(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の周波数帯を使用し方式が互いに異なる第一及び第二のコグニティブ無線システムを接続する異種システム間中継装置において、
該第一のコグニティブ無線システムにおいて少なくともクライアントとして動作し、該第一のコグニティブ無線システムの基地局と無線通信する交換機ユニットと、
該第二のコグニティブ無線システムにおいてアクセスポイントとして動作し、該第二のコグニティブ無線システムの加入者局と無線通信するアクセスポイントユニットと、を備え、
該交換機ユニット及び該アクセスポイントユニットは、ホワイトスペースの利用可能周波数を管理するデータベースにアクセスした結果を利用して、該第一及び第二のコグニティブ無線システムの夫々で利用可能な周波数を判定し、
該交換機ユニットは、第二のコグニティブ無線システムが単独で利用可能な第一の周波数がある場合には、当該周波数に関する情報を該アクセスポイントユニットに与え、該単独で利用可能な第一の周波数がない場合には、該交換機ユニットが属する第一のコグニティブ無線システムの基地局と通信し、前記第一のコグニティブ無線システムが規定するシステム内共存動作を行い、獲得した周波数又は時間の範囲に関する情報を該アクセスポイントユニットに与え、
該アクセスポイントユニットは、該与えられた周波数及び時間の範囲内でのみ、該加入者局と無線通信を行い、
該交換機ユニットは、前記システム内共存動作のために、ブロードキャスト、ネットワーク認証、若しくは制御管理プレーンの動作の少なくとも１つを行って、前記基地局に対して、該交換機ユニットが基地局と認識されるように動作することを特徴とする異種システム間中継装置。
【請求項２】
請求項１記載の異種システム間中継装置において、
前記第一のコグニティブ無線システムは、前記第二のコグニティブ無線システムよりも長い通信距離を有するものであり、
前記交換機ユニットは、既存局に関する前記データベースへのアクセスと、スペクトルセンシングの結果とに基づいて、空き周波数を調べ、空き周波数があれば該空き周波数に関する情報を前記アクセスポイントユニットに与え、空き周波数がなければ前記基地局に対し所定の時間の範囲での開放を要求し、前記基地局が使用する周波数及び前記基地局から通知された利用可能な時間に関する情報を、前記アクセスポイントユニットに与えることを特徴とする異種システム間中継装置。
【請求項３】
請求項２記載の異種システム間中継装置において、
前記システム内共存動作はフレームコンテンションであり、
前記交換機ユニットは、該フレームコンテンションを利用して、第一のコグニティブ無線システムで用いるものとして前記所定の時間の範囲での開放を要求し、前記所定の時間の範囲は、前記基地局が送信するスーパーフレームを構成する複数のフレームの中から所定のフレームを割り当てられることによって定まることを特徴とする異種システム間中継装置。
【請求項４】
前記データベースへのアクセスは、前記交換機ユニットにより行われ、該交換機ユニットは、当該異種システム間中継装置の位置情報を該データベースに渡し、前記アクセスポイントユニットの最大送信電力に対して利用可能な周波数を取得することを特徴とする請求項２記載の異種システム間中継装置。
【請求項５】
共通の周波数帯を使用し方式が互いに異なる第一及び第二のコグニティブ無線システムを接続する異種システム間中継方法において、
該交換機ユニットが、該第一のコグニティブ無線システムのクライアントとしてネットワークにエントリするステップと、
該交換機ユニット或いは第二のコグニティブ無線システムのアクセスポイントユニットが、外部に設けられた周波数利用状況を管理するデータベースにアクセスし、位置情報及び該アクセスポイントユニットの最大送信電力を渡して、該アクセスポイントユニットが利用可能な周波数の情報を取得するステップと、
該交換機ユニット及び該アクセスポイントユニットが、無線信号を受信し、第一及び第二のコグニティブ無線システムにおける夫々の方法で、利用可能な周波数を判定するステップと、
第二のコグニティブ無線システムが単独で利用可能な第一の周波数が判定されたときに、該アクセスポイントユニットが該第一の周波数を使って加入者局との通信を開始するステップと、
該単独で利用可能な第一の周波数が検出されなかったときに、該交換機ユニットが、該交換機ユニットが属する第一のコグニティブ無線システムの基地局に、基地局と認識されるように通信してフレームコンテンションを行うステップと、
該交換機ユニットが、該フレームコンテンションの結果であるフレームの開放の通知を受信し、アクセスポイントユニットが利用可能な時間として該アクセスポイントユニットに通知するステップと、
該アクセスポイントユニットが、該利用可能な時間内で、加入者局と通信するステップと、
