(57)【要約】【課題】第１の無線通信システムは周波数帯域を優先的に利用でき、第２の無線通信システムは未使用帯域を２次利用する包括的な回線制御を実現する。【解決手段】第１の無線通信システムが使用する第１の周波数帯域と第２の無線通信システムが使用する第２の周波数帯域が重なる共用帯域を有し、該共用帯域を含む第１の周波数帯域および第２の周波数帯域を各無線通信システムの端末局にそれぞれ割り当てる回線制御装置において、第１の周波数帯域および第２の周波数帯域の利用状況を把握し、第１の無線通信システムの端末局が新規の帯域割当要求を行ったときに、第２の無線通信システムの端末局に共用帯域が割り当てられているために、第１の無線通信システムの要求帯域を確保できない場合は、該要求帯域を確保できるまで、第２の無線通信システムの必要最小限の端末局の割当帯域を開放する制御手段を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の無線通信システムが使用する第１の周波数帯域と第２の無線通信システムが使用する第２の周波数帯域が重なる共用帯域を有し、該共用帯域を含む第１の周波数帯域および第２の周波数帯域を各無線通信システムの端末局にそれぞれ割り当てる回線制御装置において、
前記第１の周波数帯域および前記第２の周波数帯域の利用状況を把握し、前記第１の無線通信システムの端末局が新規の帯域割当要求を行ったときに、前記第２の無線通信システムの端末局に前記共用帯域が割り当てられているために、前記第１の無線通信システムの要求帯域を確保できない場合は、該要求帯域を確保できるまで、前記第２の無線通信システムの必要最小限の端末局の割当帯域を開放する制御手段を備えた
ことを特徴とする回線制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回線制御装置において、
前記制御手段は、前記第２の無線通信システムの端末局の割当帯域を開放するときに、前記第２の周波数帯域の未使用帯域を確保できるときは該未使用帯域に移動して割当帯域を開放し、前記第２の周波数帯域の未使用帯域を確保できないときは回線切断する制御を行う
ことを特徴とする回線制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の回線制御装置において、
前記第２の無線通信システムは、シングルキャリア変調信号を１以上のサブ変調信号に分割し、１以上の未使用帯域に分散配置するスペクトラム分解を行う構成であり、
前記制御手段は、前記第２の無線通信システムの端末局の割当帯域を開放するときに、前記スペクトラム分解により前記第２の周波数帯域の未使用帯域を確保できるときは該未使用帯域に移動して割当帯域を開放し、前記スペクトラム分解しても前記第２の周波数帯域の未使用帯域を確保できないときは回線切断する制御を行う
ことを特徴とする回線制御装置。
【請求項４】
第１の無線通信システムが使用する第１の周波数帯域と第２の無線通信システムが使用する第２の周波数帯域が重なる共用帯域を有し、該共用帯域を含む第１の周波数帯域および第２の周波数帯域を各無線通信システムの端末局にそれぞれ割り当てる回線制御方法において、
前記第１の周波数帯域および前記第２の周波数帯域の利用状況を把握し、前記第１の無線通信システムの端末局が新規の帯域割当要求を行ったときに、前記第２の無線通信システムの端末局に前記共用帯域が割り当てられているために、前記第１の無線通信システムの要求帯域を確保できない場合は、該要求帯域を確保できるまで、前記第２の無線通信システムの必要最小限の端末局の割当帯域を開放する制御を行う
ことを特徴とする回線制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載の回線制御方法において、
前記第２の無線通信システムの必要最小限の端末局の割当帯域を開放するときに、前記第２の周波数帯域の未使用帯域を確保できるときは該未使用帯域に移動して割当帯域を開放し、前記第２の周波数帯域の未使用帯域を確保できないときは回線切断する制御を行う  ことを特徴とする回線制御方法。
【請求項６】
請求項４に記載の回線制御方法において、
前記第２の無線通信システムは、シングルキャリア変調信号を１以上のサブ変調信号に分割し、１以上の未使用帯域に分散配置するスペクトラム分解を行う構成であり、
前記第２の無線通信システムの必要最小限の端末局の割当帯域を開放するときに、前記スペクトラム分解により前記第２の周波数帯域の未使用帯域を確保できるときは該未使用帯域に移動して割当帯域を開放し、前記スペクトラム分解しても前記第２の周波数帯域の未使用帯域を確保できないときは回線切断する制御を行う
