(57)【要約】【課題】  本発明は，複数のネットワークが共存していても，干渉を回避することができる無線通信システムなどを提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の無線通信システムは，プライマリーユーザーと，クラスターヘッド機器と，セカンダリーユーザーとを含んでいる。クラスターヘッド機器は，上記プライマリーユーザーを含むクラスター領域にローカルエリアネットワークを提供するためのものである。また，クラスターヘッド機器は，プライマリーユーザーに関する情報及びプライマリー信号に関する情報の一方又は双方の情報等を取得する取得手段と，セカンダリーユーザーに情報を送信する送信手段とを含んでいる。そして，この無線通信システムでは，セカンダリーユーザーが，クラスターヘッド機器の送信手段から受信した情報に基づいて，コグニティブ無線通信等を行う。【選択図】図２
2011193422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コグニティブ無線通信を行うことが可能な無線通信システムであって，
基地局からの無線信号であるプライマリー信号を受信可能なプライマリーユーザーと，
前記プライマリーユーザーを含む所定のクラスター領域にローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を提供するためのクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）と，
前記クラスター領域内にあるセカンダリーユーザーと，
を含み，
前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，
前記プライマリーユーザーに関する情報及び前記プライマリー信号に関する情報の一方又は双方の情報を取得する取得手段と，
前記セカンダリーユーザーに情報を送信する送信手段と，
を含み，
前記セカンダリーユーザーは，
前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の送信手段から受信した情報に基づいて，他のセカンダリーユーザーとの間でコグニティブ無線通信を行うか，又は前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）との間でコグニティブ無線通信を行って当該クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）を介して通信回線に接続する，
無線通信システム。
【請求項２】
前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，
前記取得手段が取得した情報に基づいて，前記セカンダリーユーザーを制御するための制御情報を生成する生成手段，
をさらに含み，
前記送信手段は，前記セカンダリーユーザーに，前記制御情報を送信する，
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の取得手段は，
前記プライマリーユーザーの電源がオフであるかどうかを特定することで，前記プライマリーユーザーに関する情報を取得するものであり，
前記セカンダリーユーザーは，
前記プライマリーユーザーの電源がオフであることを示す情報を前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）から受信した場合，前記プライマリーユーザーが利用可能な周波数帯を利用して前記コグニティブ無線通信を行う，
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の取得手段は，
前記プライマリーユーザーが所定のチャネルを利用するかどうかを特定することで，前記プライマリーユーザーに関する情報を取得するものであり，
前記セカンダリーユーザーは，
前記プライマリーユーザーが所定のチャネルを利用することを示す情報又は前記プライマリーユーザーが利用しないチャネルに関する情報を前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）から受信した場合，前記プライマリーユーザーが利用するチャネルとは別のチャネルを利用して前記コグニティブ無線通信を行う，
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の取得手段は，
前記プライマリー信号のセンシングを行うことで，又は他のデバイスによるセンシングの結果を示すセンシング情報に基づいて，前記プライマリー信号に関する情報を取得するものであり，
前記セカンダリーユーザーは，
前記プライマリー信号に対応する複数のチャネルのうち，前記プライマリーユーザーが利用しないように予め定められている空きチャネルに関する情報を前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）から受信した場合，前記空きチャネルを利用して前記コグニティブ無線通信を行う，
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記クラスター領域とは別のクラスター領域に設置された第２のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）をさらに含み，
前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）と前記第２のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，情報交換を行い，これにより，前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の取得手段は，前記第２のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）から，当該第２のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の近傍にあるプライマリーユーザーに関する情報と，当該第２のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が提供するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）に属するセカンダリーユーザーに関する情報と，を取得する，
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，
前記第２のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）を介して，第３のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）との間で情報交換を行い，これにより，前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の取得手段は，前記第３のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）から，当該第３のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の近傍にあるプライマリーユーザーに関する情報と，当該第３のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が提供するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）に属するセカンダリーユーザーに関する情報と，を取得する，
請求項６に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）と前記第２のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，前記情報交換を，専用の制御チャネルを利用して行う，
請求項６又は請求項７に記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の取得手段は，
前記情報交換によって得られた情報に基づいて，前記セカンダリーユーザーが利用可能な周波数帯を特定し，
前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の送信手段は，
前記取得手段が特定した情報を，前記セカンダリーユーザーに送信する，
請求項６又は請求項７に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の取得手段は，
前記情報交換によって，前記第２のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の前記別のクラスター領域に関する情報を取得するとともに，
前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が提供するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）と，前記第２のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が提供するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）とが互いに干渉するかどうかを特定し，
これにより，前記２つのローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）が互いに干渉しない周波数帯を，前記セカンダリーユーザーが利用可能な周波数帯とする，
請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，
前記クラスター領域を含む広域ネットワーク（ＲＡＮ）に属しており，
前記広域ネットワーク（ＲＡＮ）に属するユーザーに関する情報又は前記広域ネットワーク（ＲＡＮ）に供給されている信号に関する情報の一方又は双方を取得する第２の取得手段，
をさらに含み，
前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の送信手段は，
前記第２の取得手段が取得した情報を前記セカンダリーユーザーに送信する，
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，
前記プライマリーユーザーに搭載されている，
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記セカンダリーユーザーは，
前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が提供するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）と前記第２のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が提供するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）とが互いに干渉する干渉エリア内にあるかどうかを判断する判断手段と，
前記判断手段による判断の結果，干渉エリア内にある場合には，その旨を示す情報を前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）に送信する送信手段と，
を含み，
前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，
前記セカンダリーユーザーの送信手段から受信した情報に基づいて，前記セカンダリーユーザーを制御する制御手段，
を含む，
請求項６に記載の無線通信システム。
【請求項１４】
コグニティブ無線通信を行うことが可能な無線通信システムに設置されるクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）であって，
前記無線通信システムは，
基地局からの無線信号であるプライマリー信号を受信可能なプライマリーユーザーと，
コグニティブ無線通信を行うセカンダリーユーザーと，
を含み，
