(57)【要約】  セカンダリ送信局からの二次利用要求に対する応答時間を改善し、プライマリシステムへの有害な干渉やセカンダリシステムにおける二次利用機会の損失を最小化するためのスペクトル制御システムを提供することを目的とする。本発明にかかるスペクトル制御システムは、第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次利用することの可否を判定するスペクトル制御システムであって、二次利用することによって第１の無線通信システムに影響を与える可能性の可否を判定するリクエスト判別部（１０２）と、第１の無線通信システムに影響を与える可能性があると判定された周波数帯域を、リクエスト判別部（１０２）よりも詳細な判定基準を用いて二次利用することの可否を判定する可否判定部（１０１）とを備える、ものである。
2013061586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次利用することの可否を判定するスペクトル制御システムであって、
前記二次利用することによって前記第１の無線通信システムに影響を与える可能性の可否を判定する第１の判定手段と、
前記第１の無線通信システムに影響を与える可能性があると判定された前記周波数帯域を、前記第１の判定手段よりも詳細な判定基準を用いて前記二次利用することの可否を判定する第２の判定手段とを備える、スペクトル制御システム。
【請求項２】
前記第１の判定手段は、二次利用が可能な周波数帯域の一覧と、前記第２の判定手段によって二次利用することの可否が判定される周波数帯域の一覧とを、前記第２の無線システムの送信局の地点に対応付けて格納されたデータベースを用いて抽出することを特徴とする請求項１記載のスペクトル制御システム。
【請求項３】
前記第２の判定手段は、二次利用が想定される前記第２の無線システムの送信局から、前記第１の無線システムの受信局に与える干渉量の予測に基づいて前記二次利用することの可否を判定することを特徴とする請求項１又は２記載のスペクトル制御システム。
【請求項４】
前記第２の判定手段は、二次利用が想定される時刻において、前記周波数帯域を利用する前記送信局以外の前記第２の無線システムの送信局から、前記受信局に与える干渉量の予測に基づくことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスペクトル制御システム。
【請求項５】
前記第２の判定手段は、地形情報と地物情報との少なくとも一つを考慮した伝搬推定を用いて、前記受信局に与える干渉量を予測することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスペクトル制御システム。
【請求項６】
前記第１の判定手段は、前記第１の無線通信システムに影響を与える可能性があると判定される周波数帯域の情報を、前記第２の無線システムに通知し、
前記第２の無線システムは、前記通知された周波数帯域に対して、前記二次利用の可否判定を申請することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスペクトル制御システム。
【請求項７】
前記第１の判定手段によって二次利用することの可否が判定された周波数帯域に対して、前記第２の判定手段によって、二次利用することの可否を判定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスペクトル制御システム。
【請求項８】
第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域のうち、第２の無線通信システムが二次利用することが可能な周波数帯域が、前記第２の無線通信システムの地点に対応付けて格納されたデータベースであって、
第１の判定基準を用いて前記二次利用が可能と判定された周波数帯域の一覧と、前記第１の判定基準よりも詳細な基準を用いて二次利用することの可否が判定される周波数帯域の一覧が格納されていることを特徴とするデータベース。
【請求項９】
第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次利用することの可否を判定するスペクトル制御方法であって、
前記二次利用することによって前記第１の無線通信システムに影響を与える可能性の可否を判定し、
前記第１の無線通信システムに影響を与える可能性があると判定された前記周波数帯域を、前記第１の判定手段よりも詳細な判定基準を用いて前記二次利用することの可否を判定する、スペクトル制御方法。
【請求項１０】
第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次利用することの可否を判定するスペクトル制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記二次利用することによって前記第１の無線通信システムに影響を与える可能性の可否を判定するステップと、
前記第１の無線通信システムに影響を与える可能性があると判定された前記周波数帯域を、前記第１の判定手段よりも詳細な判定基準を用いて前記二次利用することの可否を判定するステップと、をコンピュータに実行させるスペクトル制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホワイトスペースを二次利用する無線局に対して、利用可能なスペクトルの割り当てを行うスペクトル制御システム、スペクトル制御方法、およびスペクトル制御プログラムに関する。また、利用可能なスペクトルの割り当てを行うためのデータベースに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信のトラフィック急増に対処するための技術として、コグニティブ無線が注目されている。コグニティブ無線の一形態として、免許が付与されたプライマリシステムで空間的及び時間的に使用されていない周波数チャネル（ホワイトスペース）を、プライマリシステムの運用するサービスに影響がない範囲で、セカンダリシステムが二次的に利用する形態が検討されている。こうしたホワイトスペースの二次利用の運用に関する従来技術として、非特許文献１に開示された手法がある。本手法によれば、二次利用を行うセカンダリシステムの送信局（セカンダリ送信局）の位置に対して、当該位置で二次利用可能なチャネルの一覧を、以下に説明する区分に応じてデータベースに格納する。さらに、セカンダリ送信局が二次利用を行う際にデータベースを参照することで、当該位置における二次利用可能なチャネルを取得するものである。具体的には、所定の伝搬推定法を用いて保護すべきプライマリシステムのサービスエリアが保護エリアとして算出され、当該保護エリアの境界からセカンダリ送信局までの離隔距離の所要値を次のような区分に応じて設定するものである。セカンダリ送信局の区分は、二次利用する周波数チャネル（プライマリシステムと同一チャネルまたは隣接チャネル）、セカンダリシステム送信機の種別（個人使用、可搬機、固定機）、送信アンテナの設置高（３メートル未満、３メートル以上１０メートル未満、１０メートル以上３０メートル以下）などによって行われている。これらの区分に応じた必要な離隔距離が、セカンダリ送信局の位置で確保されるか否かに応じて、利用の可否が判定され、その結果がデータベースに格納されている。【０００３】
この技術は２つの課題を有している。一つ目の課題は、二次利用の可否判定が保護エリア端からの離隔距離に基づいており、セカンダリ送信局からプライマリシステムの受信局（プライマリ受信局）に至る伝搬路の地形や地物の影響が考慮されていないことである。二つ目の課題は、同一の時間帯に複数のセカンダリ送信局が二次利用状況することによる干渉量の増加を、固定のマージンとして与えており、実際の同時利用セカンダリ送信局の数が考慮されていないことである。これらの結果、セカンダリ送信局のホワイトスペース二次利用によってプライマリ受信局へ有害な干渉を与えたり、逆に必要以上に離隔距離を確保することで、セカンダリ送信局における二次利用機会を逸する可能性が高かった。【０００４】
