(57)【要約】【課題】ホワイトスペースを検出するために必要な受信装置の数を削減できるようにする。【解決手段】ホワイトスペース検出装置４は、波源の位置を取得する位置取得部４２、第１の受信装置によって観測された波源からの電波の受信電力と、第２の受信装置によって観測された波源からの電波の受信電力とを受信する受信部４１、第１の受信装置の受信電力と、波源と第１の受信装置の距離とを用い、波源の送信電力を推定する送信電力推定部４３、推定された送信電力と、第２の受信装置の受信電力と、波源と第２の受信装置の距離とを用い、波源からの電波の減衰特性を推定する減衰特性推定部４４、推定された送信電力と推定された減衰特性を用いて波源からの電波の到達範囲を推定し、ホワイトスペースを検出するホワイトスペース検出部４５、その検出結果を出力する出力部４６を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１の受信装置が受信した波源からの電波を用いて特定された前記波源の位置を取得する位置取得部と、
前記第１の受信装置によって観測された前記波源からの電波の受信電力を含む第１の観測データを受信し、複数の第２の受信装置によってそれぞれ観測された前記波源からの電波の受信電力を含む複数の第２の観測データを受信する受信部と、
前記第１の観測データに含まれる受信電力と、前記位置取得部が取得した前記波源の位置を用いて算出された前記波源と前記第１の受信装置との距離とを用いて、前記波源の送信電力を推定する送信電力推定部と、
前記送信電力推定部が推定した前記波源の送信電力と、前記複数の第２の観測データに含まれる複数の受信電力と、前記位置取得部が取得した前記波源の位置を用いて算出された前記波源と前記複数の第２の受信装置との各距離とを用いて、前記波源からの電波の減衰特性を推定する減衰特性推定部と、
前記送信電力推定部が推定した前記波源の送信電力と、前記減衰特性推定部が推定した減衰特性とを用いて前記波源からの電波の到達範囲を推定することによってホワイトスペースを検出するホワイトスペース検出部と、
前記ホワイトスペース検出部が検出したホワイトスペースに関する出力を行う出力部と、を備えたホワイトスペース検出装置。
【請求項２】
前記受信部は、前記第１の受信装置が前記波源から受信した受信信号及び当該受信信号の受信時点を含む第１の観測データを、前記複数の第１の受信装置からそれぞれ受信し、
前記位置取得部は、前記複数の第１の受信装置に対応する受信信号及び当該受信信号の受信時点と、当該複数の第１の受信装置の各位置とを用いて、前記波源の位置を算出する、請求項１記載のホワイトスペース検出装置。
【請求項３】
前記受信部は、前記第１の受信装置が前記波源からの電波を用いて取得した前記波源の方向をも、前記複数の第１の受信装置からそれぞれ受信し、
前記位置取得部は、前記複数の第１の受信装置で取得された前記波源の方向と、当該複数の第１の受信装置の各位置とを用いて、前記波源の位置を算出する、請求項１記載のホワイトスペース検出装置。
【請求項４】
前記受信部は、前記第１の受信装置から当該第１の受信装置の位置をも受信し、
前記送信電力推定部は、前記受信部が受信した前記第１の受信装置の位置を用いて、前記送信電力を推定する、請求項１から請求項３のいずれか記載のホワイトスペース検出装置。
【請求項５】
前記受信部は、前記複数の第２の受信装置から当該第２の受信装置の各位置をもそれぞれ受信し、
前記減衰特性推定部は、前記受信部が受信した前記複数の第２の受信装置の各位置を用いて、前記減衰特性を推定する、請求項１から請求項４のいずれか記載のホワイトスペース検出装置。
【請求項６】
前記減衰特性推定部が推定する減衰特性は、前記波源からの方向に依存するものである、請求項１から請求項５のいずれか記載のホワイトスペース検出装置。
【請求項７】
前記第２の受信装置の数は、前記第１の受信装置の数よりも多い、請求項１から請求項６のいずれか記載のホワイトスペース検出装置。
【請求項８】
複数の第１の受信装置が受信した波源からの電波を用いて特定された前記波源の位置を取得する位置取得ステップと、
前記第１の受信装置によって観測された前記波源からの電波の受信電力を含む第１の観測データを受信するステップと、
複数の第２の受信装置によってそれぞれ観測された前記波源からの電波の受信電力を含む複数の第２の観測データを受信するステップと、
前記第１の観測データに含まれる受信電力と、前記位置取得ステップで取得した前記波源の位置を用いて算出された前記波源と前記第１の受信装置との距離とを用いて、前記波源の送信電力を推定する送信電力推定ステップと、
前記送信電力推定ステップで推定した前記波源の送信電力と、前記複数の第２の観測データに含まれる複数の受信電力と、前記位置取得ステップで取得した前記波源の位置を用いて算出された前記波源と前記複数の第２の受信装置との各距離とを用いて、前記波源からの電波の減衰特性を推定する減衰特性推定ステップと、
前記送信電力推定ステップで推定した前記波源の送信電力と、前記減衰特性推定ステップで推定した減衰特性とを用いて前記波源からの電波の到達範囲を推定することによってホワイトスペースを検出するホワイトスペース検出ステップと、
前記ホワイトスペース検出ステップで検出したホワイトスペースに関する出力を行う出力ステップと、を備えたホワイトスペース検出方法。
【請求項９】
コンピュータを、
複数の第１の受信装置が受信した波源からの電波を用いて特定された前記波源の位置を取得する位置取得部、
前記第１の受信装置によって観測された前記波源からの電波の受信電力を含む第１の観測データを受信し、複数の第２の受信装置によってそれぞれ観測された前記波源からの電波の受信電力を含む複数の第２の観測データを受信する受信部、
前記第１の観測データに含まれる受信電力と、前記位置取得部が取得した前記波源の位置を用いて算出された前記波源と前記第１の受信装置との距離とを用いて、前記波源の送信電力を推定する送信電力推定部、
前記送信電力推定部が推定した前記波源の送信電力と、前記複数の第２の観測データに含まれる複数の受信電力と、前記位置取得部が取得した前記波源の位置を用いて算出された前記波源と前記複数の第２の受信装置との各距離とを用いて、前記波源からの電波の減衰特性を推定する減衰特性推定部、
前記送信電力推定部が推定した前記波源の送信電力と、前記減衰特性推定部が推定した減衰特性とを用いて前記波源からの電波の到達範囲を推定することによってホワイトスペースを検出するホワイトスペース検出部、
前記ホワイトスペース検出部が検出したホワイトスペースに関する出力を行う出力部として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホワイトスペースの検出に関する処理を行うホワイトスペース検出装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、周波数資源の逼迫やモバイルトラヒックの爆発的な増加等に対応するための周波数利用効率の向上手段の１つとして、空間的・時間的に使用されていない周波数帯域（ホワイトスペース）の有効利用が挙げられる。そのように、空いている周波数帯域を効率的に利用するためには、周波数ごとの空間的・時間的空き状況を適切に把握することが必要になる。
【０００３】
そのようなホワイトスペースの検出方法として、例えば、スペクトラムセンシング技術を用いた方法がある。その方法では、センサ（受信装置）を配置した位置でスペクトラムの有無を判定することによって、ホワイトスペースの領域を検出することができる。
また、ホワイトスペースの別の検出方法として、例えば、事前登録のある送信波源の位置から、自由空間伝搬損による電波の到達範囲を特定し、その範囲外をホワイトスペースとすることもできる。
なお、未使用の周波数スペクトルを検出するデバイスとして、例えば、特許文献１に記載されているものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１２−５２９１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、スペクトラムセンシング技術を用いた方法では、センサの配置粒度と、検出できるホワイトスペースの空間的精度とがトレードオフの関係となる。そのため、高い空間的精度でホワイトスペースを検出するためには、センサの配置粒度を高くする必要があり、検出コストが高くなるという問題があった。
【０００６】