前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，
前記プライマリーユーザーを含む所定のクラスター領域にローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を提供するためのものであり，
前記プライマリーユーザーに関する情報及び前記プライマリー信号に関する情報の一方又は双方の情報を取得する取得手段と，
前記取得手段が取得した情報を，前記クラスター領域内にあるセカンダリーユーザーに送信する送信手段と，
を含み，
これにより，前記セカンダリーユーザーが，前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の送信手段から受信した情報に基づいて，他のセカンダリーユーザーとの間でコグニティブ無線通信を行うこと，又は，前記セカンダリーユーザーが，前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）との間でコグニティブ無線通信を行って当該クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）を介して通信回線に接続することを可能にする，
クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）。
【請求項１５】
セカンダリーユーザーを含む無線通信システムにおいてコグニティブ無線通信を行うための無線通信方法であって，
前記無線通信システムは，
基地局からの無線信号であるプライマリー信号を受信可能なプライマリーユーザーと，
前記プライマリーユーザーを含む所定のクラスター領域にローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を提供するためのクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）と，
前記クラスター領域内にあるセカンダリーユーザーと，
を含み，
前記無線通信方法は，
前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が，前記プライマリーユーザーに関する情報及び前記プライマリー信号に関する情報の一方又は双方の情報を取得する取得ステップと，
前記取得ステップで取得した情報を前記セカンダリーユーザーに送信する送信ステップと，
前記セカンダリーユーザーが，前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）から受信した情報に基づいて，他のセカンダリーユーザーとの間でコグニティブ無線通信を行うか，又は前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）との間でコグニティブ無線通信を行って当該クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）を介して通信回線に接続する通信ステップと，
を含む，
無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，無線通信システム，無線通信システムに設置されるクラスターヘッド機器（ＣＨＥ），及び無線通信方法に関し，特に，セカンダリーユーザーであるコグニティブ無線通信端末を用いてコグニティブ無線通信を行う無線通信システム，並びに，無線通信システムに設置されるクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）や無線通信システムにおいてコグニティブ通信を行うための無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
米連邦通信委員会（ＦＣＣ）によれば，テレビ用の周波数帯を利用して行われる無線通信が，セカンダリーユーザーとしてのコグニティブ無線通信端末で実現されるべきであるとされている。具体的には，コグニティブ無線通信端末が，ホワイトスペースがあること（つまり，稼働中の信号がないこと）を確認した上で実現されるべきであるとされている。稼働中の信号としては，地上波ディジタルテレビ信号（ＤＴＴ信号：ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  ｓｉｇｎａｌｓ））等のプライマリー信号がある。
【０００３】
したがって，コグニティブ無線通信に際しては，少なくとも，プライマリー信号が所定のスペース・時間・周波数帯においてないことを確認する必要がある。
【０００４】
ここで，プライマリー信号の有無を確認する技術としては，主に，データベース（例えば，テレビホワイトスペース用のデータベース）に関する技術，センシングに関する技術，及びコグニティブパイロットチャネル（ＣＰＣ）に関する技術の３つが挙げられる（例えば，非特許文献１参照。）。そして，セカンダリーユーザーとしてのコグニティブ無線通信端末は，プライマリー信号がないことを確認することで，利用可能な周波数のスペクトラムを用いて通信を行うことができるようになる。
【０００５】
上述した各技術の目的としているところは，ライセンスされているプライマリーユーザーに対して，ライセンスされていないセカンダリーユーザーとしてのコグニティブ無線通信端末が，悪影響を及ぼすような干渉を生成することを防止することにある。なお，干渉回避の必要性は，テレビホワイトスペースを利用する通信に限られて求められるものではなく，ホワイトスペースを利用した通信に共通して求められる。
【０００６】
さらに，テレビホワイトスペースに関するより最近の課題としては以下のようなことも挙げられる。さまざまなコグニティブ無線通信端末（セカンダリーユーザー）がある一定エリア内に存在する場合，そのエリア内において，複数の無線ネットワークが形成されることがある。すなわち，複数の無線ネットワークが所定のエリア内に共存することとなる。このような場合には，コグニティブ無線通信端末間での干渉も回避する必要がある。
【０００７】
そこで，複数の無線ネットワークが共存する場合において干渉を回避するために，共存データベース（センシングデータベース）を設けることが考えられる。共存データベースには，セカンダリーユーザーについての情報が格納されている。この場合，各ユーザーは，共存データベースへアクセスすることで，ネットワークの状況を把握することができる。そして，各ユーザーは，把握した状況に応じて干渉を回避するように動作決定を行うことが可能となる。
【０００８】
しかしながら，各ユーザーが共存データベースへアクセスすると，その分だけ時間がかかる（つまり，遅延（ｄｅｌａｙ）が生じる）。したがって，共存データベースを設けることとは別の方法で，ネットワーク間での干渉を回避する方法が求められている。そして，そのような方法が実現できれば，遅延が生じることなく，複数の無線ネットワークが共存することができることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】“Ｄｉｇｉｔａｌ  ｄｉｖｉｄｅｎｄ：  Ｇｅｏｌｏｃａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ  ａｃｃｅｓｓ”，オフコン（Ｏｆｃｏｍ），２００９年１１月１７日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで，本発明は，複数のネットワークが共存していても，干渉を回避することができる無線通信システム及び無線通信方法を提供することを主な目的とする。
【００１１】
また，本発明は，干渉を回避するために必要な情報を，共存データベースにアクセスすることなく，容易に入手することができる通信システム及び無線通信方法を提供することを第２の目的とする。
【００１２】
また，本発明のその他の目的は，本明細書により明らかとなる。例えば，本発明は，無線通信システムにおいて，プライマリー信号のセンシングに必要な時間を短くしてその効率化を図ることや，セカンダリーユーザーの無線アクセスを効率的に行うことも目的としている。また，本発明は，従来の無線通信システムなどに設置可能なクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の側面は，無線通信システムに関する。この無線通信システムは，コグニティブ無線通信を行うことが可能に構成されている。
【００１４】
上記無線通信システムは，プライマリーユーザーと，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）と，セカンダリーユーザーとを含む。クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，所定の領域（以下，クラスター領域）にローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を提供するためのものである。ここで，クラスター領域は，プライマリーユーザーを含む領域である。そして，このクラスター領域内にセカンダリーユーザーが存在する。
【００１５】
上記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，取得手段と，送信手段とを含む。ここで，取得手段は，プライマリーユーザーに関する情報及びプライマリー信号に関する情報の一方又は双方の情報を取得するための手段である。また，この取得手段は，セカンダリーユーザーに関する情報を取得することが可能である。送信手段は，セカンダリーユーザーに情報を送信するための手段である。
【００１６】
そして，セカンダリーユーザーは，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の送信手段から受信した情報に基づいて，他のセカンダリーユーザーとの間でコグニティブ無線通信を行うか，又は前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）との間でコグニティブ無線通信を行って当該クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）を介して通信回線に接続するように構成されている。ここで，通信回線の一例は，インターネットである。
【００１７】
上述したように，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）を設けることで，共存データベースといったデータベースが不要となる。また，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）がプライマリーユーザーに関する情報やプライマリー信号に関する情報を取得することで，少なくとも，プライマリーユーザーに対する干渉を回避することができる。さらに，プライマリー信号のセンシングを省略するか，又はプライマリー信号のセンシングを簡略化することができる。
【００１８】
また，本発明の好ましい側面では，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が，さらに，生成手段を含んでいる。この生成手段は，上記取得手段が取得した情報に基づいて，セカンダリーユーザーを制御するための制御情報を生成するための手段である。具体的には，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，取得手段で取得した情報を処理した上で，セカンダリーユーザーが行う通信を制御するための情報を上記制御情報として生成する。制御情報の一例としては，セカンダリーユーザーが利用すべきチャネルに関する情報や，どのようにスペクトラムにアクセスするのかに関する情報が含まれている。そして，この場合，上記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の送信手段は，セカンダリーユーザーに制御情報を送信する。これにより，セカンダリーユーザーは，制御情報に従うだけで通信を行うことができることとなる。なお，セカンダリーユーザーは，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の取得手段が取得した情報を処理する能力をもつ場合には，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，上述したような生成手段を含まなくてもよい。