一つ目の課題の解決に関する技術として、非特許文献２に開示された手法がある。本手法は、二次利用を行うセカンダリ送信局から考慮すべきプライマリ受信局に対する与干渉量を、セカンダリ送信局とプライマリ受信局との間の地形情報を考慮した伝搬推定に基づき二次利用チャネルの可否判定を行うことで、離隔距離のみによる場合と比較して、高精度に干渉量を推定している。そのため、プライマリシステムへ有害な干渉を与えたり、逆に必要以上に離隔距離を確保したりする可能性が低く抑えられる。【０００５】
二つ目の課題の解決に関する技術として、特許文献１に開示された手法がある。本手法は、同一の時間帯に二次利用を行うセカンダリ送信局の数を把握し、これらセカンダリ送信局が二次利用を開始した際にプライマリ受信局に与える総干渉量を推定し、許容干渉量を超えない送信電力設定になっていることを確認したうえで二次利用を開始する。これにより、プライマリシステムへ有害な干渉を与えたり、逆に必要以上に離隔距離を確保したりする可能性が低く抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−５００３２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ＦＣＣ，"ＳＥＣＯＮＤ ＭＥＭＯＲＡＮＤＵＭ ＯＰＩＮＩＯＮ ＡＮＤ ＯＲＤＥＲ"，Ｓｅｐ，２０１０
【非特許文献２】中村  俊文，菅原  弘人，村岡  一志，有吉  正行，"ホワイトスペース二次利用型コグニティブ無線システムにおける地形情報を考慮した与干渉量推定に基づく高度スペクトル制御"，ＩＥＩＣＥ-ＳＲ２０１０-６５，電子情報通信学会  ソフトウェア無線研究会，２０１０年１０月
【非特許文献３】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｎｉｏｎ，"Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ａｒｅａ  ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  ｓｅｒｖｉｃｅｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｒａｎｇｅ  ３０  ＭＨｚ  ｔｏ  ３０００  ＭＨｚ，"Ｏｃｔ，２００９
【非特許文献４】Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ  （ＥＣＣ）  ｗｉｔｈｉｎ  ｔｈｅ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｆ  Ｐｏｓｔａｌ  ａｎｄ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎｓ  （ＣＥＰＴ）、"ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ  ＡＮＤ  ＯＰＥＲＡＴＩＯＮＡＬ  ＲＥＱＵＩＲＥＭＥＮＴＳ  ＦＯＲ  ＴＨＥ  ＰＯＳＳＩＢＬＥ  ＯＰＥＲＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＣＯＧＮＩＴＩＶＥ  ＲＡＤＩＯ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＩＮ  ＴＨＥ  ＷＨＩＴＥ  ＳＰＡＣＥＳ  ＯＦ  ＴＨＥ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＢＡＮＤ  ４７０−７９０ＭＨｚ"、ＥＣＣ  Ｒｅｐｏｒｔ  １５９、ｐｐ２３−３５、Ｊａｎｕａｒｙ、２０１１
【非特許文献５】細谷良雄  監修、「電波伝搬ハンドブック」、リアライズ社、平成１１年１月２８日発行、第２１２頁から第２１３頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
非特許文献１における課題を解決するために、非特許文献２や特許文献１のような詳細計算を行う場合、以下に示す課題がある。その課題とは、地形を考慮した伝搬損失の解析は膨大な計算時間がかかるため、二次利用要求後に実施すると、応答までの時間がかかってしまうことである。この課題に対しては、セカンダリ送信局の候補点に対して、保護すべきプライマリ受信局までの伝搬損失を高精度な伝搬推定に基づいて予め計算しておき、その結果をデータベースに格納しておく方法も考えられる。しかし、候補となる全てのセカンダリ送信局の位置や区分に応じて、保護プライマリ受信局に対する組合せの伝搬損失を保持する必要があり、データベースサイズが肥大化してしまう。また、セカンダリ送信局がモバイル機器である場合には、セカンダリ送信局の位置を予め規定しておくことが出来ないため、本手法を適用することができない。【０００９】
本発明の目的は、上記の課題を解決することであり、セカンダリ送信局からの二次利用要求に対する応答時間を改善しつつ、プライマリシステムへの有害な干渉やセカンダリシステムにおける二次利用機会の損失を最小化するためのスペクトル制御システム、データベース、スペクトル制御方法及びスペクトル制御プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様にかかるスペクトル制御システムは、第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次利用することの可否を判定するスペクトル制御システムにおいて、前記二次利用することによって前記第１の無線通信システムに影響を与える可能性の可否を判定する第１の判定手段と、
前記第１の無線通信システムに影響を与える可能性があると判定された前記周波数帯域を、前記第１の判定手段よりも詳細な判定基準を用いて前記二次利用することの可否を判定する第２の判定手段とを備える、ものである。【００１１】
本発明の第２の態様にかかるデータベースは、第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域のうち、第２の無線通信システムが二次利用することが可能な周波数帯域が、前記第２の無線通信システムの地点に対応付けて格納されたデータベースであって、第１の判定基準を用いて前記二次利用が可能と判定された周波数帯域の一覧と、前記第１の判定基準よりも詳細な基準を用いて二次利用することの可否が判定される周波数帯域の一覧が格納されているものである。【００１２】
本発明の第３の態様にかかるスペクトル制御方法は、第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次利用することの可否を判定するスペクトル制御方法において、前記二次利用することによって前記第１の無線通信システムに影響を与える可能性の可否を判定し、前記第１の無線通信システムに影響を与える可能性があると判定された前記周波数帯域を、前記第１の判定手段よりも詳細な判定基準を用いて前記二次利用することの可否を判定するものである。【００１３】
本発明の第４の態様にかかるスペクトル制御プログラムは、第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次利用することの可否を判定するスペクトル制御プログラムにおいて、前記二次利用することによって前記第１の無線通信システムに影響を与える可能性の可否を判定するステップと、前記第１の無線通信システムに影響を与える可能性があると判定された前記周波数帯域を、前記第１の判定手段よりも詳細な判定基準を用いて前記二次利用することの可否を判定するステップと、をコンピュータに実行させるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、セカンダリ送信局からの二次利用要求に対する応答時間を改善しつつ、プライマリシステムへの有害な干渉やセカンダリシステムにおける二次利用機会の損失を最小化するためのスペクトル制御システム、方法、及びプログラム、データベースが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１にかかる無線通信システムの構成図である。