また、事前登録のある送信波源の位置を用いた方法では、事前登録のされていない送信波源については、ホワイトスペースを検出できないという問題があった。また、事前登録のされている送信波源についても、波源の伝搬損失を自由空間損とするため、電波の到達範囲を必要以上に広く見積もることになり、検出するホワイトスペースのエリアが実態よりも狭くなるという問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、少ないセンサ数によってホワイトスペースを検出することができるホワイトスペース検出装置等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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明によるホワイトスペース検出装置は、複数の第１の受信装置が受信した波源からの電波を用いて特定された波源の位置を取得する位置取得部と、第１の受信装置によって観測された波源からの電波の受信電力を含む第１の観測データを受信し、複数の第２の受信装置によってそれぞれ観測された波源からの電波の受信電力を含む複数の第２の観測データを受信する受信部と、第１の観測データに含まれる受信電力と、位置取得部が取得した波源の位置を用いて算出された波源と第１の受信装置との距離とを用いて、波源の送信電力を推定する送信電力推定部と、送信電力推定部が推定した波源の送信電力と、複数の第２の観測データに含まれる複数の受信電力と、位置取得部が取得した波源の位置を用いて算出された波源と複数の第２の受信装置との各距離とを用いて、波源からの電波の減衰特性を推定する減衰特性推定部と、送信電力推定部が推定した波源の送信電力と、減衰特性推定部が推定した減衰特性とを用いて波源からの電波の到達範囲を推定することによってホワイトスペースを検出するホワイトスペース検出部と、ホワイトスペース検出部が検出したホワイトスペースに関する出力を行う出力部と、を備えたものである。
このような構成により、減衰特性を推定し、その推定結果に応じてホワイトスペースを検出することによって、従来のスペクトラムセンシング技術を用いたホワイトスペースの検出方法よりも受信装置の数が少なくても、同程度のホワイトスペースの検出を行うことができるようになる。また、受信装置による波源からの電波の受信に応じてホワイトスペースを検出するため、事前登録のされていない送信波源についても、ホワイトスペースを検出することができるようになる。また、波源からの減衰特性を自由空間モデルとするのではなく、減衰特性推定部によって推定された減衰特性とすることによって、より実態に即したホワイトスペースのエリアの検出が可能となる。
【０００９】
また、本発明によるホワイトスペース検出装置では、受信部は、第１の受信装置が波源から受信した受信信号及び受信信号の受信時点を含む第１の観測データを、複数の第１の受信装置からそれぞれ受信し、位置取得部は、複数の第１の受信装置に対応する受信信号及び受信信号の受信時点と、複数の第１の受信装置の各位置とを用いて、波源の位置を算出してもよい。
このような構成により、ホワイトスペース検出装置において、いわゆるＴＤｏＡによって波源の位置を特定することができる。
【００１０】
また、本発明によるホワイトスペース検出装置では、受信部は、第１の受信装置が波源からの電波を用いて取得した波源の方向をも、複数の第１の受信装置からそれぞれ受信し、位置取得部は、複数の第１の受信装置で取得された波源の方向と、複数の第１の受信装置の各位置とを用いて、波源の位置を算出してもよい。
このような構成により、ホワイトスペース検出装置において、いわゆるＤｏＡによって波源の位置を特定することができる。
【００１１】
また、本発明によるホワイトスペース検出装置では、受信部は、第１の受信装置から第１の受信装置の位置をも受信し、送信電力推定部は、受信部が受信した第１の受信装置の位置を用いて、送信電力を推定してもよい。
このような構成により、例えば、第１の受信装置が移動しうるものであっても、受信した第１の受信装置の位置を用いて送信電力を推定することができるようになる。
【００１２】
また、本発明によるホワイトスペース検出装置では、受信部は、複数の第２の受信装置から第２の受信装置の各位置をもそれぞれ受信し、減衰特性推定部は、受信部が受信した複数の第２の受信装置の各位置を用いて、減衰特性を推定してもよい。
このような構成により、例えば、第２の受信装置が移動しうるものであっても、受信した第２の受信装置の位置を用いて減衰特性を推定することができるようになる。
【００１３】
また、本発明によるホワイトスペース検出装置では、減衰特性推定部が推定する減衰特性は、波源からの方向に依存するものであってもよい。
このような構成により、より空間的な精度の高いホワイトスペースの検出を行うことができるようになる。
【００１４】
また、本発明によるホワイトスペース検出装置では、第２の受信装置の数は、第１の受信装置の数よりも多くてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によるホワイトスペース検出装置等によれば、減衰特性を推定し、その推定した減衰特性を用いてホワイトスペースを検出するため、より少ない受信装置を用いたホワイトスペースの検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１によるホワイトスペース検出装置を含む情報通信システムの構成を示す図
【図２】同実施の形態によるホワイトスペース検出装置の構成を示すブロック図
【図３】同実施の形態によるホワイトスペース検出装置の動作を示すフローチャート
【図４Ａ】同実施の形態における減衰特性のグラフの一例を示す図
【図４Ｂ】同実施の形態における利用空間とホワイトスペースとの一例を示す図
【図４Ｃ】同実施の形態における減衰特性のグラフの一例を示す図
【図４Ｄ】同実施の形態における利用空間とホワイトスペースとの一例を示す図
【図５】本実施の形態におけるコンピュータシステムの外観一例を示す模式図
【図６】本実施の形態におけるコンピュータシステムの構成の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明によるホワイトスペース検出装置について、実施の形態を用いて説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素及びステップは同一または相当するものであり、再度の説明を省略することがある。
【００１８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１によるホワイトスペース検出装置について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態によるホワイトスペース検出装置は、波源の送信電力を推定し、その推定した送信電力を用いて波源からの電波の減衰特性を推定することによって、ホワイトスペースの領域を検出するものである。
【００１９】
図１は、本実施の形態によるホワイトスペース検出装置４を含む情報通信システムの構成を示す図である。図１において、本実施の形態による情報通信システムは、複数の第１の受信装置１と、複数の第２の受信装置２と、波源３と、ホワイトスペース検出装置４とを備える。複数の第１の受信装置１、及び複数の第２の受信装置２と、ホワイトスペース検出装置４とは、有線または無線の通信回線１００を介して接続されている。通信回線１００は、例えば、インターネットやイントラネット、公衆電話回線網等であってもよい。
【００２０】
第１の受信装置１は、波源３からの電波を受信する。第１の受信装置１は、通常、その電波の受信に応じて、波源３からの受信信号を取得するが、そうでなくてもよい。その受信信号は、例えば、ベースバンド信号のＩＱデータや複素振幅値等であってもよい。受信信号を取得しない場合には、第１の受信装置１は、波源３からの電波の受信電力を取得してもよい。なお、第１の受信装置１は、波源３からの電波を見通しで受信できることが好適であるが、そうでなくてもよい。後述するように、第１の受信装置１からホワイトスペース検出装置４に第１の受信装置１の位置も送信される場合には、第１の受信装置１は、その位置を取得する処理を行ってもよい。第１の受信装置１が移動可能な場合には、第１の受信装置１の位置がホワイトスペース検出装置４に送信されることが好適である。なお、第１の受信装置１の個数は問わないが、例えば、後述するように、ＴＤｏＡによる位置検出が行われる場合には３個以上であることが好適であり、ＤｏＡによる位置検出が行われる場合には２個以上であることが好適である。また、ＤｏＡによる位置検出が行われる場合には、第１の受信装置１は、電波の受信の指向性を変更できるものであることが好適である。指向性の変更は、例えば、指向性アンテナを回転させることなどのように物理的になされてもよく、またはフェーズドアレイアンテナにおいて指向性を変更することなどのように電子的になされてもよい。なお、図１では、第１の受信装置１の受信アンテナがパラボラアンテナである場合について示しているが、そうでなくてもよいことは言うまでもない。
【００２１】
第２の受信装置２は、波源３からの電波を受信する。第２の受信装置２は、通常、その受信に応じて、波源３からの電波の受信電力を取得する。なお、第２の受信装置２は、受信電力を取得するだけでなく、波源３からの電波に応じた受信信号の取得をも行ってもよく、またはそうでなくてもよい。また、第２の受信装置２は、波源３からの電波を必ずしも見通しで受信できなくてもよい。すなわち、第２の受信装置２は、波源３からの電波を見通し外で受信してもよい。後述するように、第２の受信装置２からホワイトスペース検出装置４に第２の受信装置２の位置も送信される場合には、第２の受信装置２は、その位置を取得する処理を行ってもよい。第２の受信装置２が移動可能な場合には、第２の受信装置２の位置がホワイトスペース検出装置４に送信されることが好適である。
