(57)【要約】送受信手段と、他の無線通信システムの無線機から送信された無線電波を検出する検出手段とを少なくとも備える複数台のコグニティブ無線機を含む無線通信システムに、複数台のコグニティブ無線機で構成される無線機グループの各コグニティブ無線機に無線電波を検出させる周波数帯域を決定する制御部を備えることとした。
2009084463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送受信部と、他の無線通信システムの無線機から送信された無線電波を検出する検出部とを少なくとも備える複数台のコグニティブ無線機を含み、
更に、前記複数台のコグニティブ無線機で構成される無線機グループの各コグニティブ無線機に無線電波を検出させる周波数帯域を決定する制御部を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記無線機グループのコグニティブ無線機に検出させる周波数帯域を分割し、分割した周波数帯域に、前記無線機グループの各コグニティブ無線機を割当てることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記無線機グループのコグニティブ無線機に検出させる周波数帯域の分割、及び／又は、当該分割された周波数帯域を検出するコグニティブ無線機の割当てに、過去に収集された周波数帯域の検出結果を用いることを特徴とする請求項２記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記無線機グループのコグニティブ無線機に検出させる周波数帯域の分割、及び／又は、当該分割された周波数帯域を検出するコグニティブ無線機の割当てに、前回割当てた時の周波数帯域の検出結果を用いることを特徴とする請求項２又は３記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記無線機グループのコグニティブ無線機から検出結果を収集し、当該検出結果を用いて周波数帯域の使用状況を検査して判別することを特徴とする請求項１ないし４の何れか一記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記無線機グループを成す無線機が検出を担当した周波数帯域の情報と周波数帯域の検出結果とを記録する記憶部を備え、
前記制御部は、前記記憶部に記録された周波数帯域の情報と周波数帯域の検出結果を利用して、前記無線機が検出を担当する周波数帯域を決定する周波数帯域割当部と、検出対象となった周波数帯域が使用可能かどうか検査する検査部を有する
ことを特徴とする請求項１ないし５の何れか一記載の無線通信システム。
【請求項７】
更に、前記記憶部に記録された周波数帯域の情報と周波数帯域の検出結果を利用して、前記無線機グループからサブグループを構成するサブグループ分割部を有し、
前記周波数帯域割当部は、前記サブグループに割当てられた各無線機が検出を担当する周波数帯域を、サブグループ毎に決定する
ことを特徴とする請求項６記載の無線通信システム。
【請求項８】
送受信部と、
他の無線通信システムの無線機から送信された無線電波を検出する検出部と、
複数台の無線機で構成される無線機グループの各無線機に対して、無線電波を検出させる周波数帯域を決定して、前記各無線機に送信する制御部を有することを特徴とする無線機。
【請求項９】
前記制御部は、前記無線機グループの各無線機に検出させる周波数帯域を分割し、分割した周波数帯域に、各無線機を割当てることを特徴とする請求項８記載の無線機。
【請求項１０】
前記制御部は、前記無線機グループの無線機に検出させる周波数帯域の分割、及び／又は、当該分割された周波数帯域を検出する無線機の割当てに、過去に収集された周波数帯域の検出結果を用いることを特徴とする請求項９記載の無線機。
【請求項１１】
前記制御部は、前記無線機グループの無線機に検出させる周波数帯域の分割、及び／又は、当該分割された周波数帯域を検出する無線機の割当てに、前回割当てた時の周波数帯域の検出結果を用いることを特徴とする請求項９又は１０記載の無線機。
【請求項１２】
前記制御部は、さらに前記無線機グループの無線機から検出結果を収集し、当該収集した検出結果に基づいて、検出対象となった周波数帯域が使用可能かどうか検査して判別することを特徴とする請求項８ないし１１の何れか一記載の無線機。
【請求項１３】
前記無線機グループを成す無線機が検出した周波数帯域の情報と周波数帯域の検出結果とを記録する記憶部を備え、
前記制御部は、
前記記憶部に記録された周波数帯域の情報と周波数帯域の検出結果を利用して、前記無線機が検出を担当する周波数帯域を決定する周波数帯域割当部と、
検出対象となった周波数帯域が使用可能かどうか検査する検査部と
を有することを特徴とする請求項８ないし１２の何れか一記載の無線機。
【請求項１４】
更に、前記記憶部に記録された周波数帯域の情報と周波数帯域の検出結果を利用して、自機が所属する無線機グループからサブグループを構成するサブグループ分割部を有し、
前記周波数帯域割当部は、前記サブグループに割当てられた各無線機が検出を担当する周波数帯域を、サブグループ毎に決定する
ことを特徴とする請求項１３に記載の無線機。
【請求項１５】
前記サブグループ分割部は、
前記無線機グループの無線機が検出を担当した他の無線通信システムの周波数帯域と異なる周波数帯域を、次回以降の他の無線通信システムの検出周波数帯域として前記無線機に割り当てるよう、自機が所属する無線機グループをサブグループに分割する
ことを特徴とする請求項１４記載の無線機。
【請求項１６】
前記サブグループ分割部は、
次回以降の他の無線通信システムの検出時に、他の無線通信システムの検出実績を有する無線機を、均一又は少なくとも含む様にサブグループを再編成する
ことを特徴とする請求項１４又は１５記載の無線機。
【請求項１７】
前記サブグループ分割部は、
次回以降の他の無線通信システムの検出時に、検出対象の周波数帯域の中で、前記無線機グループの無線機が検出を担当した周波数帯域と離れた周波数帯域を、次回以降の他の無線通信システムの検出周波数帯域に設定する様にサブグループを再編成する
ことを特徴とする請求項１４ないし１６の何れか一記載の無線機。
【請求項１８】
前記サブグループ分割部は、
過去にグルーピングした無線機を、別のサブグループに分割してグルーピングする様にサブグループを再編成する
ことを特徴とする請求項１４ないし１７の何れか一記載の無線機。
【請求項１９】
送受信部と、
前記送受信部を介して受信する分担された周波数帯域を担当して、他の無線通信システムの無線機から送信された無線電波を検出する検出部とを有し、
前記送受信部で、前記検出部で検出した検出結果を送信することを特徴とする無線機。
【請求項２０】
前記担当する周波数帯域は、検出対象となる周波数帯域全体を分割した一つまたは複数の周波数帯域であることを特徴とする請求項１９に記載の無線機。
【請求項２１】
送受信部と、他の無線通信システムの無線機から送信された無線電波を検出する検出部とを少なくとも備える複数台のコグニティブ無線機で構成される無線通信システムで使用される無線電波の検出方法であって、
制御部が、前記複数台のコグニティブ無線機で構成される無線機グループの各コグニティブ無線機に無線電波を検出させる周波数帯域を決定し、
前記送受信部により、前記各コグニティブ無線機に決定した周波数帯域を割り当てることを特徴とする無線電波の検出方法。
【請求項２２】
制御部は、更に、
前記無線機グループのコグニティブ無線機に検出させる周波数帯域を分割し、分割した周波数帯域に、各コグニティブ無線機を割当て、
前記コグニティブ無線機から検出結果を収集し、当該検出結果を用いて周波数帯域の使用状況を判別する
ことを特徴とする請求項２１に記載の無線電波の検出方法。
【請求項２３】
前記無線機グループのコグニティブ無線機に検出させる周波数帯域の分割、及び／又は、当該分割された周波数帯域を検出する無線機の割当てに、過去に収集された周波数帯域の検出結果、及び／又は、前回割当てた時の周波数帯域の検出結果を用いる
ことを特徴とする請求項２２記載の無線電波の検出方法。
【請求項２４】
前記無線機グループの無線機が検出を担当した他の無線通信システムの周波数帯域と異なる周波数帯域を、次回以降の他の無線通信システムの検出周波数帯域として割り当てるよう、前記無線機グループからサブグループを構成する
ことを特徴とする請求項２３記載の無線電波の検出方法。
【請求項２５】
前記無線機グループの無線機が他の無線通信システムの周波数帯域の情報を取得し、