【図２】実施の形態１にかかるスペクトルマネージャ及びデータベースの構成図である。
【図３】実施の形態１にかかるセカンダリ送信局の構成図である。
【図４】実施の形態１にかかるセカンダリ送信局における二次利用の動作を示すシーケンスチャートである。
【図５】実施の形態１にかかるセカンダリ送信局における二次利用の動作を示すシーケンスチャートである。
【図６】実施の形態１にかかるセカンダリ送信局における二次利用の動作を示すシーケンスチャートである。
【図７】実施の形態２にかかるスペクトルマネージャ及びデータベースの構成図である。
【図８】実施の形態２にかかるセカンダリ送信局における二次利用の動作を示すシーケンスチャートである。
【図９】実施の形態２にかかるセカンダリ送信局における二次利用の動作を示すシーケンスチャートである。
【図１０】実施の形態２にかかるスペクトルマネージャ及びデータベースの構成図である。
【図１１】実施の形態３にかかるスペクトルマネージャ及びデータベースの構成図である。
【図１２】実施の形態３にかかるセカンダリ送信局における二次利用の動作を示すシーケンスチャートである。
【図１３】実施の形態３にかかるセカンダリ送信局における二次利用の動作を示すシーケンスチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１の実施形態］
本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１に本発明の第１の実施形態における無線通信システムの模式図を示す。本システムは、スペクトルマネージャ１０、セカンダリ送信局２０、セカンダリシステムの受信局（セカンダリ受信局）２０１、データベース３０、プライマリシステムの送信局（プライマリ送信局）４０とプライマリ受信局４０１を含んで構成される。
【００１７】
以下では、プライマリシステムがＴＶ放送システムであり、セカンダリシステムがセルラーシステムである場合を例として想定する。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  ＡｃｃｅｓｓＮｅｔｗｏｒｋ）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。
【００１８】
スペクトルマネージャ１０は、セカンダリ送信局２０から送付されるホワイトスペースとして二次利用可能なチャネルの通知を依頼するリクエスト（一次リクエスト）に対して、データベース３０に格納されている情報に基づき、二次利用可能なチャネル一覧をセカンダリ送信局２０に通知する機能を有す。二次利用可能なチャネル一覧は、各チャネルに対して、利用可能であることを示す情報か、あるいは現状では二次利用は不可であるが、詳細な利用可否判定の結果によっては、二次利用が許可されることを示す情報が関連付けられている。また、スペクトルマネージャ１０は、後述するセカンダリ送信局２０からの詳細な利用可否判定を依頼するリクエスト（二次リクエスト）に対して、データベース３０に格納されている情報に基づき、詳細な利用可否判定を行い、その結果をセカンダリ送信局２０に通知する機能を有す。
【００１９】
セカンダリ送信局２０は、スペクトルマネージャ１０にホワイトスペース二次利用のリクエストを送信する機能を有す。ここでのリクエストには、二次利用可能なチャネルの通知を依頼する一次リクエストと、当該一次リクエストの結果を受けて、詳細な利用可否判定を依頼する二次リクエストとがある。また、セカンダリ送信局２０は、スペクトルマネージャ１０から通知された二次利用可能チャネルが複数存在する場合に、少なくとも１つを選択し、当該チャネルを用いてセカンダリ受信局２０１に対して無線信号を放射する機能を有する。さらには、前記無線信号の放射を行うためのパラメータ（例えば、チャネル、送信電力など）及び、二次利用の開始と終了の情報の少なくとも一方を、二次利用報告としてスペクトルマネージャ１０に送信する機能を有する。セカンダリ受信局２０１は、セカンダリ送信局２０より放射された無線信号を受信する機能を有す。
【００２０】
データベース３０は、二次利用を行うセカンダリ送信局位置に対して、当該位置で二次利用可能なチャネルの一覧と、詳細な利用可否判定の結果によっては、二次利用が許可されるチャネルの一覧とが格納されたデータベースを含む。また、データベース３０は、後述するプライマリシステムの情報、セカンダリシステムの情報及び伝搬路を詳細に推定するための情報が格納されてもよい。
【００２１】
プライマリ送信機４０は、プライマリ受信局４０１に対して優先的に運用が認められたチャネルを用いて信号を無線で放射する機能を有する。プライマリ受信局４０１は、プライマリ送信機４０から放射された無線信号を受信する機能を有す。
【００２２】
本実施の形態のスペクトルマネージャ１０及びデータベース３０の具体的な構成例とスペクトルマネージャ１０とデータベース３０及びセカンダリ送信局２０との接続の一例を図２に示す。
【００２３】
データベース３０は、利用可能チャネルデータベース３００と、セカンダリシステムデータベース３１０と、プライマリシステムデータベース３２０と、伝搬路情報データベース３３０とを含み構成される。
【００２４】
プライマリシステムデータベース３２０には、プライマリ送信局に関する情報として、緯度経度や平面直角座標等で記載されたプライマリ送信局毎の設置位置、設置高、運用チャネル及びその運用時刻、送信電力、送信アンテナゲインやその放射パタンなどが格納されている。また、プライマリシステムデータベース３２０には、プライマリ受信局４０１に関する情報として、保護対象領域、プライマリ受信局の設置位置、設置高、受信アンテナゲインやその放射パタン、受信フィルタの周波数減衰特性などが格納されている。保護対象領域とは、あるチャネルで提供されるサービスを享受している領域であって、セカンダリシステムがホワイトスペース二次利用を行う際に、プライマリ受信局４０１に影響が及ばないように保護されるべき領域のことである。保護対象領域は、例えば、プライマリ送信局からの半径で規定されても良いし、当該領域を表す輪郭線の情報で規定されていても良い。さらには、全領域が所定間隔（例えば１０ｍ毎）のメッシュに分割されている場合に、個々のメッシュ毎に保護対象領域の内部であるか外部であるかの区別がなされていても良い。プライマリ受信局については、実際の設置位置や設置高、アンテナゲイン等の情報が把握できていれば、その値が格納されることが好ましいが、例えばプライマリシステムとしてＴＶ放送システムを想定した場合、一般家屋の屋根に設置された全ての受信局の情報を把握することは非現実的である。このような場合、例えば、所定間隔（例えば１０ｍ毎）にプライマリ受信局が存在するものと仮定し、上記メッシュに対応付けてプライマリ受信局の設置位置を規定しても良い。また、保護対象領域がプライマリ送信局からの半径もしくは任意に設定された輪郭線を用いて規定されている場合においても、プライマリ受信局の設置位置は、保護対象領域に対応付けて規定されてもよい。また、設置高に関しても、基準高として例えば１０ｍといった値を採用すれば良い。さらに、受信アンテナゲインや放射パタンに関しても、例えば受信アンテナゲインとしてメインローブのゲインを７ｄＢｉ、フォワードバックレシオ１４ｄＢとして規定しても良いし、放射パタンとして一般的な八木・宇多アンテナの放射パタンを採用しても良い。また、プライマリシステムデータベース３２０には、上記のプライマリ送信局に関する情報とプライマリ受信局に関する情報とを用いて、後述する伝搬推定法を用いてプライマリ受信局における受信電力や干渉電力を予め推定しておき、その値が格納されていても構わない。さらに、プライマリシステムデータベース３２０には、二次利用判定基準として、例えば、プライマリ受信局における許容干渉量や、所要信号対干渉雑音比、オーバーロード閾値等の情報が格納されている。
