】
前記許容送信電力設定手段が、前記別の周波数管理装置が管理する無線局に対して、直接あるいは前記別の周波数管理装置を介して、前記許容送信電力を通知する、ことを特徴とする１４−２４のいずれか１項に記載の周波数管理方法。
【請求項２６】
他の無線システムに割り当てられた周波数を共用する無線システムであって、
前記周波数を共有する複数の無線局と、
前記複数の無線局の周波数利用を管理する複数の周波数管理装置と、
を有し、第１周波数管理装置が自装置の管理する無線局から周波数利用状況の変更に関する通知を受け付けると、当該通知された周波数状況の変更に基づいて、第１周波数管理装置とは別の第２周波数管理装置の管理する少なくとも１つの無線局に対して許容送信電力を設定する、ことを特徴とする無線システム。
【請求項２７】
前記第１周波数管理装置が、前記通知された周波数状況の変更に基づいて、さらに、前記周波数管理装置が管理する無線局に対して許容送信電力を設定する、ことを特徴とする請求項２５に記載の無線システム。
【請求項２８】
他の無線システムに割り当てられた周波数を共用する無線システムにおける無線局であって、
当該無線局を管理する第１周波数管理装置に対して周波数利用状況の変更に関する通知を送信する手段と、
前記第１周波数管理装置とは別の第２周波数管理装置から直接に、あるいは前記第２周波数管理装置から前記第１周波数管理装置を介して、受信した許容送信電力設定値に基づいて許容送信電力を設定する手段と、
を有することを特徴とする無線局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線システムに係り、特に無線局の周波数利用を管理する周波数管理装置および周波数管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周囲の無線環境を認知し、その無線環境に応じて通信パラメータの最適化を行うコグニティブ無線が知られているが、ある無線通信システムに割り当てられた周波数帯域を別の無線通信システムが共用する場合には、干渉の問題を考慮する必要がある。以下、周波数帯域を元々割り当てられ干渉を被る側のシステムをプライマリシステム（被干渉システム）、当該周波数帯域を二次利用することで干渉を与える側のシステムをセカンダリシステム（与干渉システム）、プライマリシステムの受信局をプライマリ受信局、セカンダリシステムの送信局をセカンダリ送信局と呼ぶことにする。【０００３】
セカンダリシステムがプライマリシステムと周波数帯域を共用する際、セカンダリシステムは、プライマリシステムが提供する既存サービスに影響を及ぼさないようにする必要がある。そのために、セカンダリ送信局の送信電力は、プライマリ受信局が所定の受信品質を保つことができる最大送信電力以下に調整されることが必要である。以下、この最大送信電力を許容送信電力、最大送信電力以下に調整された実際の送信電力を実送信電力と呼ぶ。ここで、所定の受信品質を保つための基準としては、プライマリ受信局のＣＩＲ（Carrier to Interference Ratio）やＣＩＮＲ（Carrier to Interference plus Noise Ratio）を所定値以上に保つことや、プライマリ受信局の被干渉量を所定値以下とすることが考えられる。【０００４】
セカンダリ送信局の送信電力がプライマリ受信局に干渉を与えないように制御するシステムは、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１によれば、プライマリ受信局で許容可能な干渉電力（以下、許容干渉電力という。）をセカンダリ送信局数で等分した値を計算し、セカンダリ送信局による干渉がその値以下となるように許容送信電力を計算する。これにより、複数のセカンダリ送信局による総干渉が許容干渉電力以下に抑えられ、複数のセカンダリ送信局が同時に送信する場合にもプライマリ受信局で所定の受信品質を保つことが出来る。【０００５】
以下、図１を参照しながら、特許文献１で想定されているようなシステム構成の概略を説明する。図１において、スペクトルマネージャＳＭ（特許文献１におけるコーディネータ）はセカンダリ送信局Ｔｓの周波数利用を管理しており、特にスペクトルマネージャＳＭ１はセカンダリ送信局Ｔｓ１１、Ｔｓ１２を管理し、スペクトルマネージャＳＭ２はセカンダリ送信局Ｔｓ２１、Ｔｓ２２を管理する。また、スペクトルマネージャＳＭ１、ＳＭ２は、共通のデータベースＤＢ（特許文献１における管理ノード）を介して、それぞれの管理下のセカンダリ送信局Ｔｓに関する情報を共有する。特許文献１によれば、集中型と協調分散型の二つの許容送信電力決定プロセスが開示されている。【０００６】
集中型では、データベースＤＢに複数のセカンダリ送信局Ｔｓの情報を集約し、データベースＤＢが全セカンダリ送信局Ｔｓ（Ｔｓ１１、Ｔｓ１２、Ｔｓ２１、Ｔｓ２２）の許容送信電力を計算する。計算された許容送信電力は、各スペクトルマネージャＳＭを介して管理下のセカンダリ送信局Ｔｓへ通知される。【０００７】
協調分散型では、データベースＤＢを介して各スペクトルマネージャＳＭがそれぞれの管理下のセカンダリ送信局Ｔｓに関する情報（例えば、セカンダリ送信局の総数）を互いに共有する。各スペクトルマネージャ（例えば、ＳＭ１）は、別なスペクトルマネージャ（例えば、ＳＭ２）管理下のセカンダリ送信局（例えば、Ｔｓ２１、Ｔｓ２２）がプライマリ受信局に与える干渉も考慮した上で、自身の管理下のセカンダリ送信局（例えば、Ｔｓ１１、Ｔｓ１２）の許容送信電力を計算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１６６７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の許容送信電力決定プロセスでは、集中型と協調分散型のそれぞれで下記の課題がある。【００１０】
まず、集中型の場合、データベースＤＢが各セカンダリ送信局の許容送信電力を計算するが、この計算はセカンダリ送信局Ｔｓが周波数の利用状況を変化させるたびに必要となる。例えば、新しいセカンダリ送信局Ｔｓが周波数共用を開始する場合を考えると、セカンダリ送信局Ｔｓからの周波数利用要求がスペクトルマネージャＳＭ経由でデータベースＤＢに通知される。このとき、データベースＤＢは、プライマリ受信局で所定の受信品質を維持しつつ新しいセカンダリ送信局Ｔｓが新たに当該周波数での送信を開始できるように、新しいセカンダリ送信局Ｔｓと周波数共用中の他のセカンダリ送信局Ｔｓとの許容送信電力を計算する。同様に、セカンダリ送信局Ｔｓが当該周波数の利用を停止した場合も、許容送信電力を再計算し、現在送信中のセカンダリ送信局Ｔｓによる総干渉を調整することが望ましい。しかしながら、当該周波数を利用できるセカンダリ送信局の総数が増加すると、周波数利用の開始や停止といった周波数利用状況の変化が頻繁に起き、そのたびにデータベースＤＢが許容送信電力の計算を行うことになるため、データベースＤＢに処理負荷が集中してしまう。【００１１】
他方、協調分散型の場合には、各スペクトルマネージャの許容送信電力の計算内容が重複してしまい、無駄な計算処理を行う可能性がある。図１に示すように、プライマリ送信局Ｔｐのサービスエリア（プライマリシステムサービスエリア）の中に複数のプライマリ受信局Ｒｐ（ここではＲｐ１、Ｒｐ２、Ｒｐ３）が存在すると仮定する。セカンダリ送信局Ｔｓの許容送信電力は、各セカンダリ送信局Ｔｓから各プライマリ受信局Ｒｐへの干渉を考慮して、全てのプライマリ受信局Ｒｐが所定の受信品質を維持できるように許容送信電力を決定する必要がある。第ｎ番目のセカンダリ送信局（１≦ｎ≦Ｎ）の許容送信電力（この許容送信電力はアンテナ利得を加味した等価等方放射電力とする）をＰ（ｎ）とすれば、第ｍ番目のプライマリ受信局（１≦ｍ≦Ｍ）での干渉Ｉｍは次式（１）で表すことができる。【００１２】
【数１】
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【００１３】
ここで、Ｌｎ、ｍは第ｎ番目のセカンダリ送信局から第ｍ番目のプライマリ受信局へのパスロスであり、秦式(Hata formula)等の伝搬モデルを用いて算出する。上記の式（１）は、簡単のため、第ｍ番目のプライマリ受信局の受信アンテナ利得を１とし、干渉信号へのシャドウイングの影響も省略している。そして、Ｉｍａｘ，ｍは第ｍプライマリ受信局の許容干渉電力であり、式（１）の不等式の通り、干渉の合計値Ｉｍがこの値以下となる必要がある。すなわち、全てのプライマリ受信局で干渉の合計値を許容干渉電力とするために、全てのｍ（１≦ｍ≦Ｍ）で式（１）の不等式を満たすセカンダリ送信局の許容送信電力の組み合わせ｛Ｐ（１）、Ｐ（２）、・・・、Ｐ（Ｎ）｝を探索する必要がある。【００１４】
式（１）を満たす組み合わせは通常無数に存在するが、その中で、セカンダリシステムの通信容量を最大とする等の基準に従って許容送信電力の組み合わせを求めることが望ましい。この場合、セカンダリ送信局毎に独立に許容送信電力を計算することはできない。すなわち、協調分散型では、スペクトルマネージャＳＭ１とスペクトルマネージャＳＭ２がそれぞれの管理下のセカンダリ送信局の許容送信電力を決定するため、両スペクトルマネージャはセカンダリ送信局Ｔｓ１１、Ｔｓ１２、セカンダリ送信局Ｔｓ２１、Ｔｓ２２の許容送信電力の組み合わせを探索することになる。この結果、各スペクトルマネージャＳＭ１、ＳＭ２は同一の計算を重複して行うこととなる。【００１５】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、処理負荷を一部に集中させることなくかつ無駄な処理をすることなく、干渉を与える側のシステムにおける送信局の許容送信電力を効率的に決定することができる周波数管理方法および装置並びに無線システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明による周波数管理装置は、他の無線システムに割り当てられた周波数を共用する無線システムにおける無線局の周波数利用を管理する周波数管理装置であって、当該周波数管理装置が管理する無線局から周波数利用状況の変更に関する通知を受け付ける周波数利用受付手段と、前記通知された周波数状況の変更に基づいて、前記周波数管理装置とは別の周波数管理装置が管理する少なくとも１つの無線局に対して許容送信電力を設定する許容送信電力設定手段と、を有することを特徴とする。