該交換機ユニットと該アクセスポイントユニットの間で、ユーザデータを中継するステップと、を備えた異種システム間中継方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既存業務（primary system）への影響を十分回避しつつ、柔軟に電波を利用していく、ホワイトスペース利用無線通信システムにおいて、利用可能な周波数チャネルが唯一である場合においても、複数の異なるホワイトスペース利用無線システムで同一周波数の利用を可能とする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報化社会の進展は実に目覚しいものがあり、多くの情報通信機器、サービスには、無線通信が利用されている。それに伴い、有限な資源である無線周波数の需要も増加の一途をたどっており、割当て可能な周波数の枯渇が世界各国で大きな問題となってきている。一般に、周波数は国などによってライセンス管理され、ライセンスを割当てられた者だけが、特定の場所、時間において、厳格な管理の下、その周波数を利用することができるが、今後も増え続ける周波数需要に対応するためには、これまでの周波数利用方法にとらわれない、新しい周波数の利用方法が求められている。
【０００３】
周波数の枯渇問題を解決する新たな周波数の利用方法として、近年、既に割当て済みの周波数であっても空間的、時間的に利用可能な周波数帯（ホワイトスペース）について、既存業務への影響を十分回避しつつ、柔軟に電波を利用する、コグニティブ無線などのホワイトスペース利用無線システムの研究開発が行われている。
【０００４】
例えば、ホワイトスペースを利用する無線システムとして、IEEE802.22やIEEE802.11afにおける標準規格化が進んでいる。これらの標準規格では既存業務（例えばテレビ放送など）への影響を回避するために、
１）各無線局がIPネットワーク上のホワイトスペースを管理するデータベース（Incumbent DB）やネットワークマネージャにアクセスし自身の位置情報に基づく利用可能周波数リストと最大送信可能電力を取得することと、
２）スペクトルセンシング機能（信号検知機能）によって、利用しようとする周波数を用いる既存局が周囲に存在しないことを確認した上で通信を行うこと、
を規定している。これらを効率的に行うため、帯域幅及びチャンネル配置をテレビ放送と同じにすることが考えられている。
【０００５】
ところで、各標準規格は、それぞれ目的とするサービスが異なり、IEEE802.22では遠距離の無線伝送により広域をカバーするWRAN（Wireless Regional Area Network）を構築することを目的とし、IEEE802.11afでは中近距離の無線伝送により中域をカバーするWMAN（Wireless Metropolitan Area Network）や小域をカバーするWLAN（Wireless Local Area Network）を構築することを目的としている。近年の情報通信形態の多様化を考えれば、このような目的の異なる標準規格に準拠する無線システム間が共存するための協調動作や、標準規格間の連携による拡張性と柔軟性のあるシステム構成を可能とすることが求められていることは明らかである。
【０００６】
例えば、システム間の協調動作が求められる例として、ホワイトスペースとして利用可能な周波数が唯一である場合において、IEEE802.22 WRANから、IEEE802.11af WLAN/WMANが干渉を受けているような場合がある。この様な場合、システムによる通信可能距離の違いにより、それを通知する手段が無いため共存することは容易ではないが、この様な状況においても協調動作が必要不可欠である。
【０００７】
また、システム間の連携動作が求められる例としては、郊外や僻地などの各家庭にブロードバンド回線を提供する際に、FTTH（Fiber To The Home）などの有線ネットワークを敷設するのではなく、無線ネットワークによって提供する方法が考えられる。この様な場合、バックホール回線としての遠距離伝送設備と各家庭などが利用する中近距離伝送設備が連携し、異なる無線システムとの相互接続やマルチホップ伝送による方法が解決策として考えられる。
【０００８】
非特許文献１には、IEEE802.22の基地局（BS；Base Station）に具備されているSelf-Coexistence機能とよばれる自律分散的な手段によって、IEEE802.22 WRAN同士が共存する方法が記載されている。
図１は、非特許文献１におけるSelf-Coexistenceの流れを示すフローチャートである。
【０００９】
各BSはまず初めに、ステップ１０１（Ｓ１０１）として、近隣で既存局が使用している周波数と、近隣のセルで使われている周波数の確認を行い、自身が利用可能な周波数（空き周波数）があるかどうかの判定を行う。
ステップ１０２（Ｓ１０２）として、単独で利用可能な周波数がある場合には、その周波数を選択し、通信を行う。空き周波数が無い場合には、任意の周波数を１つ選択して他のIEEE802.22 WRANとの共存を行う。