【００２２】
なお、第２の受信装置２の数は、第１の受信装置１の数よりも多くてもよいが、そうでなくてもよい。その受信装置の個数は、例えば、単位面積あたりの個数であってもよい。第１の受信装置１は、例えば、波源３からの電波を見通しで受信可能なものであり、本実施の形態による情報通信システムのために設けられたものであってもよい。そのような場合には、通常、多数の第１の受信装置１を配置することは困難である。一方、第２の受信装置２は、波源３からの電波を見通し外で受信してもよく、例えば、携帯電話等の受信装置であってもよい。そのように、第２の受信装置２は、通常、第１の受信装置１よりも簡易なものである。したがって、第２の受信装置２の数が、第１の受信装置１の数より多くなっても、本実施の形態による情報通信システムの大幅なコスト増には繋がらない。
【００２３】
第１の受信装置１や第２の受信装置２における位置の取得は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて行われてもよく、ジャイロなどの自律航法装置を用いて行われてもよく、携帯電話や無線ＬＡＮ等の最寄りの基地局を利用して行われてもよく、または、その他の方法で行われてもよい。
【００２４】
波源３は、電波を送信するものであればどのようなものであってもよく、例えば、携帯電話等の無線基地局であってもよく、タクシー等の無線システムの基地局であってもよく、その他の電波を送信するものであってもよい。なお、その波源３からの電波の到達範囲は、例えば、図１において破線の楕円で示される範囲であってもよい。その場合には、破線の楕円の外側が、波源３の送信している電波の周波数について、空間的なホワイトスペースとなる。また、本実施の形態では、説明を簡単にするため、１個の波源３が存在する場合についてのみ説明するが、２以上の波源３が存在してもよい。その場合には、その波源３ごとに、図１の破線の楕円で示されるような電波の到達範囲が存在することになり、その到達範囲外がホワイトスペースとなる。また、図１では、波源３からの電波の到達範囲内のみに第１の受信装置１や第２の受信装置２が存在する場合について示しているが、通常、波源３の位置は事前に分からないため、第１の受信装置１や第２の受信装置２は、電波の到達範囲外にも存在することになる。
【００２５】
図２は、本実施の形態によるホワイトスペース検出装置４の構成を示すブロック図である。図２において、本実施の形態によるホワイトスペース検出装置４は、受信部４１と、位置取得部４２と、送信電力推定部４３と、減衰特性推定部４４と、ホワイトスペース検出部４５と、出力部４６とを備える。なお、ホワイトスペース検出装置４は、それら以外の構成要素を有していてもよい。例えば、第１の受信装置１や第２の受信装置２に情報を送信する場合には、ホワイトスペース検出装置４は、情報を送信する送信部を備えていてもよい。
【００２６】
受信部４１は、第１の受信装置１から第１の観測データを受信する。その第１の観測データは、第１の受信装置１によって観測された波源からの電波の受信電力を含むものである。受信部４１は、複数の第１の観測データを複数の第１の受信装置１からそれぞれ受信してもよく、または、１個の第１の観測データを、いずれかの第１の受信装置１から受信してもよい。なお、第１の観測データに受信電力が含まれるとは、結果として、その受信電力を取得可能な情報（例えば、受信信号等）が第１の観測データに含まれている状況を含むものとする。例えば、受信信号がＩＱ信号データである場合には、そのＩＱシンボルの原点からの距離である振幅を用いることによって、その受信信号に応じた受信電力を知ることができる。したがって、第１の観測データに受信信号が含まれている場合には、第１の観測データに受信電力も含まれていると考えてもよい。また、後述するように、位置取得部４２が位置の算出をも行う場合には、通常、受信部４１は、複数の第１の観測データを受信する。
【００２７】
また、ホワイトスペース検出装置４においてＴＤｏＡによる位置検出が行われる場合には、第１の観測データには、第１の受信装置１が波源３から受信した受信信号と、その受信信号の受信時点とが含まれていてもよい。その受信信号等は、後述するように、波源３の位置の算出のために用いられるものである。したがって、第１の観測データに、波源３の位置の算出のための受信信号等が含まれている場合には、その第１の観測データは、３以上の第１の受信装置１からそれぞれ送信されることが好適である。ＴＤｏＡによる位置検出を適切に行うことができるようにするためである。また、受信信号の受信時点とは、受信信号の受信時刻であってもよく、または、ある時点を基準として示される受信信号の受信時点であってもよい。後者の場合には、受信時点は、例えば、ある時点を基準とする受信信号の受信時までのタイマのカウント値であってもよい。なお、ＴＤｏＡによる位置検出を適切に行うことができるようにするため、受信時点を示す情報、例えば、時刻やタイマのカウント値等は、第１の観測データを送信する複数の第１の受信装置１の間で同期されていることが好適である。
【００２８】
また、ホワイトスペース検出装置４においてＤｏＡによる位置検出が行われる場合には、受信部４１は、第１の受信装置１が波源３からの電波を用いて取得した波源３の方向をも、複数の第１の受信装置１からそれぞれ受信してもよい。受信部４１は、例えば、２以上の第１の受信装置１から、その方向を受信してもよい。なお、その方向は、例えば、第１の受信装置１からの波源３の方向を示すものであってもよい。その方向は、例えば、第１の受信装置１を中心とする方位角（例えば、北を０度とし、東を９０度とする方位角等）によって示されてもよい。また、その波源３の方向は、例えば、第１の受信装置１において、指向性を変更することによって取得されてもよい。具体的には、電波の強度の最も強い方向が波源の方向であると判断されてもよい。
【００２９】
また、受信部４１は、第１の受信装置１から、その第１の受信装置１の位置を取得可能な情報をも受信してもよい。その位置を取得可能な情報は、例えば、位置そのものであってもよく、または、その第１の受信装置１の識別子である第１の識別子であってもよい。その位置を取得可能な情報は、例えば、第１の観測データに含まれていてもよく、または、そうでなくてもよい。位置を取得可能な情報が第１の識別子である場合には、ホワイトスペース検出装置４の図示しない記録媒体において、第１の識別子と、その第１の識別子で識別される第１の受信装置１の位置とが対応付けられていてもよい。そして、その第１の識別子に対応する位置が、ホワイトスペース検出装置４において取得されてもよい。
【００３０】
また、受信部４１は、複数の第２の受信装置２から複数の第２の観測データをそれぞれ受信する。その第２の観測データは、第２の受信装置２によって観測された波源３からの電波の受信電力を含むものである。また、受信部４１は、第２の受信装置２から、第２の受信装置２の位置を取得可能な情報をも受信してもよい。その位置を取得可能な情報は、例えば、位置そのものであってもよく、または、その第２の受信装置２の識別子である第２の識別子であってもよい。その位置を取得可能な情報は、例えば、第２の観測データに含まれていてもよく、または、そうでなくてもよい。受信部４１は、その位置を取得可能な情報を、複数の第２の受信装置２からそれぞれ受信してもよい。位置を取得可能な情報が第２の識別子である場合には、ホワイトスペース検出装置４の図示しない記録媒体において、第２の識別子と、その第２の識別子で識別される第２の受信装置２の位置とが対応付けられていてもよい。そして、その第２の識別子に対応する位置が、ホワイトスペース検出装置４において取得されてもよい。
【００３１】
また、第１の観測データには、その第１の観測データに含まれる受信電力等に応じた電波の周波数（センシング周波数）も含まれていてもよく、または、そうでなくてもよい。第２の観測データについても同様である。なお、１以上の第１の観測データに含まれる受信電力や、複数の第２の観測データに含まれる受信電力は、同一の周波数の受信電力であることが好適である。その周波数は、通常、波源３からの電波の周波数である。また、第１及び第２の観測データには、上述した以外の情報が含まれていてもよい。例えば、後述するように、第１の観測データには、第１の受信装置１で生成された遅延プロファイル、第１の受信装置１の受信アンテナの利得や高さ等が含まれてもよい。また、ホワイトスペース検出装置４において受信アンテナの利得や高さなどを取得できるようにするため、第１の受信装置１から第１の識別子が送信され、受信部４１によって受信されてもよい。
【００３２】