ことを特徴とする回線制御方法。
【請求項７】
請求項１に記載の回線制御装置が実行する処理をコンピュータに実行させ、前記第１の無線通信システムの端末局が新規の帯域割当要求に対して、前記第１の無線通信システムの要求帯域を確保できるまで、前記第２の無線通信システムの端末局に対する前記共用帯域の開放制御を行うことを特徴とする回線制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の無線通信システムが使用する第１の周波数帯域と第２の無線通信システムが使用する第２の周波数帯域が重なる共用帯域を有し、各無線通信システムに帰属する端末局に共用帯域を割り当てるときに、第１の無線通信システムの端末局に優先的に連続帯域を割り当てる制御を行う回線制御装置、回線制御方法および回線制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、通信衛星を中継局とする無線通信システムの構成を示す。
図７(a) において、端末局と基地局は中継局（通信衛星）を介して接続される。実線は通信回線を示し、破線は制御回線を示す。基地局に設置される回線制御装置は、通信回線の周波数帯域の使用状況を把握しており、制御回線を介して各端末局に対して通信回線の周波数帯域の割当および開放を行っている。このとき、回線制御装置の帯域割当などのパラメータを設定するための回線制御管理端末を基地局に配置してもよい。また、図７(b) に示すように、基地局の回線制御装置と同等の機能を基地局とは別の回線制御局に配置する構成もある。このとき、回線制御局に回線制御管理端末を配置してもよい。
【０００３】
図８は、基地局を中継局とする無線通信システムの構成を示す。
図８において、端末局は各セル内において、基地局に設置される回線制御装置から周波数帯域の割当を受ける。なお、マクロセルとマイクロセルなど、セルが重畳している無線通信システムでは、重畳しているセル間で回線制御装置が連係動作する。
【０００４】
このような無線通信システムでは、各端末局に割り当てられる通信回線の総帯域は、中継局が利用できるシステム帯域以下に制約される。システム帯域を有効利用するために用いられるデマンドアサイン方式では、通信を開始する端末局に動的に回線を割り当て、通信終了時に回線を開放するが、各端末局が非同期に回線割当と回線開放を繰り返すため、システム帯域上に不連続の複数の空き帯域が生じてしまう。
【０００５】
そこで、送信側においてシングルキャリア変調信号を複数のサブ変調信号に分割し、各サブ変調信号を未使用帯域に分散配置して送信し、受信側で元の連続した帯域の変調信号に復元する「スペクトラム分解伝送」が用いられている（特許文献１，非特許文献１）。
【０００６】
図９は、スペクトラム分解伝送を行う送信装置および受信装置の構成例を示す。図９(a) は送信装置、図９(b) は受信装置を示す。
【０００７】
図９(a) において、送信装置は、変調器１０１、送信フィルタバンク２０、ＲＦ装置１０３を備える。送信データは、変調器１０１でＱＰＳＫなどの変調方式で変調され、シングルキャリア変調信号として送信フィルタバンク２０に入力する。
【０００８】
送信フィルタバンク２０は、ＦＦＴ（フーリエ変換) 回路２２、分割フィルタ２３1 〜２３n （ｎは２以上の整数）、周波数シフタ２４1 〜２４n 、加算回路２５、ＩＦＦＴ（逆フーリエ変換) 回路２６を備え、シングルキャリア変調信号の帯域をｎ分割し、周波数軸上で分散配置して送信する構成である。シングルキャリア変調信号の帯域を４分割（ｎ＝４）する例を図１０(a) 〜(c) に示す（非特許文献２）。
【０００９】
送信フィルタバンク２０に入力するシングルキャリア変調信号は、ＦＦＴ回路２２でフーリエ変換し、時間領域の信号から周波数領域の信号へ変換する。分割フィルタ２３1 〜２３4 は、周波数領域に変換されたシングルキャリア変調信号に対して、図１０(a) の破線で示す信号帯域を４分割するフィルタ係数を周波数ごとに乗算し、図１０(b) に示す４個のサブ変調信号１〜４を生成する。周波数シフタ２４1 〜２４4 は、各サブ変調信号を周波数軸上の所望の帯域に分散配置し、加算回路２５で足し合わせることにより、図１０(c) に示すような分散配置されたサブ変調信号１〜４が生成される。この分散配置後のサブ変調信号１〜４は、ＩＦＦＴ回路２６で逆フーリエ変換により周波数領域の信号から時間領域の信号へ変換され、ＲＦ装置１０３から送信される。
【００１０】