ステップ１０３（Ｓ１０３）として、Ｓ１０1で空き周波数が無いと判定された場合、該周波数を用いた場合の干渉が隣接するセルのBSからのみであるかどうかの判断を行う。
【００１０】
ステップ１０４（Ｓ１０４）として、Ｓ１０３で干渉がBSからのみであると判定された場合、セル間でダウンリンクとアップリンクのタイミングを同期させることで、一方のBSが受信中に他方のBSが送信することを回避し、干渉を回避する。
ステップ１０５（Ｓ１０５）として、Ｓ１０３で干渉がBSからのみでない、つまり隣接するセルに属する顧客施設装置（ＣＰＥ：Customer Premises Equipment）からの干渉がある場合には、隣接するセルのBSにフレームの開放要求を行い、フレームコンテンションと呼ばれるランダムアルゴリズムによって、フレームの開放または非開放の処理を行う。
ステップ１０６（Ｓ１０６）として、Ｓ１０５のフレームコンテンションによって利用可能なフレームを獲得した場合には、セル間で共通の周波数を時分割して通信する。
ＢＳはＳ１０２又はＳ１０４又はＳ１０６に対応する方式でＣＰＥとの通信を行うが、その間もステップ１０７（Ｓ１０７）として、他セルからのフレーム要求や、自身のトラヒック量の増加があるごとに、これらの処理が再実行される。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特表2010-522448号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】IEEEE 802.22/P802.22/D3.0, March 2011, Draft Standard for Wireless Regional Area Networks Part 22: Cognitive Wireless RAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications: Policies and procedure for operation in the TV Bands.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
この様にしてIEEE802.22 WRAN同士であれば異なるシステムが共存することが可能であるが、異なる標準規格に準拠するホワイトスペース利用無線システム同士の協調動作や、連係動作による標準規格の異なるシステムをまたいだマルチホップ伝送について、その検討はほとんど行われていない。
【００１４】
したがって、異なる標準規格の無線システム同士では、各無線システムが自身の無線システムを最適化するためにのみ動作し、他のシステムとの協調動作は考えない。この問題に対する解決策として、あらかじめ、何らかの連携や共存のためのプロトコルを導入することが考えられるが、関係する複数の標準規格の大きな変更を必要とするばかりか、共存方式が変更されるたびに、標準規格の変更をしなくてはならないため、必ずしも現実的な解決策となるとは言えない。
【００１５】
そこで本発明は、IEEE802.11af WLAN/WMANがIEEE802.22 WRANをバックホール回線として使用しインターネットにアクセスするようなシステム間をまたいだマルチホップ伝送や、システム間の協調動作を実現するための、簡易なシステム間の交換機を提供することにより、互いの標準規格を変更することなく、ホワイトスペース利用システム間の簡易な相互接続や、システムの簡易な拡張を可能とする技術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】
【００１６】
本発明に係る異種システム間中継装置は、共通の周波数帯を使用し方式が互いに異なる第一及び第二のコグニティブ無線システムを接続する際において、
該第一のコグニティブ無線システムにおいて少なくともクライアントとして動作し、該第一のコグニティブ無線システムの基地局と無線通信する交換機ユニットと、
該第二のコグニティブ無線システムにおいてアクセスポイントとして動作し、該第二のコグニティブ無線システムの加入者局と無線通信するアクセスポイントユニットと、を備え、
該交換機ユニットは、該第一のコグニティブ無線システムにおいて利用可能であるとして獲得した周波数又は時間の範囲に関する情報を、該アクセスポイントユニットに与え、該アクセスポイントユニットは該与えられた周波数又は時間の範囲内でのみ、該加入者局と無線通信を行うことを特徴とする。
【００１７】
本発明の異種システム間中継装置は更に、
前記第一のコグニティブ無線システムは、前記第二のコグニティブ無線システムよりも長い通信距離を有するものであり、