【００１９】
また，本発明の好ましい側面では，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の取得手段が，プライマリーユーザーの電源がオフであるかどうかを特定することで，前記プライマリーユーザーに関する情報を取得するものである。この場合，セカンダリーユーザーは，プライマリーユーザーの電源がオフであることを示す情報をクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）から受信することとなる。そして，その場合，セカンダリーユーザーは，プライマリーユーザーが利用可能な周波数帯を利用してコグニティブ無線通信を行う。したがって，例えば，プライマリーユーザーの電源がオフである場合には，セカンダリーユーザーは，プライマリーユーザーに対して干渉を与えることがないので，あらゆる周波数帯を利用してコグニティブ無線通信を行うことができる。また，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，プライマリーユーザーの電源がオフである場合には，プライマリー信号のセンシングを行う必要が全くない。
【００２０】
また，本発明の好ましい側面では，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の取得手段が，プライマリーユーザーが所定のチャネルを利用するかどうかを特定することで，プライマリーユーザーに関する情報を取得するものである。この場合，セカンダリーユーザーは，プライマリーユーザーが所定のチャネルを利用することを示す情報又はプライマリーユーザーが利用しないチャネルに関する情報をクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）から受信することとなる。そして，セカンダリーユーザーは，プライマリーユーザーが利用するチャネルとは別のチャネルを利用してコグニティブ無線通信を行う。したがって，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，プライマリーユーザーが利用するチャネルについては，プライマリー信号のセンシングを行う必要が全くない。
【００２１】
また，本発明の好ましい側面では，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の取得手段が，プライマリー信号のセンシングを行うことで，又は他のデバイスによるセンシングの結果を示すセンシング情報に基づいて，プライマリー信号に関する情報を取得するものである。なお，この取得手段は，所定の記憶手段（クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）のメモリや，無線通信システム内のデータベース）にアクセスすることでセンシング情報を取得することも可能である。そして，この場合，セカンダリーユーザーは，プライマリー信号に対応する複数のチャネルのうち，プライマリーユーザーが利用しないように予め定められているチャネル（空きチャネル）に関する情報をクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）から受信することとなる。そして，セカンダリーユーザーは，空きチャネルを利用してコグニティブ無線通信を行う。したがって，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，センシング等によってプライマリーユーザーが利用しないように予め定められている空きチャネルに関する情報を取得することができれば，それ以上にセンシング（周波数帯のスキャン）を行う必要や共存データベースへのアクセスを行う必要がない。
【００２２】
また，本発明の好ましい側面では，無線通信システムが，クラスター領域とは別のクラスター領域に設置された第２のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）をさらに含む。この場合，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）と第２のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，情報交換を行うように構成される。この情報交換の際には，別のクラスター領域内のセカンダリーユーザーに関する情報も取得される。このようにすることで，共存データベースにアクセスする必要をなくすことができる。また，例えば，情報交換によって得られた情報を利用することで，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が提供するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）と第２のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が提供するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）が互いに干渉しないようにすることができる。
【００２３】
さらに，本発明のより好ましい側面では，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が，上記第２のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）を介して，第３のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）との間で情報交換を行う。この情報交換の際には，第３のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が提供するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）に属するセカンダリーユーザーに関する情報も取得される。これにより，遠くにあるクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の情報をリレー方式で取得したり，クラスター領域が重複するクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の情報を取得したりすることができるようになる。その結果，第３のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が提供するネットワークに干渉を与えないように，また，そのネットワークから干渉を受けたりしないように制御することができる。
【００２４】
また，本発明のより好ましい側面では，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）と第２のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，上記情報交換を，専用の制御チャネルを利用して行う。なお，この専用の制御チャネルは，無線を利用したもの（例えば，ビーコン送信専用のもの）であってもよいし，有線を利用したものであってもよい。これにより，情報交換の際にプライマリーユーザーに干渉を与えることを防止することができる。
【００２５】
また，本発明のより好ましい側面では，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の取得手段が，情報交換によって得られた情報に基づいて，セカンダリーユーザーが利用可能な周波数帯を特定する。この場合，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の送信手段は，取得手段が特定した情報を，セカンダリーユーザーに送信することとなる。さらに好ましくは，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の取得手段は，セカンダリーユーザーが利用可能な周波数を特定し，セカンダリーユーザーを制御するための制御情報を生成する。ここでの制御情報の一例としては，各クラスター領域内にあるセカンダリーユーザーが特定した周波数帯を（変更せずに）利用する場合，セカンダリーユーザーの送信出力が小さい値であるように制御するための情報がある。この制御情報を用いることにより，干渉を抑えることができる。また，制御情報の別の例としては，各クラスター領域内にあるセカンダリーユーザーが特定した周波数帯を（変更せずに）利用する場合，一方のクラスター領域内にあるセカンダリーユーザーが通信を行うためのタイムスロットと，別のクラスター領域内にあるセカンダリーユーザーが通信を行うためのタイムスロットとを異ならせるための情報がある。より好ましくは，タイムスロットが交互になるように制御が行われる。
【００２６】
なお，ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）は２つに限られることはなく，３つ以上であってもよい。このように，複数のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が情報交換を行うことで，複数のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）が互いに干渉するのを回避することができるようになる。
【００２７】
また，本発明の好ましい側面では，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が，クラスター領域を含む広域ネットワーク（ＲＡＮ）に属している。この場合，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，広域ネットワーク（ＲＡＮ）に属するユーザーに関する情報又は広域ネットワーク（ＲＡＮ）に供給されている信号に関する情報の一方又は双方を取得する第２の取得手段，をさらに含む。そして，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の送信手段は，第２の取得手段が取得した情報もセカンダリーユーザーに送信するように構成される。これにより，クラスター領域内に，広域ネットワーク（ＲＡＮ）に属するユーザー（別のセカンダリーユーザー）が存在していても，広域ネットワーク（ＲＡＮ）に対する干渉も回避することができる。
【００２８】
また，本発明の好ましい側面では，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が，プライマリーユーザーに搭載されている。例えば，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が，プライマリーユーザー用のチップ（ｃｈｉｐ）に搭載されていてもよいし，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が，プライマリーユーザーと有線を介して接続されていてもよい。このようにすることで，上述したような無線通信システムを容易に構成することができる。なお，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，プライマリーユーザーに搭載されていなくてもよく，その場合には，プライマリーユーザーと無線を介して接続されていることが好ましい。
【００２９】
また，本発明のより好ましい側面では，セカンダリーユーザーが，判断手段と送信手段を含んでいる。ここで，セカンダリーユーザーの判断手段は，干渉エリア内にあるかどうかを判断するための手段である。干渉エリアとは，上記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が提供するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）と上記第２のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が提供するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）とが互いに干渉するエリアである。セカンダリーユーザーの送信手段は，上記判断手段による判断の結果，干渉エリア内にある場合には，その旨を示す情報を前記クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）に送信するための手段である。また，この場合，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，制御手段を含んでいる。この制御手段は，セカンダリーユーザーの送信手段から受信した情報に基づいて，セカンダリーユーザーを制御するための手段である。制御の例としては，セカンダリーユーザーが利用可能な周波数の範囲やチャネルを制限又は変更したり，送信出力を小さくしたりすることが挙げられる。この側面によっても，干渉を確実に防止することができる。