本発明による周波数管理方法は、他の無線システムに割り当てられた周波数を共用する無線システムにおける無線局の周波数利用を管理する周波数管理方法であって、周波数利用受付手段が、当該周波数管理装置の管理する無線局から周波数利用状況の変更に関する通知を受け付け、許容送信電力設定手段が、前記通知された周波数状況の変更に基づいて、前記周波数管理装置とは別の周波数管理装置が管理する少なくとも１つの無線局に対して許容送信電力を設定する、ことを特徴とする。
本発明による無線通信システムは、他の無線システムに割り当てられた周波数を共用する無線システムであって、前記周波数を共有する複数の無線局と、前記複数の無線局の周波数利用を管理する複数の周波数管理装置と、を有し、第１周波数管理装置が自装置の管理する無線局から周波数利用状況の変更に関する通知を受け付けると、当該通知された周波数状況の変更に基づいて、第１周波数管理装置とは別の第２周波数管理装置の管理する少なくとも１つの無線局に対して許容送信電力を設定する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、処理負荷を一部に集中させることなくかつ無駄な処理をすることなく、干渉を与える側のシステムにおける送信局の許容送信電力を効率的に決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は背景技術を説明するための概略的なシステム構成図である。
【図２】図２は本発明の第１実施形態による無線通信システムを説明するためのシステム構成図である。
【図３】図３は第１実施形態による無線システムの管理エリア構成の一例を示す図である。
【図４】図４は第１実施形態による周波数管理装置（スペクトルマネージャ）の概略的構成を示すブロック図である。
【図５】図５は図４に示すスペクトルマネージャの動作を示すフローチャートである。
【図６】図６は第１実施形態による無線システムにおける送信開始要求があったときの動作を示すシーケンス図である。
【図７】図７は第１実施形態による無線システムにおける送信停止通知があったときの動作を示すシーケンス図である。
【図８】図８は第２実施形態による無線システムにおける送信開始要求があったときの動作を示すシーケンス図である。
【図９】図９は本発明の第３実施形態による無線システムを説明するためのシステム構成図である。
【図１０】図１０は第３実施形態による周波数管理装置（スペクトルマネージャ）の概略的構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は本発明の第４実施形態による無線システムを説明するためのシステム構成図である。
【図１２】図１２は第４実施形態による周波数管理装置（スペクトルマネージャ）の概略的構成を示すブロック図である。
【図１３】図１３は本発明の第５実施形態による無線システムを説明するためのシステム構成図である。
【図１４】図１４は本発明の第６実施形態による無線システムを説明するためのシステム構成図である。
【図１５】図１５は第６実施形態による無線通信システムにおける隣接周波数への影響を説明するための干渉電力密度のグラフである。
【図１６】図１６は本発明の第７実施形態による無線システムを説明するためのシステム構成図である。
【図１７】図１７は第７実施形態におる無線システムのプライマリシステムの構成を示す図である。
【図１８】図１８は第７実施形態による無線システムにおける測定報告があったときの動作を示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態によれば、プライマリシステムに割当てられた周波数を利用する無線通信システム（セカンダリシステム）における周波数管理装置において、当該周波数管理装置が、自装置管理下の無線局から周波数利用状況の変更に関わる通知を受けると、自装置管理下の無線局の許容送信電力だけでなく別の周波数管理装置の管理下の無線局の許容送信電力も計算し、自装置管理下の無線局だけでなく他装置管理下の無線局に対しても許容送信電力の計算結果を通知する。これにより、特定の周波数管理装置に許容送信電力の計算機会が集中することなく、かつ、周波数管理装置間で重複した計算処理が発生しない。したがって、無線局の許容送信電力を計算する際に、処理負荷が集中することを回避しながら重複した計算処理を排除できる。
【００２０】
以下の説明では、プライマリシステムがたとえばＴＶ放送システム、セカンダリシステムがたとえばセルラシステムであるシステムを一例として想定する。セカンダリ送信局は、例えば、セルラシステムにおける基地局、中継局あるいは端末局とすることができる。このようにプライマリシステムをＴＶ放送とした周波数の共用形態は、ＴＶホワイトスペース利用と呼ばれる。もちろん、この構成は単なる一例であって、プライマリシステム及びセカンダリシステムの組み合わせは、このような構成に限定されない。プライマリシステム及びセカンダリシステムの組み合わせは、例えば、ＴＶシステムとＷＲＡＮ（Wireless Regional Access Network）システムの組み合わせ、ＴＶシステムと自治体等の地域無線や防災無線との組み合わせとすることができる。その他の例では、プライマリシステムがワイヤレスマイクや特定用途無線（例えば、集合住宅用無線、企業内自営無線、農業用無線等）であってもよいし、セカンダリシステムが無線ＬＡＮ（Local Area Network）であってもよい。また、本発明は、プライマリシステムとセカンダリシステムといった周波数利用時の優先順位が異なる無線システムの組合せのみに必ずしも限定されるわけでなく、優先順位が同列な無線システムにおいて周波数を共用することを想定した構成であってもよい。さらに、本発明では、セカンダリシステムとして複数の無線システムが存在してもよい。以下の説明に用いる複数のセカンダリ送信局は、必ずしも同一の無線システムに属する必要はなく、それぞれ別なセカンダリシステムに属する送信局であってもよい。以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
１．第１実施形態
１．１）システム構成
本発明の第１実施形態によれば、セカンダリシステムの周波数管理装置としてのスペクトルマネージャは、当該スペクトルマネージャの管理下のセカンダリ送信局だけでなく、他のスペクトルマネージャが管理するセカンダリ送信局に対しても送信電力の計算値を通知することができる。以下、説明を簡略化するために、２つのスペクトルマネージャがそれぞれの管理下に２つのセカンダリ送信局を有する場合を一例として説明する。
【００２２】
図２に示すように、本発明の第１実施形態による無線システムは、セカンダリ送信局２０（２０＿１〜２０＿４）、スペクトルマネージャ５０（５０＿１、５０＿２）、無線環境データベース３０で構成され、各スペクトルマネージャが他のスペクトルマネージャの管理するセカンダリ送信局との間でも通信可能に接続されているものとする。
【００２３】
セカンダリ送信局２０は、プライマリシステムの周波数を共用して、セカンダリ受信局（不図示）との通信を行う。プライマリシステムがＴＶ放送である場合には、複数の周波数（ＴＶチャネル）が共用の候補となる。あるセカンダリ送信局２０が周波数共用を開始する前に、自局を管理するスペクトルマネージャ５０に対して開始要求を通知すると、後述するように、当該スペクトルマネージャ５０は利用可能周波数とそれら周波数での許容送信電力を情報として各セカンダリ送信局へ通知する。なお、セカンダリ送信局２０の開始要求には、セカンダリ送信局２０に関する他の情報（デバイスＩＤ，位置、アンテナの高さ、アンテナの指向性）を含めることができ、これらのセカンダリ送信局２０の情報が当該スペクトルマネージャ５０や無線環境データベース３０に登録される。
【００２４】
１．２）利用可能周波数と実利用周波数
利用可能周波数とは、スペクトルマネージャ５０がセカンダリ送信局２０による使用を許可した周波数をいう。例えば、セカンダリ送信局２０が、ある周波数のプライマリシステムサービスエリア１２外であるとき、または、そのプライマリシステムサービスエリア１２の端から所定距離離れているときに、当該周波数がそのセカンダリ送信局２０にとって利用可能周波数である。セカンダリ送信局２０は、利用可能周波数では、スペクトルマネージャによって定められた許容送信電力以下の実送信電力であれば送信することが許可される。また、後述するように、利用可能周波数は、セカンダリ送信局２０がプライマリシステムサービスエリア１２外にあって当該プライマリシステムサービスエリア１２の周波数を利用するという条件に加えて、スペクトルマネージャ５０によって定められた別の条件を満たす周波数とすることもできる。
【００２５】
一方で、後述の実利用周波数とは、セカンダリ送信局が実際に送信に使用する周波数をいう。即ち、セカンダリ送信局は、スペクトルマネージャから通知された利用可能周波数の中にある一つ（または複数）の周波数を実利用周波数として実際に使用する。セカンダリ送信局２０は、利用可能周波数とその許容送信電力についての通知を受けた後に、実利用周波数と実送信電力を決定し、通信を開始する。さらに、セカンダリ送信局２０は、周波数利用を停止した場合には、その旨をスペクトルマネージャ５０に対して通知してもよい。
【００２６】
１．３）実利用周波数と実送信電力の通知