前記交換機ユニットは、既存局に関するデータベースへのアクセスと、スペクトルセンシングとに基づいて、空き周波数を調べ、空き周波数があれば該空き周波数に関する情報を前記アクセスポイントユニットに与え、空き周波数がなければ前記基地局に対し所定の時間の範囲での開放を要求し、前記基地局が使用する周波数及び前記基地局から通知された利用可能な時間に関する情報を、前記アクセスポイントユニットに与えることを特徴とする。
【００１８】
本発明の異種システム間中継装置は更に、
前記交換機ユニットは、前記第一のコグニティブ無線システムが規定するシステム内共存機能を利用して、第一のコグニティブ無線システムで用いるものとして前記所定の時間の範囲での開放を要求し、前記所定の時間の範囲は、前記基地局が送信するスーパーフレームを構成する複数のフレームの中から所定のフレームを割り当てられることによって定まることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る異種システム間中継方法は、共通の周波数帯を使用し方式が互いに異なる第一及び第二のコグニティブ無線システムを接続する際において、
交換機ユニットが、該第一のコグニティブ無線システムのクライアントとしてネットワークにエントリするステップと、
交換機ユニット或いはアクセスポイントユニットが、外部に設けられた周波数利用状況を管理するデータベースにアクセスし、利用可能な周波数の情報を取得するステップと、
交換機ユニット及びアクセスポイントユニットが、無線信号を受信し、第一及び第二のコグニティブ無線システムにおける夫々の方法で、利用可能な周波数を検出するステップと、
第一及び第二のコグニティブ無線システムで利用可能な第一の周波数が検出されたときに、アクセスポイントユニットが該第一の周波数を使って加入者局との通信を開始するステップと、
該利用可能な第一の周波数が検出されなかったときに、交換機ユニットが属する第一のコグニティブ無線システムの基地局と通信してフレームコンテンションを行うステップと、
交換機ユニットが、該フレームコンテンションの結果であるフレームの開放の通知を受信し、アクセスポイントユニットが利用可能な時間としてアクセスポイントユニットに通知するステップと、
アクセスポイントユニットが、該利用可能な時間内で、加入者局と通信するステップと、
交換機ユニットとアクセスポイントユニットの間で、ユーザデータを中継するステップと、を備えた。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、複数の標準規格の独立した発展を妨げることなく、異なる規格のシステム間の相互接続と共存が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】Self-Coexistenceの動作フローチャート（従来技術）
【図２】無線通信システムの構成図（実施形態）
【図３】中継局２の構成図
【図４】交換機１０２の構成図
【図５】IEEE802.11afアクセスポイントの構成図
【図６】IEEE802.22のフレームの構成図
【図７】Self-Coexistenceの動作フローチャート（実施形態）
【図８】フレームコンテンション以降のＢＳ１、ＲＳ２、ＭＳ３の間の通信を示すタイムシーケンス
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図２は、無線通信システム全体の構成例を示している。本実施例では、ホワイトスペース利用システムは、ＢＳ１と、中継局（ＲＳ：Relay Station）２と、移動局（ＭＳ：Mobile Station）３からなる。
ＢＳ１は、IEEE802.22に準拠した基地局である。
ＲＳ２は、ＢＳ１とはIEEE802.22で通信し、ＭＳ３とはIEEE802.11afで通信しながら、ＢＳ１とＭＳ３との間で行われる通信を中継するものであり、ＢＳ１の通信可能エリア（cell）の中に設置され、その場所でIEEE802.11afのアクセスポイント（ＡＰ）となって比較的小さな通信可能エリアを形成する。一般に、アクセスポイントは基地局、親局などと呼ばれることがあり、移動局はクライアント、加入者（局）、子局、端末あるいはユーザーなどと呼ばれることがある。
【００２３】
図３は、ＲＳ２の構成図である。ＲＳ２は、アンテナ１０１と、交換機１０２と、AP部１０３と、端子１０４、１０５、１０６及び１０７とを有する。交換機１０２は、ＢＳ１とIEEE802.22による無線通信を行う部分であり、AP部１０３は、ＭＳ３とIEEE802.11afによる無線通信を行う部分であり、アンテナ１０１は共有にしている。
【００２４】
図４は、交換機１０２の構成図である。交換機１０２は、アンテナと接続する端子１０４と、ベースバンド（ＢＢ）から無線周波数（ＲＦ）帯への周波数変換や無線周波数帯からベースバンドへの周波数変換や信号増幅などを行うRF部２０１と、誤り訂正符号化／復号処理や変復調処理を行うBB信号処理部２０２と、使用する周波数チャネルや送受信のタイミング制御やパケットに無線機を識別するためのIDの付加や送信元無線機の認識などを行うMAC（Medium Access Control；メディアアクセス制御）処理部２０３と、無線機全体の制御を行う主制御部２０４と、ＢＳ１との共存のためのプロトコル処理などを行うSelf-Coexistence機能制御部２０５と、AP部１０３とのインターフェースとなるインターフェース部２０６と、インターフェース部２０６の接続端子１０５を有する。