前記取得した周波数帯域の情報を用いて、
次回以降の他の無線通信システムの検出用に他の無線通信システムの検出実績を有する無線機を均一又は少なくとも含む様に、
又は、次回以降の他の無線通信システムの検出用に自機が所属する無線機グループの無線機が検出を担当した周波数帯域と離れた周波数帯域を次回以降の他の無線通信システムの検出周波数帯域に設定する様に、
又は、過去にグルーピングした無線機を別のサブグループに分割してグルーピングする様に、
サブグループを再編成する
ことを特徴とする請求項２２ないし２４の何れか一記載の無線電波の検出方法。
【請求項２６】
前記制御部は、送受信部と、前記送受信部を介して受信した割り当てられた周波数帯域を担当して検出する検出部とを有する無線機に対して、無線電波を検出する周波数帯域を通知し、
前記無線機は、前記送受信部で、前記検出部で検出した検出結果を返信し、
前記制御部は、前記返信された検出結果に基づいて検出対象となった周波数帯域が使用可能かどうか検査する
ことを特徴とする請求項２２ないし２５の何れか一記載の無線電波の検出方法。
【請求項２７】
無線通信システムにおけるコグニティブ無線機のプログラムであって、
前記コグニティブ無線機に、
他の無線通信システムの無線機から送信された無線電波を検出させ、
複数台のコグニティブ無線機で構成される無線機グループの各コグニティブ無線機で無線電波を検出させる周波数帯域を決定させ、
前記各コグニティブ無線機に決定した周波数帯域を割り当てさせることを特徴とするプログラム。
【請求項２８】
前記各コグニティブ無線機に無線電波を検出させる周波数帯域の決定と割り当てにおいて、周波数帯域を分割し、分割した周波数帯域に、無線機グループの各コグニティブ無線機を割当てさせることを特徴とする請求項２７記載のプログラム。
【請求項２９】
前記周波数帯域の分割、及び／又は、当該分割された周波数帯域を検出するコグニティブ無線機の割当てに、過去に収集された周波数帯域の検出結果を用いることを特徴とする請求項２８記載のプログラム。
【請求項３０】
前記周波数帯域の分割、及び／又は、当該分割された周波数帯域を検出する無線機の割当てに前回割当てた時の周波数帯域の検出結果を用いる
ことを特徴とする請求項２８又は２９記載のプログラム。
【請求項３１】
コグニティブ無線機に、更に、
前記無線グループのコグニティブ無線機から、他の通信システムの無線機から送信された無線電波の検出結果を収集させ、
当該収集した検出結果に基づいて、検出対象となった周波数帯域が使用可能かどうか検査させることを特徴とする請求項２７ないし３０のいずれか一に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周囲の無線環境を認知して使用する周波数帯を定める無線機及び無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
周囲の無線環境に応じて、適応的に無線通信に用いるパラメータを変更する無線通信システムであるコグニティブ無線においては、周囲の無線環境を認知（無線信号を検出）し、その無線環境に応じてパラメータの最適化を行う。特に、他の無線通信システム（以後プライマリシステムと記載する）に割り当てられた周波数帯域においてコグニティブ無線通信システムがセカンダリシステムとして周波数帯域を共有して利用することで周波数帯域の利用効率を向上できる。
周波数帯域をプライマリシステムとセカンダリシステムで共有する際、プライマリシステムを優先的に保護する必要がある。このため、プライマリシステムは、予め割り当てられた周波数帯域を優先的に利用できる。また、セカンダリシステムはプライマリシステムへの干渉を回避するために、プライマリシステムに使用されていない周波数帯域を利用するか、プライマリシステムで許容される干渉量以下となるよう通信を行う必要がある。即ち、セカンダリシステムは、周波数帯域の使用前に、プライマリシステムによる当該帯域の使用状況を正確に識別する必要がある。
セカンダリシステムによって周波数帯域の使用状況を識別する方法は概ね２通りに分類できる。
一方は、通信開始前にセカンダリシステムの使用候補周波数帯域において、プライマリシステムの使用中の周波数帯域をセカンダリシステムの無線機が検出する方法である。もう一方は、セカンダリシステムが使用中の周波数帯域において、プライマリシステムの通信の開始を検出する方法である。この場合、セカンダリシステムは、周波数帯域の使用を停止して使用可能な他の周波数帯域を用いて通信を行なう。
プライマリシステムが使用する周波数帯（セカンダリシステムが使用したい周波数帯域）を検出する具体的な方法として、セカンダリシステム無線機（コグニティブ無線機）が周囲の無線信号を検出する手段としてスペクトラムセンシングがある。スペクトラムセンシングは大別すると、時間平均により求めた受信信号電力の大きさにより判定する電力検出による方法と、プライマリシステムの送信信号に含まれる特徴量を検出に利用する方法がある。信号の特徴量を利用した方法としては、プライマリシステムの送信信号に含まれる周期定常性を利用した方法や、受信信号内のパイロット信号系列と同一の系列をセカンダリシステム無線機で用意し、受信信号系列と相関をとる方法がある。このような技術は、例えば、非特許文献１及び特許文献１に記載されている。
特許文献１には、他の無線機器（プライマリシステム）に割当てられた無線チャネル（無線帯域）が空き状態かを検出する無線チャネル検出手段を備えるコグニティブ通信システムが記載されている。当該コグニティブ通信システムでは、無線チャネルを検出して、空いていた場合（プライマリシステムが使用していない場合）に有効期間を定め、当該有効期間が切れた場合に無線基地局がコグニティブ通信システムの無線端末に有効期間が切れた周波数帯域の検出を指示して無線チャネルの空き状態を再確認している。また、当該文献には、受信信号を解析処理して、周波数特性、振幅特性、アクセス方式、変調方式などを識別するスペクトラムセンシング技術も記載されている。
尚、特許文献１に記載された様な個別のセカンダリシステム無線機によるスペクトラムセンシングでは、フェージング、シャドーイング、距離減衰、周波数相関の影響等の周囲の無線伝搬環境の影響により、プライマリシステムの確実な検出が難しい。同じく、セカンダリシステム無線機の個体に起因する検出精度や検出の失敗などの影響を強く受ける。
次に、複数のセカンダリシステムの無線機による協調センシングの概念を図１に示し説明する。図１には、既存の無線機である送信を行うプライマリシステム無線機１００と受信を行うプライマリシステム無線機１１０、同一通信方式が使用可能であるセカンダリシステムの全ての無線機または一部の無線機から構成されたグループ（無線機グループ）に含まれるセカンダリシステム無線機２００〜２３０がある。図１では、例として４つのセカンダリシステム無線機から構成されるグループ（無線機グループ）を示す。グループに含まれるセカンダリシステム無線機は、一台の主ノード２００とその他の従ノード２１０、２２０、２３０に分類される。尚、従ノード２１０、２２０、２３０は、主ノードと同一の構成としてもよいし、異なる構成でもよい。
ここでは、グループに含まれる主ノード２００、従ノード２１０、２２０、２３０が個々にプライマリシステムの検出を行う。そして検出に用いられるスペクトラムセンシング方法は、非特許文献１や特許文献１に示されている方法やそれら以外の方法でもよく、特に制限はない。
各従ノードは検出を行った後、夫々主ノード２００に対して検出情報を送信する。主ノード２００は、従ノードから受信した使用周波数帯の検出情報と主ノード２００自身が行った検出情報とを合わせて利用し、検出した周波数帯域がプライマリシステムに使用されているか否かを判定する。主ノード２００は、従ノードに対して、使用可能な周波数帯域を通知する。
上述したように、協調センシングでは、各セカンダリシステム無線機が個別に行うスペクトラムセンシング方法にどのような方法を用いても良い。しかし、電力検出によるスペクトラムセンシングと比べ、パイロット信号との相関値を利用する方法等の特徴量を利用したスペクトラムセンシングでは、プライマリシステムの検出精度が高いが、処理時間が長い。このため、広範囲な周波数帯域に含まれる全てのチャネルに対して特徴量を利用したスペクトラムセンシングを適用することは好ましくない。そこで、広範囲な周波数帯域に含まれる全てのチャネルに対して効率良く検出可能な技術が望まれる。