【００３０】
本発明の第２の側面は，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）に関する。このクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，従来の無線通信システムなどに設置されて，上述した第１の側面に係る無線通信システムを構成するためのものである。つまり，このクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）を用いれば，上述した第１の側面に係る無線通信システムを構成することができることとなる。
【００３１】
本発明の第３の側面は，無線通信方法に関する。この無線通信方法は，上述した第１の側面に係る無線通信システムと同様に構成された無線通信システムにおいてコグニティブ無線通信（セカンダリーユーザー間の通信や，セカンダリーユーザーの通信回線接続）を行うための方法である。
【００３２】
また，本発明の他の側面は，上述した無線通信方法を実現するためのプログラム（アルゴリズム）や，当該プログラムを格納した記録媒体に関する。そして，そのプログラム（アルゴリズム）は，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）により実行されれば，上述した無線通信方法を実現することができることとなる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば，無線通信システムにおいて，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）がセカンダリーユーザーにコグニティブ通信に必要な情報を通知するので，複数のネットワークが共存していても，干渉を回避することができる。また，本発明によれば，無線通信システムにおいて，セカンダリーユーザーが共存データベースにアクセスする必要がないので，干渉を回避するために必要な情報を遅延なく容易に入手することができる。さらに，本発明によれば，従来の無線通信システムに設置可能なクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）や，無線通信システムにおいて用いられる無線通信方法などを提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は，本発明の態様に係る無線通信システムの構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は，図１の無線通信システムが複数のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）を含む場合であって，複数の無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）が共存する場合を説明するための図である。
【図３】図３は，図１の無線通信システムが複数のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）を含む場合であって，図２に示す場合において，さらに，広域ネットワーク（ＲＡＮ）によって動作する端末を含む場合を説明するための図である。
【図４】図４は，図２や図３に示す無線通信システムにおいて実行される処理とその処理のタイミング（フレーム）を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】図５は，図１におけるクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が実行する処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は，図５のステップＳ２０において報知されるクラスター固有情報の一例を示す図である。
【図７】図７は，情報交換によって情報がリレー方式で伝達される場合の一例を説明するための図であり，セカンダリーユーザーを介して情報が伝達される例を示している。
【図８】図８は，情報交換によって情報がリレー方式で伝達される場合の別の例を説明するための図であり，複数のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）間で情報が伝達される例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明は，例えば，複数の無線通信端末が互いに異なる無線ネットワークに属していても共存することが可能な無線通信システム及び無線通信方法に関する。具体的には，本発明は，無線通信システムが，セカンダリーユーザーであるコグニティブ無線通信端末を含む無線ネットワークを複数含む場合において，それら複数の無線ネットワークが，互いに同一の又は互いに異なる無線アクセス技術に基づいていても，それらの間においてホワイトスペース（又はスペクトラムホール）の共有を可能にする技術に関する。複数のネットワークの共存（つまり，ホワイトスペースの共有）によって，スペクトラムの利用が促進されることとなる。
【００３６】
そこで，本発明では，複数の無線ネットワークが干渉せずに共存させるために，自治的な（ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ）手法を採用する。自治的な手法を採用することで，中央集権的な（ｃｅｎｔｅｒｉｚｅｄ）手法とは異なり，データベースへのアクセスを不要にすることができる。また，本発明では，プライマリー信号のセンシングに必要な時間を短くするか又は削減することも可能となる。
【００３７】
以下，本発明を実施するための形態（態様）を，図面を用いて説明する。しかしながら，以下説明する形態はある例であって，当業者にとって自明な範囲で適宜修正することができる。
【００３８】
図１は，本発明の態様に係る無線通信システムの構成を模式的に示す図である。
【００３９】
図１に示す無線通信システム１では，少なくとも１つのプライマリーユーザー１０と，複数のセカンダリーユーザー２０とが，所定の領域内に配置されている。プライマリーユーザー１０は，例えば，ディジタルテレビセット（ＤＴＶ）であり，基地局（ベースステーション）からのプライマリー信号（ＤＴＴ信号）を受信して，画像を表示したり，音声を出力したりする。ここで，所定の領域とは，プライマリーユーザー１０を含む限られた領域又は空間であり，具体的には，後述するクラスターヘッド機器（ＣＨＥ：ｃｌｕｓｔｅｒ  ｈｅａｄ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）から所定の半径（例えば２０ｍ以内）の範囲内の比較的狭い空間である。以下，このように比較的狭い領域又は空間をクラスター領域ともいうこととする。そして，このクラスター領域内では，複数のセカンダリーユーザー２０が，コグニティブ無線通信を行うためのネットワークを形成できるようになっている。このような場合，無線通信システム１は，別のクラスター領域に形成される無線ネットワークから干渉を受ける可能性がある。なお，干渉の回避については後述する。
【００４０】
そこで，無線通信システム１には，図１に示すように，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０が配置されている。このクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，クラスター領域に，無線のローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）を提供するためのものであり，これにより，複数のセカンダリーユーザー２０は，コグニティブ無線通信を行うことが可能となる。言い換えると，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，対応するクラスター領域内にあるセカンダリーユーザーを制御するためのものである。また，各セカンダリーユーザー２０は，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０との間でコグニティブ無線通信を行って当該クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０を介して通信回線に接続することも可能である。ここで，通信回線の一例は，インターネットである。
【００４１】
クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０について詳細に説明する。クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，以下に説明する機能の少なくとも１つ以上の機能を含むように構成されている。
【００４２】
第１に，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，プライマリーユーザー１０に関する情報を取得する機能（手段）をもつ。このために，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，プライマリーユーザー１０と有線又は無線を介して接続される。また，好ましくは，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，プライマリーユーザー１０に搭載されている。例えば，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，プライマリーユーザー１０用のチップ（ｃｈｉｐ）に搭載されていてもよい。このようにすることで，上述したような無線通信システム１を容易に構成することができる。なお，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，プライマリーユーザーに搭載されていなくてもよい。その場合には，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，プライマリーユーザー１０の近傍（クラスター領域内）に設けられ，プライマリーユーザーと有線又は無線を介して接続される。
【００４３】
クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，プライマリーユーザー１０の電源がオフ（ＯＦＦ）であるかどうかを特定する機能をもつ。なお，プライマリーユーザー１０が複数である場合には，全てのプライマリーユーザー１０の電源がオフであるかが特定される。そして，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，プライマリーユーザー１０に関する情報として，電源に関する情報を各セカンダリーユーザー２０に送信する。この場合，セカンダリーユーザー２０は，プライマリーユーザーが利用可能な周波数帯を利用してコグニティブ無線通信を行うことができることとなる。これは，セカンダリーユーザー２０同士がコグニティブ無線通信を行うことで，クラスター領域内においてプライマリー信号に干渉が生じたとしても，クラスター領域内には，プライマリー信号を利用するデバイスがないことを利用している。すなわち，プライマリーユーザー１０が稼働していない場合，クラスター領域内では，プライマリー信号に対応する周波数帯（複数のチャネル）は全て，セカンダリーユーザー２０が利用可能な周波数帯（ホワイトスペース）である。
【００４４】