なお、受信部４１は、第１の観測データや第２の観測データ等を、第１の受信装置１や第２の受信装置２から直接受信してもよく、または、他のサーバ等を経由して受信してもよい。後者の場合には、例えば、複数の第１の受信装置１からの第１の観測データや、複数の第２の受信装置２からの第２の観測データ等が基地局等において集められ、その基地局等から、集められた第１の観測データ等がホワイトスペース検出装置４に送信されてもよい。受信部４１は、受信を行うための有線または無線の受信デバイス（例えば、モデムやネットワークカードなど）を含んでもよく、あるいは含まなくてもよい。また、受信部４１は、ハードウェアによって実現されてもよく、あるいは受信デバイスを駆動するドライバ等のソフトウェアによって実現されてもよい。
【００３３】
位置取得部４２は、複数の第１の受信装置１が受信した波源３からの電波を用いて特定された波源３の位置を取得する。なお、波源３の位置を取得するとは、波源３の位置を算出することであってもよく、または、波源３の位置を示す情報を受け取ることであってもよい。後者の場合には、例えば、位置取得部４２は、例えば、送信された波源３の位置を示す情報を受信してもよく、記録媒体から波源３の位置を示す情報を読み出してもよく、または、入力デバイス等を介して波源３の位置を示す情報を受け付けてもよい。本実施の形態では、位置取得部４２が波源３の位置を算出する場合について主に説明する。ここで、位置取得部４２が波源３の位置を算出する方法として、ＴＤｏＡ（Time Difference of Arrival）による算出方法と、ＤｏＡ（Direction of Arrival）による算出方法とについて説明するが、位置取得部４２は、それ以外の方法によって波源３の位置を算出してもよい。なお、その位置は、例えば、緯度と経度であってもよく、または、ある位置を基点とした座標値であってもよい。他の位置についても同様である。
【００３４】
［ＴＤｏＡによる算出方法］
この場合には、受信部４１は、３以上の第１の受信装置１からそれぞれ、第１の受信装置１が波源３から受信した受信信号と、その受信信号の受信時点とを含む第１の観測データを受信しているものとする。そして、位置取得部４２は、その複数の第１の受信装置１に対応する受信信号及び受信信号の受信時点と、複数の第１の受信装置１の各位置とを用いて、波源３の位置を算出する。その第１の受信装置１の位置は、例えば、第１の受信装置１から送信された位置を取得可能な情報を用いて取得された位置である。位置取得部４２は、具体的には、３以上の第１の受信装置１で受信された受信信号の相互相関を用いて、波源３から送信された同じ電波が第１の受信装置１にそれぞれ到達した時間差を算出する。位置取得部４２は、その時間差を、受信時点を用いて算出できる。また、位置取得部４２は、その時間差に電波の速度（光速）を掛けることによって、波源３から複数の第１の受信装置１までの伝搬距離差を算出する。なお、ある位置からの距離の差が一定である曲線は、双曲線となる。したがって、波源３から第１の受信装置１ａまでの距離と、波源３から第１の受信装置１ｂまでの距離の差がＬａｂである場合には、その波源３は、第１の受信装置１ａの位置と、第１の受信装置１ｂの位置とを２個の焦点とする双曲線上に位置することになる。なお、その双曲線上の点から２個の焦点までの各距離の差がＬａｂである。３個の第１の受信装置１から送信された観測データを用いる場合には、位置取得部４２は、同様にして、他の２組の第１の受信装置１の組み合わせについても双曲線を特定することができ、その３個の双曲線の交点を算出することによって、波源３の位置を算出してもよい。
なお、このＴＤｏＡによる位置の算出方法の詳細については、例えば、次の文献を参照されたい。
文献：K. Ho，Y. Chan，「Solution and performance analysis of geolocation by tdoa」，IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems，vol. 29，no. 4，p. 1311-1322，1993年10月
【００３５】
［ＤｏＡによる算出方法］
この場合には、受信部４１は、２以上の第１の受信装置１からそれぞれ、第１の受信装置１で取得された波源３の方向を受信しているものとする。そして、位置取得部４２は、その複数の第１の受信装置１で取得された波源３の方向と、複数の第１の受信装置１の各位置とを用いて、波源３の位置を算出する。位置取得部４２は、第１の受信装置１の位置をＴＤｏＡによる算出方法の場合と同様にして取得することができる。なお、ある第１の受信装置１の位置と、そこからの波源３の方向とが分かっている場合には、波源３は、その位置を通り、その方向に延びる直線上に存在することになる。したがって、位置取得部４２は、２個の第１の受信装置１の位置と、各第１の受信装置１からの波源３の方向とを知ることによって、２個の直線を特定することができ、その直線の交点である波源３の位置を算出することができる。なお、この場合には、２個の第１の受信装置１と波源３とが同一直線上に存在しないことが好適である。
なお、このＤｏＡによる位置の算出方法の詳細については、例えば、次の文献を参照されたい。
文献：S. U. Pillai，「Array Signal Processing」，Springer-Verlag，1989年
【００３６】
また、位置取得部４２は、算出した波源３の位置を図示しない記録媒体で記憶してもよい。また、位置取得部４２が波源３の位置を算出しない場合には、例えば、ホワイトスペース検出装置４以外の装置によって、上述のようにＴＤｏＡやＤｏＡによって波源３の位置が算出されてもよい。
【００３７】
送信電力推定部４３は、第１の観測データに含まれる受信電力と、位置取得部４２が取得した波源３の位置を用いて算出された波源３と第１の受信装置１との距離とを用いて、波源３の送信電力を推定する。その第１の観測データに含まれる受信電力は、例えば、第１の観測データに含まれる受信信号を用いて算出されるものであってもよい。また、送信電力推定部４３は、例えば、受信部４１が受信した第１の受信装置１の位置を用いて、または第１の観測データに含まれる第１の識別子に対応付けられている位置を用いて、その第１の観測データを送信した第１の受信装置１の位置を取得できる。したがって、送信電力推定部４３は、その第１の受信装置１の位置と、位置取得部４２が取得した波源３の位置とを用いることによって、第１の受信装置１と波源３との距離を算出できる。
【００３８】
次に、波源３の送信電力を推定する方法について説明する。まず、送信電力と、受信電力との関係は、次式のようになる。なお、ｘｉは、波源３からｉ番目の第１の受信装置１までの伝搬距離（ｋｍ）であり、ｆは、第１の受信装置１で受信した電波の周波数（ＭＨｚ）であり、Ｐｒｘ，ｉは、ｉ番目の第１の受信装置１における受信電力（ｄＢｍ）であり、Ｐｔｘは、波源３の送信電力（ｄＢｍ）であり、Ｇ１ｒｘａｎｔ，ｉは、ｉ番目の第１の受信装置１の受信アンテナの利得であり、Ｆ（ｘｉ，ｆ）は、伝搬距離がｘｉであり、周波数がｆである電波の伝搬損失（パスロス）の特性を示す関数（以下、「伝搬損失関数」と呼ぶ）である。
Ｐｒｘ，ｉ＝Ｐｔｘ＋Ｇ１ｒｘａｎｔ，ｉ−Ｆ（ｘｉ，ｆ）        （１）
【００３９】
また、ここでは伝搬損失関数Ｆ（ｘｉ，ｆ）が、例えば、次式のように示される場合について説明するが、そうでなくてもよい。ただし、ａは、距離減衰係数であり、ｂは、周波数特性係数であり、ｃは、その他の係数である。それらの係数は、後述するように、採用するモデルに応じて決められていたり、計算されたりするものである。
Ｆ（ｘｉ，ｆ）＝ａ×Ｌｏｇ（ｘｉ）＋ｂ×Ｌｏｇ（ｆ）＋ｃ
上記（１）式から、ｉ番目の第１の受信装置１における受信電力を用いて算出された波源３の送信電力Ｐｔｘ，ｉは、次のようになる。
Ｐｔｘ，ｉ＝Ｐｒｘ，ｉ−Ｇ１ｒｘａｎｔ，ｉ＋Ｆ（ｘｉ，ｆ）        （２）
【００４０】
したがって、送信電力推定部４３は、上記（２）式を用いることによって、送信電力を算出することができる。なお、受信電力Ｐｒｘ，ｉは、ｉ番目の第１の受信装置１からの第１の観測データに含まれている。また、Ｇ１ｒｘａｎｔ，ｉは、ｉ番目の第１の受信装置１からの第１の観測データに含まれていてもよく、または、第１の受信装置１から送信された第１の識別子を用いて取得されてもよい。後者の場合には、ホワイトスペース検出装置４において、第１の識別子と、その第１の識別子で識別される第１の受信装置１の受信アンテナの利得Ｇ１ｒｘａｎｔ，ｉとが対応付けられて図示しない記録媒体で記憶されていてもよい。また、伝搬距離ｘｉは、上述のように、ｉ番目の第１の受信装置１の位置と、位置取得部４２が取得した波源３の位置とを用いることによって算出できる。また、周波数ｆは、例えば、第１の観測データに含まれていてもよく、ホワイトスペース検出装置４において記憶されていてもよい。また、伝搬損失関数Ｆは、後述するように、採用するモデルに応じて決まることになる。なお、上記（２）式で算出される送信電力は、厳密には、波源３の送信アンテナの利得の影響を含む空中線電力である。また、第１の受信装置１の受信電力があらかじめ決められた閾値より小さい場合には、その受信電力を送信電力の推定で用いなくてもよく、またはそうでなくてもよい。
【００４１】
ここで、自由空間モデル、大地反射の２波モデル、奥村−秦モデルのそれぞれの場合の係数ａ，ｂ，ｃについて説明する。