【００２５】
セカンダリシステムデータベース３１０は、各セカンダリ送信局に割当てられた個別識別子に紐付けられる形で、時間経過と共に不変な静的情報と、時間経過と共に変動する動的情報を格納している。静的情報とは具体的に、固定機または移動機といった送信機の種別、緯度経度や平面直角座標等で記載されたセカンダリ送信局の設置位置（固定機の場合）、送信電力の出力範囲、設置高、送信アンテナゲインやその放射アンテナパタン、送信フィルタの隣接チャネルに対する漏洩電力特性等がある。動的情報とは具体的に、二次利用中のチャネル番号、二次利用中のチャネルにおける送信出力、緯度経度や直角座標等で記載されたセカンダリ送信局の位置（移動機の場合）といった、二次利用状況に関する情報である。尚、動的情報は、例えばホワイトスペース二次利用の運用開始時や、運用中の所定の周期に基づいて更新され、更新処理は後述するスペクトルマネージャ１０の更新部１０３によって行われる。
【００２６】
伝搬路情報データベース３３０は、地形情報を用いた伝搬推定に必要な地形情報や地物情報が格納されている。地形情報とは具体的に、標高値が所定の間隔毎に記載された情報である。地物情報とは具体的に、建物等をポリゴン等の形式によって記載された情報である。その際、各建物の高さや階数などの情報を含むことが好ましい。あるいは、住宅地や耕作地、河川や湖面などの土地利用情報が、区切られた領域毎に記載されたデータであっても構わない。
【００２７】
利用可能チャネルデータベース３００は、緯度経度や平面直角座標、住所等で記載された位置に紐付けられる形で、セカンダリ送信局の種別やセカンダリ送信局の設置高に応じて分類されたグループ毎に、当該位置で二次利用可能なチャネル（可チャネル）の一覧と、詳細な利用可否判定の結果によっては、二次利用が許可されるチャネル（条件付可チャネル）の一覧とが、少なくとも格納されたデータベースである。
【００２８】
利用可能チャネルデータベース３００に格納される可チャネルと条件付可チャネルは、一例として次に示す手法で分類される。具体的には、ある位置（評価位置）から、セカンダリ送信局が、所定の送信出力、所定のチャネル（二次利用可否評価チャネル）でホワイトスペース二次利用を行うことを想定し、同チャネルまたはその隣接チャネルでプライマリシステムのサービスを享受しているプライマリ受信局に与える干渉状況を予測する。予測された干渉状況が、十分な余裕があると判定される閾値（Ｔｈ１）を上回る場合には、当該位置において当該チャネルは可チャネルであると判定する。一方、予測された干渉状況が、上記閾値Ｔｈ１以下であるが、明らかな干渉を与えると判定される閾値（Ｔｈ２）は上回る場合には、当該位置において当該チャネルは条件付可チャネルと判定する。さらに、予測された干渉状況がＴｈ２以下である場合には、当該チャネルは二次利用不可（不可チャネル）であると判定する。この処理を、セカンダリ送信局２０において二次利用の候補となる全てのチャネルに関して、後述するスペクトルマネージャ１０が管理する範囲内の全ての位置について実施し、その結果を利用可能チャネルデータベース３００に登録する。
【００２９】
上記干渉状況を予測するための手法について説明する。干渉状況の予測は、あらかじめプライマリ送信局４０及びセカンダリ送信局２０等が動作する前に、実行され、利用可能チャネルデータベース３００に格納されてもよい。また、干渉状況の予測は、データベース３０内の制御装置（図示せず）等において実行されてもよく、データベース３０の外部に配置されるコンピュータ装置等において実行されてもよい。はじめに、干渉状況の評価対象となるプライマリ受信局を決定する。具体的には、プライマリシステムデータベース３２０に記載されたプライマリ受信局の設置位置のうち、評価位置としてのセカンダリ送信局に最も近い地点を、プライマリ受信局の設置位置とすればよい。次に、当該プライマリ受信局において、プライマリ送信局から送信される二次利用可否評価チャネルの信号受信電力（Ｓ［ｄＢｍ］）を推定する。具体的には、当該プライマリ送信局の設置位置、アンテナ設置高と、当該プライマリ受信局の位置、アンテナ設置高とを用いて、例えば非特許文献３に開示されたＩＴＵ−Ｒ  Ｐ．１５４６モデルにより、当該プライマリ送信局と当該プライマリ受信局との間の伝搬損失を算出する。さらに、当該プライマリ送信局の送信アンテナゲインや放射パタン、送信電力と、当該プライマリ受信局の受信アンテナゲインや放射パタンとを用いて、受信電力（Ｓ）を算出する。同様に、上記以外のプライマリ送信局が与える当該プライマリ受信局における干渉電力（Ｉｐ［ｄＢｍ］）を算出する。さらに、当該評価位置でセカンダリ送信局が二次利用可否評価チャネルを使用した場合に、当該プライマリ受信局に与える干渉電力（Ｉｏ［ｄＢｍ］）を算出する。ここで想定するセカンダリ送信局は、セカンダリ送信局の種別やセカンダリ送信局の設置高に応じて分類されたグループ毎に設定され、設置高にはその典型値が用いられる。また、アンテナゲインや放射パタンについては、例えばゲイン６ｄＢｉのモノポールアンテナが用いられるとする。これらを用いて、当該プライマリ受信局における信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）を、以下の式にて算出する。尚、雑音電力はＮとする。
【００３０】
【数１】
2013061586.tif 000003
【００３１】
算出された信号対干渉雑音比を、Ｔｈ１またはＴｈ２と比較することで、可チャネル、条件付可チャネル、あるいは不可チャネルの判定を行う。これらの処理を、二次利用可否評価チャネルと同一チャネルの他、隣接チャネルに対しても実施する。Ｔｈ１やＴｈ２は、プライマリシステムデータベース３２０に格納された二次利用判定基準（例えば所要信号対干渉雑音比）を基に、上述した干渉状況予測で想定される予測誤差を補償するためのマージンと、複数のセカンダリ送信局が同一チャネルを同時に二次利用することによる干渉増を補償するためのマージンとを考慮して設定されることが好ましい。これらのマージンの設定方法については、非特許文献４記載されているとおりである。具体的には、前者については予測誤差の標準偏差と与干渉確率を基に算出され、後者については同時二次利用の数で設定される。この手法を用い、Ｔｈ１を設定する際には、例えば与干渉確率を９９％、同時二次利用数を１００台といった値に設定してマージンを算出し、Ｔｈ２を設定する際には、例えば与干渉確率を９０％、同時二次利用数を１台といった値に設定してマージンを算出すればよい。
【００３２】
なお、伝搬推定式としてＩＴＵ−Ｒ  Ｐ．１５４６モデルなどの統計的な手法を、送受信間の地形や地物の特性を考慮しないで用いる場合、送受信アンテナの設置位置および設置高が等しければ、求まる伝搬損失は送受信点間の距離のみに依存する。このことを鑑み、個々の評価位置に対して伝搬推定を行なうのではなく、評価位置からプライマリ受信局までの距離によって、可チャネルと条件付可チャネルの分類を行っても構わない。
【００３３】
尚、データベース３０は、構成要素として利用可能チャネルデータベース３００、セカンダリシステムデータベース３１０、プライマリシステムデータベース３２０、伝搬路情報データベース３３０が存在したが、この構成には限られず、セカンダリシステムデータベース３１０の静的情報をセカンダリ送信局が所持し、動的情報をスペクトルマネージャ１０が内包する構成であってもよい。その他のデータベースにおいても、データベース３０としてではなく、他の構成要素の一部として内包されてもよい。
【００３４】
スペクトルマネージャ１０は、可否判定部１０１、リクエスト判別部１０２、更新部１０３と通信部１０４とを含んで構成される。また、以下に示すようにスペクトルマネージャ１０はセカンダリ送信局２０及びデータベース３０と接続される。可否判定部１０１は、データベース３０内のセカンダリシステムデータベース３１０、プライマリシステムデータベース３２０、伝搬路情報データベース３３０に接続される。リクエスト判別部１０２は、データベース３０内の利用可能チャネルデータベース３００に接続される。更新部１０３は、データベース３０内のセカンダリシステムデータベース３１０に接続される。通信部１０４は、セカンダリ送信局２０と接続される。