セカンダリ送信局２０が決定した実利用周波数と実送信電力は、スペクトルマネージャ５０に通知されない場合と通知される場合とがある。実利用周波数および実送信電力が通知されない場合、スペクトルマネージャ５０はセカンダリ送信局２０の実利用周波数と実送信電力を把握せずに利用可能周波数と許容送信電力のみを管理する。したがって、セカンダリ送信局２０は利用可能あるいは許容範囲内で実利用周波数と実送信電力を自由に変更でき、柔軟に周波数利用を変更できる。しかしながら、スペクトルマネージャ５０は、実利用周波数と実送信電力の情報がないので、干渉状況を把握しにくく、結果として許容送信電力を低めに抑えた保守的な周波数共用となる。以下、本実施形態では、実利用周波数および実送信電力が通知されない場合について説明し、通知される場合は第２実施形態として後述する。
【００２７】
１．４）無線環境データベース
無線環境データベース３０に格納される情報は、例えば以下の通りである。
・プライマリシステムに関する所定情報（例えば、プライマリ送信局１０の位置、サービスエリア、送信電力、アンテナの高さ、アンテナの指向性に関する情報、プライマリ受信局１１の位置、アンテナの高さ、アンテナ指向性等に関する情報など）。ここで、プライマリシステムがＴＶ放送システムの場合には、ＴＶ受信局は無数にあり全てを把握するのは困難であるから、アンテナの高さやアンテナ指向性については典型値が用いられ、ＴＶ受信局の位置については地図の上で格子状（例えば１００ｍ間隔の格子）にＴＶ受信局が存在するものと仮定される。本実施形態によるスペクトルマネージャは、この想定ＴＶ受信局の受信品質が所定レベルに維持されるようにセカンダリ送信局の送信電力を制御する。以下、プライマリ受信局１１はこの想定ＴＶ受信局を表すものとし、スペクトルマネージャ５０はこの想定ＴＶ受信局に対して許容送信電力を計算するものとする。
【００２８】
・セカンダリシステムに関する所定情報（例えば、セカンダリ送信局２０のデバイスＩＤ、位置、アンテナの高さ、アンテナの指向性等に関する情報など）。これらの情報は、セカンダリ送信局２０がスペクトルマネージャ５０にアクセスした際（周波数の利用開始要求を出した場合等）に、スペクトルマネージャ５０を介して登録される。
【００２９】
・異なる無線局間のパスロス情報。例えば、セカンダリ送信局２０とプライマリ受信局１１との間やプライマリ送信局１０とプライマリ受信局１１との間のパスロスを無線局間の距離やアンテナ高をパラメータとした所定の伝搬モデルを用いて予め推定し格納しておく。
【００３０】
ただし、これらの情報のいくつかが統合された形態で格納されてもよい。無線環境データベース３０は、これらの格納された情報を要求元（例えば、スペクトルマネージャ５０）に必要に応じて提供する。なお、無線環境データベース３０は、スペクトルマネージャ５０の機能の一部又は全部が統合された装置であってもよく、反対に無線環境データベース３０の機能の一部又は全部がスペクトルマネージャ５０に統合されていてもよい。
【００３１】
１．５）スペクトルマネージャ
スペクトルマネージャ５０は、セカンダリ送信局２０に対して各周波数における許容送信電力を算出し、利用可能周波数とその許容送信電力を通知する機能を有する。たとえば、利用不可である周波数は許容送信電力を０[Ｗ]とし、利用可能周波数は許容送信電力を０[Ｗ]より大きくしてセカンダリ送信局に通知することで、許容送信電力により利用可能周波数を通知することができる。
【００３２】
本実施形態によるスペクトルマネージャ５０は、管理下のセカンダリ送信局から周波数利用状況の変更に関する通知を受け付け、当該スペクトルマネージャが管理するセカンダリ送信局の許容送信電力と、別のスペクトルマネージャが管理するセカンダリ送信局との許容送信電力とを算出する。以下、「周波数利用状況の変更に関する通知」は、周波数利用の開始要求、周波数利用停止の通知、送信電力変更の要求、周波数変更の要求、あるいは無線環境の測定報告のことを指すものとする。なお、スペクトルマネージャ５０は、無線環境データベース３０またはその一部と統合された形の別な呼称として、Geo-location DatabaseやWhite Space Databaseと呼ばれることもある。また、無線環境データベース３０またはその一部をGeo-location DatabaseやWhite Space Databaseと呼ぶ場合もある。
【００３３】
図３に示すように、スペクトルマネージャ５０はセカンダリ送信局２０を地理的なエリア毎に管理することができる。ここでは、スペクトルマネージャ５０＿１の管理エリアＡ５０＿１にセカンダリ送信局２０＿１と２０＿２が含まれており、これらのセカンダリ送信局がスペクトルマネージャ５０＿１の管理対象となる。同様にして、他のスペクトルマネージャ（５０＿２、５０＿３、５０＿４）も管理エリア（Ａ５０＿２、Ａ５０＿３、Ａ５０＿４）と、各エリアに含まれる管理対象のセカンダリ送信局（２０＿３および２０＿４、２０＿５および２０＿６、２０＿７および２０＿８）をそれぞれ持っている。より具体的には、各管理エリアＡ５０は、都道府県の単位あるいは国単位に相当する。
【００３４】
別な管理方法としては、管理されるスペクトルマネージャをセカンダリ送信局固有に決定することもできる。例えば、セカンダリ送信局の製造ベンダによって管理されるスペクトルマネージャが定められる場合、セカンダリ送信局に無線サービスを提供する事業者に応じて管理するスペクトルマネージャが定められる場合、セカンダリ送信局の無線システム（ＬＴＥ，ＷｉＭＡＸ等）に応じて管理するスペクトルマネージャが定められる場合もある。さらに、他の例としてセカンダリ送信局の使用する周波数毎にスペクトルマネージャが管理する場合もあるが、これについては別な実施形態で説明する。
【００３５】
図４に示すように、スペクトルマネージャ５０は、ネットワーク通信部５０１と、周波数利用受付部５０２と、データベース情報記憶部５０３と、許容送信電力決定部５０４とから構成される。ネットワーク通信部５０１は、スペクトルマネージャ５０の各部がセカンダリ送信局２０や無線環境データベース３０と通信を行うための機能を備える。
【００３６】
周波数利用受付部５０２は、ネットワーク通信部５０１を介して、スペクトルマネージャ５０の管理下にあるセカンダリ送信局２０から周波数利用状況の変更に関する通知を受け付ける。例えば、周波数利用受付部５０２は、周波数利用の開始要求を受けた場合、要求情報に含まれるセカンダリ送信局２０に関する情報（デバイスＩＤ、位置、アンテナの高さ、アンテナの指向性等）をデータベース情報記憶部５０３や無線環境データベース３０に登録する。続いて、周波数利用受付部５０２は許容送信電力設定部５０４に許容送信電力の計算を指示する。別の通知（たとえば周波数利用停止の通知等）を受けた場合にも、同様にして周波数利用受付部５０２は許容送信電力設定部５０４に許容送信電力の計算を指示する。
【００３７】
データベース情報記憶部５０３は、無線環境データベース３０から取得した情報やセカンダリ送信局２０から得た情報を保持する。周波数利用中の各セカンダリ送信局が実利用周波数をスペクトルマネージャ５０に通知しない場合には、スペクトルマネージャ５０は各セカンダリ送信局２０がどの周波数を使っているかを把握できないが、各セカンダリ送信局２０の利用可能周波数はデータベース情報記憶部５０３に格納されている。
【００３８】
許容送信電力設定部５０４は、周波数利用受付部５０２から許容送信電力計算の指示を受けると、許容送信電力の計算に必要な情報を適宜データベース情報記憶部５０３から取り出して計算する。計算に必要な情報としては、上述したプライマリ送信局１０の位置、サービスエリア、送信電力、アンテナの高さ、アンテナの指向性に関する情報、プライマリ受信局１１の位置、アンテナの高さ、アンテナ指向性、許容干渉電力、セカンダリ送信局２０のデバイスＩＤ、位置、アンテナの高さ、アンテナの指向性、および、各種無線局間のパスロス情報の一部または全部などであるが、これらの情報の一部は許容送信電力設定部５０４に予め格納されていてもよい。
【００３９】
許容送信電力決定部５０４は、セカンダリ送信局２０の各々に対する各周波数での許容送信電力を計算する。具体的には、周波数利用状況の変更に関する通知を発行した（例えば、周波数利用の開始要求を出した）セカンダリ送信局、スペクトルマネージャ５０の管理下であって既に当該周波数を利用中の別のセカンダリ送信局、および、別のスペクトルマネージャ管理下であって既に当該周波数を利用中のセカンダリ送信局のそれぞれに対して許容送信電力を計算する。
【００４０】
なお、図４には図示されていないが、スペクトルマネージャ５０には全体的な動作を制御する制御部が設けられ、上述したネットワーク通信部５０１、周波数利用受付部５０２、データベース情報記憶部５０３および許容送信電力決定部５０４の動作を制御している。また、この制御部と周波数利用受付部５０２および許容送信電力設定部５０４の機能は、図示しないメモリに格納されたプログラムをコンピュータ（ＣＰＵあるいはプログラム制御プロセッサ）上で実行することにより実現することもできる。
【００４１】
１．６）許容送信電力の計算
以下、許容送信電力の計算方法を説明するが、ここでは当該スペクトルマネージャ５０の管理下で既に周波数利用中であるセカンダリ送信局と、別のスペクトルマネージャの管理下で既に周波数利用中であるセカンダリ送信局と、を区別なくインデックスｎ＝１〜Ｎとして表すものとする。
【００４２】
許容送信電力決定部５０４は、まず、開始要求を通知したセカンダリ送信局２０（インデックスｎ＝０で表す）の利用可能周波数を特定する。利用可能周波数は、セカンダリ送信局２０がプライマリシステムサービスエリア１２外であるときの、または、その端から所定距離離れているときの当該プライマリシステムサービスエリア１２の周波数である。全ての周波数（例えばＴＶの全チャネル）に対して、この条件を確かめることで全ての利用可能周波数を特定できる。
【００４３】
本実施形態では、各セカンダリ送信局２０の利用可能周波数がデータベース情報記憶部５０３に格納されている。すなわち、プライマリシステムの周波数をｆｉ（周波数のインデックスをｉ＝１〜Ｉとする）とすれば、第ｎセカンダリ送信局の利用可能周波数の集合｛ｆｉ（ｎ、ｋ）｝（周波数のインデックスをｉ（ｎ、ｋ）とし、ｋは集合の中のインデックス）がデータベース情報記憶部５０３に登録されている。例えば、第ｎセカンダリ送信局の利用可能周波数が｛ｆ１、ｆ３、ｆ６｝であれば、ｉ（ｎ、１）＝１、ｉ（ｎ、２）＝３、ｉ（ｎ、３）＝６、である。