［自由空間モデル］
自由空間モデルの場合には、係数ａ，ｂ，ｃを次のようにしてもよい。
ａ＝ｂ＝２０
ｃ＝３２．４４
【００４２】
［大地反射の２波モデル］
大地反射の２波モデルの場合には、係数ａ，ｂ，ｃを次のようにしてもよい。
（１）１０００×ｘｉ＜２１／２×ｋｈｂｈｍの場合
ａ＝ｂ＝２０
ｃ＝２０．４
（２）１０００×ｘｉ＞２１／２×ｋｈｂｈｍの場合
ａ＝４０
ｂ＝０
ｃ＝１２０−２０×Ｌｏｇ（ｈｂｈｍ）
ただし、ｈｂは、送信アンテナ高（ｍ）であり、ｈｍは、受信アンテナ高（ｍ）である。また、ｋは、波数（＝２π／λ＝２πｆ／ｃ）である。なお、λは、波源３から送信される電波の波長であり、ｃは、その伝播の速度（光速）である。また、１０００×ｘｉ＝２１／２×ｋｈｂｈｍである場合には、上記（１）、（２）のどちらにしてもよい。
【００４３】
この大地反射の２波モデルを使用する場合には、受信アンテナ高ｈｍ、すなわち、第１の受信装置１のアンテナの高さを取得する必要がある。そのアンテナの高さは、例えば、第１の観測データに含まれていてもよく、または、ホワイトスペース検出装置４において、第１の識別子と、その第１の識別子で識別される第１の受信装置１のアンテナの高さとが対応付けられて図示しない記録媒体で記憶されていてもよい。また、送信アンテナ高ｈｂ、すなわち、波源３のアンテナの高さは不明であるため、あらかじめ決められた値（例えば、５０メートル等）を用いてもよい。
【００４４】
［奥村−秦モデル］
奥村−秦モデルの場合、すなわち、市街地モデルの場合には、係数ａ，ｂ，ｃを次のようにしてもよい。
ａ＝４４．９−６．５５×Ｌｏｇ（ｈｂ）
ｂ＝２６．１６−１．１×ｈｍ＋１．５６
ｃ＝６９．５５−１３．８２×Ｌｏｇ（ｈｂ）＋０．７×ｈｍ−０．８
ただし、ｈｂは、送信アンテナ高（ｍ）であり、ｈｍは、受信アンテナ高（ｍ）である。また、このモデルを使用できるのは、送信アンテナ高ｈｂ等が、次の範囲である場合に限定される。なお、受信アンテナ高と、送信アンテナ高とは、逆であってもよい。すなわち、ｈｂが、受信アンテナ高（ｍ）であり、ｈｍが、送信アンテナ高（ｍ）であってもよい。
３０＜ｈｂ＜２００
１＜ｈｍ＜１０
１５０＜ｆ＜２２００
１＜ｘｉ＜２０
【００４５】
この奥村−秦モデルを使用する場合も、受信アンテナ高ｈｍ、すなわち、第１の受信装置１のアンテナの高さを取得する必要がある。その取得方法は、大地反射の２波モデルの場合と同様である。また、送信アンテナ高ｈｂ、すなわち、波源３のアンテナの高さは不明であるため、あらかじめ決められた値（例えば、５０メートル等）を用いてもよい。
【００４６】
ここで、送信電力推定部４３が、上記３個のモデルのうち、いずれを用いて送信電力を推定するのかについて簡単に説明する。送信電力推定部４３は、例えば、波源３から各第１の受信装置１までがすべて自由空間モデルであると設定して、上記自由空間モデルの係数ａ，ｂ，ｃのみを用いてもよい。例えば、各第１の受信装置１が見通しとなるように配置されているような場合には、そのように波源３から第１の受信装置１までのすべてを自由空間モデルとすることもできる。一方、送信電力推定部４３は、受信信号電力の時間変動量や遅延プロファイルを用いて、波源３から第１の受信装置１までが見通しであるかどうか判断し、見通しである場合には自由空間モデルまたは大地反射の２波モデルを用い、見通しでない場合には奥村−秦モデルを用いてもよい。遅延プロファイルを用いて見通しか見通し外かを判断する方法はすでに公知であり、詳細な説明を省略する。その判断で用いられる遅延プロファイルは、例えば、第１の観測データに含まれる受信信号（ＩＱ信号データ）を用いて送信電力推定部４３によって生成されてもよく、または、第１の観測データに遅延プロファイルそのものが含まれていてもよい。後者の場合には、例えば、第１の受信装置１は、遅延プロファイルを生成し、その遅延プロファイルを第１の観測データに含めて送信してもよい。なお、見通しでない場合であって、奥村−秦モデルを用いる条件である上記ｈｂ等の範囲を満たさない場合には、例えば、別の伝搬モデルを用いるようにしてもよい。また、その遅延プロファイルを用いて見通しであると判断された場合に、自由空間モデルと、大地反射の２波モデルとのどちらを選択するのかについて簡単に説明する。第１の受信装置１の受信アンテナ高が十分高く、周波数が高い場合には、第一フレネルゾーンが大地で遮蔽され始めるブレークポイントまでの距離が大きいため、自由空間モデルを用いても問題ない。そうでない場合には、第一フレネルゾーンが遮蔽される影響を無視できないため、大地反射の２波モデルを用いることが好適である。したがって、例えば、送信電力推定部４３は、ｉ番目の第１の受信装置１の受信アンテナ高が、アンテナ高に関する閾値以上であり、周波数ｆも、周波数に関する閾値以上である場合に、自由空間モデルを採用し、そうでない場合に、大地反射の２波モデルを採用するようにしてもよい。
【００４７】
次に、上記（２）式を用いて算出された複数の送信電力Ｐｔｘ，ｉから、最終的な送信電力、すなわち、後段の減衰特性推定部４４で用いられる送信電力Ｐｐｔｘを算出する方法として、最大値を用いる方法と、統計的処理を行う方法とについて説明する。なお、波源３の位置の算出がホワイトスペース検出装置４で行われない場合であって、受信部４１が１個の第１の観測データのみを受信した場合には、算出された送信電力Ｐｔｘ，１を、そのまま送信電力Ｐｐｔｘとしてもよい。
【００４８】
［最大値を用いる方法］
送信電力推定部４３は、算出した複数の送信電力Ｐｔｘ，ｉのうち、最大値を最終的な送信電力Ｐｐｔｘとしてもよい。通常、理想的な見通しである伝搬経路を介して受信された受信電力を用いて算出された送信電力が最大値になると考えられる。したがって、そのような送信電力の最大値を推定結果の送信電力Ｐｐｔｘとすることにより、送信電力をより正確な値に設定できると考えられる。なお、その最大値に、正の値のマージンＭを加算した結果を送信電力Ｐｐｔｘとしてもよい。この場合には、推定結果の送信電力Ｐｐｔｘは、例えば、次のようになる。
Ｐｐｔｘ＝ｍａｘ｛Ｐｔｘ，ｉ｝＋Ｍ
【００４９】
［統計的処理を行う方法］
送信電力推定部４３は、統計的な処理を行うことによって、複数の送信電力の最大値を算出し、その算出した最大値を最終的な送信電力Ｐｐｔｘとしてもよい。具体的には、送信電力推定部４３は、算出した複数の送信電力Ｐｔｘ，ｉを用いて、送信電力｛Ｐｔｘ，ｉ｝の平均Ｅと、標準偏差σとを算出する。そして、送信電力推定部４３は、Ｅ＋３σを送信電力Ｐｐｔｘとしてもよい。そのようにすることで、統計的なばらつきも考慮した送信電力の最大値を送信電力の推定結果Ｐｐｔｘとすることができる。
【００５０】
なお、上記説明では、伝搬損失関数が、波源３からの方向に依存しない場合について説明したが、そうでなくてもよい。伝搬損失関数は、波源３からの方向に依存するものであってもよい。その場合には、例えば、伝搬損失関数の距離減衰係数ａ、周波数特性係数ｂ、その他の係数ｃは、それぞれａ（θ），ｂ（θ），ｃ（θ）というように、波源３を中心とする角度θの依存性を有していてもよい。その角度θは、例えば、北を０度とし、東を９０度とする方位角であってもよい。そのように、伝搬損失関数が波源３からの方向に依存する場合には、送信電力推定部４３は、例えば、位置取得部４２が取得した波源３の位置を用いて、その角度依存性を有する伝搬損失関数を取得してもよい。具体的には、送信電力推定部４３は、波源３の位置と、図示しない記録媒体で記憶されている、その位置に応じた地形図とを用いて、波源３と波源３の周囲との高低差を特定し、その特定結果に応じて角度依存性を有する伝搬損失関数を取得してもよい。また、あらかじめ各位置について伝搬損失関数の角度依存性を測定しておき、位置と、その位置に対応する角度依存性とを図示しない記録媒体で記憶している場合には、送信電力推定部４３は、波源３の位置に対応する角度依存性を読み出して、その角度依存性を有する伝搬損失関数を用いるようにしてもよい。なお、そのあらかじめ記憶されている角度依存性は、例えば、距離減衰係数ａ、周波数特性係数ｂ、その他の係数ｃに乗算される角度依存性を有する係数であってもよい。具体的には、その角度依存性を有する係数は、ｇａ（θ），ｇｂ（θ），ｇｃ（θ）であり、ａ（θ）＝ａ×ｇａ（θ），ｂ（θ）＝ｂ×ｇｂ（θ），ｃ（θ）＝ｃ×ｇｃ（θ）であってもよい。なお、ａ，ｂ，ｃは、上述のように、各モデルに応じて取得または算出される係数である。
【００５１】