【００３５】
可否判定部１０１は、セカンダリシステムデータベース３１０、プライマリシステムデータベース３２０、伝搬路情報データベース３３０に格納されている情報を用いて、セカンダリ送信局から送付された二次リクエストに対して、詳細な利用可否判定を行う機能を有する。具体的には、上述した干渉状況予測と同様の手法を用いて、プライマリ受信局における信号対干渉雑音比を算出し、条件付可チャネルに対する利用可否判定を行う。ただし、上述の干渉状況予測で用いた手法とは、下記３点が異なる。第１に、セカンダリ送信局の設置位置や設置高について、二次利用をリクエストするセカンダリ送信局２０の値を用いる。第２に、当該セカンダリ送信局から当該プライマリ受信局に至る電波の伝搬状況を、伝搬路情報データベースに格納されている地形情報などを用いて、地形を考慮した伝搬推定モデルを用いてより精度の高い伝搬損失の推定を行う。地形を考慮した伝搬推定モデルの一例として、非特許文献５記載の送信点と受信点との間の断面構造に応じて，平面大地伝搬モデルや山岳リッジ回折モデルを切り替える伝搬推定法等がある。第３に、同時に利用する他のセカンダリ送信局によって、当該プライマリ受信局に与えられる干渉状況（Ｉｍ：ｍ＝１，２，３，...，Ｍ）を算出し、当該プライマリ受信局における信号対干渉雑音比を、以下の式にて算出する。
【００３６】
【数２】
2013061586.tif 000004
【００３７】
算出された信号対干渉雑音比を、二次利用判定基準（例えば所要信号対干渉雑音比）を基に規定された閾値と比較することで、利用可否を判定する。その際、上述した干渉状況予測で想定される予測誤差を補償するためのマージンを付与することが好ましい。
【００３８】
リクエスト判別部１０２は、セカンダリ送信局２０からのリクエストが一次リクエストであるか二次リクエストであるかを判別する。また、リクエスト判別部１０２は、一次リクエストの場合には、利用可能チャネルデータベース３００を用いて、セカンダリ送信局の種別やセカンダリ送信局の設置高を基に、可チャネル及び条件付可チャネルの一覧を検索する。リクエスト判別部１０２は、通信部１０４を介して、可チャネル及び条件付可チャネルの一覧をセカンダリ送信局２０に通知する機能を有する。一方、二次リクエストの場合には、リクエスト判別部１０２は、可否判定部１０１による詳細な利用可否判定を指示し、その判定結果を通信部１０４を介してセカンダリ送信局２０に通知する機能を有する。
【００３９】
更新部１０３は、セカンダリ送信局２０から通知されるチャネルの二次利用報告を基に、セカンダリシステムデータベース３１０の動的情報を、運用中の所定の周期、またはセカンダリ送信局２０からの二次利用情報が報告されるたびに更新する機能を有する。
【００４０】
通信部１０４は、セカンダリ送信局２０と無線または有線で通信する機能を有し、セカンダリ送信局からのリクエストの場合にはリクエスト判別部１０２へ、二次利用報告の場合は更新部１０３へそれぞれ情報を展開する機能を有する。
【００４１】
本実施の形態のセカンダリ送信局２０の具体的な構成例を図３に示す。セカンダリ送信局２０は、送信部２１０、周波数管理部２２０、リクエスト部２３０、通信部２４０とアンテナ２５０とを含んで構成される。送信部２１０は、無線信号を生成し、生成した無線信号をアンテナ２５０を介してセカンダリ受信局２１０に送信するための機能を有する。周波数管理部２２０は、送信部２１０が生成する無線信号が使用するチャネル及び送信電力を管理及び制御する機能を有する。リクエスト部２３０は、リクエストに必要な静的情報を保持し、ホワイトスペース二次利用の１次及び２次リクエストを、スペクトルマネージャ１０に送信する機能を有する。また、二次利用を開始または終了した場合に、利用チャネルや送信電力、送信時刻などの情報を、二次利用報告としてスペクトルマネージャ１０に対して送信する機能を有する。通信部２４０は、スペクトルマネージャ１０と無線または有線で通信する機能を有する。
【００４２】
尚、上記の説明では、セカンダリ送信局２０が利用可能チャネルデータベース３００の情報を入手する際に、スペクトルマネージャ１０を経由したが、スペクトルマネージャ１０を経由せずにセカンダリ送信局２０から利用可能チャネルデータベースに直接アクセスしてもよい。
【００４３】
図４乃至図６は、本実施の形態の動作を示すシーケンスチャートである。図４は、セカンダリ送信局２０が、自身にホワイトスペース二次利用の必要性が生じた場合に、一次リクエストを行い、その結果が通知され、実際に二次利用が行われるまでの動作を表している。セカンダリ送信局２０は、周波数管理部２２０において、自身にホワイトスペースの二次利用の必要が生じたことを検出する。さらに、リクエスト部２３０は、リクエストに必要な自身の情報とホワイトスペースの二次利用が必要な旨をスペクトルマネージャ１０に対して通信部２４０を介して一次リクエストとして送信する（Ｓ１００）。その際、セカンダリ送信局２０の情報として、例えば、セカンダリ送信局２０の設置位置や、移動機や固定機等の種別、送信アンテナ設置高などを送信する。スペクトルマネージャ１０は、通信部１０４を介して一次リクエストを受信し、リクエスト判別部１０２において、受信したリクエストが一次リクエストか二次リクエストかを判別する（Ｓ１０１）。一次リクエストと判別されると、一次リクエストを送信したセカンダリ送信局２０において利用可能なチャネルを、リクエスト判別部１０２が利用可能チャネルデータベース３００に対して問い合わせる（Ｓ１０２）。その際、セカンダリ送信局２０の情報もあわせて送付する。利用可能チャネルデータベース３００は、スペクトルマネージャ１０からの問合せに対して、セカンダリ送信局２０の設置位置や種別、送信アンテナ設置高などの情報を基に、セカンダリ送信局２０における可チャネルと条件付可チャネルの一覧を検索し（Ｓ１０３）、検索結果をスペクトルマネージャ１０に送信する（Ｓ１０４）。スペクトルマネージャ１０は、この検索結果を、通信部１０４を介してリクエストに対する要求結果としてセカンダリ送信局２０に通知する（Ｓ１０５）。セカンダリ送信局２０は、利用可能チャネルの一覧を通信部２４０を介して受信し、周波数管理部２２０において、受信した利用可能チャネルの一覧から、実際に使用するチャネルを選択する（Ｓ１０６）。その後、セカンダリ送信局２０は、送信部２１０の設定を選択されたチャネルに設定し二次利用を開始する（Ｓ１０７）。ここでは、送信電力の許容値は予め規定されているものとし、その範囲内に設定する。その後、リクエスト部２３０は、二次利用情報として、実際に二次利用するチャネルや送信電力の情報を、通信部２４０を介してスペクトルマネージャ１０に報告する（Ｓ１０８）。スペクトルマネージャ１０は、通信部１０４を介して二次利用報告を受信し、更新部１０３が利用状況更新情報をセカンダリシステムデータベース３１０に送信する（Ｓ１０９）。セカンダリシステムデータベース３１０は受信した利用状況更新情報を基に二次利用状況を更新する（Ｓ１１０）。
【００４４】