【００４４】
以下、セカンダリ送信局２０の利用可能周波数の一つを周波数ｆｉとし、周波数ｆｉの許容送信電力の計算方法について説明する。ただし、他のセカンダリ送信局は、当該周波数ｆｉが利用可能周波数である場合に限り、当該周波数ｆｉを使用中であると仮定する。この場合、各セカンダリ送信局が同一周波数を利用することで合計の干渉が最大となる場合を考慮し、次のように許容送信電力が決定される。すなわち、第ｎセカンダリ送信局が周波数ｆｉを使用する際の許容送信電力をＰ（ｎ、ｆｉ）、開始要求を通知した第０セカンダリ送信局が周波数ｆｉを使用する際の許容送信電力Ｐ（０、ｆｉ）とすれば、第ｍプライマリ受信局への干渉Ｉ（ｆｉ、ｍ）は次式（２）により計算され、この干渉Ｉ（ｆｉ、ｍ）が許容干渉電力Ｉｍａｘ（ｆｉ、ｍ）以下となる必要がある。
【００４５】
【数２】
2013161281.tif 000004
【００４６】
ここで、式（２）は、第ｎセカンダリ送信局にとって周波数ｆｉが利用可能周波数でない場合には、許容送信電力Ｐ（ｎ、ｆｉ）＝０（即ち、この第ｎセカンダリ送信局による干渉を考えない）とすればよい。また、Ｌ（ｎ、ｆｉ、ｍ）は、第ｎセカンダリ送信局と第ｍプライマリ受信局との間の周波数ｆｉのパスロスを表している。このパスロスは、セカンダリ送信局の情報（位置、アンテナ高等）とプライマリ受信局の情報（位置、アンテナ高等）とを使用し、秦式等の伝搬モデルを用いることで算出する。このパスロス計算は、許容送信電力決定部５０４が計算することも、無線環境データベース３０がセカンダリ送信局情報を登録する際に計算することも可能である。
【００４７】
プライマリシステムを保護しつつ周波数共用を行うためには、周波数ｆｉを使用する全てのプライマリ受信局（１≦ｍ≦Ｍ）について、式（２）の条件を満たす必要がある。この条件を満たすＰ（ｎ、ｆｉ）の組み合わせは、通常は無数に存在するが、許容送信電力設定部５０４の任意のポリシにより決定することができる。例えば、セカンダリ送信局の合計通信容量が最大となる組み合わせや、セカンダリ送信局間の公平性を考慮した許容送信電力の組み合わせ等により決定できる。上記許容送信電力の組み合わせ探索は、周波数ｆ１〜ｆＩで行われ、周波数毎に、各セカンダリ送信局の許容送信電力の組み合わせが得られる。
【００４８】
許容送信電力決定部５０４は、こうして計算した各周波数の許容送信電力の情報を、周波数利用の開始要求元のセカンダリ送信局２０と、スペクトルマネージャ５０の管理下にあって既に周波数利用中の別のセカンダリ送信局と、別のスペクトルマネージャの管理下にあって既に周波数利用中のセカンダリ送信局と、に対して通知する。
【００４９】
なお、スペクトルマネージャ５０は、必ずしも全ての利用可能周波数をセカンダリ送信局２０に対して通知する必要はない。即ち、利用可能周波数の中でいくつかの周波数を選択してセカンダリ送信局２０に通知し、その際、残りの周波数は利用不可数（許容送信電力を０）に設定してもよい。選択基準の例としては、許容送信電力がある閾値以上の周波数を利用可能周波数として選択すること、許容送信電力の大きい方から所定数の周波数を利用可能周波数として選択すること、他のセカンダリ送信局が利用可能周波数として設定している数の少ない方から所定数の周波数を利用可能周波数として選択すること等が可能である。このように利用可能周波数として通知する周波数を予め制限することで、利用可能周波数を全て通知する場合と比べ、式（２）を計算する際に実質的に考慮すべき利用可能周波数の数を少なくでき、結果として、新たに周波数利用を開始するセカンダリ送信局に対して、より大きな許容送信電力を割当てることができる。
【００５０】
１．７）周波数管理動作
図５において、スペクトルマネージャ５０の周波数利用受付部５０２は、ネットワーク通信部５０１を通して、スペクトルマネージャ５０の管理下にあるセカンダリ送信局２０から周波数利用状況の変更に関する通知（周波数利用の開始要求あるいは利用停止の通知）を受け付ける（動作Ｓ１０）。
【００５１】
続いて、周波数利用受付部５０２は、許容送信電力の計算に必要な情報をデータベース情報記憶部５０３から取得する（動作Ｓ１１）。この計算に必要な情報とは、上述したように、プライマリ送信局１０の位置、サービスエリア、送信電力、アンテナの高さ、アンテナの指向性に関する情報、プライマリ受信局１１の位置、アンテナの高さ、アンテナ指向性、許容干渉電力、セカンダリ送信局２０のデバイスＩＤ、位置、アンテナの高さ、アンテナの指向性、および、各種無線局間のパスロスの中で、一部または全部の情報である。全ての必要な情報がデータベース情報記憶部５０３に格納されていない場合は（動作Ｓ１２のＮＯ）、周波数利用受付部５０２はネットワーク通信部５０１を通して無線環境データベース３０へアクセスし、不足している情報のみを無線環境データベース３０から取得する（動作Ｓ１３）。
【００５２】
全ての必要な情報がデータベース情報記憶部５０３に格納されている場合（動作Ｓ１２のＹＥＳ）あるいは不足している情報が取得された場合（動作Ｓ１３）には、許容送信電力決定部５０４は、周波数利用受付部５０２からの許容送信電力計算の依頼を受け付け、周波数利用状況の変更に関する通知を発行したセカンダリ送信局２０と、当該スペクトルマネージャの管理下にあって既に当該周波数を利用中の別のセカンダリ送信局と、別のスペクトルマネージャの管理下にあって既に当該周波数を利用中のセカンダリ送信局と、に対する許容送信電力を各周波数に関して計算し、計算された許容送信電力をそれぞれのセカンダリ送信局へ通知する（動作Ｓ１４）。
【００５３】
１．８）システム動作シーケンス
図６および図７を参照しながら、セカンダリ送信局２０＿１および２０＿２がスペクトルマネージャ５０＿１により管理され、セカンダリ送信局２０＿３および２０＿４がスペクトルマネージャ５０＿２により管理される場合の無線システム全体の動作を説明する。
【００５４】
＜周波数利用開始＞
図６において、セカンダリ送信局２０＿１が周波数利用状況の変更に関する通知を送信し、同じスペクトルマネージャ５０＿１の管理下のセカンダリ送信局２０＿２と別のスペクトルマネージャ５０＿２の管理下のセカンダリ送信局２０＿３および２０＿４とが同じ周波数を使用中であるとする。この状態で、周波数利用の開始要求をセカンダリ送信局２０＿１がスペクトルマネージャ５０＿１に対して通知すると（動作Ｓ１０１）、スペクトルマネージャ５０＿１は、必要に応じて無線環境データベース３０からの不足情報の取得および情報の登録を行う（動作Ｓ１０２）。必要な情報が全て揃えば、スペクトルマネージャ５０＿１は、各セカンダリ送信局２０に関する各周波数の許容送信電力を計算し（動作Ｓ１０３）、当該スペクトルマネージャの管理下のセカンダリ送信局２０＿１および２０＿２だけでなく別のスペクトルマネージャの管理下のセカンダリ送信局２０＿３および２０＿４に対しても計算結果を通知する（動作Ｓ１０４）。
【００５５】
セカンダリ送信局２０＿１は、スペクトルマネージャ５０＿１から通知された利用可能周波数とその許容送信電力を用いて実利用周波数と実送信電力を決定し（動作Ｓ１０５）、周波数を共用した通信を開始する。また、同じスペクトルマネージャ５０＿１の管理下のセカンダリ送信局２０＿２と、別のスペクトルマネージャ５０＿２の管理下のセカンダリ送信局２０＿３および２０＿４とは、通知された許容送信電力の変更に伴い、実利用周波数や実送信電力を変更する必要あれば変更し（動作Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１０８）、周波数共用による通信を続ける。
【００５６】
＜周波数利用停止＞
図７において、セカンダリ送信局２０＿１がスペクトルマネージャ５０＿１に対して周波数利用の停止を通知すると（動作Ｓ１１０）、スペクトルマネージャ５０＿１は、無線環境データベース３０にセカンダリ送信局２０＿１が停止したことを登録し、他のセカンダリ送信局２０＿２〜２０＿４の許容送信電力を計算するために必要な情報を無線環境データベース３０から取得する（動作Ｓ１１１）。許容送信電力の計算は、上述した式（２）において、セカンダリ送信局２０＿１に関する項を除いた式を用いて行う。すなわち、セカンダリ送信局２０＿１のインデックスをｎ＝０とすれば、式（２）から第１項のＰ（０、ｆｉ）／Ｌ（０、ｆｉ、ｍ）を除き、スペクトルマネージャ５０＿１の管理下のセカンダリ送信局２０＿２と、スペクトルマネージャ５０＿２の管理下のセカンダリ送信局２０＿３および２０＿４の許容送信電力を計算し（動作Ｓ１１２）、その結果をセカンダリ送信局２０＿２〜２０＿４へ通知する（動作１１３）。
【００５７】
セカンダリ送信局２０＿２〜２０＿４はそれぞれ、通知された許容送信電力の値を保持し、この許容送信電力の変更に伴い、実利用周波数や実送信電力を変更する必要あれば変更し（動作Ｓ１１４，Ｓ１１５、Ｓ１１６）、周波数共用による通信を続ける。
【００５８】
１．９）効果
以上説明した第１実施形態によれば、スペクトルマネージャは、周波数利用状況の変更に関する通知（周波数利用の開始要求や利用停止の通知）を管理下のセカンダリ送信局からのみ受け付け、許容送信電力の計算を行う。複数のセカンダリ送信局は、複数のスペクトルマネージャにより分割管理されているので、特定のスペクトルマネージャに対して周波数利用状況の変更に関する通知が集中することが避けられる。即ち、許容送信電力の計算機会が集中することがないため、計算機会を複数のスペクトルマネージャ間で分散できる。
【００５９】
また、あるスペクトルマネージャが管理下のセカンダリ送信局から周波数利用状況の変更に関する通知を受けた場合には、当該スペクトルマネージャは、管理下のセカンダリ送信局に加えて、別のスペクトルマネージャの管理下にある他のセカンダリ送信局の許容送信電力も計算して通知する。したがって、異なるスペクトルマネージャ間で重複した計算処理が発生しない。すなわち、本実施形態によれば、セカンダリ送信局の許容送信電力を計算する際に、処理負荷が集中することを回避しながら、重複した計算処理を排除できる。