また，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，複数の利用可能なチャネルのうち，プライマリーユーザー１０が所定のチャネルを利用するかどうかを特定する機能をもつ。そして，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，プライマリーユーザー１０に関する情報として，プライマリーユーザー１０が所定のチャネルを利用することを示す情報，又はプライマリーユーザー１０が利用しないチャネルに関する情報を，各セカンダリーユーザー２０に送信する。この場合，セカンダリーユーザー２０は，プライマリーユーザー１０が利用するチャネルとは別のチャネルを利用してコグニティブ無線通信を行うことができることとなる。すなわち，セカンダリーユーザー２０が利用可能な周波数帯又はチャネルは，クラスター領域内のプライマリーユーザー１０が利用するチャネルを除く全てのチャネルである。このように，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０をプライマリーユーザー１０の近傍（クラスター領域内）に設けることで，干渉を回避するために必要な情報を容易に取得することができる。
【００４５】
なお，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，プライマリーユーザー１０の電源がオフであるかどうかを特定する機能と，プライマリーユーザー１０が所定のチャネルを利用するかどうかを特定する機能の双方の機能をもつ必要はなく，一方の機能をもつものであってもよい。なお，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，それら双方の機能をもつことが好ましく，これにより，セカンダリーユーザー２０が利用可能な周波数帯（チャネル）をより正確に把握することができる。なお，双方の機能をもつ場合であっても，電源がオフである間は，全てのチャネルが利用可能であるため，プライマリーユーザー１０が所定のチャネルを利用するかどうかを特定する必要はない。
【００４６】
上述したように，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０が，プライマリーユーザー１０に関する情報を取得する機能をもつことで，セカンダリーユーザーが利用可能な周波数帯に関する情報を，干渉を回避するために必要な情報として，容易に取得することができる。具体的には，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０やセカンダリーユーザー２０が，共存データベースにアクセスする必要をなくすことができる。
【００４７】
第２に，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，プライマリー信号に関する情報を取得する機能（手段）をもつ。プライマリー信号に関する情報としては，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０が自らセンシングを行うことで取得したものであってもよいし，他のデバイスが行ったセンシングの結果を示すセンシング情報を入手してそのセンシング情報から取得したものであってもよい。なお，センシング情報を取得するために，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，所定の記憶手段（クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）のメモリや，無線通信システム内のデータベース）にアクセスしてもよい。そして，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，プライマリー信号に対応する複数のチャネルのうち，プライマリーユーザー１０が利用しないように予め定められているチャネル（空きチャネル）を特定し，その空きチャネルに関する情報をセカンダリーユーザー２０に送信する。この場合，セカンダリーユーザー２０は，その空きチャネルを利用してコグニティブ無線通信を行うことができることとなる。
【００４８】
上述したように，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０が，プライマリー信号に関する情報を取得する機能をもつことで，プライマリーユーザー１０が稼働していても，セカンダリーユーザーが利用可能な周波数帯に関する情報を，干渉を回避するために必要な情報として，容易に取得することができる。
【００４９】
第３に，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，別のクラスター領域に設置された第２のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）と情報交換を行う機能をもつ。この情報交換によって，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，別のクラスター領域内にあるプライマリーユーザーユーザーに関する情報やセカンダリーユーザーに関する情報を取得することが可能である。この情報交換によって得られた情報なども，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０が提供するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）に対応するクラスター領域内にあるセカンダリーユーザー２０へ送信される。好ましくは，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，取得した情報を処理した上で，各セカンダリーユーザーを制御するための制御情報を生成する機能をもつ。制御情報の一例としては，セカンダリーユーザーが利用すべきチャネルに関する情報や，どのようにスペクトラムにアクセスするのかに関する情報が含まれている。なお，セカンダリーユーザーが，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の取得手段が取得した情報を受信して処理する能力をもつ場合には，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，上述したような生成する機能をもつ必要はない。なお，クラスター領域と別のクラスター領域とは，互いに重複していてもよいし，互いに離間していてもよい。さらに，クラスター領域と別のクラスター領域とが互いに重複している場合には，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，クラスター領域内のセカンダリーユーザー２０を介して，第２のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）との間で，情報交換をリレー方式で行うことも可能である（図７参照）。
【００５０】
より好ましくは，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，上記第２のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）を介して，第３のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）との間で情報交換を行う。これにより，遠くにあるクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の情報をリレー方式で取得することが可能である（図８参照）。この場合，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，第３のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が提供するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）に対応するクラスター領域内にあるプライマリーユーザーユーザーに関する情報やセカンダリーユーザーに関する情報を取得することが可能である。このようにして得られた情報も，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０が提供するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）に対応するクラスター領域内にあるセカンダリーユーザー２０へ送信される。その結果，第３のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が提供するネットワークに干渉を与えないように，また，そのネットワークから干渉を受けたりしないように制御することができる。
【００５１】
上述した情報交換を行う機能は，無線通信システム１が複数のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）を含む場合に有効である。そこで，無線通信システム１が複数のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）を含む場合について，詳細に説明することとする。
【００５２】
図２及び図３は，図１の無線通信システム１が複数のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）を含む場合を説明するための図である。図２は，複数の無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）が共存する場合を示しており，図３は，図２に示す場合において，さらに，広域ネットワーク（ＲＡＮ）によって動作する端末を含む場合を示している。
【００５３】
図２や図３に示すように，無線通信システム１は，複数のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）を含んでいる。各クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，１つのクラスター領域に設置されている。すなわち，無線通信システム１においては，複数のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が分配的に又は分散的に配置されている。そして，複数のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，上述したように，報知チャネルを介して情報交換を行うようになっており，この情報交換によって得られた情報（プライマリーユーザーユーザーに関する情報やセカンダリーユーザーに関する情報）を利用することで，各クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が提供する無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）が互いに干渉しないように制御する。
【００５４】
図４は，図２や図３に示す無線通信システム１において実行される処理とその処理のタイミング（フレーム）を説明するためのタイミングチャートである。
【００５５】
無線通信システム１において実行される処理は，大きく分けて２種類ある。１つは，複数のネットワークの共存を実現するための前処理であり，図４に示す共存窓（ｃｏｅｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｗｉｎｄｏｗ）に対応するフレームの時間内に実行される。もう１つは，セカンダリーユーザーが実際にコグニティブ無線通信を行う処理であり，図４に示すセカンダリーユーザー用の時間窓（ｔｉｍｅ  ｗｉｎｄｏｗ）に対応するフレームの時間内に実行される。
【００５６】
具体的には，共存窓に対応するフレームでは，各クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，他のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）との間で，情報交換を行う。情報交換の詳細については後述する。また，各クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，この共存窓に対応するフレームの時間内に，情報交換によって得られた情報を利用して，セカンダリーユーザーが利用可能な周波数帯を特定し，その情報を，対応するセカンダリーユーザーに送信する。