図５及び図６は、セカンダリ送信局２０が、一次リクエストを行った結果、通知された可チャネルだけでは不十分であった場合に、条件付可チャネルに対する詳細な利用可否判定を依頼する二次リクエストを行う。本図においては、スペクトルマネージャ１０において詳細な利用可否判定がなされてその結果が通知され、実際に二次利用が行われるまでの動作を表している。セカンダリの送信局２０は、周波数管理部２２０において、一次リクエストの結果通知された可チャネルだけでは不十分であることを検出すると、リクエスト部２３０が通信部２４０を介して、スペクトルマネージャ１０に対して、二次リクエストを送信する（Ｓ２００）。尚、二次リクエストの際は、一次リクエストの際に送付する情報に加えて、条件付可チャネルの中から、セカンダリ送信局２０が二次利用を希望するチャネルや、送信電力の少なくとも一つを含む情報を送信する。スペクトルマネージャ１０は、通信部１０４を介してリクエストを受信し、リクエスト判別部１０２において、受信したリクエストが一次リクエストか二次リクエストかを判別する（Ｓ２０１）。二次リクエストと判別されると、可否判定部１０１は、二次リクエストされたチャネルが複数存在するか否かを確認し、複数チャネルある場合には、その一つを選択して二次利用可否評価チャネルとする（Ｓ２０２）。二次利用可否評価チャネルに影響するチャネル（例えば、同一チャネル及びその隣接チャネルのいずれか）を干渉評価チャネルとして、一つ選択し（Ｓ２０３）、干渉評価チャネルを使用中のセカンダリ送信局の情報をセカンダリシステムデータベース３１０に問い合わせる（Ｓ２０４）。問合せを受けたセカンダリデータベース３１０は、動的情報から使用中のセカンダリ送信局を検出し、当該セカンダリ送信局の静的情報を抽出し（Ｓ２０５）、可否判定部１０１に通知する（Ｓ２０６）。可否判定部１０１は、当該干渉評価チャネルを運用するプライマリシステムの情報及び二次利用判定基準をプライマリシステムデータベース３２０に問い合わせる（Ｓ２０７）。問合せを受けたプライマリシステムデータベース３２０は、干渉評価チャネルを運用するプライマリシステムの情報であるプライマリ送信局の情報、保護対象領域に含まれる保護対象のプライマリ受信局の情報、二次利用判定基準を検索し（Ｓ２０８）、可否判定部１０１に通知する（Ｓ２０９）。可否判定部１０１は、当該プライマリ受信局と、干渉評価チャネルを使用するセカンダリ送信局の位置を基に、当該プライマリ受信局と当該セカンダリ送信局との伝搬損失を算出するのに必要な伝搬路情報（例えば、標高や地物の情報）を伝搬路情報データベース３３０に問い合わせる（Ｓ２１０）。伝搬路情報データベース３３０は該当する領域の地形情報を検索し（Ｓ２１１）、可否判定部１０１に通知する（Ｓ２１２）。セカンダリ送信局２０、プライマリシステム、及び考慮すべき範囲の地形情報を入手した可否判定部１０１は、当該セカンダリ送信局の評価対象チャネルに対する詳細な可否判定を行う（Ｓ２１３）。尚、この判定時に、複数の保護対象のプライマリ受信局または干渉評価チャネル及びその両方が存在する場合には、全てのプライマリ受信局及び全ての干渉評価チャネルにおいて、可チャネルと判定された場合にのみ、当該二次利用可否評価チャネルを二次リクエストを送信したセカンダリ送信局に対する可チャネルと判定し、それ以外の場合には二次利用不可なチャネルと判定する。尚、二次利用可否評価チャネルが複数存在する場合には、Ｓ２０２からＳ２１３までの処理を繰り返し行う。二次利用可否評価が終了すると、可否判定部１０１は、通信部１０４を介してセカンダリ送信局２０に対して二次リクエストの結果を通知する（Ｓ２１４）。リクエストを受信し、セカンダリ送信局による二次利用の開始及びセカンダリデータベースの更新処理（Ｓ２１５からＳ２１９）については、図４記載のＳ１０６からＳ１１０までの処理と同様であるため、説明を省略する。
【００４５】
尚、上記の説明では、地形情報を用いて二次リクエストがある度に逐次伝搬推定を行うとしたが、セカンダリ送信局が固定機であり、かつ位置や送信アンテナ設置高が予め入手できる場合には、伝搬路情報データベース３３０に予め地形情報を用いた伝搬損失の推定結果を格納し、必要に応じて呼び出すようにしておいてもよい。そうすることで、干渉量推定にかかる時間を短縮することができる。
【００４６】
尚、上記のＳ１０５において、可チャネルが存在しない場合、または、可チャネルを二次利用チャネルとして選択しない場合には、Ｓ１０６以降の処理をスキップし、二次リクエスト（Ｓ２００）を行ってもよい。
【００４７】
尚、上記の説明では、セカンダリ送信局２０は、二次利用開始後に二次利用報告をスペクトルマネージャ１０に通知したが、この順番には限定されない。例えば、二次利用報告を通知後に二次利用を開始してもよい。あるいは、スペクトルマネージャ１０が二次利用開始報告を受信した旨をセカンダリ送信局２０に送信した後に、セカンダリ送信局２０が二次利用を開始する順番であってもよい。また、スペクトルマネージャ１０がセカンダリ送信局２０に、二次利用報告を受信した旨を通知する際に、セカンダリシステムデータベース３１０の更新が終了してから行ってもよい。
【００４８】
尚、上記の説明では、複数の二次利用可否評価チャネルが存在する場合に、スペクトルマネージャ１０は、一覧としてセカンダリ送信局２０に二次利用可能なチャネルを通知したが、これに限定されず、二次利用可否評価チャネルの判定が終了次第逐次セカンダリ送信局２０に結果を送信してもよい。その場合には、セカンダリ送信局２０は二次利用チャネル選択の処理（Ｓ２１５）からデータベースの二次利用状況を更新する（Ｓ２１９）までの処理を必要に応じて、二次利用可否判定の結果が通知される度に行ってもよいし、必要な帯域が確保できた時点で、二次利用チャネル選択（Ｓ２１５）以降の処理をスキップしてもよい。
【００４９】
尚、上記の説明では、セカンダリ送信局２０が二次利用可能チャネルデータベース３００の情報を引き出す際に、スペクトルマネージャ１０を経由して行ったが、これには限定されず、セカンダリ送信局２０が直接二次利用可能チャネルデータベースにアクセスし、情報を入手してもよい。
【００５０】
尚、上記の説明では、条件付可チャネルの判定には詳細な地形情報を基に算出した干渉量を用いたが、これだけには限定されず、例えば、詳細な判定が必要なセカンダリ送信局から所定の距離（例えば、１０ｋｍ）以内に、二次利用評価チャネルを使用する他のセカンダリ送信局が閾値（例えば、１０局）以下であることを確認するだけでもよい。その場合、二次利用判定基準に、所定の距離及び同時に二次利用を行うセカンダリ送信局の上限が含まれる。
【００５１】
尚、上記の説明では、条件付可チャネルの判定では、１回の詳細な利用可否判定を行ったが、これには限定されず、上記の二次利用チャネルの同時二次利用数の判定を挟み、閾値以上の場合には、地形を考慮した詳細な二次利用判定を行うという複数の判定を行わせてもよい。
【００５２】
本実施形態によれば、予めプライマリ受信局に対して基準以上の干渉を与える可能性があるエリアに対して、詳細な干渉量予測に基づく判定を行うことで、プライマリ受信局に対する基準値以上の干渉が起こる確率を抑えつつ、周波数の二次利用を拡大することができる。また、十分に干渉から保護される領域については、簡易に判定することで、判定にかかる時間を抑え、二次利用開始までの時間を短縮することができる。
【００５３】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態における無線通信システムの模式図は、図１に示す実施形態１における、スペクトルマネージャ１０をスペクトルマネージャ１１に変更し、プライマリシステムデータベース３２０に新たな情報を加えたものであるため、変更部分であるスペクトルマネージャ１１とプライマリシステムデータベース３２０に加えられた情報のみ説明を行い、その他の構成要素については、説明を省略する。
【００５４】
本実施の形態のスペクトルマネージャ１１の具体的な構成例とセカンダリ送信局２０及びデータベース３０との接続の一例を図７に示す。スペクトルマネージャ１１は、第１の実施形態の可否判定部１０１を新たに詳細判定部１１１１と簡易判定部１１１２を内包する可否判定部１１１に変更し、その他の構成ブロック、リクエスト判別部１１２、更新部１１３、通信部１１４は第１の実施形態におけるリクエスト判別部１０２、更新部１０３、通信部１０４と共通であるため、可否判定部１１１のみ説明を行う。
【００５５】
可否判定部１１１は、第１の実施形態における可否判定部１０１と同様に、リクエスト判別部１１２から二次リクエストを依頼された場合に、詳細判定部１１１１を用いて詳細な利用可否判定を行う機能を有する。一方で、リクエスト判別部１１２から一次リクエストを依頼された場合には、簡易判定部１１１２を用いて簡易な利用可否判定を行う機能を有する。簡易な利用可否判定とは、詳細な利用可否判定と異なり、一部処理を簡略化したものである。例えば、利用可能チャネルデータベース３００における可チャネルと条件付可チャネルとの分類で説明した手法を用いることができる。ただし、上述の手法とは、下記２点が異なる。第１に、セカンダリ送信局の設置位置や設置高について、二次利用をリクエストするセカンダリ送信局２０の値を用いる。第２に、同時に利用する他のセカンダリ送信局に対して、当該プライマリ受信局に与える干渉状況（Ｉｎ：ｎ＝１，２，３，...，Ｎ）を算出し、当該プライマリ受信局における信号対干渉雑音比を、(数２)にて算出する。