図９(b) において、受信装置は、ＲＦ装置２０１、受信フィルタバンク３０、復調器２０３を備える。受信信号は、ＲＦ装置２０１で受信処理されて受信フィルタバンク３０に入力する。
【００１１】
受信フィルタバンク３０は、ＦＦＴ回路３２、抽出フィルタ３３1 〜３３n 、周波数シフタ３４1 〜３４n 、加算回路３５、ＩＦＦＴ回路３６を備え、帯域をｎ分割されたサブ変調信号を分割前のシングルキャリア変調信号に合成する構成である。帯域が４分割（ｎ＝４）されたシングルキャリア変調信号を合成する例を図１０(d) 〜(f) に示す（非特許文献２）。
【００１２】
受信フィルタバンク３０に入力する受信信号は、ＦＦＴ回路３２でフーリエ変換し、時間領域の信号から周波数領域の受信信号へ変換する。抽出フィルタ３３1 〜３３4 は、周波数領域に変換された受信信号に対してフィルタ係数を乗算し、図１０(d) に示すように送信側で周波数シフトされたサブ変調信号１〜４を抽出する。周波数シフタ３４1 〜３４4 は、図１０(e) に示すように、抽出されたサブ変調信号１〜４を送信側で周波数シフトされる前の帯域に戻し、加算回路３５で足し合わせることにより、図１０(f) に示すような合成された変調信号が生成される。この合成後の変調信号は、ＩＦＦＴ回路３６で逆フーリエ変換により周波数領域の信号から時間領域の信号へ変換されて出力される。復調器２０３は、受信フィルタバンク３０から出力されたシングルキャリア変調信号を復調し、受信データを復元する。
【００１３】
このような送信装置および受信装置を用いることにより、シングルキャリア変調信号の占有帯域を分割して生成された各サブ変調信号を周波数軸上の任意の場所に分散配置できるため、異なる複数のユーザで不連続な未使用帯域を有効利用することができる。
【００１４】
また、スペクトラム分解伝送において、複数のサブ変調信号の一部を削除して送信し、受信側で削除したサブ変調信号を再生する「スペクトラム圧縮伝送」が可能である（非特許文献３）。例えば、図９(a) に示す分割フィルタ２３1 〜２３n の一部を無効化もしくはそのフィルタ係数を０にすることにより、図１１に示すように、サブ変調信号の一部を削除することができる。図１１に示す例では、分割フィルタ２３1 〜２３4 のうち分割フィルタ２３4 を無効化し、対応するサブ変調信号４を削除している。
【００１５】
受信側では、この削除されたサブ変調信号４を再生し、受信したサブ変調信号１〜３と合成して復元したシングルキャリア変調信号を復調する構成となる。この処理については、例えば非特許文献３で明らかであり、次のように行われる。圧縮された受信信号を復調し、誤り訂正符号により、圧縮により生じた符号間干渉（歪み）に起因する符号誤りを訂正したビット列を生成する。その後、生成したビット列を再変調することで、送信側で圧縮する前に生成されたものに近い変調信号（送信信号レプリカ）を生成し、送信側で圧縮された部分のスペクトラム（サブスペクトラムレプリカ）を抽出（再生）する。そして、受信側で再生したサブスペクトラムレプリカと圧縮された受信信号を合成して復調することで、受信特性を改善する。
【００１６】
スペクトラム圧縮前の変調信号のシンボルレートと、スペクトラム圧縮により減少するシンボルレート内の帯域の比率を圧縮率（＝減少するシンボルレート内の帯域／シンボルレート) とする。たとえば、図１１では４等分割したうち、１つのサブ変調信号の帯域を削除しているので、圧縮率は１／４である。
【００１７】
図１２は、基地局または回線制御局の回線制御装置の構成例を示す。
図１２において、基地局または回線制御局は、制御回線と接続する制御回線送受信部３１１と、回線制御装置としてアクセス制御部３１２、端末管理ＤＢ部３１３、回線管理ＤＢ部３１４、回線割当処理部３１５を備える。なお、ここでは基地局または回線制御局の標準的な構成は省略している。
【００１８】
端末管理ＤＢ部３１３は、各端末局の変調方式、符号化方式、符号化率、最大送信電力に関する情報を保持する。回線管理ＤＢ部３１４は、制御する帯域全体において、空き帯域の場所、および運用中の端末局の割当帯域と変調方式、符号化方式、符号化率、分割数、圧縮率、圧縮するサブ変調信号、送信電力、中継局や基地局が送信可能な電力に関する情報を保持する。各端末局にはＩＤが振られており、各ＤＢ部は各情報を端末局ＩＤをキーとして管理する。
【００１９】