上記広範囲な周波数帯域を検出する技術の一例として、特許文献２が挙げられる。特許文献２には、セカンダリシステムの使用中のチャネルにおいて、長さが異なる２種類の待機時間をチャネル内に用意し、二段階に分けてプライマリシステムの検出を行う方法が記載されている。当該方法では、所定の周期内に、第一段階の検出で用いられる一つまたは複数の短い待機時間と、第二段階の検出で用いられる一つの長い待機時間が設けられる。短い待機時間は、各チャネルと対応付けられており、各セカンダリシステム無線機は、対応するチャネルに対して上述の電力検出など所要時間が短く処理量の小さいスペクトラムセンシングを用いたセンシングを行う。セカンダリシステム無線機は、得られた結果からプライマリシステムに使用されている可能性が十分に低いチャネルの、第二段階の検出を省略する。例えば、電力検出で得られた電力値があらかじめ決定した閾値を常に下回るチャネル等は、第二段階で検出が省略される。次に長い待機時間では、セカンダリシステム無線機が、残ったチャネルに対してのみ、特徴量を利用した上述のスペクトラムセンシングを用いてより精度の高いプライマリシステムの検出を行う。
上記方法では、処理時間の短い電力検出等のスペクトラムセンシングを第一段階に用いることで、特徴量を利用したスペクトラムセンシングを行うチャネルをあらかじめ限定し、処理時間を削減している。
【特許文献１】特開２００７−８８９４０号公報
【特許文献２】ＷＯ２００７０９６８１９号公報
【非特許文献１】Ｄ．Ｃａｂｒｉｃ，Ｓ．Ｍ．Ｍｉｓｈｒａ，Ｒ．Ｗ．Ｂｒｏｄｅｒｓｅｎ，”Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｉｓｓｕｅｓ  ｉｎ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ  ｓｅｎｓｉｎｇ  ｆｏｒ  ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ  ｒａｄｉｏｓ，”出典：ｔｈｅ  Ｔｈｉｒｔｙ−Ｅｉｇｈｔｈ  Ａｓｉｌｏｍａｒ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｓｉｇｎａｌｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ（２００４年１１月）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
次に、説明を明瞭とする為、図２Ａ，図２Ｂを用いて、８つのセカンダリシステム無線機が同一の周波数帯域を対象としてプライマリシステムの無線信号を検出する例を示す。
図２Ａでは、横軸を周波数、縦軸を電力とし、プライマリシステムの信号が信号３０１、３０２、３０３として記載されている。当該プライマリシステムの信号は、例えば、テレビやラジオなどの各局に割振られた周波数帯の信号である。また、信号がない周波数帯域（チャネル）は、プライマリシステムで使用されていないことを表す。図２Ａの例では、セカンダリシステムで使用するチャネルをｃｈ１〜ｃｈ８の８つに分割している。
図２Ｂでは、横軸は周波数、縦軸は＃１から＃８はセカンダリシステムの第１無線機から第８無線機と対応する。また、点線で囲まれた領域は、各セカンダリシステム無線機が検出を行う周波数帯域を表し、チャネル毎に縦の点線で区切られている。各セカンダリシステムの無線機は、ｃｈ１から順次ｃｈ８まで、プライマリシステムが使用しているか否かを検出する。
図中の○、×はそれぞれ、セカンダリシステム無線機における各チャネルの検出結果であり、○は「当該帯域をプライマリシステムが使用中でない」、×は「当該帯域をプライマリシステムが使用中である」ことを示す。図２Ｂの例では、図２Ａに示した様に、プライマリシステムがｃｈ１、ｃｈ５、ｃｈ８の３つｃｈに係る周波数帯域を使用中であり、セカンダリシステムの第１無線機から第８無線機が行なう検出結果が×と成っている。
尚、図２Ｂでは、グループに含まれる８つ全てのセカンダリシステム無線機を、主ノードと従ノードの区別をせずにノード＃ｎの表記で表している。これらの表記は、図９、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４、図１５、図１７、図１８、図１９の各図においても共通とする。
このように、各セカンダリシステムの無線機が、全ての周波数帯域（チャネルを）を順次検出を行なった場合には、多くのリソースを費やす必要があり、効率的でない。
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、効率的に他の無線通信システムを検出可能とする無線通信システム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】
【０００４】
本発明に係る無線通信システムは、送受信部と、他の無線通信システムの無線機から送信された無線電波を検出する検出部とを少なくとも備える複数台のコグニティブ無線機を含み、更に、前記複数台のコグニティブ無線機で構成される無線機グループの各コグニティブ無線機に無線電波を検出させる周波数帯域を決定する制御部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、効率的に他の無線通信システムを検出可能とする無線通信システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、プライマリシステムと協調センシングを行うセカンダリシステムの構成を示す図である。
図２Ａは、全セカンダリシステム無線機が同一の周波数帯域において協調センシングを行う場合の周波数帯域割当を示す説明図である。
図２Ｂは、全セカンダリシステム無線機が同一の周波数帯域において協調センシングを行う場合の周波数帯域割当を示す説明図である。
図３は、主ノードのセカンダリシステム無線機を示す機能ブロック図である。
図４は、主ノードの制御部を示す機能ブロック図である。
図５は、別の主ノードを示す機能ブロック図である。
図６は、従ノードのセカンダリシステム無線機を示す機能ブロック図である。
図７は、別の従ノードを示す機能ブロック図である。
図８は、主ノードの検出に関する動作を示すフローチャートである。
図９は、セカンダリシステム無線機で構成されるサブグループとプライマリシステムの検出を担当する周波数帯域割当の一例を示す図である。
図１０は、セカンダリシステム無線機で構成されるサブグループとプライマリシステムの検出を担当する周波数帯域割当の一例を示す図である。
図１１は、セカンダリシステム無線機で構成されるサブグループとプライマリシステムの検出を担当する周波数帯域割当の一例を示す図である。
図１２は、セカンダリシステム無線機で構成されるサブグループとプライマリシステムの検出を担当する周波数帯域割当の一例を示す図である。
図１３は、セカンダリシステム無線機で構成されるサブグループとプライマリシステムの検出を担当する周波数帯域割当の一例を示す図である。
図１４は、サブグループの再編成と周波数帯域再割当の一例を示す図である。
図１５は、サブグループの再編成と周波数帯域再割当の一例を示す図である。
図１６は、従ノードの検出に関する動作を表すフローチャートである。
図１７は、第２の実施の形態におけるサブグループの再編成と周波数帯域再割当の一例を示す図である。
図１８は、第３の実施の形態におけるサブグループの再編成と周波数帯域再割当の一例を示す図である。
図１９は、第４の実施の形態におけるサブグループの再編成と周波数帯域再割当の一例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の第１の実施の形態を図３ないし図１６に基づいて説明する。
本実施の形態は、主ノードから複数の従ノードに対して、プライマリシステムの検出を行なう周波数帯域を指示すると共に、主ノード５００が検出結果を収集して解析することによって、効果的にプライマリシステムを検出可能とすることを特徴とする。以降、主ノードと、主ノードの指示によってプライマリシステムを検出する従ノードから構成される無線機グループを協調グループと記載し、説明する。
図３は、第１の実施の形態におけるセカンダリシステム無線機（コグニティブ無線機）である主ノード５００を示す機能ブロック図である。尚、説明を明瞭にする為、本発明と関係の少ない主ノードの細部については、記載を省略する。