【００５６】
図８及び９は、本実施の形態の動作を示すシーケンスチャートである。図８及び９は、セカンダリ送信局２０が、自身にホワイトスペース二次利用の必要性が生じた場合に、一次リクエストを行い、簡易な利用可否判定がなされて、その結果が通知され、実際に二次利用が行われるまでの動作を表している。尚、本実施の形態の簡易な利用可否判定とは、地形情報を必要としない簡易な伝搬推定に基づく干渉評価法を用い、更に、干渉評価を行う保護対象のプライマリ受信局は、代表局として、プライマリ送信機とセカンダリ送信機を結んだ線分上に存在する保護領域の境界線との交点に存在する局を選択するものとして、以下のシーケンスチャートで説明を行う。セカンダリ送信局２０は、第１の実施形態のＳ１００の処理と同様にして一次リクエストをスペクトルマネージャ１１に送信する（Ｓ３００）。スペクトルマネージャ１１は、通信部１１４を介してリクエストを受信し、リクエスト判別部１１２において、受信したリクエストが一次リクエストか二次リクエストかを判別し、一次リクエストの場合には、簡易判定部１１１２を用いて利用可否判定を行わせ、二次リクエストの場合には、詳細判定部１１１１１で利用可否判定を行わせる（Ｓ３０１）。簡易判定部１１１２は、セカンダリ送信局２０からの一次リクエストを受信すると、簡易な二次利用可否評価を行うための二次利用可否評価チャネルを二次利用の可能性があるチャネルから一つ選択する（Ｓ３０２）。簡易な二次利用可否評価を行うための二次利用可否評価チャネルを二次利用の可能性があるチャネルとは具体的に、予め設定された、プライマリシステムから、所定の条件を満たすことで二次利用が認められる可能性がある候補チャネルである。以降Ｓ３０３からＳ３０９までの処理は、実施形態１のＳ２０１からＳ２０８までの処理は共通であるため、省略する。セカンダリ送信局２０、プライマリシステムの情報を入手した簡易判定部１１１２は、当該セカンダリ送信局の評価対象チャネルに対する簡易な可否判定を行う（Ｓ３１０）。以降のＳ３１１からＳ３１６までの処理は、実施形態１におけるＳ１０５からＳ１１０までの処理と同様なため、説明を省略する。また、詳細判定部１１１１を使用する、二次リクエストの場合については、本実施の形態の詳細判定部１１１１を、実施形態１における可否判定部１０１と変更した場合の処理と共通であるため、説明を省略する。
【００５７】
尚、上記の説明では、干渉評価を行うための代表プライマリ受信局における干渉量をリクエストが送信される度に計算行っていたが、二次利用状況を更新する際に、新規のセカンダリ送信局から規定範囲内の保護対象のプライマリ受信局毎の被干渉量を格納することで、同一セカンダリ送信局が２回目以降に、格納した情報を利用することで、利用可否判定にかかる時間を短縮する事ができる。更に、被干渉量を格納する前に、詳細計算に必要な情報を各データベースより抽出し、スペクトルマネージャ１１で詳細な利用可否判定を行う際に使用する手法を用いて追加の計算を行った後に、被干渉量をデータベースに登録することで、既存のセカンダリ送信局からの被干渉量を高精度に考慮し、プライマリ受信局の保護確率を上昇させることができる。その場合における構成の一例として図１０に示すように新たに残存干渉量データベース３４０を構成要素として付け加えることで、二次利用中のセカンダリシステムの送信機からプライマリシステムの受信局に対する干渉量を把握することができる。
【００５８】
尚、上記の説明では、評価対象を制限する際に最短距離に存在する保護対象プライマリ受信局としたが、最短距離のプライマリ受信局から規定範囲内に存在する複数のプライマリ受信局を用いて評価精度を向上させても良い。また、残存干渉量データベースを用いて、残存干渉量が少ない順に規定数のプライマリシステムの受信局を選択してもよいし、残存干渉量が規定値以下になっている全てのプライマリシステムの受信局を考慮してもよい。
【００５９】
本実施形態によれば、二次利用を行うセカンダリ送信局の増加に伴うプライマリ受信局に対する与干渉が基準を超えてしまうことを防ぐことができる。
【００６０】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態における無線通信システムの模式図は、図１に示す実施形態１における、スペクトルマネージャ１０をスペクトルマネージャ１２に変更し、セカンダリ送信局２０をセカンダリ送信局２１に変更したものであるため、変更部分であるスペクトルマネージャ１２及びセカンダリ送信局２１のみ説明を行い、その他の構成要素については、説明を省略する。
【００６１】
本実施の形態のスペクトルマネージャ１２の具体的な構成例とセカンダリ送信局２１及びデータベース３０との接続の一例を図１１に示す。スペクトルマネージャ１２は、図１１に示すように、第１の実施形態におけるリクエスト判別部１０２を新たに詳細評価判定部１２２に変更し、その他の構成ブロック、その他の構成ブロック、可否判定部１２１、更新部１２３、通信部１２４は第１の実施形態における可否判定部１０１、更新部１０３、通信部１０４と共通であるため、詳細評価判定部１２２のみ説明を行う。
【００６２】
詳細評価判定部１２２は、セカンダリ送信局か２１らの一次リクエストに際し、初めに利用可能チャネルデータベース３００に接続し、当該セカンダリ送信局の利用可能チャネルを調べ、その利用可能なチャネルの中に条件付可チャネルが含まれている場合に、当該チャネルの詳細な計算に基づく可否判定結果を入手するために可否判定部１２１を用いで調べさせる機能を有する。
【００６３】
セカンダリ送信局２１は、第１の実施形態におけるリクエスト部２３０から、二次リクエストの送信機能を省略した新たなリクエスト部２３１に変更し、その他の構成ブロック、送信部２１１、周波数管理部２２１、通信部２４１とアンテナ２５１とを含み構成される。これらは、セカンダリ送信局２０のリクエスト部２３０から二次リクエストの送信機能を省略したのみなので詳細な説明は省略する。
【００６４】
図１２及び１３は、本実施の形態の動作を示すシーケンスチャートである。本シーケンスチャートは、セカンダリ送信局２１が、自身にホワイトスペース二次利用の必要性が生じた場合に、リクエストを行い、その結果が通知され、更に、詳細な利用可否判定が実施され、その結果を基に実際に二次利用が行われるまでの動作を表している。セカンダリ送信局２１は、第１の実施形態とＳ１００の処理と同様にして一次リクエストをスペクトルマネージャ１２に送信する（Ｓ４００）。ここで、Ｓ４０１からＳ４０４の処理については、実施形態１のＳ１０２からＳ１０５までの処理と同様なため、詳細な説明を省略する。また、Ｓ４０４のリクエストの結果である利用可チャネルの一覧を受信したセカンダリ送信局２１のＳ４０４以降の処理についてはシーケンスに記載していないが、当該結果を基にチャネルを選択し、二次利用報告及びそれに付随するセカンダリシステムデータベースの更新処理については、実施形態１におけるＳ１０６からＳ１１０までの処理と同様であるため省略している。次に、スペクトルマネージャ１２は、送信した結果である条件付可チャネルが存在するか否かで詳細な利用可否判定を行うかを決定する（Ｓ４０５）。具体的には、条件付可チャネルが存在する場合には、詳細な利用可否判定の試行の必要ありと判定し、存在しない場合には必要なしと判定する。尚、以降の処理であるＳ４０６からＳ４２３の処理については、実施形態１におけるＳ２０２からＳ２１９までの処理と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００６５】