端末局から割当要求信号を受信した制御回線送受信部３１１は、復調信号をアクセス制御部３１２に出力する。アクセス制御部３１２は復調信号から端末局ＩＤと要求ビットレートを抽出して回線割当処理部３１５に通知する。回線割当処理部３１５は、端末局からの要求ビットレートに対して、端末管理ＤＢ部３１３および回線管理ＤＢ部３１４を参照し、端末局や基地局に対して変調方式、符号化方式、分割数、圧縮率、削除するサブ変調信号、各サブ変調信号の中心周波数の候補を生成し、最適な割当方法を選択する。アクセス制御部３１２は、回線割当処理部３１５の処理結果を回線制御情報として回線管理ＤＢ部３１４に反映すると共に、基地局内の配線や制御回線を用いて基地局、端末局に送信する。これにより、周波数利用効率を向上させ、高速通信を実現する。
【００２０】
一方、端末局は通信が終了すると、制御回線を用いて、端末局ＩＤを付与した回線開放信号を基地局または回線制御局の回線制御装置に送信する。回線制御装置は、制御回線送受信部３１１が回線開放信号を受信すると、アクセス制御部３１２が端末局ＩＤを取り出し、回線管理ＤＢ部３１４から割当済み回線の内容を削除する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特許５４８３４７２号公報
【特許文献２】特開２００７−０５３５４６号公報
【非特許文献】
【００２２】
【非特許文献１】阿部，中平，杉山：“帯域分散伝送におけるブラインド型位相補償方式の実験的検証”，信学技報, vol.111, no.336,SAT2011-46, pp.41-46, 2011年12月
【非特許文献２】衛星通信の周波数利用効率を向上させる帯域分散伝送技術, ＮＴＴ技術ジャーナル,  2012 Vol.24 No.3, pp.55-57.
【非特許文献３】増野, 阿部，杉山：“スペクトラム圧縮伝送における自己スペクトラム再生型等化効果の実験的検証”，電子情報通信学会技術研究報告，SAT,衛星通信 113(193), 31-36, 2013-08-22
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
スペクトラム分解伝送では、図１２に示す回線制御装置が管理する周波数領域において、未使用帯域を有効利用できることが特許文献１で開示されている。また、周波数資源が逼迫している状況では、スペクトラム分解伝送により、既存（運用中）の無線通信システムが管理する周波数帯域の中の未使用帯域も一括して利用できれば、さらなる周波数利用効率の向上が期待できる。
【００２４】
しかしながら、特許文献１では、連続帯域を割り当てる既存の無線通信システムとスペクトラム分解伝送を行う無線通信システムが同じ周波数帯域を共用する場合に、既存の無線通信システムの運用効率の低下や運用性への影響を与えることなく、未使用帯域をスペクトラム分解伝送を行う無線通信システムが利用するような運用は想定していない。すなわち、例えば既存の無線通信システムの端末局が全台同時利用するときにシステムの周波数帯域が 100％使用される場合、既存の無線通信システムの端末局は必ず帯域割当を受けられる前提で運用される。このとき、スペクトラム分解伝送を行う端末局に未使用帯域を割り当てた後に、既存の無線通信システムの端末局から帯域割当要求があった場合に連続帯域を確保できず、本来ならば割り当て可能な帯域を割り当てることができない状況が生じる。
【００２５】
ここで、連続帯域を割り当てる既存の無線通信システムを「１次システム」とし、スペクトラム分解伝送を行う無線通信システムを「２次システム」とする。１次システムと２次システムは、図１３(a) に示すように、１以上の同一の周波数帯域を互いに共用してもよく、図１３(b) に示すように、互いに帯域幅が異なる周波数帯域を割り当ててもよく、その場合に１次システムと２次システムが共用帯域とそれぞれの占有帯域が生じる。
【００２６】
図１３(a) の場合は、２次システムが未使用帯域を利用すると、１次システムで連続帯域の割り当てができないなどの影響が生じる。図１３(b) の場合には、２次システムにその占有帯域のみを割り当てる場合は既存システムに影響を与えないが、２次システムに共用帯域を割り当てる場合には、１次システムに影響を与えることになる。
【００２７】
また、特許文献２などで知られる既存システムの未使用帯域を二次利用するコグニティブ無線では、既存システムの帯域の利用状況をセンシングにより把握するが、既存システムの装置に変更を加えることなく、既存システムへの干渉をなくすことは困難である。
【００２８】
本発明は、１次システムと２次システムが使用する周波数帯域全体の利用状況を把握し、１次システムは周波数帯域を優先的に利用でき、２次システムは未使用帯域を２次利用する包括的な回線制御を実現する回線制御装置、回線制御方法および回線制御プログラ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】