【００５７】
さらに，各クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，この共存窓に対応するフレームの時間内に，対応するクラスター領域内にある複数のセカンダリーユーザーのうち，どのセカンダリーユーザーがスペクトラムを利用しようとしているのかによって，利用可能な周波数帯を調整する。また，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，この共存窓に対応するフレームの時間内に，基地局からのプライマリー信号をセンシングする。
【００５８】
セカンダリーユーザー用の時間窓に対応するフレームでは，各セカンダリーユーザーは，対応するクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）から受信した情報に基づいて，データ送信（コグニティブ無線通信）を行う。
【００５９】
図４に示すように，共存窓に対応するフレームの後に，セカンダリーユーザー用の時間窓に対応するフレームが配置される。このフレームの時間内では，プライマリーユーザーに対して干渉が生じないセカンダリーユーザーのみが，コグニティブ無線通信（セカンダリーユーザー間の通信や，セカンダリーユーザーの通信回線接続）を行うことができるようになっている。また，周期的に共存窓に対応するフレームを配置することで，セカンダリーユーザーからのスペクトラム利用の意思を着実に反映させることができ，これにより，スペクトラムの利用を促進することができ，その結果，スペクトラムを効率的に利用することができる。なお，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，例えば，対応するクラスター領域にあるセカンダリーユーザーの数などに応じて，セカンダリーユーザー用の時間窓に対応するフレームの時間を変更して最適化を図ることが好ましい。
【００６０】
図５は，図１におけるクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０が実行する処理の手順を示すフローチャートである。なお，図５に示す処理に対応するプログラム（アルゴリズム）は，例えば記録媒体に格納されている。そして，そのプログラムを，主としてクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０が記録媒体から読み出して実行することにより，図５に示す処理が実現される。
【００６１】
まず，図５に示すステップＳ１０〜Ｓ７０の処理は，上述した共存窓に対応するフレームの時間内にクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０によって実行される。ステップＳ１０では，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，報知チャネルを特定する。この報知チャネルは，複数のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が提供するネットワーク同士の間でセンシング関連情報を交換するためのチャネルであり，例えばセカンダリーユーザーがアクセスすることができない専用の制御チャネルである。なお，この専用の制御チャネルは，無線（例えば，ビーコン）を利用したものであってもよいし，有線を利用したものであってもよい。専用の制御チャネルの例としては，コグニティブパイロットチャネル（ＣＰＣ）の概念と類似したチャネルを挙げることもできる。これにより，情報交換の際にプライマリーユーザー１０に干渉を与えることを防止することができる。
【００６２】
続くステップＳ２０では，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，例えばビーコン（ｂｅａｃｏｎ）を用いて，現在のスペクトラム利用状況等のクラスター固有情報を他のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）へ報知する。クラスター固有情報は，例えば，図６に示すように，プライマリーユーザーやセカンダリーユーザーの周波数の占有状況に関する情報，セカンダリーユーザー（又はクラスターヘッド機器（ＣＨＥ））の地理的な位置（局在位置）に関する情報，セカンダリーユーザーの無線送信機に関する情報，局在位置のチャネルモデルに関する情報，送信出力に関する情報，ＱｏＳ（クオリティオブサービス）に関する情報などがある。好ましくは，クラスター固有情報には，スペクトラム利用の意思に関する情報（例えば，利用しようとしている周波数帯に関する情報）も含まれている。
【００６３】
そして，ステップＳ３０では，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，近くにある他のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）からビーコンを用いて送信されてきた現在のスペクトラム利用情報（ＱｏＳ，サービスタイプ等）と，そのクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の無線送信機の情報（送信出力，局在位置等）とを取得する。すなわち，ステップＳ２０〜Ｓ３０の処理を実行することによって，複数のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）間で情報交換がなされることとなる。また，このようにして，他のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の送信出力や局在位置に関する情報等を取得することで，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０のクラスター領域と，他のクラスター領域とで干渉が生じるかどうか（干渉許容範囲内かどうか）を判断することができることとなる。例えば，２つのクラスター領域が互いに重なる場合には，双方のクラスター領域で，干渉許容範囲（閾値）を超える干渉が生じる可能性が高い。また，通常は，送信出力が大きい場合には，２つのクラスター領域が互いに重なることとなる。ただし，送信出力が大きくても，クラスター領域の地理的な形状などによっては，干渉が許容範囲内となることがある。したがって，送信出力に関する情報と位置に関する情報の双方を考慮して２つのクラスター領域間で干渉が生じるかどうかを判断することが好ましい。
【００６４】
続いて，ステップＳ４０では，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，スペクトラムへのアクセス方法（センシング及びデータ送信等）を決定する。なお，センシングに関する決定は，必要に応じて行われればよい。センシングに関する決定では，センシングの種類やセンシングの範囲が決定され，これにより，例えば，センシングに関する処理を簡略化することができる。このようにして決定した情報は，セカンダリーユーザーを制御するための制御情報として生成される。ここでの制御情報の一例としては，各クラスター領域内にあるセカンダリーユーザーが特定した周波数帯を（変更せずに）利用する場合，セカンダリーユーザーの送信出力が小さい値であるように制御するための情報がある。この制御情報を用いることにより，干渉を抑えることができる。また，制御情報の別の例としては，各クラスター領域内にあるセカンダリーユーザーが特定した周波数帯を（変更せずに）利用する場合，一方のクラスター領域内にあるセカンダリーユーザーが通信を行うためのタイムスロットと，別のクラスター領域内にあるセカンダリーユーザーが通信を行うためのタイムスロットとを異ならせるための情報がある。より好ましくは，タイムスロットが交互になるように制御が行われる。
【００６５】
そして，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，ステップＳ４０で決定したアクセス方法で利用可能なスペクトラム機会を特定する（ステップＳ５０）。このスペクトラム機会の特定に際しては，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０がセンシングを行うことで特定してもよい。又は，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，無線通信システム１内の重なっているクラスター領域の全てのプライマリーユーザー１０がスペクトラムを利用していないことが分かっている場合（例えば，電源がオフである場合や所定のチャネルしか利用していない場合）には，その利用していないスペクトラムがスペクトラム機会として特定される。
【００６６】
また，スペクトラム機会の特定に際しては，送信出力も決定されることが好ましい。例えば，送信出力が十分に小さい値をとるように決定された場合，クラスター領域が狭くなり，結果として，他のクラスター領域との重複部分が狭くなる。これにより，干渉が起こらなくなり，スペクトラムを効率的に利用することができるようになる。
【００６７】
その後，ステップＳ６０では，そのスペクトラム機会が利用可能であるかどうかを判別する（ステップＳ６０）。例えば，スペクトラム機会が特定されても，干渉の可能性がある他のクラスター領域においてそのスペクトラム機会が利用されている場合には，利用可能ではないと判別される。
【００６８】
ステップＳ６０の判別の結果，スペクトラム機会が利用可能である場合には（ステップＳ６０でＹＥＳ），まず，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，クラスター領域内に存在するセカンダリーユーザー等に向けて利用可能なスペクトラムに関する情報を送信する（ステップＳ７０）。なお，このとき送信される情報には，セカンダリーユーザー２０に対してリコンフィギャレーション（再構築）の提案を行うための情報も含まれている。
【００６９】
その後，各セカンダリーユーザーは，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０から送信されてきた情報に基づいて，スペクトラムを利用した無線アクセス（つまり，コグニティブ無線通信）を行う（ステップＳ８０）。ステップＳ８０の処理は，上述したセカンダリーユーザー用の時間窓に対応する期間内に実行される。
【００７０】
その後，本処理を終了するかどうかを判別し（ステップＳ９０），終了しない場合には，ステップＳ２０に戻り，以降の処理を行う。具体的には，次の共存窓に対応するフレームの時間が始まることで，以降の処理が開始される。一方，本処理を終了する場合には（ステップＳ９０でＮＯ），必要な終了処理を行って全ての処理を完了する。
【００７１】
なお，ステップＳ６０の判別の結果，スペクトラム機会が利用可能でない場合には（ステップＳ６０でＮＯ），利用可能なスペクトラム機会が特定されるまで，ステップＳ３０〜Ｓ６０の処理を繰り返す。
【００７２】
上述した態様によれば，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，プライマリーユーザーに関する情報や他のクラスター領域に関する情報を他のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）から入手することができるようになる。ここで，他のクラスター領域に関する情報には，プライマリーユーザーに関する情報や，セカンダリーユーザーに関する情報が含まれる。また，好ましくは，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，対応するクラスター領域内のセカンダリーユーザーに関する情報も取得する。このようにすることで，複数のクラスター領域（ネットワーク）間で，互いに悪影響を及ぼすような干渉の生成を回避することができる。
【００７３】