尚、上記の説明では、簡易な利用可否判定に利用可能チャネルデータベース３００を用いたが、これに限定されず、実施形態２の図６に示す可否判定部１１１を用いて都度簡易評価を行い、その結果を基に詳細評価判定部１２２が、詳細評価の必要性の有無を判定してもよい。
【００６６】
本実施形態によれば、スペクトルマネージャが能動的に詳細な利用可否判定を行うことで、セカンダリ送信局は二次リクエストを送信する必要がなく、詳細な判定結果を入手するまでの時間を短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明によれば、周波数の共用を行う無線システムと、システム間の干渉状況に応じて、共用の可否の判定を行う制御装置とで構成されるコグニティブ無線システム等の用途に適用可能である。特に、周波数の共用を行う際に、干渉の評価を行う無線通信の制御システム等の用途に適用可能である。【００６８】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。【００６９】
例えば、上述の実施の形態では、ハードウェアの構成として説明したが、これに限定されるものではなく、スペクトルマネージャの処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。この場合、コンピュータプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。【００７０】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。【００７１】
この出願は、２０１１年１０月２６日に出願された日本出願特願２０１１−２３５０７２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００７２】
１０、１１、１２  スペクトルマネージャ
２０  セカンダリ送信局
３０  データベース
４０  プライマリ送信局
１０１、１１１、１２１  可否判定部
１０２、１１２  リクエスト判定部
１２２  詳細評価判定部
１０３、１１３、１２３  更新部
１０４、１１４、１２４  通信部
２０１  セカンダリ受信局
２１０  送信部
２２０  周波数管理部
２３０  リクエスト部
２４０  通信部
２５０  アンテナ
３００  利用可能チャネルデータベース
３１０  セカンダリシステムデータベース
３２０  プライマリシステムデータベース
３３０  伝搬路情報データベース
３４０  残存干渉量データベース
４０１  プライマリ受信局
１１１１  詳細判定部
１１１２  簡易判定部
【図１】
2013061586.tif 000005
【図２】
2013061586.tif 000006
【図３】
2013061586.tif 000007
【図４】
2013061586.tif 000008
【図５】
2013061586.tif 000009
【図６】
2013061586.tif 000010
【図７】
2013061586.tif 000011
【図８】
2013061586.tif 000012
【図９】
2013061586.tif 000013
【図１０】
2013061586.tif 000014
【図１１】
2013061586.tif 000015
【図１２】
2013061586.tif 000016
【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年4月9日(2014.4.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次利用することの可否を判定するスペクトル制御システムであって、
前記二次利用することによって前記第１の無線通信システムに影響を与える可能性の可否を判定する第１の判定手段と、
前記第１の無線通信システムに影響を与える可能性があると判定された前記周波数帯域を、前記第１の判定手段よりも詳細な判定基準を用いて前記二次利用することの可否を判定する第２の判定手段とを備える、スペクトル制御システム。
【請求項２】
前記第１の判定手段は、二次利用が可能な周波数帯域の一覧と、前記第２の判定手段によって二次利用することの可否が判定される周波数帯域の一覧とを、前記第２の無線システムの送信局の地点に対応付けて格納されたデータベースを用いて抽出することを特徴とする請求項１記載のスペクトル制御システム。
【請求項３】
前記第２の判定手段は、二次利用が想定される前記第２の無線システムの送信局から、前記第１の無線システムの受信局に与える干渉量の予測に基づいて前記二次利用することの可否を判定することを特徴とする請求項１又は２記載のスペクトル制御システム。
【請求項４】
前記第２の判定手段は、二次利用が想定される時刻において、前記周波数帯域を利用する前記送信局以外の前記第２の無線システムの送信局から、前記受信局に与える干渉量の予測に基づくことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスペクトル制御システム。
【請求項５】
前記第２の判定手段は、地形情報と地物情報との少なくとも一つを考慮した伝搬推定を用いて、前記受信局に与える干渉量を予測することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスペクトル制御システム。
【請求項６】
前記第１の判定手段は、前記第１の無線通信システムに影響を与える可能性があると判定される周波数帯域の情報を、前記第２の無線システムに通知し、
前記第２の無線システムは、前記通知された周波数帯域に対して、前記二次利用の可否判定を申請することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスペクトル制御システム。
【請求項７】
前記第１の判定手段によって二次利用することの可否が判定された周波数帯域に対して、前記第２の判定手段によって、二次利用することの可否を判定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスペクトル制御システム。
【請求項８】
第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域のうち、第２の無線通信システムが二次利用することが可能な周波数帯域が、前記第２の無線通信システムの地点に対応付けて格納されたデータベースであって、
第１の判定基準を用いて前記二次利用が可能と判定された周波数帯域の一覧と、前記第１の判定基準よりも詳細な基準を用いて二次利用することの可否が判定される周波数帯域の一覧が格納されていることを特徴とするデータベース。
【請求項９】
第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次利用することの可否を判定するスペクトル制御方法であって、
第１の判定基準を用いることによって、前記二次利用することによって前記第１の無線通信システムに影響を与える可能性の可否を判定し、
前記第１の無線通信システムに影響を与える可能性があると判定された前記周波数帯域を、前記第１の判定手段前記第１の判定基準よりも詳細な判定基準を用いて前記二次利用することの可否を判定する、スペクトル制御方法。
【請求項１０】
第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次利用することの可否を判定するスペクトル制御プログラムであって、
第１の判定基準を用いることによって、前記二次利用することによって前記第１の無線通信システムに影響を与える可能性の可否を判定するステップと、
前記第１の無線通信システムに影響を与える可能性があると判定された前記周波数帯域を、前記第１の判定手段前記第１の判定基準よりも詳細な判定基準を用いて前記二次利用することの可否を判定するステップと、をコンピュータに実行させるスペクトル制御プログラム。
【国際調査報告】
2013061586.tif 000018
2013061586.tif 000019