【００２９】
第１の発明は、第１の無線通信システムが使用する第１の周波数帯域と第２の無線通信システムが使用する第２の周波数帯域が重なる共用帯域を有し、該共用帯域を含む第１の周波数帯域および第２の周波数帯域を各無線通信システムの端末局にそれぞれ割り当てる回線制御装置において、第１の周波数帯域および第２の周波数帯域の利用状況を把握し、第１の無線通信システムの端末局が新規の帯域割当要求を行ったときに、第２の無線通信システムの端末局に共用帯域が割り当てられているために、第１の無線通信システムの要求帯域を確保できない場合は、該要求帯域を確保できるまで、第２の無線通信システムの必要最小限の端末局の割当帯域を開放する制御手段を備える。
【００３０】
第１の発明の回線制御装置において、制御手段は、第２の無線通信システムの端末局の割当帯域を開放するときに、第２の周波数帯域の未使用帯域を確保できるときは該未使用帯域に移動して割当帯域を開放し、第２の周波数帯域の未使用帯域を確保できないときは回線切断する制御を行う。
【００３１】
第１の発明の回線制御装置において、第２の無線通信システムは、シングルキャリア変調信号を１以上のサブ変調信号に分割し、１以上の未使用帯域に分散配置するスペクトラム分解を行う構成であり、制御手段は、第２の無線通信システムの端末局の割当帯域を開放するときに、スペクトラム分解により第２の周波数帯域の未使用帯域を確保できるときは該未使用帯域に移動して割当帯域を開放し、スペクトラム分解しても第２の周波数帯域の未使用帯域を確保できないときは回線切断する制御を行う。
【００３２】
第２の発明は、第１の無線通信システムが使用する第１の周波数帯域と第２の無線通信システムが使用する第２の周波数帯域が重なる共用帯域を有し、該共用帯域を含む第１の周波数帯域および第２の周波数帯域を各無線通信システムの端末局にそれぞれ割り当てる回線制御方法において、第１の周波数帯域および第２の周波数帯域の利用状況を把握し、第１の無線通信システムの端末局が新規の帯域割当要求を行ったときに、第２の無線通信システムの端末局に共用帯域が割り当てられているために、第１の無線通信システムの要求帯域を確保できない場合は、該要求帯域を確保できるまで、第２の無線通信システムの必要最小限の端末局の割当帯域を開放する制御を行う。
【００３３】
第２の発明の回線制御方法において、第２の無線通信システムの必要最小限の端末局の割当帯域を開放するときに、第２の周波数帯域の未使用帯域を確保できるときは該未使用帯域に移動して割当帯域を開放し、第２の周波数帯域の未使用帯域を確保できないときは回線切断する制御を行う。
【００３４】
第２の発明の回線制御方法において、第２の無線通信システムは、シングルキャリア変調信号を１以上のサブ変調信号に分割し、１以上の未使用帯域に分散配置するスペクトラム分解を行う構成であり、第２の無線通信システムの必要最小限の端末局の割当帯域を開放するときに、スペクトラム分解により第２の周波数帯域の未使用帯域を確保できるときは該未使用帯域に移動して割当帯域を開放し、スペクトラム分解しても第２の周波数帯域の未使用帯域を確保できないときは回線切断する制御を行う。
【００３５】
第３の発明の回線制御プログラムにおいて、第１の発明の回線制御装置が実行する処理をコンピュータに実行させ、第１の無線通信システムの端末局が新規の帯域割当要求に対して、第１の無線通信システムの要求帯域を確保できるまで、第２の無線通信システムの端末局に対する共用帯域の開放制御を行う。
【発明の効果】
【００３６】
本発明は、第１の無線通信システム（１次システム）と第２の無線通信システム（２次システム）の使用帯域が重なる共用帯域を割り当てるときに、１次システムは周波数帯域を優先的に割り当て、２次システムは未使用帯域を２次利用する包括的な回線制御により、１次システムの未使用帯域の運用に影響を与えることなく、２次システムが共用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の回線制御装置を含む基地局装置の構成例を示す図である。
【図２】統合回線制御部16の処理手順例を示すフローチャートである。
【図３】２次システムの割当帯域の移動・開放処理Ｓ12の手順例を示すフローチャートである。
【図４】Ｓ４の未使用帯域の割当例を示す図である。
【図５】Ｓ７の帯域の分割割当例を示す図である。
【図６】Ｓ24，Ｓ25、Ｓ26の帯域開放例を示す図である。
【図７】通信衛星を中継局とする無線通信システムの構成を示す図である。
【図８】基地局を中継局とする無線通信システムの構成を示す図である。