主ノード５００は、セカンダリシステム間で通信を行うための送信機５０１及び受信機５０３と、プライマリシステムが周波数帯域を使用しているか否か、即ち、他の通信システムの無線機から送信された無線電波を検出するセンサー部５０２（検出部）と、プライマリシステムの周波数割当を記憶する周波数割当情報記憶部５０４と、主ノード５００と各従ノードが過去に検出を担当した周波数帯域の情報とその検出結果を収集して記憶する検出結果記憶部５０５と、無線機グループの各無線機に無線電波を検出させる周波数帯域を決定すると共に各種演算処理及び制御処理を行う制御部５０６とを備える。尚、記憶部の分割は任意であり、複数の記憶部に分散させて情報を記憶しても良いし、ひとつの記憶部に全ての情報を記憶しても良い。
図４は、主ノード５００の制御部５０６を示す機能ブロック図である。
制御部５０６は、協調グループに含まれる従ノードと主ノード５００を一つまたは複数のサブグループに分割するサブグループ分割部７０１と、各サブグループに含まれるセカンダリシステム無線機が検出を担当する周波数帯域を割り当てる周波数帯域割当部７０２と、検出結果から判別してプライマリシステムが要求する周波数帯域使用条件を満たすかどうか検査する検査部７０３とを備える。
サブグループ分割部７０１は、検出結果記憶部５０５に記憶された主ノード５００と各従ノードが検出を担当する周波数帯域の情報及びその検出結果を利用し、サブグループの編成、再編成を行う。また、サブグループ分割部７０１は、セカンダリシステム無線機がどのサブグループに含まれるかという情報を、送信機５０１に送る。
周波数帯域割当部７０２は、周波数割当情報記憶部５０４に記憶されたプライマリシステムの周波数割当情報と、検出結果記憶部５０５に記憶された主ノード５００と各従ノードが検出を担当した周波数帯域の情報とその検出結果を利用して、初回、及び次の段階での検出に用いる各サブグループが担当する周波数帯域の割当（決定）、及び再割当を行う。また、周波数帯域割当部７０２は、各サブグループが検出を担当する周波数帯域の情報を送信機５０１に送る。
検査部７０３は、検出結果記憶部５０５に記憶された主ノード５００と各従ノードが検出を担当した（過去に収集した）周波数帯域の情報とその検出結果を利用して、プライマリシステムに要求される周波数帯域の使用条件を満たすかどうか検査を行う。検査部７０３は、検査を行った結果、当該帯域の使用条件を満たす場合には、当該帯域が使用可能であることを送信機５０１に送る。また、検査部７０３は、当該帯域の使用条件を満たさない場合には、サブグループ分割部７０１と周波数帯域割当部７０２に、当該帯域が使用不可である情報を送る。
図５は、別の主ノード６００を示す機能ブロック図である。主ノード６００は、プライマリシステムの検出にシステム毎の特徴量を利用したスペクトラムセンシングを用いる。主ノード６００では、主ノード５００の構成に加えて、プライマリシステムから送信される信号のシンボル長やパイロット信号等を記憶するシステムパラメータ記憶部６０１が設けられている。システムパラメータ記憶部６０１は、センサー部５０２と共にプライマリシステムの特徴量を利用したスペクトラムセンシングに用いられる。
尚、本発明において、主ノードの構成は５００と６００の何れを用いても実現できる。
図６は、セカンダリシステム無線機である従ノード５１０を示す機能ブロック図である。尚、説明を明瞭にする為、本発明と関係の少ない従ノードの細部については、記載を省略する。
従ノード５１０は、セカンダリシステム間で通信を行うための送信機５１１及び受信機５１３と、通知された検出対象となる周波数帯域においてプライマリシステムの検出を担当して行うセンサー部５１２（検出部）と、プライマリシステムの周波数割当を記憶する周波数割当情報記憶部５１４とを備える。
ここで担当とは、検出対象となる周波数帯域全体を分割した一つまたは複数の周波数帯域においてプライマリシステムの検出を従ノードが受け持つことをいう。
図７は、別の従ノード６１０を示す機能ブロック図である。従ノード６１０は、プライマリシステムの検出にシステム毎の特徴量を利用したスペクトラムセンシングを用いる。従ノード６１０では、従ノード５１０の構成に加えて、プライマリシステムから送信される信号のシンボル長やパイロット信号等を記憶するシステムパラメータ記憶部６１１が設けられている。システムパラメータ記憶部６１１は、センサー部５１２と共にプライマリシステムの特徴量を利用したスペクトラムセンシングに用いられる。
尚、本発明において、従ノードの構成は５１０と６１０の何れを用いても実現できる。
次に第１の実施の形態の動作例について説明する。
図８は、主ノード５００のプライマリシステムの検出に関する動作を示すフローチャートである。以下このフローチャートを用いて説明する。
主ノード５００の制御部５０６は、検出の開始を決定する（ステップＳ１０００）。
次に、制御部５０６のサブグループ分割部７０１は、協調グループに含まれる従ノードと主ノード５００自身を合わせて一つまたは複数のサブグループに分割する。更に、制御部５０６の周波数帯域割当部７０２は、プライマリシステムの検出の為に各サブグループの担当する周波数帯域を割り当てる（ステップＳ１０１０）。ここで、同一サブグループに含まれる従ノードは全て、同一の周波数帯域においてプライマリシステムの検出を行う様にする。尚、サブグループの分割及び周波数帯域の割当は、後に例を示し詳説する。
次に、送信機５０１は、ステップＳ１０１０においてサブグループ毎に割り当てられた周波数帯域を従ノードに通知する（ステップＳ１０２０）。
次に、センサー部５０２は、主ノード５００自身が含まれるサブグループに割り当てられた周波数帯域においてプライマリシステムの検出を行う（ステップＳ１０３０）。
次に、受信機５０３は、従ノードから送信されてくる検出結果を受信する（ステップＳ１０４０）。
更に、制御部５０６の検査部７０３は、従ノードから受信した検出結果及び主ノード５００自身が行った検出結果、主ノード５００と従ノードの過去の検出結果を用いて、周波数帯域使用条件を満たしているかどうか検査し、使用条件を満たしいている場合は、次ステップに進み、使用条件を満たしいていない場合には、ステップＳ１０１０に戻る（ステップＳ１０５０）。尚、使用条件を満たしていない場合は、ステップＳ１０１０として、検出結果記憶部５０５に記録されている主ノード５００と従ノードが過去に検出を担当した周波数帯域の情報とその検出結果の情報を利用して、サブグループの再編成と各サブグループが検出を担当する周波数帯域の再割当を行い、ステップＳ１０２０に進む。
制御部５０６は、周波数帯域使用条件を満たしている場合は、検出が完了したことを表すＡｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ（ＡＣＫ）を全ての従ノードに送信する（ステップＳ１０６０）。
制御部５０６は、周波数帯域使用条件を満たすまで上記動作は繰り返す。周波数帯域使用条件を満たしＡＣＫを送信した後に検出に関する動作が終了となる（ステップＳ１０７０）。
このように、主ノードを中心に、協調グループを構成し、検出対象の周波数帯域をサブグループに分割して、当該サブグループを検出する従ノードを割当てることで、検出対象の周波数帯域を使用しているプライマリシステムを効率よく検出可能とできる。
更に、後述するように主ノードがサブグループの再決定及び周波数帯域再割当を行なうことで、プライマリシステムの検出精度を保ちつつ、各ノードの処理量、処理時間を削減できる。即ち、効率的に他の無線通信システムを検出可能とできる。
次に、ステップＳ１０１０で行なわれるサブグループの分割と各サブグループが検出を行う周波数帯域の割当と、再サブグループの分割と再割当とを複数例示し、説明する。
図９は、セカンダリシステム無線機で構成されるサブグループとプライマリシステムの検出を担当する周波数帯域割当の一例を示す図である。
図９では、全８ノード（８台のセカンダリシステム無線機）の協調グループを分割し、ノード＃１とノード＃２がサブグループ＃１（４０１）に、ノード＃３とノード＃４がサブグループ＃２（４０２）に、ノード＃５とノード＃６がサブグループ＃３（４０３）に、ノード＃７とノード＃８がサブグループ＃４（４０４）に、割り当てられている。本例では、各セカンダリシステム無線機が主ノードであるか従ノードであるかは特に区別していない。主ノードも従ノードと同様に、自らが割当てた周波数帯域を検出して、協調センシングの一部を受持つ。
図９の例では、全てのサブグループは、２つのチャネル分の周波数帯域を含んでいる。この例では、各ノードが行うスペクトラムセンシングの処理負担が均一となるように、同一のチャネル数が割り振られている。各セカンダリシステム無線機によって、各チャネルに対してプライマリシステム検出のためのスペクトラムセンシングが行われ、その結果が○（当該帯域をプライマリシステムが使用中でない）、×（当該帯域をプライマリシステムが使用中である）で示されている。