また，本態様によれば，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，少なくとも，プライマリーユーザー１０が利用する周波数帯又はチャネルについては，プライマリー信号のセンシングを行う必要がない。すなわち，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，従来のように，全ての周波数帯又はチャネルについてスキャンを行う必要がない。したがって，センシングに必要な時間を少なくするか又は削減することができる。結果として，コグニティブ無線通信を開始するまでの時間を短くすることができる。つまり，遅延を防止することができる。また，従来は，セカンダリーユーザーやコグニティブエンジン等が行っていた処理の一部を，本態様では，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０が行い，かつ，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０が，プライマリーユーザー１０に関する情報を事前に取得している。これにより，処理時間を短くすることができる。
【００７４】
また，上述した態様によれば，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，共存データベースなどのデータベースへアクセスする必要がない。このため，データベースへアクセスするための時間を削減することができる。特に，クラスター領域内に多数のセカンダリーユーザーが存在する場合であっても，データベースへのアクセスが不要である点で，コグニティブ無線通信を開始するまでの時間を従来よりも大幅に削減することができる。
【００７５】
また，上述した処理は，無線通信システム１に分散的に又は分配的に設置したクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の各々が実行可能である。そのため，セカンダリーユーザーがどのネットワークに属していても，複数のセカンダリーユーザーが利用可能なスペクトラム（ホワイトスペース）を共有することができる。すなわち，複数のネットワークが共存することができる。これにより，スペクトラム利用効率を高めることができる。なお，各セカンダリーユーザーが属し得る複数種類のネットワーク（例えば，ＬＡＮやＲＡＮ）は，図２に示したように同じ種類のネットワークであってもよいし，図３に示したように互いに異なっていてもよい。
【００７６】
図３に示すような場合，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が，クラスター領域を含む領域をカバーエリアとする広域ネットワーク（ＲＡＮ）に属している。この場合，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，広域ネットワーク（ＲＡＮ）に属するユーザー（別のセカンダリーユーザー）に関する情報又は広域ネットワーク（ＲＡＮ）に供給されている信号に関する情報の一方又は双方を取得するように構成される。そして，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，このように取得した情報もセカンダリーユーザーに送信するように構成される。これにより，クラスター領域内に，広域ネットワーク（ＲＡＮ）に属するユーザー（別のセカンダリーユーザー）が存在していても，広域ネットワーク（ＲＡＮ）に対する干渉も回避することができる。
【００７７】
また，本態様によれば，セカンダリーユーザーは，プライマリーユーザーの位置に関する情報をクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）から入手することができるようになる。そのため，セカンダリーユーザーは，隣接チャネルに向けて信号を送信するときの送信出力を高くすることができる。具体的には，該送信出力を，最悪のシナリオで見積もった場合よりも確実に高くすることができる。
【００７８】
なお，上述した態様において，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）３０は，プロトコル，基本的な規制情報，ポリシー，及び共存方法に関する情報を記録するためのデータベースとして機能するものであってもよいし，対応するクラスター領域における情報を他のデータベース（例えば，共存データベース）へ送信（転送）するために用いられてもよい。これにより，情報更新や情報管理を促すことができる。
【００７９】
さらに，上述した態様において，プライマリーユーザーのスペクトラム利用状況や位置に基づいてホワイトスペースのマッピングを行うことが好ましい。このマッピングは，例えば，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）によって行われる。これにより，例えば，基地局（ベースステーション）からの情報（プライマリー信号の有無に関する情報）に基づいてホワイトスペースのマッピングを行う場合よりも非常に詳細なマッピングを行うことができる。より好ましくは，マッピングした情報を時刻に関する情報とともに保存し，時間の経過にともなって変動するマッピングの情報に基づいてコグニティブ無線通信を制御する。
【００８０】
以下，本発明の実施態様（第１実施態様，第２実施態様）について説明する。
【００８１】
（第１実施態様）
本発明の第１実施態様は，テレビホワイトスペースにおいて本発明を実施した場合に対応するものであり，図２に示したようにローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）同士が共存可能になっている。
【００８２】
本実施態様では，シナリオとして，プライマリーユーザー用の基地局（以下，プライマリーブロードキャスターともいう）によるネットワークと，セカンダリーユーザーとしてのコグニティブ無線通信端末を含む複数のネットワーク（以下，セカンダリーコグニティブネットワークともいう）とが同じエリアを共有している場合について考えることとする。
【００８３】
プライマリーユーザーは，図２に示すように，ディジタルテレビセット（ＤＴＶ）であり，エリア内に複数配置されている。そして，ディジタルテレビセット（ＤＴＶ）は，プライマリーブロードキャスターから送信されているＤＴＴ信号（プライマリー信号）を受信可能に構成された通信デバイスである。
【００８４】
また，セカンダリーユーザーがコグニティブ無線通信可能なネットワーク（以下，セカンダリーネットワークともいう）は，本実施態様では，ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）型である。
【００８５】
つまり，第１実施態様においては，無線通信システムが，複数のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を含んでいる。そして，複数のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）の各々には，プライマリーユーザーとしてのディジタルテレビセット（ＤＴＶ）と，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）と，セカンダリーユーザーとしての複数のコグニティブ無線通信端末とが含まれている。セカンダリーネットワークでは，プライマリー信号がないことが確認されれば（つまり，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）からコグニティブ無線通信端末へ情報が伝達されれば），複数のコグニティブ無線通信端末間で，利用可能なスペクトラムを共有することができるように構成されている。また，セカンダリーネットワークでは，プライマリー信号がないことが確認されれば，コグニティブ無線通信端末とクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）との間で利用可能なスペクトラムを利用してコグニティブ無線通信を行い，コグニティブ無線通信端末は，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）を介してインターネットなどの通信回線に接続することも可能である。
【００８６】
クラスター領域（つまり，ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）が形成される領域）に分配配置されている複数のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）の各々は，コグニティブ無線通信端末とクラスター領域内で無線通信を行うことが可能である。また，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，クラスター領域内に広域ネットワーク（ＲＡＮ）型のコグニティブ無線通信端末が存在することとなった場合にも，無線通信が可能である。また，複数のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，報知チャネルを介して互いに無線通信を行うことが可能である。なお，複数のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，報知チャネルを利用できない場合や報知チャネルがない場合には，ディジタルテレビセット（ＤＴＶ）が利用可能なチャネル等を利用することも可能に構成されている。
【００８７】
図２において，第１のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ１）は，第１のネットワーク（ＬＡＮ１）を提供するものであり，まず，初期化された状態で第１のネットワーク（ＬＡＮ１）にセットアップされているものとする。そして，この第１実施態様では，第１のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ１）は，他のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）との間で情報交換を行って，他のクラスター領域内のプライマリーユーザー（ディジタルテレビセット（ＤＴＶ））に関する情報やセカンダリーユーザー（コグニティブ無線通信端末）に関する情報を取得し，その後，プライマリー信号（ＤＴＴ信号）がないことを確認することとなる。
【００８８】
ここで，第１のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ１）に接続されているディジタルテレビセット（ＤＴＶ）の電源が遮断された場合（電源オフの場合）について考えることとする。
【００８９】
この場合，第１のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ１）は，ディジタルテレビセット（ＤＴＶ）に接続されているので，第１のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ１）は，クラスターヘッド領域内にあるディジタルテレビセット（ＤＴＶ）がいずれの周波数にも調整（チューン）されていないことを把握することができる。そして，第１のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ１）は，他のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）（例えば，第２〜第ｎのクラスターヘッド機器）に向けて，その情報（プライマリーユーザーに関する情報やセカンダリーユーザーに関する情報）を報知する。同様に，第１のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ１）は，他のクラスター領域内にあるディジタルテレビセット（ＤＴＶ）の利用に関する情報やコグニティブ無線通信端末に関する情報を，他の分配配置されているクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）から報知チャネルを介して受信する。これにより，複数のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）間で情報の共有がなされる。具体的には，第１のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ１）は，他のクラスター領域において，プライマリーユーザーが調整されているチャネルに関する情報や，クラスター領域内のセカンダリーユーザーが利用しているチャネルに関する情報を取得する。例えば，第１のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ１）は，第２のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ２）から，第２のクラスター領域において，プライマリーユーザーが調整されているチャネルに関する情報と，セカンダリーユーザーが利用しているチャネルに関する情報（Ｃｈ．Ｙ）を取得する。