減衰特性推定部４４は、送信電力推定部４３が推定した波源３の送信電力と、複数の第２の観測データに含まれる複数の受信電力と、位置取得部４２が取得した波源３の位置を用いて算出された波源３と複数の第２の受信装置との各距離とを用いて、波源３からの電波の減衰特性を推定する。減衰特性を推定するとは、伝搬損失関数を推定することである。例えば、伝搬損失関数が上記Ｆのように示される場合には、係数ａ，ｂ，ｃの値を決めることが減衰特性を推定することであってもよい。なお、波源３から第１の受信装置１までの伝搬経路が見通しとなる場合には、上述のように、例えば、減衰特性として自由空間モデル等を用いることができる。一方、実際に通信機器を用いる場合には、見通し外での運用となることが多い。したがって、この減衰特性推定部４４では、例えば、波源３から第２の受信装置２までの伝送経路が見通し外である場合に、その第２の受信装置２で受信された受信電力を用いて減衰特性を推定することにより、実際に通信機器が運用される状況における波源３の影響を適切に評価でき、より正確なホワイトスペースの検出を実現することができると考えられる。また、第２の受信装置２の数が多いほど、より正確な減衰特性を推定できると考えられる。また、後述するように、第２の受信装置２の数が多い場合には、例えば、波源３からの方向に依存する減衰特性を推定することも可能になる。なお、減衰特性推定部４４は、例えば、受信部４１が受信した複数の第２の受信装置２の各位置を用いて、または複数の第２の観測データに含まれる第２の識別子にそれぞれ対応付けられている各位置を用いて、その第２の観測データを送信した複数の第２の受信装置２の各位置を取得できる。したがって、送信電力推定部４３は、その第２の受信装置２の位置と、位置取得部４２が取得した波源３の位置とを用いることによって、第２の受信装置２と波源３との距離を算出できる。
【００５２】
減衰特性推定部４４は、具体的には、推定する減衰特性、及び第２の受信装置２での受信電力を用いて算出された送信電力と、送信電力推定部４３が推定した送信電力との差が小さくなるように、減衰特性を推定してもよい。すなわち、減衰特性推定部４４は、次式のように推定係数ａｐ，ｂｐ，ｃｐを算出してもよい。なお、推定係数ａｐ，ｂｐ，ｃｐは、それぞれ係数ａ，ｂ，ｃに対応する推定結果である。推定係数ａｐ，ｂｐ，ｃｐが推定された減衰特性であると考えてもよく、それらの推定係数を用いた伝搬損失関数Ｆが推定された減衰特性であると考えてもよい。なお、ｘｊは、波源３からｊ番目の第２の受信装置２までの伝搬距離（ｋｍ）であり、Ｐｐｔｘは、送信電力推定部４３によって推定された波源３の送信電力（ｄＢｍ）であり、Ｐｒｘ，ｊは、ｊ番目の第２の受信装置２における受信電力（ｄＢｍ）であり、Ｇ２ｒｘａｎｔ，ｊは、ｊ番目の第２の受信装置２の受信アンテナの利得である。また、Ｆ（ｘｊ，ｆ）は、前述のように、Ｆ（ｘｊ，ｆ）＝ａ×Ｌｏｇ（ｘｊ）＋ｂ×Ｌｏｇ（ｆ）＋ｃとなる伝搬損失関数であり、ａｒｇｍｉｎは、ａ，ｂ，ｃについて算出されるものとする。また、総和Σは、ｊ＝１からＮ２までの和であり、Ｎ２は、減衰特性の算出で用いられる第２の観測データを送信した第２の受信装置２の総数である。
（ａｐ，ｂｐ，ｃｐ）
＝argminΣｊ＝１Ｎ２｜Ｐｐｔｘ−Ｐｒｘ，ｊ＋Ｇ２ｒｘａｎｔ，ｊ−Ｆ（ｘｊ，ｆ）｜２    （３）
【００５３】
したがって、減衰特性推定部４４は、上記（３）式を用いることによって、波源３の位置からの減衰特性を算出することができる。なお、受信電力Ｐｒｘ，ｊは、ｊ番目の第２の受信装置２からの第２の観測データに含まれている。また、Ｇ２ｒｘａｎｔ，ｊは、ｊ番目の第２の受信装置２からの第２の観測データに含まれていてもよく、または、第２の受信装置２から送信された第２の識別子を用いて取得されてもよい。後者の場合には、ホワイトスペース検出装置４において、第２の識別子と、その第２の識別子で識別される第２の受信装置２の受信アンテナの利得Ｇ２ｒｘａｎｔ，ｊとが対応付けられて図示しない記録媒体で記憶されていてもよい。また、伝搬距離ｘｊは、上述のように、ｊ番目の第２の受信装置２の位置と、位置取得部４２が取得した波源３の位置とを用いることによって算出できる。また、周波数ｆは、例えば、第２の観測データに含まれていてもよく、ホワイトスペース検出装置４において記憶されていてもよい。なお、前述のように、上記（３）式に含まれる送信電力Ｐｐｔｘは、厳密には、波源３の送信アンテナの利得の影響を含む空中線電力である。また、第２の受信装置２で取得された受信電力があらかじめ決められた閾値より小さい場合には、上記の計算で用いなくてもよい。ノイズの影響を低減させるためである。
【００５４】
また、上記説明では、伝搬損失関数Ｆが波源３からの方向に依存しない場合について説明したが、そうでなくてもよい。上記（３）式において用いるＦ（ｘｊ，ｆ）が、波源３からの方向に依存するようにしてもよい。その場合には、例えば、伝搬損失関数を、次式のようにしてもよい。ここで、θは、波源３を中心とする角度であり、例えば、北を０度とし、東を９０度とする方位角であってもよい。
Ｆ（ｘ，ｆ，θ）＝ａ（θ）×Ｌｏｇ（ｘ）＋ｂ（θ）×Ｌｏｇ（ｆ）＋ｃ（θ）
【００５５】
ここで、伝搬損失関数がθに依存する場合に、減衰特性を推定する方法について簡単に説明する。第２の受信装置２の総数であるＮ２の値が十分に大きい場合には、その方位角θの角度ごとに伝搬損失関数Ｆ（ｘ，ｆ，θ）を算出してもよい。なお、その場合に、ある角度θについて伝搬損失関数Ｆ（ｘ，ｆ，θ）を算出できなかった場合には、ａ（θ）等を内挿または外挿することによって、その角度の伝搬損失関数を算出してもよい。一方、Ｎ２がそれほど大きくない場合には、θの範囲ごとに伝搬損失関数Ｆ（ｘ，ｆ，θ）を算出してもよい。θの範囲ごとに伝搬損失関数を算出する場合には、例えば、θを９０度ごとの４つの範囲に分けて、その範囲ごとに伝搬損失関数Ｆｎ（ｘ，ｆ）を算出してもよい。なお、ｎ＝１，２，３，４であり、
Ｆｎ（ｘ，ｆ）＝ａｎ×Ｌｏｇ（ｘ）＋ｂｎ×Ｌｏｇ（ｆ）＋ｃｎ
であってもよい。そして、推定係数ａｎｐ，ｂｎｐ，ｃｎｐは、それぞれ波源３からの方位角が９０度×（ｎ−１）≦θ＜９０度×ｎの範囲に含まれる第２の受信装置２の受信電力を用いて算出されてもよい。なお、上記（３）式を用いて、９０度×（ｎ−１）≦θ＜９０度×ｎの範囲ごとに推定係数ａｎｐ，ｂｎｐ，ｃｎｐを算出する以外は、上記説明と同様となる。また、ここでは、９０度ごとに４個の範囲に分ける場合について説明したが、９０度よりも小さい範囲ごとに分けてもよく、または、９０度よりも大きい範囲ごとに分けてもよい。また、その分割する角度の範囲は、９０度ごとなどのように均等であってもよく、そうでなくてもよい。後者の場合には、例えば、各範囲に含まれる第２の受信装置２の個数が平均化されるように範囲を分割してもよい。なお、上記の式では、距離減衰係数ａ、周波数特性係数ｂ、その他の係数ｃのそれぞれが角度依存を有する場合、すなわち、ａ（θ），ｂ（θ），ｃ（θ）となる場合について説明したが、そうでなくてもよい。角度依存を有するのは、距離減衰係数ａのみであり、周波数特性係数ｂと、その他の係数ｃとについては、角度依存性を有しなくてもよい。
【００５６】
ホワイトスペース検出部４５は、送信電力推定部４３が推定した波源３の送信電力Ｐｐｔｘと、減衰特性推定部４４が推定した減衰特性とを用いて、波源３からの電波の到達範囲を推定することによってホワイトスペースを検出する。なお、そのホワイトスペースは、波源３からの電波の到達しない地域的な領域である。具体的には、推定された波源３の送信電力Ｐｐｔｘと、推定された減衰特性ａｐ，ｂｐ，ｃｐと、上記（１）式とを用いると、波源３からｘだけ離れた位置における空中線電力Ｐは、次式のようになる。
Ｐ＝Ｐｐｔｘ−Ｆｐ（ｘ，ｆ）
ただし、Ｆｐ（ｘ，ｆ）は、推定された減衰特性に応じた伝搬損失関数であり、次式で示されるものである。
Ｆｐ（ｘ，ｆ）＝ａｐ×Ｌｏｇ（ｘ）＋ｂｐ×Ｌｏｇ（ｆ）＋ｃｐ
【００５７】
図４Ａは、その空中線電力と、波源３からの距離との関係を示すグラフである。図４Ａにおいて、電力が閾値ＰＴＨ以上である範囲を、波源３からの電波の到達範囲とする場合には、ホワイトスペース検出装置４は、Ｐｐｔｘ−Ｆｐ（ｘ，ｆ）＝ＰＴＨとなる距離ｘを算出することによって、電波の到達範囲を推定できる。なお、その距離をｄとすると、ｄは次式のようになる。ただし、１０＾αは、１０αの意味である。
ｄ＝１０＾｛（Ｐｐｔｘ−ＰＴＨ−ｂｐ×Ｌｏｇ（ｆ）−ｃｐ）／ａｐ｝
この場合には、図４Ｂで示されるように、波源３から半径ｄの円の範囲が波源３からの電波の到達範囲となり、波源３によって利用されている空間となるため、その半径ｄの円の外側がホワイトスペースとなる。
【００５８】
なお、ホワイトスペース検出装置４によるホワイトスペースの検出は、結果として、ホワイトスペースと、それ以外とを区別できるようになるのであれば、その方法を問わない。例えば、ホワイトスペース検出装置４は、ホワイトスペースに応じた領域の輪郭を示す情報を取得してもよく、ホワイトスペースでない領域である利用空間の輪郭を示す情報を取得してもよい。後者の場合であって、例えば、図４Ｂで示される場合には、利用空間の輪郭を示す情報は、波源３の位置と半径ｄとを含む情報であってもよい。また、複数の波源３が存在する場合には、その波源３ごとに利用空間が存在するため、ホワイトスペース検出装置４は、そのいずれの利用空間にも含まれない領域であるホワイトスペースを特定してもよい。また、ホワイトスペース検出装置４は、例えば、ある周波数について、波源３からの電波の到達範囲の領域を示すホワイトスペースを検出してもよく、または周波数帯域ごとに、そのホワイトスペースを検出してもよい。
【００５９】