【００６０】
なお、第１実施形態では、プライマリ受信局で所定の受信品質を保つための基準として、干渉電力を許容干渉電力以下に抑える基準を用いた。しかしながら、本発明はその他の基準（ＣＩＲ、ＣＩＮＲを所定値以上に保つこと）を所定値以上に保つ基準を用いたとしても同様に適用できる。また、セカンダリ送信局での送信によって生じるプライマリ受信局のＣＩＲやＣＩＮＲの劣化度を所定値以下に抑えるように許容送信電力を設定することもできる。また、図２に示すシステム構成は第１実施形態を説明するための一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６１】
２．第２実施形態
上述した第１実施形態では実利用周波数および実送信電力がスペクトルマネージャへ通知されない場合を説明したが、第２実施形態では通知される場合を説明する。実際の周波数利用状況（実利用周波数および実送信電力）を使用することで積極的に周波数共用を行うことができる。
【００６２】
実利用周波数および実送信電力が通知されるのは、セカンダリ送信局２０が、周波数共用を開始する時、周波数共用中に実送信電力の変更を要求する時、あるいは、実利用周波数の変更を要求する時である。この場合、スペクトルマネージャ５０が各セカンダリ送信局２０の実利用周波数と実送信電力を把握するので、セカンダリ送信局２０の与えている干渉状況を把握しやすくなり、より積極的に周波数共用を行うことができる。
【００６３】
２．１）システム構成
本発明の第２実施形態によるシステム構成は、図２〜図４に示す第１実施形態の構成と同様であるから、同じ参照番号を付して説明は省略する。
【００６４】
２．２）動作
図８において、セカンダリ送信局２０＿１による開始要求（動作Ｓ１２１）および無線環境データベース３０からの必要情報の取得および情報の登録（動作Ｓ１２２）は、図６の動作Ｓ１０１およびＳ１０２と同じである。
【００６５】
続いて、スペクトルマネージャ５０＿１がセカンダリ送信局２０＿１の許容送信電力を計算する（動作Ｓ１２３）。この例では、全てのセカンダリ送信局が実利用周波数と実送信電力を通知することを想定しているので、既にプライマリシステムの周波数を利用しているセカンダリ送信局２０の実利用周波数および実送信電力の情報は、無線環境データベース３０またはデータベース情報記憶部５０３に格納されているものとする。そのため、既に周波数利用中の各セカンダリ送信局（２０＿２、２０＿３、２０＿４）は格納された実利用周波数を使用している前提で、スペクトルマネージャ５０＿１は、開始要求を通知したセカンダリ送信局２０＿１と他のセカンダリ送信局（２０＿２、２０＿３、２０＿４）との許容送信電力を決定する。
【００６６】
許容送信電力の算出方法は、上述した実利用周波数および実送信電力を通知しない第１実施形態と基本的に同様である。ただし、第１実施形態では、周波数を利用中の第ｎセカンダリ送信局にとって周波数ｆｉが利用可能周波数でない場合に式（２）でＰ（ｎ、ｆｉ）＝０としたが、第２実施形態では、実利用周波数でない場合にＰ（ｎ、ｆｉ）＝０として扱う点が異なる。
【００６７】
さらに、許容送信電力が、後述する送信電力希望値（ＰDesired）を超えないための条件（Ｐ（ｎ、ｆｉ）≦ＰDesired）を設ける。ただし、送信電力の希望値が設定されていないセカンダリ送信局についてはこの条件を設定しない。許容送信電力は、送信電力の希望値に関する条件と式（２）の条件を満たすＰ（ｎ、ｆｉ）の組み合わせとして探索される。送信電力の希望値に関する条件を設定することで、セカンダリ送信局に対して希望の送信電力を超える余分な許容送信電力を割当てないようにし、他のセカンダリ送信局の許容送信電力をその分増加させる。
【００６８】
通常、許容送信電力の組み合わせは無数に存在するが、例えば、セカンダリ送信局の合計通信容量が最大となる組み合わせ、セカンダリ送信局間の公平性を考慮した許容送信電力の組み合わせ、現在の実送信電力と比べて劣化量の少ない許容送信電力の組み合わせなど、許容送信電力設定部５０４の任意のポリシで組み合わせを決定できる。
【００６９】
また、上述した送信電力希望値（ＰDesired）は次のように設定することができる。スペクトルマネージャ５０＿１は、セカンダリ送信局２０＿１が決定した実利用周波数と実送信電力とを受け取ると、セカンダリ送信局２０＿１の希望する送信電力と許容送信電力とを比較する。希望送信電力が許容送信電力より低い場合には、実送信電力は許容送信電力より低い値に設定される。このときにスペクトルマネージャ５０＿１では、通知された実送信電力を、セカンダリ送信局２０＿１の送信電力の希望値として保持する。一方で、セカンダリ送信局２０＿１の希望する送信電力が許容送信電力より大きい場合には、実送信電力は許容送信電力と等しい値に設定される。このとき、セカンダリ送信局２０＿１は送信電力の希望値を設定しない。また、別な方法として、セカンダリ送信局２０＿１が実送信電力と実利用周波数を通知する際に、セカンダリ送信局２０＿１の送信電力の希望値もスペクトルマネージャに通知するようにしてもよい。
【００７０】
次に、算出したセカンダリ送信局２０＿１の各周波数の許容送信電力は、セカンダリ送信局２０＿１に通知される（動作Ｓ１２４）。セカンダリ送信局２０＿１は、周波数毎の許容送信電力をもとに実利用周波数と実送信電力を決定する（動作Ｓ１２５）。セカンダリ送信局２０＿１は、決定した実利用周波数と実送信電力をスペクトルマネージャ５０＿１に対して通知する（動作１２６）。
【００７１】
実利用周波数と実送信電力の通知を受けると、スペクトルマネージャ５０＿１は、通知された実利用周波数と実送信電力を無線環境データベース３０に登録する（動作Ｓ１２７）。
【００７２】
続いて、スペクトルマネージャ５０＿１は、セカンダリ送信局２０＿１により通知された実送信電力と、その実利用周波数での許容送信電力とを比較し、他のセカンダリ送信局（２０＿２、２０＿３、２０＿４）の許容送信電力の再計算を行うかどうか判断する（動作１２８）。比較の結果、両者が一致した場合には、許容送信電力の再計算は行わずに、既に計算済みの許容送信電力の組み合わせの中から、セカンダリ送信局２０＿１から通知された実利用周波数を使用する場合の組み合わせを選択し、この許容送信電力情報を他のセカンダリ送信局（２０＿２、２０＿３、２０＿４）に対して通知する（動作１２９）。
【００７３】
これに対して、実送信電力の方が許容送信電力より小さく、かつ、他のセカンダリ送信局（２０＿２、２０＿３、２０＿４）の中で計算済みの許容送信電力が送信電力の希望値に満たない送信局もしくは送信電力の希望値が設定されていない送信局が存在する場合には、許容送信電力の再計算を行う。
【００７４】
許容送信電力の再計算を行う理由は、セカンダリ送信局２０＿１が許容送信電力より低い実送信電力を用いる場合には許容干渉電力の制限に対して余裕が生じるので、この干渉余裕分を許容送信電力が希望値に満たない他のセカンダリ送信局に対して割当てることが可能となるからである。許容送信電力の再計算では、セカンダリ送信局２０＿１と送信電力の希望値に等しい許容送信電力となったセカンダリ送信局とのそれぞれの希望値を許容送信電力として固定し、許容送信電力が送信電力の希望値に満たないセカンダリ送信局の許容送信電力を再度計算する。スペクトルマネージャ５０＿１は、計算された許容送信電力情報を他のセカンダリ送信局（２０＿２、２０＿３、２０＿４）に対して通知する（動作１２９）。
【００７５】
続いて、スペクトルマネージャ５０＿１は、セカンダリ送信局２０＿１に対して、実利用周波数と実送信電力の通知に対する確認通知を返し（動作Ｓ１３０）、これによりセカンダリ送信局２０＿１は送信を開始する。また、既に周波数利用中の各セカンダリ送信局（２０＿２、２０＿３、２０＿４）は、通知された許容送信電力の値を新しい設定値として保持し、この許容送信電力の変更に伴い、実利用周波数や実送信電力を変更する必要ある場合は、これらを変更し送信を続ける（動作Ｓ１３１、Ｓ１３２、Ｓ１３３）。
【００７６】
２．３）効果
以上の通りに、スペクトルマネージャに対して実利用周波数と実送信電力の通知を行い、これら情報を用いてセカンダリ送信局の許容送信電力を決定することで、通知を行わずに利用可能周波数を用いて許容送信電力を決定する場合と比べて、より正確な利用状況に基づいた干渉推定が可能となる。具体的には、式（２）の干渉電力を想定する際に、実際に各周波数を利用しているセカンダリ送信局のみを考慮できるようになり、周波数を使う可能性はあるが（利用可能周波数ではあるが）実際には利用していないセカンダリ送信局を除くことができる。これによって、実際には存在しない干渉を考慮しなくてすむので、より大きな許容送信電力をセカンダリ送信局に割当てることや、より多くのセカンダリ送信局に同一周波数を共用させることが可能になる。
【００７７】
また、許容送信電力の計算の際に、セカンダリ送信局の送信電力の希望値を超えないように許容送信電力を設定することで、小さな許容送信電力が割当てられるセカンダリ送信局の許容送信電力を増加させることができる。
【００７８】
さらに、セカンダリ送信局から通知された実送信電力が許容送信電力より小さく、かつ、他のセカンダリ送信局の許容送信電力が希望値に満たない場合に、許容送信電力の再計算を行うことで、許容干渉電力の制限に対して生じた干渉余裕分を許容送信電力が希望値に満たない他のセカンダリ送信局に対して割当て、許容送信電力を増加させることができる。
【００７９】
なお、本実施形態では、セカンダリ送信局がスペクトルマネージャに対して実利用周波数および実送信電力を通知する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、セカンダリ送信局が、利用可能周波数の中で実利用周波数を含む複数周波数を使用可能性のある周波数としてスペクトルマネージャに通知してもよい。