図１０は、セカンダリシステム無線機で構成されるサブグループとプライマリシステムの検出を担当する周波数帯域割当の別の一例を示す図である。
図９と図１０で示されるサブグループ分割と周波数帯域割当の異なる点は、図１０では全ノード数が７であり、ノード＃６がサブグループ＃３（４１３）とサブグループ＃４（４１４）の両方に含まれている。このようにサブグループを分割することにより、ノード＃６が他のノードと比べてより高精度なスペクトラムセンシング手法を使用可能である場合や、ノード＃６が電源供給可能であって他のノードと比べて電力の消費が問題とならない場合などに効果的に協調センシングを行える。この例のように、複数のサブグループに含まれるセカンダリシステム無線機があってもよい。
図１１は、セカンダリシステム無線機で構成されるサブグループとプライマリシステムの検出を担当する周波数帯域割当の更に別の一例を示す図である。
図１１に示されたサブグループ分割と周波数帯域割当の例では、全８ノードが８サブグループに分割されているため、分割された各周波数帯域におけるプライマリシステムの検出は、全て１ノードで行われる。各ノードがスペクトラムセンシングを行う周波数帯域を１台毎に分離することで、スペクトラムセンシングをより広帯域に行うことができる。同じく、各ノードでのスペクトラムセンシングに要する処理量が削減可能になる。この例のように、各サブグループに含まれるノード数は、複数でなく、一つであってもよい。
図１２は、セカンダリシステム無線機で構成されるサブグループとプライマリシステムの検出を担当する周波数帯域割当の更に別の一例を示す図である。
図１２に示されたサブグループ分割と周波数帯域割当の例では、サブグループ毎に割り当てられた各周波数帯域が連続となっておらず離散的に配置されている。また、サブグループ＃３（４２３）に割り当てられた周波数帯域には、連続した周波数帯域でないチャネルが含まれている。この例のように、分割された各周波数帯域は連続している必要はなく、また、分割された周波数帯域内のチャネルも同様に連続している必要はない。さらに、図１２のように分割された各周波数帯域に含まれているチャネルの数、各チャネルの帯域幅は一定でなくてよい。
図１３は、セカンダリシステム無線機で構成されるサブグループとプライマリシステムの検出を担当する周波数帯域割当の更に別の一例を示す図である。
図１３に示される例では、各サブグループに含まれたセカンダリシステム無線機の数が異なっている。各周波数帯域の過去の検出結果が利用できる場合など、プライマリシステムによる使用頻度の高い周波数帯域やプライマリシステムによる使用頻度の低い周波数帯域を分類し、この例のように主ノードがプライマリシステムの使用頻度に応じてスペクトラムセンシングを行わせるノード数を変えることが可能である。例えば図１３では、サブグループ＃１（４３１）で割当てられた周波数帯域は、過去の当該帯域の検出結果からプライマリシステムによる使用頻度が低い帯域であると判断できる場合、セカンダリシステムが当該帯域を使用するプライマリシステムへ干渉を与える確率は低いので、スペクトラムセンシングを行うノード数を１とする。これに対し、サブグループ＃２（４３２）に割当てられた周波数帯域は、過去の当該帯域の検出結果からプライマリシステムによる使用頻度が高いと判断できる場合には、セカンダリシステムが当該帯域を使用するプライマリシステムに干渉を与える可能性が高いため、スペクトラムセンシングを行うノード数を３と増やしてより高精度な検出を行うことで、プライマリシステムへの与干渉の確率を低減するという方法が可能である。
また、各周波数帯域でスペクトラムセンシングを行うノード数を変えることで、積極的に空き周波数帯域を利用する方法も可能である。例えば、図１３のサブグループ＃１（４３１）で割当てられた周波数帯域は、過去の当該帯域の検出結果からプライマリシステムによる使用頻度が高い帯域であると判断できる場合、セカンダリシステムで当該帯域を使用できる可能性が低いため、スペクトラムセンシングを行うノード数を１とする。これに対し、サブグループ＃２（４３２）に割当てられた周波数帯域は、過去の当該帯域の検出結果からプライマリシステムによる使用頻度が低いと判断できる場合には、セカンダリシステムで使用できる可能性が高いため、スペクトラムセンシングを行うノード数を３と増やすことでより高精度な検出を行い、確実にプライマリシステムに使用されていない周波数帯域を検出することが可能である。
以上の図９、図１０、図１１、図１２、図１３の例では、各セカンダリシステム無線機の検出結果を、プライマリシステムが周波数帯域を「使用中でない」か「使用中である」の何れかで表した。しかし、検出結果はこれに限定される必要はない。例えば、各ノードがスペクトラムセンシングに電力検出を用いる場合は、受信電力値やそれを幾つかのレベルで量子化した値を検出結果としてもよい。例示の説明では、説明を明瞭にする目的で、「使用中でない」か「使用中である」の２値で検出結果を表すことにする。
また、図８のステップＳ１０５０の検査で用いる周波数帯域使用条件としては、例えばプライマリシステムに要求された誤検出確率の値を下回ることが相当する。誤検出確率は、プライマリシステムが存在するにも関わらず、プライマリシステムの検出に失敗し、プライマリシステムが周波数帯域を「使用中でない」と判断する確率を表す。この場合、プライマリシステムに要求される、または、あらかじめポリシーとして定められた誤検出確率を満たすような検出結果が得られた場合、主ノード５００から従ノードへＡＣＫが送信される。
また、図８のステップＳ１０５０で周波数帯域使用条件を満たさなかった場合のサブグループの再編成と各サブグループが検出を担当する周波数帯域の再割当は、各セカンダリシステム無線機によって既に検出を行った担当帯域と異なる帯域の検出を担当するようにサブグループの再編成、周波数帯域の再割当を行う。換言すれば、自機が所属する協調グループの無線機が検出済みの他の無線通信システムの周波数帯域と異なる周波数帯域を、次回以降の他の無線通信システムの検出周波数帯域として割り当てるよう、自機が所属する協調グループをサブグループに分割する。
図１４は、サブグループの再編成と周波数帯域再割当の一例を示す図である。図１４には、図上部に第一段階のサブグループの構成と周波数帯域割当を記載し、図下部にその後の第二段階のサブグループ再編成の構成と周波数帯域再割当を記載する。尚、上部の周波数帯域と下部の周波数帯域は、同じ周波数帯域である。
図上部の第一段階では、セカンダリシステムの８ノード（＃１〜＃８）を４サブグループに分割してプライマリシステムの検出を行っている。各ノードの検出結果は、プライマリシステムが周波数帯域を「使用中でない」場合に○、「使用中である」場合には×となっており、各サブグループに割り当てられた分割帯域内の２チャネルそれぞれに、２ノードの検出結果が与えられている。これら検出結果を従ノードから受信した主ノード５００は、各チャネルにおけるプライマリシステムの使用状況を判断する。
図１４に記載の例では、主ノード５００は、各サブグループ内の２ノードの検出結果が○の場合にはそのチャネルに○（使用できる可能性が高いチャネルに相当）を、１ノードの検出結果が○であり、もう一方のノードの検出結果が×の場合は△（使用できるか、できないかの判断ができないチャネルに相当）を、両２ノードの検出結果が×の場合には×（使用できない可能性が高いチャネルに相当）と判断する。
この判断結果が各チャネルの下部に示されている。主ノード５００は、使用するチャネルの候補として、判断結果が○と△である４つのチャネルを選択する。次に第二段階のプライマリシステムの検出では、図１４下部のようにサブグループを再編成して、ノード＃５、ノード＃６、ノード＃７、ノード＃８が含まれた新しいサブグループ＃１（４５１）と、ノード＃１、ノード＃２、ノード＃３、ノード＃４が含まれた新しいサブグループ＃２（４５２）とを設定し、それぞれに周波数帯域を割り当てる。
ここで図１４下部では、新しいサブグループ＃１（４５１）に割り当てられた２つのチャネルは、図１４上部にあるように、元々ノード＃１、ノード＃２、ノード＃３、ノード＃４に割り当てられたチャネルであり、第一段階で割当てられたノードとは、異なるノードが第二段階において割当てられている。新しいサブグループ＃２（４５２）に割り当てられた周波数帯域についても同様である。