【図９】スペクトラム分解伝送を行う送信装置および受信装置の構成例を示す図である。
【図１０】スペクトラム分解伝送における帯域分散、帯域合成の例を示す図である。
【図１１】スペクトラム圧縮伝送の例を示す図である。
【図１２】基地局または回線制御局の回線制御装置の構成例を示す図である。
【図１３】１次システムおよび２次システムの帯域割当例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１は、本発明の回線制御装置を含む基地局装置の構成例を示す。
図１において、基地局装置は、通信回線および制御回線の無線信号の送受信処理を行うＲＦ部１１と、ＲＦ部１１に接続して１次システムの端末局と通信回線の信号の送受信処理を行う送受信部１２−１〜１２−ｎと、各送受信部に割り当てる帯域を制御する１次システム用回線制御部１３と、ＲＦ部１１に接続して２次システムの端末局と通信回線の信号のスペクトラム分解・合成処理および送受信処理を行う帯域分解送受信部１４−１〜１４−ｍと、各帯域分解送受信部に割り当てる帯域を制御する２次システム用回線制御部１５と、１次システム用回線制御部１３および２次システム用回線制御部１５に対して一括した帯域制御を行う統合回線制御部１６と、ＲＦ部１１と統合回線制御部１６との間で制御回線で送受信する制御信号を処理する制御回線送受信部１７とにより構成される。
【００３９】
１次システムの送受信部１２−１〜１２−ｎおよび２次システムの帯域分解送受信部１４−１〜１４−ｍは、図１３に示すように、それぞれ使用する周波数帯域は共通でもよいし、互いに異なりながら共用帯域があってもよい。また、各送受信部が１台の端末局を収容してもよいし、複数の端末局を収容するマルチプルアクセスに対応する構成でもよい。よって、１次システムの送受信部１２−１〜１２−ｎおよび２次システムの帯域分解送受信部１４−１〜１４−ｍは、それぞれ最小１台ずつでも対応可能である。
【００４０】
帯域分解送受信部１４−１〜１４−ｍは、図９に示す送信フィルタバンク２０および受信フィルタバンク３０を用いて構成することができる。
【００４１】
ここで、従来の基地局または回線制御局の回線制御装置は、図１に示す１次システム用回線制御部１３および２次システム用回線制御部１５に相当するが、その１次システム用回線制御部１３と２次システム用回線制御部１５の連係制御は想定されていなかった。そのため、スペクトラム分解伝送を行う２次システムに対する帯域割当が既存の１次システムに影響を与えることがあった。
【００４２】
本発明の特徴は、１次システム用回線制御部１３および２次システム用回線制御部１５を一括制御する統合回線制御部１６を備えたところにある。
【００４３】
すなわち、本発明における統合回線制御部１６は、１次システムおよび２次システムが使用する周波数帯域全体を把握し、新規端末局の帯域割当、通信終了する端末局が使用する帯域の開放、および帯域の利用状況の確認や干渉波の影響の評価など、周波数帯域の管理を一元的に行い、１次システム用回線制御部１３および２次システム用回線制御部１５に対して一括制御する。
【００４４】
この一括制御は、既存システムである１次システムを優先しつつ、スペクトラム分解伝送を用いる２次システムとの共存を図ることである。１次システムには優先的に連続帯域を割り当てる。２次システムには、１次システムの未使用帯域を割り当て、スペクトラム分解伝送により複数の散在した未使用帯域を有効利用する。
【００４５】
統合回線制御部１６は、１次システム用回線制御部１３に対し、１次システムの未使用帯域を２次システムに融通する以外、１次システムの運用中に停波、割当周波数および帯域幅の変更といったような運用の妨げになるような制御を行わない。
【００４６】
また、1 次システムの端末局は、１次システムの固定の帯域を割り当てられる場合は当該帯域幅の割当以外は受けない。また、１次システムの端末局に一度割り当てられた帯域は、２次システムの運用の都合により後から再調整されることはなく、１次システムの端末局は２次システムに対して優先的に運用できるものとする。一方、２次システムの端末局は１次システムの運用状況に合わせて、後述するような制約を受けるものとする。
【００４７】
なお、１次システム用回線制御部１３および２次システム用回線制御部１５は、統合回線制御部１６のもとで上記の制御を行うが、１次システム用回線制御部１３および２次システム用回線制御部１５の機能を統合回線制御部１６に含め、統合回線制御部１６が１次システムの送受信部１２−１〜１２−ｎおよび２次システムの帯域分解送受信部１４−１〜１４−ｍの帯域割当制御を直接行う構成でもよい。あるいは、統合回線制御部１６と１次システム用回線制御部１３を一体化する構成や、統合回線制御部１６と２次システム用回線制御部１５を一体化する構成としてもよい。また、帯域割当などのパラメータを設定するための回線制御管理端末は、１次システム用回線制御部１３、２次システム用回線制御部１５、統合回線制御部１６のそれぞれに接続してもよいし、統合回線制御部１６のみに接続する構成でもよい。