【００８０】
また、セカンダリ送信局が、実送信電力より大きく許容送信電力より小さい送信電力をスペクトルマネージャに通知することもできる。この場合、セカンダリ送信局は、通知した周波数と送信電力の範囲内で実利用周波数と実送信電力を変更し、スペクトルマネージャでは通知された周波数と送信電力の中で式（２）の干渉電力を想定する。これによって、セカンダリ送信局では、通知した周波数と送信電力の範囲内で実利用周波数と実送信電力を変更できる柔軟性を確保することができ、スペクトルマネージャでは、可能性の高い周波数と送信電力とに限定して干渉電力を見積もることができる。
【００８１】
なお、本実施形態の説明では、「周波数利用状況の変更に関する通知」として周波数利用の開始要求を想定したが、第１実施形態でも説明したように、周波数利用停止通知であってもよい。
【００８２】
その他の「周波数利用状況の変更に関する通知」として、送信電力変更の要求や周波数変更の要求も考えられる。送信電力変更の要求は、セカンダリ送信局が一度決定した実送信電力を変更したい場合にスペクトルマネージャに対して通知される。例えば、セカンダリ送信局がカバレッジ拡大のために送信電力を増加する場合や、省電力化のためセカンダリ送信局が送信電力を減少させる場合が相当する。
【００８３】
同様に、周波数変更の要求は、セカンダリ送信局が一度決定した実利用周波数を、変更したい場合にスペクトルマネージャに対して通知される。例えば、セカンダリ送信局の実利用周波数で、他のセカンダリシステムから当該セカンダリシステムへの干渉が増加した場合等が相当する。
【００８４】
「周波数利用状況の変更に関する通知」が、送信電力変更の要求、または、周波数変更の要求のどちらの場合であっても、スペクトルマネージャは、通知を発行したセカンダリ送信局と、スペクトルマネージャ管理下であって既に周波数を利用中の別なセカンダリ送信局と、別なスペクトルマネージャ管理下であって既に周波数を利用中のセカンダリ送信局のそれぞれに対して、各周波数での許容送信電力を計算する点は同様である。
【００８５】
３．第３実施形態
図９に示すように、本発明の第３実施形態による無線通信システムは、セカンダリ送信局２０（２０＿１〜２０＿４）、スペクトルマネージャ５１（５１＿１、５１＿２）、無線環境データベース３０で構成され、各スペクトルマネージャは自身の管理下のセカンダリ送信局との間で通信可能に接続され、さらにスペクトルマネージャ５１＿１と５１＿２とが通信可能に接続されている。
【００８６】
図９のシステム構成では、スペクトルマネージャ５１（例えば、５１＿１）の管理下にない別のセカンダリ送信局２０（例えば、２０＿３、２０＿４）の許容送信電力を計算すると、当該別のセカンダリ送信局２０を管理対象とする別のスペクトルマネージャ５１（例えば、５１＿２）に対して計算結果である許容送信電力を通知し、当該別のスペクトルマネージャ５１が計算結果である許容送信電力を別のセカンダリ送信局（例えば、２０＿３、２０＿４）へ通知する。セカンダリ送信局２０および無線環境データベース３０の構成および動作は第１実施形態と同じであるから、同じ参照番号を付して説明は省略する。本実施形態によるスペクトルマネージャ５１も基本的には第１実施形態によるスペクトルマネージャ５０と同様であるが、別のスペクトルマネージャから計算結果である許容送信電力を受け取ると、自身の管理下のセカンダリ送信局へ転送する点が異なっている。以下、スペクトルマネージャ５１＿１を例示して、スペクトルマネージャ５１の構成および動作を説明する。
【００８７】
図１０に示すように、スペクトルマネージャ５１＿１は、図４に示す第１実施形態のスペクトルマネージャ５０と基本的には同様であるが、ネットワーク通信部５１１が他のスペクトルマネージャ５１＿２に対するインターフェースを持つ点が異なる。また、他の異なる点として、他のスペクトルマネージャ５１＿２が計算したスペクトルマネージャ５１＿１管理下のセカンダリ送信局に関する許容送信電力を受け取ると、データベース情報記憶部５１３にこの情報を格納した上で、自身の管理下のセカンダリ送信局２０（２０＿１や２０＿２）に対して許容送信電力を通知する。このような構成とすることで、スペクトルマネージャ５１＿１は管理下のセカンダリ送信局２０＿１、２０＿２に関する情報を把握することができるようになる。
【００８８】
４．第４実施形態
図１１に示すように、本発明の第４実施形態による無線システムは、セカンダリ送信局２０（２０＿１〜２０＿４）、スペクトルマネージャ５２（５２＿１、５２＿２）で構成され、第２実施形態との相違点は、スペクトルマネージャ５２の外部に無線環境データベース３０を持たない点である。
【００８９】
図１２は、図１１のシステム構成時のスペクトルマネージャ５２の構成を示すが、ここではスペクトルマネージャ５２＿１の構成を例示する。図１２に示すように、スペクトルマネージャ５２＿１は無線環境データベース５２３を内部に持つ。すなわち、複数のスペクトルマネージャ５２の各々が無線環境データベース５２３を持つ。したがって、各スペクトルマネージャ５２は、ネットワーク通信部５２１を通して互いに通信を行うことで、それぞれの無線環境データベース５２３に格納される情報を同期させる機能を有する。
【００９０】
このように無線環境データベース５２３に格納される情報を同期させることで、無線環境データベース３０を外部に有さないシステム構成であっても、上述した第１〜第３実施形態と同様に動作させることができる。
【００９１】
５．第５実施形態
本発明の第５実施形態は、第１実施形態と異なり、セカンダリ送信局の地理的な干渉到達範囲である干渉到達エリアを用いて許容送信電力を算出する。説明を明瞭にするため、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【００９２】
すでに述べたように、第１実施形態では、あるセカンダリ送信局が周波数利用状況の変更を行うとき（周波数利用の開始、周波数利用の停止等）、スペクトルマネージャ５０は他のスペクトルマネージャ管理下のセカンダリ送信局も含めて許容送信電力を計算して通知する。これに対して、本発明の第５形態では、許容送信電力の算出の際に、計算対象として考慮必要なセカンダリ送信局を限定して計算の効率化を図る。
【００９３】
すなわち、第１実施形態で述べた式（２）は、計算対象のセカンダリ送信局のインデックスｎの集合をＳ⊆｛１、２、・・・、Ｎ｝とすれば、次式（３）のように書き換えることができる。
【００９４】
【数３】
2013161281.tif 000005
【００９５】
ただし、ｎ＝０のセカンダリ送信局は周波数利用の開始要求を通知する送信局であり、必ず計算対象となるので集合Ｓからは除外している。式（３）において、計算対象のセカンダリ送信局数（Ｓの要素数）を削減できれば、許容送信電力の組み合わせを探索する計算量を削減できることになる。
【００９６】
以下では、干渉到達エリアを用いて計算対象のセカンダリ送信局の集合Ｓを求める。まず、干渉到達エリアは、セカンダリ送信局が最大送信電力で送信する際に、実質的に干渉が地理的に到達するエリアを示す。ここで、「最大送信電力」とは、セカンダリ送信局のハードウェア限界による送信電力の上限値や、周波数共用する際に周波数規則等で認められた送信電力の範囲の上限値（許容送信電力の最大値）等であるとする。また、既に周波数を利用しているセカンダリ送信局では、スペクトルマネージャ５０が許容送信電力を把握しているため、「最大送信電力」を許容送信電力としてもよく、スペクトルマネージャ５０が実送信電力を管理する場合には、「最大送信電力」を実送信電力としてもよい。したがって、干渉到達エリアは、この最大送信電力とセカンダリ送信局からの周囲へのパスロスとに依存し、干渉電力が十分小さい値と見なされる閾値ＩＴｈ以上と推定されるエリアを指す。また、別な干渉到達エリアの決定方法としては、単純に所定距離以内を干渉到達エリアと決定してもよい。
【００９７】
図１３に示すように、本実施形態による無線システムは、プライマリ送信局１０のプライマリサービスエリア１２内にプライマリ受信局１１＿１〜１１＿３が存在し、プライマリサービスエリア１２の近傍にセカンダリ送信局２０＿０〜２０＿４が存在し、セカンダリ送信局２０＿０〜２０＿４がそれぞれ干渉到達エリアＩＡ２０＿０〜ＩＡ２０＿４を有するものとする。ただし、プライマリ受信局１１は、プライマリシステムサービスエリア１２内に格子状に存在すると想定しているので、実際には他にも存在することになるが、ここでは説明上の都合上、隣接するセカンダリ送信局の干渉到達エリアと重なるプライマリ受信局１１＿１〜１１＿３のみを図示している。以下、セカンダリ送信局２０＿１〜２０＿４は既に周波数利用中であるとし、セカンダリ送信局２０＿０が新たに周波数利用を開始する場合の許容送信電力の計算方法について説明する。
【００９８】
まず、セカンダリ送信局２０＿０が最大送信電力で送信を開始したと仮定すると、セカンダリ送信局２０＿０の干渉到達エリアＩＡ２０＿０内で干渉が増加する。したがって、セカンダリ送信局２０＿０の送信により合計干渉量が増大する可能性のあるのは、干渉到達エリアＩＡ２０＿０と重なっている干渉到達エリアＩＡ２０＿１、ＩＡ２０＿２、ＩＡ２０＿３であり、セカンダリ送信局２０＿１、２０＿２、２０＿３の許容送信電力に影響する可能性がある。従って、干渉到達エリアが重複しないセカンダリ送信局２０＿４を計算対象から除外することで、計算対象となるセカンダリ送信局のインデックスｎの集合ＳはＳ＝｛１，２，３｝となる。
【００９９】
さらに、プライマリシステムサービスエリア１２と干渉到達エリアとの重複を考慮することで、計算対象のセカンダリ送信局数をさらに削減することができる。セカンダリ送信局の干渉到達エリアＩＡ２０＿０とプライマリシステムサービスエリア１２との共通領域を考えると、プライマリシステムサービスエリア１２内ではプライマリ受信局１１＿１〜１１＿３に対する干渉が増加することになる。また、プライマリ受信局１１＿１はさらに干渉到達エリアＩＡ２０＿１の範囲内にあり、プライマリ受信局１１＿３は干渉到達エリアＩＡ２０＿３の範囲内にある。したがって、セカンダリ送信局２０＿０が送信することで複数セカンダリ送信局からプライマリ受信局への合計干渉量が増大する可能性があるのは、干渉到達エリアＩＡ２０＿１およびＩＡ２０＿３であり、これらのセカンダリ送信局を許容送信電力の計算対象とする。