こうして、各ノードが割り当てられた周波数帯域の検出を行った後、従ノードが主ノード５００に検出結果を送信し、主ノード５００は受信した検出結果に基づき再び周波数帯域使用条件を満たすかどうか検査を行う。図１４下部の各チャネルの下部分には、第一段階と第二段階の検出結果で○と判断された合計のノード数、すなわち「使用中でない」と判断した合計のノード数が示されている。当該合計のノード数を用いて、通信に使用するチャネルを選定しても良い。
このように主ノード５００では、第一段階の検出結果とサブグループ再編成後の第二段階の検出結果を合わせて用いた検査を行うこともできる。
図１５は、サブグループの再編成と周波数帯域再割当の別の一例を示す図である。
図１５では、第一段階の検出時には、サブグループ毎に２チャネルを割り当てているが、サブグループを再編成した二度目の検出時には、サブグループ毎に１チャネルの割当となっている。このように第一段階の検出と第二段階の検出時に、各ノードが検出を行うチャネル数を変更しても良い。
図１６は、従ノード５１０のプライマリシステムの検出に関する動作を示すフローチャートである。以下このフローチャートを用いて説明する。
従ノード５１０は、検出動作を開始する（ステップＳ１１００）。
受信機５１３は、主ノード５００から送信されたプライマリシステムの検出を行う周波数帯域（チャネル）の指示を受信する（ステップＳ１１１０）。
センサー部５１２は、通知された周波数帯域におけるプライマリシステムの検出を行う（ステップＳ１１２０）。
送信機５１１は、ステップＳ１１２０における検出結果を主ノード５００に報告する（ステップＳ１１３０）。
次に、受信機５１３は、主ノード５００から送信された、次の段階でプライマリシステムの検出を行う周波数帯域の通知、又は、プライマリシステムの検出を完了したことを知らせるＡＣＫを受信する（ステップＳ１１４０）。
受信機５１３は、ＡＣＫを受信したか識別し、受信した場合には次ステップに進み、受信しない場合（プライマリシステムの検出を行う周波数帯域の通知を受信した場合）は、ステップＳ１１２０における当該帯域におけるプライマリシステムの検出を行う（ステップＳ１１５０）。
受信機５１３は、ＡＣＫを受信した場合には、検出を終了する（ステップＳ１１６０）。
尚、上記の第１の実施の形態の動作では、プライマリシステムの検出を失敗する確率を低くするために、第二段階以降（二目以降、次回以降）のプライマリシステムの検出時に過去の検出結果を利用して、プライマリシステムが使用している可能性の低い周波数帯域をセカンダリシステムが使用する周波数帯域の候補として選択し、第二段階以降の検出を行っている。これとは反対に、同様の動作で、より広帯域な周波数帯域を確保するために、プライマリシステムが使用している可能性の高い周波数帯域を選び、本当に使用不可能かどうかを検査する目的で第二段階以降の検出を行うことも可能である。
また、上記実施の形態では、主ノードと従ノードとが第一段階、第二段階・・・と同期を取りつつ動作する。同期は、主ノードから発せられる同期信号に基づいて行えばよい。また、非同期で動作させてもよく、このときは、主ノードが収集できた現状の検出結果と過去の検出結果とを用いて適時処理を行えばよい。また、上記実施の形態では、主ノードは、主ノードから従ノードへの周波数帯域の通知を送信し、全ての従ノードの検出結果を受信するまで、処理を停止するが、必ずとも停止する必要はない。このときは、主ノードが収集できた現状の検索結果と過去の検索結果とを用いて適時処理を行えばよい。
次に、第１の実施の形態の効果について説明する。第１の実施の形態では、第二段階以降の検出で各セカンダリシステム無線機が既にプライマリシステムの検出を行った周波数帯域とは異なる周波数帯域に割り当てるよう再編成した後に検出を行うよう構成されているため、各周波数帯域では、より多くの異なるセカンダリシステム無線機の検出結果が利用でき、セカンダリシステムが空間的に異なって配置されていることを利用して無線伝搬環境の影響を軽減できるので、プライマリシステム検出の確実性を向上できる。換言すれば、各周波数帯域で、より多くの異なるセカンダリシステム無線機での検出結果が利用できるようになるため、マルチユーザダイバーシチ効果が得られ、無線伝搬の影響（フェージング、シャドーイング）を軽減することができるようになる。
次に、第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態では、第１の実施の形態の主ノードの動作（図８のステップＳ１０５０で周波数帯域使用条件を満たさなかった場合のサブグループの再編成の方法）のみが異なる。
第２の実施の形態におけるサブグループの再編成方法では、次回以降の他の無線通信システムの検出時に、他の無線通信システムの検出実績を有する無線機を、均一又は少なくとも含む様にサブグループを再編成する。換言すれば、過去の検出時にプライマリシステムが存在しないと判断したセカンダリシステム無線機のみで構成されるサブグループ、または、そのようなセカンダリシステム無線機が多く含まれるサブグループを作らないよう再編成する。
図１７は、第２の実施の形態におけるサブグループの再編成と周波数帯域再割当の一例を示す図である。本例では、説明を明瞭とするため４つのセカンダリシステム無線機（ノード＃１、ノード＃２、ノード＃３、ノード＃４）の周波数帯域割当のみを表記し、その他のセカンダリシステム無線機の表記は省略する。
図１７上部の第一段階の検出では、プライマリシステムが存在しない（○）と判定しているセカンダリシステム無線機は、サブグループ＃２（４８２）に割り当てられていたノード＃３とノード＃４となっている。そこで図１７下部の第二段階の検出では、ノード＃３とノード＃４が同じサブグループに含まれないようにサブグループの再編成を行い、ノード＃３は新しいサブグループ＃１（４８３）に、ノード＃４は新しいサブグループ＃２（４８４）に割り当てられている。
次に、第２の実施の形態の効果について説明する。第２の実施の形態の効果は、プライマリシステムの検出の確実性を向上できることである。これは、プライマリシステムが存在すると判断したセカンダリシステム無線機は高い平均Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ（ＳＮＲ）を持つ可能性が高いが、プライマリシステムを検出しなかったセカンダリシステム無線機は低い平均ＳＮＲを持つ可能性が高いので、低い平均ＳＮＲを持つ可能性の高いセカンダリシステム無線機を同一のサブグループに含めないようにすることで、プライマリシステムが存在するかしないかに関わらずに、どのセカンダリシステム無線機もプライマリシステムが存在しないと判断してしまうサブグループが作られる確率を低減できるためである。
即ち、プライマリシステムが存在しないと判断したセカンダリシステム無線機は、平均ＳＮＲが低い可能性がある為、平均ＳＮＲの低い無線機のみで構成されるサブグループを構成しないようにすることで、プライマリシステムが存在するにも関わらず、存在しないと誤判定する確率を低減させる。
次に、第３の実施の形態について説明する。
第３の実施の形態では、第１の実施の形態の主ノードの動作（図８のステップＳ１０５０で周波数帯域使用条件を満たさなかった場合のサブグループの再編成方法と周波数帯域の割当方法）のみが異なる。
第３の実施の形態におけるサブグループの再編成方法と各サブグループに割り当てられたプライマリシステムを検出する周波数帯域の再割当方法では、第二段階以降の検出時に、各セカンダリシステム無線機が過去に検出を担当した周波数帯域と離れた周波数帯域を割り当てるようにサブグループの再編成と周波数帯域の再割当を行う。換言すれば、次回以降の他の無線通信システムの検出時に、自機が所属する協調グループの無線機が検出済みの周波数帯域と異なる離れた周波数帯域を、次回以降の他の無線通信システムの検出周波数帯域に設定する様にサブグループを再編成する。
図１８は、第３の実施の形態におけるサブグループの再編成と周波数帯域再割当の一例を示す図である。本例では、説明を明瞭にするため一つのセカンダリシステム無線機（ノード＃１）のみを表記し、その他のセカンダリシステム無線機の表記は省略する。
図１８上部の第一段階の検出では、ノード＃１は、周波数ｆ４の周波数帯域に割り当てられている。そこで、ノード＃１が周波数ｆ４から離れた周波数に割り当てられるようサブグループの再編成と周波数帯域の再割当が行われ、図１８下部の第二段階の検出ではノード＃１は周波数ｆ８の周波数帯域に割り当てられている。