【００９０】
第１のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ１）は，他のクラスター領域内にあるプライマリーユーザーやセカンダリーユーザーのスペクトラム利用状況を把握した後，他のクラスター領域で利用されていないチャネルが利用可能であるかどうかのみを確認する。これにより，スペクトラムの全周波数をセンシングする必要がなくなり，センシングの負担が軽減される。また，第１のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ１）は，他のクラスター領域から干渉を受けたり与えたりすることがないコグニティブ無線通信端末を特定することができる。これにより，そのようなコグニティブ無線通信端末が無線アクセスすることを許容することが可能となる。
【００９１】
また，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，セカンダリーユーザーの位置に関する情報を取得することで，各セカンダリーユーザーが干渉エリア内にあるかどうかを推定することが可能である。ここで，干渉エリアとは，クラスター領域が重なっている領域である。そして，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，干渉エリア内にあると推定したセカンダリーユーザーに対しては，利用可能な周波数帯などを制限又は変更したり，送信出力を小さくするように制御したりする。これにより，干渉を抑えることができる。
【００９２】
さらに，上述した態様において，セカンダリーユーザーが自ら干渉エリア内にいるかどうかを判断するように構成されていてもよい。この場合，セカンダリーユーザーは，干渉エリア内にあるかどうかに関する情報を，クラスター領域内のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）に送信する。そして，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，干渉エリア内にあるセカンダリーユーザーに対して，利用可能な周波数帯などを制限又は変更したり，送信出力を小さくするように制御したりする。このようにしても，干渉を抑えることができる。
【００９３】
以上説明したように，本実施態様によれば，複数のセカンダリーネットワークが共存することができる。具体的には，少なくとも，プライマリーユーザーとの干渉が起こらず，プライマリーユーザーが確実に保護される。さらには，本実施態様でのスキームにより，セカンダリーユーザー間での干渉も軽減されるとともに，スペクトラム利用が促進され，さらには，プライマリー信号をセンシングするのに必要な時間も短くすることができる。
【００９４】
次に，第１のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ１）に接続されているディジタルテレビセット（ＤＴＶ）が，所定のチャネル（Ｃｈ−Ｘ）に調整される場合について考えることとする。
【００９５】
この場合も，上述した場合と同様に処理が行われる。ただし，第１のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ１）は，プライマリー信号をセンシングするのに必須の時間をさらに削減することとなる。その理由は，第１のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ１）は，接続されているＤＴＶが用いているチャネル（Ｃｈ．Ｘ）を把握しているからである。つまり，第１のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ１）は，チャネル（Ｃｈ．Ｘ）を，セカンダリーユーザーが利用可能なチャネルの候補から除外するとともに，そのチャネルに対するセンシングを省略する。
【００９６】
また，第１のクラスターヘッド機器（ＣＨＥ１）は，そのスペクトラム利用についての情報を，報知チャネルを介して通知することとなる。この情報を用いることによって，他クラスター領域にあるクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）も，プライマリー信号をセンシングするのに必要な時間を削減することができる。これは，第１のクラスター領域（ＬＡＮ１）内のプライマリーユーザーに対して干渉を生じさせないように，チャネル（Ｃｈ．Ｘ）のセンシングを省略するからである。
【００９７】
したがって，第１の実施態様では，プライマリーユーザーが稼働していなくても稼働していても，干渉が生じないようにすることができる。また，プライマリーユーザーが稼働している場合には，センシングに必要な時間をさらに短くすることができる。
【００９８】
なお，セカンダリーネットワークが無線広域ネットワーク（ＲＡＮ）型でもある場合については第２実施態様で説明する。すなわち，第１実施態様におけるコグニティブ無線通信端末は，広域ネットワーク（ＲＡＮ）のコグニティブ無線通信端末と通信を行うことはない。また，第１実施態様では，広域ネットワーク（ＲＡＮ）型のコグニティブ無線通信端末は，ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）のコグニティブ無線通信端末と通信を行わないものとする。なお，セカンダリーネットワークがローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）型でもあり広域ネットワーク（ＲＡＮ）型でもある場合についての説明は省略する。
【００９９】
（第２実施態様）
本発明の第２実施態様は，ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）と広域ネットワーク（ＲＡＮ）とが共存するシナリオに関するものである。ここで，図３に示したように，広域ネットワーク（ＲＡＮ）は，基地局（ベースステーション）と，複数のコグニティブ無線通信端末とで構成される。
【０１００】
広域ネットワーク（ＲＡＮ）がカバーするエリアは，通常，非常に広い。言い換えると，広域ネットワーク（ＲＡＮ）のカバーエリア内では，広域ネットワーク（ＲＡＮ）に属する多くのコグニティブ無線通信端末が，対応する基地局の制御下で動作していることに対応している。そのため，広域ネットワーク（ＲＡＮ）のカバーエリアがローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）のカバーエリア（クラスター領域）と重複している場合は，広域ネットワーク（ＲＡＮ）によってスペクトラムの全てが利用されていると考えるべきである。
【０１０１】
したがって，広域ネットワーク（ＲＡＮ）のカバーエリアがローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）のカバーエリアと重複している場合，ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）には，利用可能なスペクトラムがほぼ残されていない可能性が高い。そのため，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が，広域ネットワーク（ＲＡＮ）で利用されていないチャネルを探し出し，探し出したチャネルにのみに基づいて，コグニティブ無線通信端末による無線アクセスを実現することは現実的ではなく，また，実現できたとしても，ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）におけるスペクトラム利用が大幅に低下することとなる。
【０１０２】
そこで，第２実施態様では，広域ネットワーク（ＲＡＮ）のコグニティブ無線通信端末がローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）のカバーエリア内にあるときは，そのコグニティブ無線通信端末がそのスペクトラム利用状況をクラスターヘッド機器（ＣＨＥ）へと報告する。続いて，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）は，広域ネットワーク（ＲＡＮ）型のコグニティブ無線通信端末が利用するチャネルとは異なるチャネルを介して，そのローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）のコグニティブ無線通信端末に無線アクセスを提供する。これにより，ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）のスペクトラム利用を促進しつつ，ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）と広域ネットワーク（ＲＡＮ）との共存を許容することができる。
【０１０３】
ここで，本発明の特徴を強調する。本発明では，セカンダリー信号があるという情報は，ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）において利用される予定のスペクトラムの一部を決定するための判断基準ではない。セカンダリーユーザーとしてのコグニティブ無線通信端末の存在に関する情報と，それらのスペクトラム利用に関する情報とが主な判断基準となる。これによって，ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）のカバーエリア内に広域ネットワーク（ＲＡＮ）に属するコグニティブ無線通信端末が存在しない場合において，広域ネットワーク（ＲＡＮ）の基地局からのセカンダリー信号が存在したとしても，ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）では，あらゆるスペクトラムを利用することができる。これは，広域ネットワーク（ＲＡＮ）において干渉を受けるコグニティブ無線通信端末がないからである。
【０１０４】
また，ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）のカバーエリア内に広域ネットワーク（ＲＡＮ）に属するコグニティブ無線通信端末が存在する場合であっても，本発明では，クラスターヘッド機器（ＣＨＥ）が上述したコグニティブ無線通信端末のスペクトラム利用状況を把握することで，ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）のカバーエリア内にセカンダリー信号が存在するかどうかにかかわらず，ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）では，広域ネットワーク（ＲＡＮ）に属するセカンダリーユーザーの無線受信機が利用していないスペクトラムの一部を利用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は，無線通信システム及び無線通信方法に適用することができる。特に好ましくは，ＩＥＥＥ８０２．２２やＩＥＥＥ８０２．１１ａｆで規定されるシステムに適用することができる。
【図１】
2011193422.tif 000003
【図２】
2011193422.tif 000004
【図３】
2011193422.tif 000005
【図４】
2011193422.tif 000006
【図５】
2011193422.tif 000007
【図６】
2011193422.tif 000008
【図７】
2011193422.tif 000009
【図８】
2011193422.tif 000010