【０１００】
一方で、セカンダリ送信局２０＿２とセカンダリ送信局２０＿０の干渉到達エリア重複範囲では、プライマリ受信局が存在しない。したがって、セカンダリ送信局２０＿２との干渉の影響は許容送信電力の計算上考慮しなくてよいので、計算対象となるセカンダリ送信局のインデックスｎの集合ＳはＳ＝｛１，３｝となる。
【０１０１】
また、このとき、式（２）におけるｍとしては、プライマリ受信局１１＿１〜１１＿３を考慮し、セカンダリ送信局２０＿０、２０＿１、２０＿３の許容送信電力の組み合わせを求める。ここで、既に当該周波数を利用しているセカンダリ送信局２０＿１、２０＿３は、組み合わせとして得られた許容送信電力と、これまでの許容送信電力との小さい方を新たに許容送信電力とする。小さい方の許容送信電力を選ぶことで、プライマリ受信局１１＿１〜１１＿３以外のプライマリ受信局（干渉到達エリアＩＡ２０＿１とプライマリシステムサービスエリア１２の重複領域や、干渉到達エリアＩＡ２０＿１とプライマリシステムサービスエリア１２の重複領域に存在する図示していないプライマリ受信局）も干渉から保護できる。
【０１０２】
以上、第５実施形態によれば、干渉到達エリアを考慮することで、許容送信電力の計算対象から不要なセカンダリ送信局を削減することができる。具体的には、周波数利用状況の変更に関する通知を発行したセカンダリ送信局と干渉到達エリアが重複しないセカンダリ送信局については、許容送信電力の計算対象から除外する。これにより、干渉の合計値が増加するセカンダリ送信局のみを許容送信電力の計算対象とできる。
【０１０３】
さらに、周波数利用状況の変更に関する通知をするセカンダリ送信局と別セカンダリ送信局との重複した干渉到達エリアが、プライマリシステムサービスエリアと重複しない場合には、当該別セカンダリ送信局を許容送信電力の計算対象から除外する。これにより、セカンダリ送信局の干渉の合計値がプライマリ受信局への干渉に影響するセカンダリ送信局のみを許容送信電力の計算対象にできる。
【０１０４】
６．第６実施形態
本発明の第６実施形態によれば、スペクトルマネージャはセカンダリ送信局を周波数毎に管理する。さらに、セカンダリ送信局の周波数方向の干渉到達範囲である干渉到達周波数を考慮して許容送信電力を算出する。説明を明瞭にするため、第５実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【０１０５】
本実施形態では、スペクトルマネージャは、セカンダリ送信局の周波数利用状況の変更に関する通知（周波数利用の開始要求、周波数利用の停止等）を周波数別に管理する。即ち、スペクトルマネージャにとっては、管理対象周波数での周波数利用状況の変更に関する通知を行うセカンダリ送信局が第５実施形態における管理下のセカンダリ送信局に対応する。以下、セカンダリ送信局は周波数ｆ１〜ｆ８で送信し、送信周波数別にスペクトルマネージャにより管理される例を説明する。
【０１０６】
図１４に示すように、スペクトルマネージャ６０＿１の管理対象を中心周波数ｆ１とｆ２、スペクトルマネージャ６０＿２の管理対象を中心周波数ｆ３とｆ４、スペクトルマネージャ６０＿３の管理対象を中心周波数ｆ５とｆ６、スペクトルマネージャ６０＿４の管理対象を中心周波数ｆ７とｆ８とする。本実施形態のシステム構成は、図１４に示すように、各セカンダリ送信局が異なる周波数を管理するそれぞれのスペクトルマネージャ６０に対してインターフェースを持つ。このように構成することで、各セカンダリ送信局はどのスペクトルマネージャ６０に対しても周波数利用の開始要求を通知できる。
【０１０７】
また、本実施形態では、セカンダリ信号が隣接周波数を利用するプライマリ受信局へも干渉することを想定している。図１５には、周波数ｆ３とｆ７を中心周波数としたセカンダリ信号がそれぞれの隣接周波数に干渉する様子が示されている。隣接周波数を利用するプライマリ受信局への干渉は、セカンダリ送信局の送信周波数から隣接周波数へ漏洩する隣接チャネル漏洩電力比と、隣接周波数を中心とするプライマリ受信局の受信フィルタによってセカンダリ信号の中心の周波数帯域の信号を一部取り込んでしまう隣接チャネル選択性とが、複合して発生する。
【０１０８】
所定の周波数を管理対象とするスペクトルマネージャ６０は、セカンダリ送信局２０から発行された当該周波数に対する周波数利用状況の変更に関する通知を受け付け、互いに影響する周波数を利用するセカンダリ送信局を計算対象として許容送信電力を計算し、各セカンダリ送信局に通知する。
【０１０９】
ここで、隣接周波数は互いに干渉を及ぼしあうため、本実施形態のようにスペクトルマネージャ６０の管理対象を連続した周波数とすることで、許容送信電力の計算対象となるセカンダリ送信局２０を、限られたスペクトルマネージャ管理下のセカンダリ送信局に限定できる。例えば、周波数によっては、その両側の複数チャネル分の隣接周波数を同一のスペクトルマネージャ６０で管理している場合がある。この場合、計算対象となる複数のセカンダリ送信局を同一スペクトルマネージャで管理でき、関連情報が同じスペクトルマネージャに集約されることで、必要情報の取得のための無線環境データベース３０へのアクセス数を減らすことができる等の効率化を達成できる。
【０１１０】
次に、隣接周波数間の干渉を考慮する際の干渉到達周波数を用いた許容送信電力の計算方法について述べる。
【０１１１】
まず、隣接周波数への干渉は厳密には離れた周波数に対しても存在する。そこで、セカンダリ送信局が最大送信電力を用いたときに、十分小さい値と見なされる干渉電力の閾値以上の干渉が到達すると推定される周波数範囲を、周波数軸上の干渉到達範囲（干渉到達周波数）と定義する。干渉到達周波数は、ｋチャネル分の隣接周波数（周波数ｆｉに対してｆｉ−ｋ〜ｆｉ＋ｋまで）と表すことにすれば、図１５に示す例では、１チャネル分の隣接周波数干渉を考えているのでｋ＝１となる。
【０１１２】
開始要求を通知した第０セカンダリ送信局が周波数ｆｉを使用する際の許容送信電力Ｐ（０、ｆｉ）を考える。隣接周波数への干渉を考えた場合には、次式（４）に示すように、周波数ｆｊを利用する第ｍプライマリ受信局への干渉Ｉ（ｆｊ、ｍ）が許容干渉電力Ｉｍａｘ（ｆｊ、ｍ）以下となる必要がある。
【０１１３】
【数４】
2013161281.tif 000006
【０１１４】
ここで、α（ｆｊ− ｆｉ）は、周波数差ｆｊ− ｆｉに応じた干渉度合いを表す係数であり、上述の隣接チャネル漏洩電力比と隣接チャネル選択性とに応じて決定される。周波数差０のときはα（０）＝１で、周波数差ｆｊ− ｆｉが大きくなるほどα（ｆｊ− ｆｉ）は小さくなり、周波数差がｆｊ− ｆｊ＋ｋを超えると０となる。また、式（４）は、第ｎセカンダリ送信局にとって周波数ｆｉ’が利用可能周波数（もしくは、実利用周波数がスペクトルマネージャに通知される場合には実利用周波数）でない場合には、Ｐ（ｎ、ｆｉ’）＝０として扱う（即ち、第ｎセカンダリ送信局による干渉を考えない）。プライマリシステムを保護するためには、第０セカンダリ送信局の周波数ｆｉの送信に影響をうける干渉到達周波数ｆｉ−ｋ〜ｆｉ＋ｋを使用する全てのプライマリ受信局（１≦ｍ≦Ｍ）について、式（４）の条件を満たす必要がある。即ち、Ｉ（ｆｉ−ｋ、ｍ）〜Ｉ（ｆｉ＋ｋ、ｍ）について式（４）を満たす必要があるので、結果的にｆｉ−２ｋ〜ｆｉ＋２ｋを使用するセカンダリ送信局（干渉到達周波数の重複するセカンダリ送信局）までが影響することになり、許容送信電力の計算対象となる。この条件を満たすＰ（ｎ、ｆｉ）の組み合わせを探索することで、許容送信電力を決定できる。
【０１１５】
なお、既に周波数を利用している第ｎセカンダリ送信局（１≦ｎ≦Ｎ）の許容送信電力としては、組み合わせとして得られた許容送信電力と、これまでに利用していた際の許容送信電力との小さい方を新たに許容送信電力とする。小さい方の許容送信電力を選ぶことで、計算対象として選択された第ｎセカンダリ送信局の干渉が影響するが式（３）の条件として考慮されていなかったプライマリ受信局（周波数ｆｉ−２ｋ〜ｆｉ−ｋ−１やｆｉ＋ｋ＋１〜ｆｉ＋２ｋを利用するプライマリ受信局）に対しても、干渉から保護できるようになる。
【０１１６】
上述したように、第６実施形態によれば、スペクトルマネージャが周波数別にセカンダリ送信局の管理を行い、あるセカンダリ送信局が周波数利用状況の変更に関する通知を出したとき、その周波数に応じたスペクトルマネージャが許容送信電力を計算する。したがって、周波数毎に管理するスペクトルマネージャが異なるので、特定のスペクトルマネージャに周波数利用状況の変更に関する通知が集中することが避けられる。即ち、許容送信電力の計算機会が集中することがないため、計算機会を複数のスペクトルマネージャ間で分散できる。
【０１１７】
また、スペクトルマネージャがセカンダリ送信局の周波数利用状況の変更に関する通知を受けた場合、管理対象の周波数を中心周波数として利用するセカンダリ送信局に加えて、必要であれば別なスペクトルマネージャが管理する周波数を利用する他のセカンダリ送信局も許容送信電力を計算して通知する。そのため、異なるスペクトルマネージャ間で重複した計算処理が発生しない。
【０１１８】
また、干渉到達周波数を用いることで、許容送信電力の計算対象から不要なセカンダリ送信局を削減することができる。具体的には、周波数利用状況の変更に関する通知を行うセカンダリ送信局と干渉到達周波数が重複しないセカンダリ送信局については、許容送信電力の計算対象から除外する。これにより、必要なセカンダリ送信局のみを許容送信電力の計算対象とできる。
【０１１９】