ここで、角度依存を有する減衰特性に応じてホワイトスペースを検出する処理について簡単に説明する。その場合には、θごとに、波源３からの電波の到達範囲が算出されることになる。例えば、上述のように、ｎ＝１〜４に対応するａｎｐ，ｂｎｐ，ｃｎｐが推定された場合には、図４Ｃで示されるように、空中線電力は、方位角θの９０度の範囲ごとに応じた４個のグラフとなる。そして、その方位角θの９０度ごとに、電力が閾値ＰＴＨとなる距離を算出すると、ｄ１〜ｄ４になったとする。すると、ホワイトスペース検出装置４は、例えば、図４Ｄの実線で示されるように、方位角θが９０度ごとの利用空間を特定し、それ以外の領域をホワイトスペースとしてもよい。また、ホワイトスペース検出装置４は、図４Ｄの破線で示されるように、境界線が、θ＝０，９０，１８０，２７０度において滑らかにつながるように、利用空間を特定してもよい。
【００６０】
出力部４６は、ホワイトスペース検出部４５が検出したホワイトスペースに関する出力を行う。その出力は、例えば、ホワイトスペースを示す情報を、ホワイトスペースのデータベース等に追加することであってもよく、その他の出力であってもよい。例えば、ユーザや通信装置等は、その出力結果を用いることによって、ホワイトスペースの領域と、そうでない領域とを区別できることが好適である。
【００６１】
ここで、この出力は、例えば、表示デバイス（例えば、ＣＲＴや液晶ディスプレイなど）への表示でもよく、所定の機器への通信回線を介した送信でもよく、プリンタによる印刷でもよく、記録媒体への蓄積でもよく、他の構成要素への引き渡しでもよい。なお、出力部４６は、出力を行うデバイス（例えば、表示デバイスやプリンタなど）を含んでもよく、あるいは含まなくてもよい。また、出力部４６は、ハードウェアによって実現されてもよく、あるいは、それらのデバイスを駆動するドライバ等のソフトウェアによって実現されてもよい。
【００６２】
次に、ホワイトスペース検出装置４の動作について図３のフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ１０１）ホワイトスペース検出装置４は、第１の観測データを送信する旨の送信要求を複数の第１の受信装置１に送信する。なお、その送信要求において、例えば、周波数が指定されていてもよく、または、そうでなくてもよい。前者の場合には、例えば、ホワイトスペース検出装置４は、第１の受信装置１で取得されたスペクトラムセンシングの結果を用いて、波源３に応じた周波数を特定してもよい。また、送信要求において周波数を指定する場合には、その周波数が、ホワイトスペース検出装置４において、図示しない記録媒体において記憶されてもよい。送信電力の推定や減衰特性の推定において用いることができるようにするためである。また、送信要求によって周波数が指定されない場合には、第１の受信装置１は、例えば、数ＭＨｚ幅で受信信号の取得を行い、その周波数（例えば、数ＭＨｚ幅の中心周波数や、その範囲を示す情報等）と、受信信号との組を１個または２個以上含む第１の観測データを送信してもよい。
【００６３】
（ステップＳ１０２）受信部４１は、複数の第１の受信装置１から第１の観測データをそれぞれ受信したかどうか判断する。そして、複数の第１の受信装置１のすべてから第１の観測データを受信した場合には、ステップＳ１０３に進み、そうでない場合には、ステップＳ１０２の処理を繰り返す。なお、その第１の観測データには、位置取得部４２が波源３の位置を取得するために用いる情報が含まれているものとする。
【００６４】
（ステップＳ１０３）位置取得部４２は、受信部４１が受信した複数の第１の観測データに含まれる情報を用いて、波源３の位置を算出する。その算出された波源３の位置は、図示しない記録媒体で記憶されてもよい。
【００６５】
（ステップＳ１０４）送信電力推定部４３は、ステップＳ１０３で算出された波源３の位置と、複数の第１の受信装置１の各位置とを用いて、波源３と複数の第１の受信装置１とのそれぞれの距離を算出する。そして、送信電力推定部４３は、その各距離と、第１の観測データに含まれる受信電力とを用いて、波源３の送信電力を推定する。その推定された送信電力は、図示しない記録媒体で記憶されてもよい。
【００６６】
（ステップＳ１０５）ホワイトスペース検出装置４は、第２の観測データを送信する旨の送信要求を複数の第２の受信装置２に送信する。なお、その送信要求においても、ステップＳ１０１と同様に、周波数が指定されていてもよく、または、そうでなくてもよい。後者の場合には、第２の受信装置２は、例えば、数ＭＨｚ幅で受信電力の取得を行い、その周波数と、受信電力との組を１個または２個以上含む第２の観測データを送信してもよい。
【００６７】
（ステップＳ１０６）受信部４１は、複数の第２の受信装置２から第２の観測データをそれぞれ受信したかどうか判断する。そして、すべての第２の受信装置２から、またはあらかじめ決められた閾値以上の個数の第２の受信装置２から第２の観測データを受信した場合には、ステップＳ１０７に進み、そうでない場合には、ステップＳ１０６の処理を繰り返す。
【００６８】
（ステップＳ１０７）減衰特性推定部４４は、ステップＳ１０３で算出された波源３の位置と、複数の第２の受信装置２の各位置とを用いて、波源３と複数の第２の受信装置２とのそれぞれの距離を算出する。そして、減衰特性推定部４４は、その各距離と、ステップＳ１０４で推定された送信電力と、第２の観測データに含まれる受信電力とを用いて、減衰特性を推定する。その推定された減衰特性は、図示しない記録媒体で記憶されてもよい。
【００６９】
（ステップＳ１０８）ホワイトスペース検出部４５は、ステップＳ１０４で推定された送信電力と、ステップＳ１０７で推定された減衰特性とを用いて、ホワイトスペースを検出する。
【００７０】
（ステップＳ１０９）出力部４６は、ステップＳ１０８で検出されたホワイトスペースに関する出力を行う。そして、ホワイトスペースを検出する一連の処理は終了となる。
【００７１】
なお、図３のフローチャートにおける処理の順序は一例であり、同様の結果を得られるのであれば、各ステップの順序を変更してもよい。例えば、第１及び第２の受信装置１，２への送信要求を同時に行い、それに応じて第１及び第２の観測データを受信し、その受信後に、ステップＳ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１０７等の処理を行ってもよい。また、このフローチャートでは、第１及び第２の受信装置１，２が、送信要求に応じて第１及び第２の観測データを送信する場合について説明したが、そうでなくてもよい。第１及び第２の受信装置１，２は、送信要求に関わらず、第１及び第２の観測データを送信するようにしてもよい。その場合には、例えば、第１及び第２の受信装置１，２は、あらかじめ決められている時刻ごとに第１及び第２の観測データを送信してもよい。また、送信要求に応じて第１及び第２の観測データが送信される場合であって、送信要求によって周波数が指定されている場合には、第１及び第２の受信装置１，２は、その指定されている周波数の受信電力が、あらかじめ決められている閾値以上でないときに、第１及び第２の観測データを送信しなくてもよい。また、第１及び第２の受信装置１，２から、周波数と、受信信号や受信電力との組が複数送信される場合には、ホワイトスペース検出装置４において、その周波数ごとに送信電力の推定等の処理が行われ、その周波数ごとにホワイトスペースの検出が行われてもよい。
【００７２】
以上のように、本実施の形態によるホワイトスペース検出装置４によれば、波源３の位置と、推定された波源３の送信電力と、推定された波源３からの電波の減衰特性とを用いてホワイトスペースを検出することができる。そのため、従来のスペクトラムセンシング技術を用いてホワイトスペースを検出する場合よりも少ない受信装置の数であっても、ホワイトスペースを検出することができるようになる。また、その減衰特性を自由空間モデルとするのではなく、第２の受信装置２が取得した受信電力を用いて算出するため、より実態に即した減衰特性の推定が可能となり、より正確なホワイトスペースのエリアの検出が可能となる。また、波源３からの方向に依存する減衰特性を推定する場合には、より精度の高い減衰特性が算出されることになり、その結果、ホワイトスペースを高精度に検出することが可能となる。
【００７３】
なお、本実施の形態では、第１及び第２の受信装置１，２が異なる種類の受信装置である場合について主に説明したが、そうでなくてもよい。第１及び第２の受信装置１，２は、同じ種類の受信装置であり、そのうち、位置の取得や送信電力の推定の処理のために用いる受信装置を第１の受信装置１と呼び、減衰特性の推定の処理のために用いる受信装置を第２の受信装置２と呼んでいると考えてもよい。
【００７４】
また、上記実施の形態において、各処理または各機能は、単一の装置または単一のシステムによって集中処理されることによって実現されてもよく、あるいは、複数の装置または複数のシステムによって分散処理されることによって実現されてもよい。
【００７５】