次に、第３の実施の形態の効果について説明する。第３の実施の形態の効果は、プライマリシステムから送信される信号が、検出を行う周波数帯域内において周波数相関を持つ信号であり、その信号が周波数選択性フェージングの影響を受けている場合に、プライマリシステムの検出の確実性を向上できることにある。その理由は、周波数選択性フェージングの環境下では、離れた周波数帯域で互いに周波数相関が低くなるため、第二段階以降の検出時に周波数相関が低い周波数帯域を選択することで、平均ＳＮＲが高いセカンダリシステム無線機が周波数選択性フェージングによる受信レベルの落ち込みに常に影響されることを回避し、平均ＳＮＲの高いセカンダリシステム無線機の検出を有効に活用できるためである。即ち、周波数選択性フェージングの影響を受けたチャネルは、周波数の離れたチャネル間で相関が下がる為、平均ＳＮＲが高い無線機に常に受信レベルの低いチャネルを割り当てることを防ぐことができる。
次に、第４の実施の形態について説明する。
第４の実施の形態では、第１の実施の形態の主ノードの動作（図８のステップＳ１０５０で周波数帯域使用条件を満たさなかった場合のサブグループの再編成方法）のみが異なる。
第４の実施の形態におけるサブグループの再編成方法は、過去の検出時に同一のサブグループに含まれていたセカンダリシステム無線機を再編成時には別サブグループに含まれるよう再編成する。換言すれば、過去にグルーピングした無線機を、別のサブグループに分割してグルーピングする様にサブグループを再編成する。
図１９は、第４の実施の形態におけるサブグループの再編成の一例を示す図である。本例では、説明を明瞭にするため二つのセカンダリシステム無線機（ノード＃１、ノード＃２）のみを表記し、その他のセカンダリシステム無線機は省略する。
図１９上部の第一段階の検出では、ノード＃１とノード＃２は、同一のサブグループ＃１（４８５）に含まれている。そこで図１９下部の第二段階の検出では、ノード＃１とノード＃２が別なサブグループに含まれるようにするため、新しいサブグループ＃１（４８６）にノード＃１が、新しいサブグループ＃２（４８７）にノード＃２が含まれるよう、サブグループの再編成が行われる。
次に、第４の実施の形態の効果について説明する。第４の実施の形態の効果は、プライマリシステムの検出の確実性を向上できることにある。この理由は、サブグループに含まれる幾つかのセカンダリシステム無線機が低い平均ＳＮＲであった場合に、それらのセカンダリシステム無線機を常に同じサブグループ内に含めることによって、プライマリシステムが存在しないと判断しやすいサブグループが作られる確率を低減できるためである。換言すれば、平均ＳＮＲの低い無線機で構成されたサブグループがあった場合に、その影響を常に受けないようにできる。
このように、本発明によれば、複数のコグニティブ無線機を連携させることで、以下のいずれかの効果又は複合的な効果を奏する。
フェージング、シャドーイング、距離減衰の影響等の周囲の無線伝搬環境の影響を受けにくい検出が行なえること。
同じく、セカンダリシステム無線機の個体に起因する検出精度や検出の失敗などの影響を受けにくい検出が行なえること。
また、過去の周波数帯域割当の情報と検出結果を利用することで、次の段階の検出時に、各周波数帯域で、より多くの異なるセカンダリシステム無線機の検出結果が利用できるような周波数帯域の割当が可能となり、無線伝搬の影響が軽減できること。
更に、過去の検出結果を利用することで、プライマリシステムの検出に失敗する可能性が高いセカンダリシステム無線機の組み合わせが発生する確率を低減できること。
同じく、過去の周波数帯域割当の情報を利用することで、検出結果が常に同じ周波数選択性フェージングの影響を受けることを回避できること。
即ち、本発明によれば、効率的に他の無線通信システムを検出可能とする無線通信システムを提供できる。
尚、上記例示した複数のサブグループの割当方法は、異なる方法を同時に組み合わせた方法や、異なる方法を複数段で適時組合わせて用いることによって、更に効果的に他の無線通信システムを検出可能とできる。
尚、各無線機の各部及び各種手段は、ハードウェア又は、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせを用いて実現しても良い。ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせた形態では、ＲＡＭにプログラムが展開され、プログラムに基づいて制御部等のハードウェアを動作させることによって、各部及び各種手段を実現する。また、前記プログラムは、記憶媒体に記録されて頒布されても良い。当該記録媒体に記録されたプログラムは、有線、無線、又は記録媒体そのものを介して、メモリに読込まれ、制御部等を動作させる。尚、記録媒体を例示すれば、オプティカルディスクや磁気ディスク、半導体メモリ装置、ハードディスクなどが挙げられる。
また、上記実施の一形態では、無線通信システムの制御部を主ノードに内蔵して記載したが、制御部は従ノードと通信可能であれば何れに設けても良い。例えば、無線通信システムと無線通信可能な管理設備に設けても良い。また、従ノードが有線通信可能であれば、ネットワークサーバに設けても良い。また、制御部との通信を一部の従ノードからは無線を介して通信し、一部の従ノードからは有線を介して通信する様にしても良い。
尚、本発明は、上記実施の形態、実施例に限定されるものではない。本発明の構成や動作は、本発明の請求の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更を行なうことができる。
本発明の用途としては、無線通信システム間やシステム内の各ユーザ間で周波数共用を行うシステムにおいて、その周波数帯域が他のシステムや他のユーザに既に使用されているか、又は使用を開始されたかどうかを判断する無線通信システムに適用できる。また、本発明は、セカンダリシステムが使用中の周波数帯域におけるプライマリシステムの検出だけでなく、通信開始時におけるプライマリシステムの検出にも同様に適用できる。また、本発明は、プライマリシステムの検出だけでなく、同一の周波数帯域を使用している別なセカンダリシステムやその他のシステムの検出にも適用できる。
この出願は、２００７年１２月２８日に出願された日本出願特願２００７−３４１３７６号、及び２００８年４月１５日に出願された日本出願特願２００８−１０５４７３号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。
【図１】
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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１６】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2009084463.tif 000016
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2009084463.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月14日(2009.4.14)
【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】
送受信部と、他の無線通信システムの無線機から送信された無線電波を検出する検出部とを少なくとも備える複数台のコグニティブ無線機を含み、
更に、前記複数台のコグニティブ無線機で構成される無線機グループの各コグニティブ無線機に無線電波を検出させる周波数帯域を決定する制御部を備え、
前記制御部は、前記無線機グループのコグニティブ無線機に検出させる周波数帯域の分割、及び／又は、当該分割された周波数帯域を検出するコグニティブ無線機の割当てに、過去に収集された周波数帯域の検出結果を用いることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記制御部は、前記無線機グループのコグニティブ無線機に検出させる周波数帯域の分割、及び／又は、当該分割された周波数帯域を検出するコグニティブ無線機の割当てに、前回割当てた時の周波数帯域の検出結果を用いることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記無線機グループのコグニティブ無線機から検出結果を収集し、当該検出結果を用いて周波数帯域の使用状況を検査して判別することを特徴とする請求項１又は４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記無線機グループを成す無線機が検出を担当した周波数帯域の情報と周波数帯域の検出結果とを記録する記憶部を備え、