なお、第６実施形態は、すでに説明した第５実施形態と組み合わせることが可能である。具体的には、周波数利用状況の変更に関わる通知を行うセカンダリ送信局と、干渉到達エリアが互いに重複し、かつ、干渉到達周波数が重複する別なセカンダリ送信局のみを許容送信電力の計算対象とできる。
【０１２０】
７．第７実施形態
上述した第１〜６の実施形態では、スペクトルマネージャがセカンダリ送信局から周波数利用状況の変更に関する通知を受け付けることで許容送信電力を算出した。これに対して、本発明の第７実施形態によるスペクトルマネージャは、センサ局からの無線環境の測定報告を受けることで許容送信電力を計算する。説明を明瞭にするため、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【０１２１】
本実施形態におけるセンサ局は、周辺無線環境の電波を監視するために用いられる。特に、センサ局はセカンダリ送信局からプライマリ受信局への干渉を測定する。スペクトルマネージャは、配置されたセンサ局に干渉測定させることで、干渉状況をより正確に把握することができる。また、センサ局は、セカンダリ送信局による干渉だけでなく、プライマリ送信局から送信されたプライマリ信号を測定することで、プライマリシステムの受信状況を把握するために用いることもできる。なお、センサ局としては、電波監視のために専用に設置されたセンサであってもよいし、別の無線局（例えば、セカンダリシステムであるセルラシステムの基地局、中継局、端末等）の同等の機能を利用することも可能である。
【０１２２】
図１６に示すように、本実施形態による無線システムは、センサ局８５（８５＿１、８５＿２、８５＿３、８５＿４）、スペクトルマネージャ８０（８０＿１、８０＿２）、セカンダリ送信局２０（２０＿１、２０＿２、２０＿３、２０＿４）、および、無線環境データベース３０で構成されるのもとする。ここでは図２に示す第１実施形態と同様に、スペクトルマネージャ８０＿１がセカンダリ送信局２０＿１、２０＿２を管理し、スペクトルマネージャ８０＿２がセカンダリ送信局２０＿３、２０＿４を管理しているものとする。さらに、スペクトルマネージャ８０＿１はセンサ局８５＿１、８５＿２を管理し、スペクトルマネージャ８０＿２がセンサ局８５＿３、８５＿４を管理しているものとする。ここで、センサ局を管理するスペクトルマネージャは、センサ局の位置に応じて、センサ局毎に固有に（製造ベンダ等）、あるいは、センサ局の測定する周波数に応じて、それぞれ決定することができる。
【０１２３】
図１７にセンサ局８５（８５＿１、８５＿２、８５＿３、８５＿４）の配置例を示す。各センサ局は、プライマリ受信局１１＿１、１１＿２、１１＿３周辺へ配置されているが、図示しない他のセンサ局があってもよい。また、各セカンダリ送信局２０（２０＿１、２０＿２、２０＿３、２０＿４）は同一の周波数ｆ１を利用しているものとする。
【０１２４】
各センサ局は、それぞれの位置でセカンダリ送信局による干渉電力を測定する。センサ局の測定方法としては、セカンダリ送信局毎の個別干渉電力の測定と、複数のセカンダリ送信局による総干渉電力の測定とが考えられるが、本実施形態ではどちらを用いてもよい。以下、センサ局がセカンダリ送信局毎の個別干渉電力を測定するものとし、簡単のため、センサ局８５＿１のみに着目して説明する。センサ局８５＿１はプライマリ受信局１１＿１の周辺に設置され、周波数ｆ１で干渉測定を行っている。この干渉測定は周期的に行われてもよく、スペクトルマネージャ８０＿１の指示に従って行われてもよい。
【０１２５】
図１８に示すように、センサ局８５＿１は干渉測定を行うと、自局を管理するスペクトルマネージャ８０＿１に対して干渉電力測定値を報告する（動作Ｓ２０１）。この干渉電力測定値は、上述したように、各セカンダリ送信局（２０＿１、２０＿２、２０＿３、２０＿４）のそれぞれの干渉電力を示す個別干渉測定値である。
【０１２６】
なお、各セカンダリ送信局（２０＿１、２０＿２、２０＿３、２０＿４）が実利用周波数および実送信電力をスペクトルマネージャ８０＿１に通知する場合（第２実施形態を参照）では、各セカンダリ送信局の実送信電力とパスロスを用いることでプライマリ受信局１１＿１の周辺の干渉電力を推定することができる。一般に、伝搬モデルに基づいて推定したパスロスは、地形・地物等の影響によって実際のパスロスとは誤差が生じる。そこで、伝搬モデルに基づいて推定した干渉電力を、測定報告の干渉電力と比較することで、各セカンダリ送信局（２０＿１、２０＿２、２０＿３、２０＿４）からプライマリ受信局１１＿１の周辺（または、センサ局８５＿１の周辺）までのパスロスを実測補正できる。
【０１２７】
スペクトルマネージャ８０＿１は、すでに述べたように無線環境データベース３０に対して必要な情報の取得および情報の登録を行った後（動作Ｓ２０２）、各セカンダリ送信局（２０＿１、２０＿２、２０＿３、２０＿４）からプライマリ受信局１１＿１までのパスロスを実測補正し、新しいパスロスを用いて許容送信電力を計算する（動作Ｓ２０３）。そして、計算した許容送信電力を各セカンダリ送信局（２０＿１、２０＿２、２０＿３、２０＿４）へ通知する（動作Ｓ２０４）。以下、すでに述べたように、各セカンダリ送信局において必要に応じて許容送信電力が変更され（動作Ｓ２０５〜Ｓ２０８）、周波数共用による通信を続ける。
【０１２８】
以上説明したように、第７実施形態によれば、スペクトルマネージャは、周波数利用状況の変更に関する通知として、管理下のセンサ局から無線環境の測定報告を受け、管理下のセカンダリ送信局と別のスペクトルマネージャ管理下のセカンダリ送信局との許容送信電力を計算し通知する。
【０１２９】
まず、センサ局毎に自身を管理するスペクトルマネージャが異なるので、特定のスペクトルマネージャに対して無線環境の測定報告が集中することが避けられる。即ち、許容送信電力の計算機会が集中することがないため、計算機会を複数のスペクトルマネージャ間で分散できる。
【０１３０】
また、スペクトルマネージャが管理下のセンサ局から無線環境の測定報告を受けた場合には、当該スペクトルマネージャが、管理下のセカンダリ送信局に加えて、別のスペクトルマネージャの管理下にある他のセカンダリ送信局の許容送信電力も計算して通知する。そのため、異なるスペクトルマネージャ間で重複した計算処理が発生しない。
従って、セカンダリ送信局の許容送信電力を計算する際に、処理負荷が集中することを回避しながら、重複した計算処理を排除できる。
【０１３１】
８．その他の実施形態
以上説明した第１〜第７実施形態によれば、セカンダリ送信局の許容送信電力を計算する際に、処理負荷が集中することを回避しながら、スペクトルマネージャ間で重複した計算処理を排除できる。
【０１３２】
また、プライマリシステムとセカンダリシステムとは、異なるＲＡＴ（Radio Access Technology）であっても同一のＲＡＴであってもよい。異なるＲＡＴの例としては、前述したようにＴＶ放送システムとセルラシステムの組み合わせを挙げることができる。同一のＲＡＴの例としては、プライマリシステムがマクロセル、セカンダリシステムがその中に設置されるフェムトセルの場合を挙げることができる。
【０１３３】
また、以上説明した第１〜第７実施形態において、スペクトルマネージャ、無線環境データベースは、複数のセカンダリシステムに対して周波数管理を提供する、セカンダリシステムとは別のシステムであってもよく、また、セカンダリシステムの一部であってもよい。
【０１３４】
上述した第１〜第７実施形態におけるスペクトルマネージャは、所定のハードウェア、例えば回路として具現化することもできる。また、制御プログラムに従って、図示しないコンピュータ回路（例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit））によって制御され、動作するように構成することもできる。その場合、これらの制御プログラムは、例えば、装置又はシステム内部の記憶媒体（例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）やハードディスク等）、あるいは、外部の記憶媒体（例えば、リムーバブルメディアやリムーバブルディスク等）に記憶され、上記コンピュータ回路によって読み出され実行される。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
本発明は、ＴＶ放送システムに割り当てられた周波数をセルラシステムで利用する際の周波数利用管理に適用可能である。
【符号の説明】
【０１３６】
１０ プライマリ送信局
１１、１１＿１〜１１＿３  プライマリ受信局
１２  プライマリシステムサービスエリア
２０、２０＿０〜２０＿８  セカンダリ送信局
ＩＡ２０＿０〜ＩＡ２０＿４  干渉到達エリア
３０ 無線環境データベース
４０、４０＿１、４０＿２、５０、５０＿１、５０＿２、５１、５１＿１、５１＿２、５２、５２＿１、５２＿２、６０＿１〜６０＿４、８０、８０＿１、８０＿２  スペクトルマネージャ 
Ａ５０＿１〜Ａ５０＿４  スペクトルマネージャの管理エリア
８５、８５＿１〜８５＿４  センサ局
５０１、５１１、５２１  ネットワーク通信部
５０２、５１２、５２２  周波数利用受付部
５０３、５１３  データベース情報記憶部
５２３  無線環境データベース
５０４、５１４、５２４  許容送信電力設定部
【図１】
2013161281.tif 000007
【図２】
2013161281.tif 000008
【図３】
2013161281.tif 000009
【図４】
2013161281.tif 000010
【図５】
2013161281.tif 000011
【図６】
2013161281.tif 000012
【図７】
2013161281.tif 000013
【図８】
2013161281.tif 000014
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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