また、上記実施の形態において、各構成要素間で行われる情報の受け渡しは、例えば、その情報の受け渡しを行う２個の構成要素が物理的に異なるものである場合には、一方の構成要素による情報の出力と、他方の構成要素による情報の受け付けとによって行われてもよく、あるいは、その情報の受け渡しを行う２個の構成要素が物理的に同じものである場合には、一方の構成要素に対応する処理のフェーズから、他方の構成要素に対応する処理のフェーズに移ることによって行われてもよい。
【００７６】
また、上記実施の形態において、各構成要素が実行する処理に関係する情報、例えば、各構成要素が受け付けたり、取得したり、選択したり、生成したり、送信したり、受信したりした情報や、各構成要素が処理で用いる閾値や数式、アドレス等の情報等は、上記説明で明記していなくても、図示しない記録媒体において、一時的に、あるいは長期にわたって保持されていてもよい。また、その図示しない記録媒体への情報の蓄積を、各構成要素、あるいは、図示しない蓄積部が行ってもよい。また、その図示しない記録媒体からの情報の読み出しを、各構成要素、あるいは、図示しない読み出し部が行ってもよい。
【００７７】
また、上記実施の形態において、各構成要素等で用いられる情報、例えば、各構成要素が処理で用いる閾値やアドレス、各種の設定値等の情報がユーザによって変更されてもよい場合には、上記説明で明記していなくても、ユーザが適宜、それらの情報を変更できるようにしてもよく、あるいは、そうでなくてもよい。それらの情報をユーザが変更可能な場合には、その変更は、例えば、ユーザからの変更指示を受け付ける図示しない受付部と、その変更指示に応じて情報を変更する図示しない変更部とによって実現されてもよい。その図示しない受付部による変更指示の受け付けは、例えば、入力デバイスからの受け付けでもよく、通信回線を介して送信された情報の受信でもよく、所定の記録媒体から読み出された情報の受け付けでもよい。
【００７８】
また、上記実施の形態において、ホワイトスペース検出装置４に含まれる２以上の構成要素が通信デバイスや入力デバイス等を有する場合に、２以上の構成要素が物理的に単一のデバイスを有してもよく、あるいは、別々のデバイスを有してもよい。
【００７９】
また、上記実施の形態において、各構成要素は専用のハードウェアにより構成されてもよく、あるいは、ソフトウェアにより実現可能な構成要素については、プログラムを実行することによって実現されてもよい。例えば、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。その実行時に、プログラム実行部は、記憶部や記録媒体にアクセスしながらプログラムを実行してもよい。なお、上記実施の形態におけるホワイトスペース検出装置４を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、コンピュータを、複数の第１の受信装置が受信した波源からの電波を用いて特定された波源の位置を取得する位置取得部、第１の受信装置によって観測された波源からの電波の受信電力を含む第１の観測データを受信し、複数の第２の受信装置によってそれぞれ観測された波源からの電波の受信電力を含む複数の第２の観測データを受信する受信部、第１の観測データに含まれる受信電力と、位置取得部が取得した波源の位置を用いて算出された波源と第１の受信装置との距離とを用いて、波源の送信電力を推定する送信電力推定部、送信電力推定部が推定した波源の送信電力と、複数の第２の観測データに含まれる複数の受信電力と、位置取得部が取得した波源の位置を用いて算出された波源と複数の第２の受信装置との各距離とを用いて、波源からの電波の減衰特性を推定する減衰特性推定部、前記送信電力推定部が推定した前記波源の送信電力と、減衰特性推定部が推定した減衰特性とを用いて波源からの電波の到達範囲を推定することによってホワイトスペースを検出するホワイトスペース検出部、ホワイトスペース検出部が検出したホワイトスペースに関する出力を行う出力部として機能させるためのプログラムである。
【００８０】
なお、上記プログラムにおいて、上記プログラムが実現する機能には、ハードウェアでしか実現できない機能は含まれない。例えば、情報を取得する取得部や、情報を受信する受信部、情報を出力する出力部などにおけるモデムやインターフェースカードなどのハードウェアでしか実現できない機能は、上記プログラムが実現する機能には少なくとも含まれない。
【００８１】
また、このプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどの光ディスクや磁気ディスク、半導体メモリなど）に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。また、このプログラムは、プログラムプロダクトを構成するプログラムとして用いられてもよい。
また、このプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、あるいは分散処理を行ってもよい。
【００８２】
図５は、上記プログラムを実行して、上記実施の形態によるホワイトスペース検出装置４を実現するコンピュータの外観の一例を示す模式図である。上記実施の形態は、コンピュータハードウェア及びその上で実行されるコンピュータプログラムによって実現されうる。
図５において、コンピュータシステム９００は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ９０５を含むコンピュータ９０１と、キーボード９０２と、マウス９０３と、モニタ９０４とを備える。
【００８３】
図６は、コンピュータシステム９００の内部構成を示す図である。図６において、コンピュータ９０１は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ９０５に加えて、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）９１１と、ブートアッププログラム等のプログラムを記憶するためのＲＯＭ９１２と、ＭＰＵ９１１に接続され、アプリケーションプログラムの命令を一時的に記憶すると共に、一時記憶空間を提供するＲＡＭ９１３と、アプリケーションプログラム、システムプログラム、及びデータを記憶するハードディスク９１４と、ＭＰＵ９１１、ＲＯＭ９１２等を相互に接続するバス９１５とを備える。なお、コンピュータ９０１は、ＬＡＮやＷＡＮ等への接続を提供する図示しないネットワークカードを含んでいてもよい。
【００８４】
コンピュータシステム９００に、上記実施の形態によるホワイトスペース検出装置４の機能を実行させるプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ９２１に記憶されて、ＣＤ−ＲＯＭドライブ９０５に挿入され、ハードディスク９１４に転送されてもよい。これに代えて、そのプログラムは、図示しないネットワークを介してコンピュータ９０１に送信され、ハードディスク９１４に記憶されてもよい。プログラムは実行の際にＲＡＭ９１３にロードされる。なお、プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ９２１、またはネットワークから直接、ロードされてもよい。また、ＣＤ−ＲＯＭ９２１に代えて他の記録媒体（例えば、ＤＶＤ等）を介して、プログラムがコンピュータシステム９００に読み込まれてもよい。
【００８５】
プログラムは、コンピュータ９０１に、上記実施の形態によるホワイトスペース検出装置４の機能を実行させるオペレーティングシステム（ＯＳ）、またはサードパーティプログラム等を必ずしも含んでいなくてもよい。プログラムは、制御された態様で適切な機能やモジュールを呼び出し、所望の結果が得られるようにする命令の部分のみを含んでいてもよい。コンピュータシステム９００がどのように動作するのかについては周知であり、詳細な説明は省略する。
【００８６】
また、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
以上より、本発明によるホワイトスペース検出装置等によれば、より少ない受信装置を用いたホワイトスペースの検出が可能となるという効果が得られ、例えば、ホワイトスペースのデータベースを構築する装置等として有用である。
【符号の説明】
【００８８】
１  第１の受信装置
２  第２の受信装置
３  波源
４  ホワイトスペース検出装置
４１  受信部
４２  位置取得部
４３  送信電力推定部
４４  減衰特性推定部
４５  ホワイトスペース検出部
４６  出力部
【図１】
2015165616.tif 000003
【図２】
2015165616.tif 000004
【図３】
2015165616.tif 000005
【図４Ａ】
2015165616.tif 000006
【図４Ｂ】
2015165616.tif 000007
【図４Ｃ】
2015165616.tif 000008
【図４Ｄ】
2015165616.tif 000009
【図５】
2015165616.tif 000010
【図６】
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