前記制御部は、前記記憶部に記録された周波数帯域の情報と周波数帯域の検出結果を利用して、前記無線機が検出を担当する周波数帯域を決定する周波数帯域割当部と、検出対象となった周波数帯域が使用可能かどうか検査する検査部を有する
ことを特徴とする請求項１又は４ないし５の何れか一記載の無線通信システム。
【請求項７】
更に、前記記憶部に記録された周波数帯域の情報と周波数帯域の検出結果を利用して、前記無線機グループからサブグループを構成するサブグループ分割部を有し、
前記周波数帯域割当部は、前記サブグループに割当てられた各無線機が検出を担当する周波数帯域を、サブグループ毎に決定する
ことを特徴とする請求項６記載の無線通信システム。
【請求項８】
送受信部と、
他の無線通信システムの無線機から送信された無線電波を検出する検出部と、
複数台の無線機で構成される無線機グループの各無線機に対して、無線電波を検出させる周波数帯域を決定して、前記各無線機に送信する制御部とを有し、
前記制御部は、前記無線機グループの無線機に検出させる周波数帯域の分割、及び／又は、当該分割された周波数帯域を検出する無線機の割当てに、過去に収集された周波数帯域の検出結果を用いる
ことを特徴とする無線機。
【請求項９】
（削除）
【請求項１０】
（削除）
【請求項１１】
前記制御部は、前記無線機グループの無線機に検出させる周波数帯域の分割、及び／又は、当該分割された周波数帯域を検出する無線機の割当てに、前回割当てた時の周波数帯域の検出結果を用いることを特徴とする請求項８記載の無線機。
【請求項１２】
前記制御部は、更に前記無線機グループの無線機から検出結果を収集し、当該収集した検出結果に基づいて、検出対象となった周波数帯域が使用可能かどうか検査して判別することを特徴とする請求項８又は１１に記載の無線機。
【請求項１３】
前記無線機グループを成す無線機が検出した周波数帯域の情報と周波数帯域の検出結果とを記録する記憶部を備え、
前記制御部は、
前記記憶部に記録された周波数帯域の情報と周波数帯域の検出結果を利用して、前記無線機が検出を担当する周波数帯域を決定する周波数帯域割当部と、
検出対象となった周波数帯域が使用可能かどうか検査する検査部と
を有することを特徴とする請求項８又は１１ないし１２の何れか一記載の無線機。
【請求項１４】
更に、前記記憶部に記録された周波数帯域の情報と周波数帯域の検出結果を利用して、自機が所属する無線機グループからサブグループを構成するサブグループ分割部を有し、
前記周波数帯域割当部は、前記サブグループに割当てられた各無線機が検出を担当する周波数帯域を、サブグループ毎に決定する
ことを特徴とする請求項１３に記載の無線機。
【請求項１５】
前記サブグループ分割部は、
前記無線機グループの無線機が検出を担当した他の無線通信システムの周波数帯域と異なる周波数帯域を、次回以降の他の無線通信システムの検出周波数帯域として前記無線機に割り当てるよう、自機が所属する無線機グループをサブグループに分割する
ことを特徴とする請求項１４記載の無線機。
【請求項１６】
前記サブグループ分割部は、
次回以降の他の無線通信システムの検出時に、他の無線通信システムの検出実績を有する無線機を、均一又は少なくとも含む様にサブグループを再編成する
ことを特徴とする請求項１４又は１５記載の無線機。
【請求項１７】
前記サブグループ分割部は、
次回以降の他の無線通信システムの検出時に、検出対象の周波数帯域の中で、前記無線機グループの無線機が検出を担当した周波数帯域と離れた周波数帯域を、次回以降の他の無線通信システムの検出周波数帯域に設定する様にサブグループを再編成する
ことを特徴とする請求項１４ないし１６の何れか一記載の無線機。
【請求項１８】
前記サブグループ分割部は、
過去にグルーピングした無線機を、別のサブグループに分割してグルーピングする様にサブグループを再編成する
ことを特徴とする請求項１４ないし１７の何れか一記載の無線機。
【請求項１９】
（削除）
【請求項２０】
（削除）
【請求項２１】
送受信部と、他の無線通信システムの無線機から送信された無線電波を検出する検出部とを少なくとも備える複数台のコグニティブ無線機で構成される無線機グループを有する無線通信システムで使用される無線電波の検出方法であって、
過去に収集された周波数帯域の検出結果、及び／又は、前回割当てた時の周波数帯域の検出結果を用いて、前記無線機グループに無線電波を検出させる周波数帯域を分割し、分割した周波数帯域に、各コグニティブ無線機を割当て、
前記各コグニティブ無線機に割当てた周波数帯域を通知し、
前記コグニティブ無線機から検出結果を収集し、
当該検出結果を用いて周波数帯域の使用状況を判別する
ことを特徴とする無線電波の検出方法。
【請求項２２】
（削除）
【請求項２３】
（削除）
【請求項２４】
前記無線機グループの無線機が検出を担当した他の無線通信システムの周波数帯域と異なる周波数帯域を、次回以降の他の無線通信システムの検出周波数帯域として割り当てるよう、前記無線機グループからサブグループを構成する
ことを特徴とする請求項２１記載の無線電波の検出方法。
【請求項２５】
前記無線機グループの無線機が他の無線通信システムの周波数帯域の情報を取得し、
前記取得した周波数帯域の情報を用いて、
次回以降の他の無線通信システムの検出用に他の無線通信システムの検出実績を有する無線機を均一又は少なくとも含む様に、
又は、次回以降の他の無線通信システムの検出用に自機が所属する無線機グループの無線機が検出を担当した周波数帯域と離れた周波数帯域を次回以降の他の無線通信システムの検出周波数帯域に設定する様に、
又は、過去にグルーピングした無線機を別のサブグループに分割してグルーピングする様に、
サブグループを再編成する
ことを特徴とする請求項２１又は２４に記載の無線電波の検出方法。
【請求項２６】
送受信部と、周波数帯域を担当して検出する検出部とを有する無線機に対して、無線電波を検出する周波数帯域を通知し、
前記検出部で検出した検出結果を返信し、
前記返信された検出結果に基づいて検出対象となった周波数帯域が使用可能かどうか検査する
ことを特徴とする請求項２１又は２４ないし２５の何れか一記載の無線電波の検出方法。
【請求項２７】
複数台のコグニティブ無線機で構成される無線機グループを有する無線通信システムにおけるコグニティブ無線機のプログラムであって、
制御部に、
過去に収集された周波数帯域の検出結果を用いて、前記無線機グループに検出させる周波数帯域を分割し、分割された周波数帯域を検出する各コグニティブ無線機の割当てを決定させる
ことを特徴とするプログラム。
【請求項２８】
（削除）
【請求項２９】
（削除）
【請求項３０】
前記周波数帯域の分割、及び／又は、当該分割された周波数帯域を検出する無線機の割当てに前回割当てた時の周波数帯域の検出結果を用いる
ことを特徴とする請求項２７記載のプログラム。
【請求項３１】
前記無線機グループのコグニティブ無線機から、他の通信システムの無線機から送信された無線電波の検出結果を収集させ、
当該収集した検出結果に基づいて、検出対象となった周波数帯域が使用可能かどうか検査させることを特徴とする請求項２７又は３０に記載のプログラム。
【請求項３２】
前記無線機グループのコグニティブ無線機が検出を担当した他の無線通信システムの周波数帯域と異なる周波数帯域を、次回以降の他の無線通信システムの検出周波数帯域として割り当てるよう、前記無線機グループからサブグループを構成することを特徴とする請求項２７又は３０ないし３１の何れかに一記載のプログラム。
【請求項３３】
前記無線機グループのコグニティブ無線機が他の無線通信システムの周波数帯域の情報を取得し、
前記取得した周波数帯域の情報を用いて、
次回以降の他の無線通信システムの検出用に他の無線通信システムの検出実績を有するコグニティブ無線機を均一又は少なくとも含む様に、
又は、次回以降の他の無線通信システムの検出用に自機が所属する無線機グループのコグニティブ無線機が検出を担当した周波数帯域と離れた周波数帯域を次回以降の他の無線通信システムの検出周波数帯域に設定する様に、
又は、過去にグルーピングしたコグニティブ無線機を別のサブグループに分割してグルーピングする様に、
サブグループを再編成する
ことを特徴とする請求項２７又は３０ないし３２の何れか一記載のプログラム。
【国際調査報告】
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