【００４８】
図２は、統合回線制御部１６の処理手順例を示す。
図２において、統合回線制御部１６は、制御回線を介してＲＦ部１１に受信し、制御回線送受信部１７で処理された新規の帯域割当要求を受信すると（Ｓ１）、１次システムの端末局からの帯域割当要求か、２次システムの端末局からの帯域割当要求かを確認し（Ｓ２）、要求帯域に対して十分な連続する未使用帯域があるか否かを判断し（Ｓ３）、いずれのシステムであっても十分な未使用帯域がある場合は、その未使用帯域を割り当てる（Ｓ４）。その様子を図４に示す。
【００４９】
一方、要求帯域に対して十分な連続する未使用帯域がない場合は、帯域割当要求が１次システムか２次システムかに応じて以下の処理を行う（Ｓ５）。
【００５０】
２次システムの端末局からの帯域割当要求の場合には、スペクトラム分解すれば割り当てが可能か否かを判断し（Ｓ６）、可能であれば帯域の分割割当を行う（Ｓ７）。その様子を図５に示す。また、スペクトラム分解しても割り当てが不可であれば、当該帯域割当要求に対して帯域割当をせずに終了する（Ｓ８）。
【００５１】
１次システムの端末局からの帯域割当要求の場合には、１次システムの使用帯域内（共用帯域内）に２次システムの端末局の割当帯域があるか否かを判断する（Ｓ９）。ここで、２次システムの端末局の割当帯域がない場合、２次システムの割当帯域を融通して１次システムの帯域割当要求に対する割り当てができないため、帯域割当をせずに終了する（Ｓ８）。
【００５２】
一方、２次システムの端末局の割当帯域がある場合、２次システムの１または複数の端末局の割当帯域の開放により、１次システムの要求帯域を割り当てる連続帯域を確保できるか否かを判定する（Ｓ10，Ｓ11）。ここで、１次システムの新規端末局の割当要求の帯域が大きく、２次システムの１または複数の端末局の割当帯域を開放しても、１次システムの端末局に割り当てる連続帯域を確保できない場合は（Ｓ11：No）、１次システムの帯域割当をせずに終了する（Ｓ８）。
【００５３】
一方、２次システムの１または複数の端末局の割当帯域を開放すれば、１次システムの端末局に割り当てる連続帯域を確保できる場合は（Ｓ11：Yes ）、２次システムの割当帯域の移動および開放処理を行い（Ｓ12）、開放された連続帯域を１次システムの端末局に割り当てる（Ｓ13）。
【００５４】
なお、ステップＳ12において、１次システムの要求帯域を割り当てる連続帯域を確保するために必要な２次システムの割当帯域の開放の対象となる端末局は、必要最小限であることが好ましいので、各端末局の割当帯域に応じて予め決めておく。
【００５５】
また、割当帯域が開放される端末局は回線断になるので、他の未使用帯域に移動できれば移動処理を併せて行うことが好ましい。２次システムの端末局の割当帯域の移動には、帯域分割なしで移動できる場合、帯域分割すれば移動できる場合、帯域分割しても移動できない場合があり、移動できる場合は移動して割当帯域を開放し、移動できない場合は２次システムの回線を切断して割当帯域を開放する。以下、詳しく説明する。
【００５６】
図３は、２次システムの割当帯域の移動・開放処理Ｓ12の手順例を示す。
図３において、予め決めた２次システムの割当帯域の開放の対象となる端末局に連続番号ｉを付与し、まずｉ＝１とする（Ｓ21）。２次システムの端末局ｉの割当帯域を分割せず  に移動可能か否か、さらに２次システムの端末局ｉの割当帯域を分割すれば移動可能か否かを判断する（Ｓ22，Ｓ23）。２次システムの端末局ｉの割当帯域を分割せずに移動可能な場合は（Ｓ22：Yes ）、端末局ｉへの割当帯域を移動し、当該帯域を開放する（Ｓ24）。また、２次システムの端末局ｉの割当帯域を分割すれば移動可能な場合は（Ｓ23：Yes ）、端末局ｉへの割当帯域を分割して移動し、当該帯域を開放する（Ｓ25）。さらに、２次システムの端末局ｉの割当帯域を分割しても移動不可の場合は（Ｓ23：No）、端末局ｉへの割当帯域を開放し、２次システムの回線を切断する（Ｓ26）。以上の様子を図６に示す。
【００５７】
以上の２次システムの端末局ｉの割当帯域の開放により、１次システムの要求帯域を割り当てる連続帯域を確保するまで、ステップＳ22〜Ｓ26の処理を繰り返す（Ｓ27）。
【００５８】
なお、ステップＳ26は、２次システムの端末局ｉの割当帯域を分割しても移動不可のときに当該端末局ｉの割当帯域を開放し、開放された連続帯域を１次システムの端末局に割り当てるが（図２のＳ13）、１次システムの要求帯域が開放帯域より小さい場合には、残りの帯域さらに他の未使用帯域があればそれと合わせて、切断した２次システムの端末局ｉに再割り当てするようにしてもよい。
【００５９】
また、ステップＳ26において、スペクトラム分解では移動可能な帯域を確保できないときに、スペクトラム圧縮により移動可能な帯域を確保できる場合には、端末局ｉの割当帯域をスペクトラム圧縮して移動し、当該帯域を開放してもよい。同様に、図２のステップＳ６，Ｓ７において、スペクトラム圧縮により２次システムの端末局の割当要求に対応するようにしてもよい。さらに、スペクトラム圧縮に加えて、変調方式の多値化、符号化方式の符号化率増加により、スループットと低下させずに割当帯域を削減して２次システムに帯域割当を行うようにしてもよい。
【００６０】
図１３(b) に示すように、１次システムまたは２次システムの占有帯域を設定し、これらの占有帯域幅を調整してもよい。これにより、例えば１次システムの帯域割当を行うために、１次・２次共用帯域における帯域を開放したはずの２次システムの端末局が故障して不要波を送信した場合の干渉波発生や、２次システムの端末局でも接続性が保証されないことに対し、占有帯域幅の調整によりこれらの課題の発生確率を低減できる。また、帯域割当要求時に特定の２次システム信号のみ１次システムと同等に扱うことで、２次システム信号の接続性を担保してもよい。
【００６１】
１次システムおよび２次システムにおいて、ＴＤＭＡなどの同一帯域を時分割で複数の端末局で共用する場合、また、ＦＤＭＡ方式の信号だが伝送するＩＰパケットで宛先の端末局を選択する場合など、同一帯域を複数の端末局で共用する場合は、同一の帯域を共用する端末局の最大数を考慮し、新規の帯域割当後の未使用帯域が最大になるように帯域割当を行うようにしてもよい。
【００６２】
周波数帯域を逐次スイープして干渉波の発生を確認した場合、未使用帯域の場合は当該帯域を使用不可に設定、当該帯域を使用中の端末局がある場合は帯域の再割り当てを行うようにしてもよい。
【００６３】
統合回線制御部（図１の１６）は、帯域割当を行った端末局に対し、制御回線経由で定期的にヘルスチェック信号を送信し、あらかじめ設定した時間ｔ以上、端末局からのヘルスチェック応答がない場合は、当該帯域を未使用として開放し、未使用帯域として新規端末局に割り当ててもよい。また、端末局側では、時間ｔ以上ヘルスチェックを受信しなかった場合、もしくは、ヘルスチェック応答できなかった場合は、割当帯域を失ったと判断してもよい。
【００６４】
また、２次システムの端末局でも、非常通信など回線切断できない重要な通信を行う場合もあるため、特定の端末局のみ１次システムの端末局相当に優先度を上げることで、通信中に回線切断されないように制御してもよい。
【００６５】
新規帯域割当要求において、要求帯域Ｗd の指定がある場合、要求帯域を満足する帯域割当が実現できるか判断する制御を行ってもよい。また、要求帯域Ｗd 、合計未使用帯域をＷe とし、Ｗd ＞Ｗe の場合に帯域割当不可となるので、Ｗd ≦Ｗe となるように要求帯域Ｗd を調整して再度帯域割当を実行してもよい。
【００６６】
以上説明した回線割当制御は、統合回線制御部１６、１次システム用回線制御部１３および２次システム用回線制御部１５として、コンピュータを機能させるコンピュータプログラムにより実現することができる。このコンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶することも、ネットワークを介して提供することも可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１１  ＲＦ部
１２  送受信部
１３  １次システム用回線制御部
１４  帯域分解送受信部
１５  ２次システム用回線制御部
１６  統合回線制御部
１７  制御回線送受信部
【図１】
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【図２】
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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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