【００２５】
主制御部２０４は、例えば、プロセッサとメモリ上に定義されたデータ記憶領域とソフトウェアで構成することが可能であり、BB信号処理部２０２とMAC処理部２０３とSelf-Coexistence機能制御部２０５は、主制御部２０４が実行するプログラムに置き換えることも可能である。
交換機１０２は、これらの構成により、ＣＰＥとして機能するとともに、フレームコンテンション（後述）に参加するために必要な機能など、通常はＢＳのみが有する機能を発揮する。
【００２６】
図５は、AP部１０３の構成図である。AP部１０３は、アンテナと接続する端子１０６と、ベースバンドから無線周波数帯への周波数変換や無線周波数帯からベースバンドへの周波数変換や信号増幅などを行うRF部３０１と、誤り訂正符号化／復号処理や変復調処理を行うBB信号処理部３０２と、使用する周波数チャネルや送受信のタイミング制御やパケットに無線機を識別するためのIDの付加や送信元無線機の認識などを行うMAC処理部３０３と、無線機全体の制御を行う主制御部３０４と、データベースや交換機のSelf-Coexistence機能によって得られたIEEE802.11afが利用可能な周波数に関する情報を記憶する利用可能周波数記憶部３０５と、交換機１０２とのインターフェースとなるインターフェース部３０６と、その接続端子１０７からなる。
【００２７】
AP部１０３は基本的には、IEEE802.11afが定めるＡＰの機能を忠実に実装すればよい。
交換機１０２とAP部１０３の間のインターフェースは、ユーザーデータや利用可能周波数の情報等が伝達できればよく、例えばIEEE802.3が利用できる。
交換機１０２が、AP部１０３に利用させる周波数及び時間の情報を、ＡＰ部１０３が理解できるフォーマットに変換して、インターフェース部２０６から出力するので、AP部１０３は、インターフェース部３０６を介してそれを受け取り、利用可能周波数記憶部２０５に記憶するとともに、自身の送信動作を、その周波数及び時間にのみ行う。更にIEEE802.22とIEEE802.11afのフレーム周期を同じにできる場合、AP部１０３は自身が送信するIEEE802.11afのフレーム周期をＲＳ２（ＢＳ１）のフレーム周期に同期させてもよい。
また本例のシステム間マルチホップによりループトポロジになる危険性がある場合、ＢＳ１や交換機１０２、AP部１０３のＭＡＣ層に含まれるIEEE802.1D（Spanning Tree Protocol）が利用される。
【００２８】
図６は、IEEE802.22のフレーム構造を示す図である。１つのスーパーフレームは、１０ｍｓの周期を有するフレームが１６個連続したものとして構成される。フレームは、下りサブフレーム、上りサブフレーム、Self-Coexistenceウィンドウ（必須ではない）の順で構成され、ＯＦＤＭシンボル２４〜４１個分の長さを有する（帯域幅やサイクリックプレフィックスに依存する）。下りサブフレーム内には、先頭にプリアンブルが配され、それに続きＭＡＰ情報（下り・上りの各バーストの配置の情報）やフレーム制御ヘッダ（ＦＣＨ）等が配置され、その後に複数の下りバーストが周波数（正確にはＭＡＣ上のサブチャネル）順に詰めて配置される。なおスーパーフレームの先頭のフレームの場合、プリアンブルの前にスーパーフレームプリアンブル、後にスーパーフレーム制御ヘッダ（ＳＣＨ）が設けられる。ＦＣＨには、フレームの長さやＭＡＰ情報の長さなどの情報が含まれる。
【００２９】
上りサブフレーム内には、ＣＰＥからの測距（ranging）信号、帯域要求、緊急在圏通知（ＵＣＳメッセージ）や上りバーストがスロット単位で時間順に詰めて配置される。
Self-Coexistenceウィンドウには、Coexistence Beacon Protocol (ＣＢＰ) バーストが配置され、ＢＳ或いはＢＳに指示されたＣＰＥがビーコンを送信する。ビーコンにはＢＳが現に使用中(Operating)、使用予定（Backup）、変更先候補（Candidate）のチャンネルに関する情報が含まれており、これを交換することで、隣接するＢＳ同士で周波数を時間的に共有しながら棲み分けることができ、Frame-based Spectrum contentionと呼ばれる。ＳＣＨは、そのスーパーフレーム内の各フレームが、そのＢＳ（或いは隣接するＢＳも含めて）によってどのように割り当てられているかを示すフレーム配置情報を伝送するために用いられる。
【００３０】
図６に、本例のＲＳ２の共存動作の流れを示す。本例は、Self-Coexistence機能によって取得した利用可能な周波数と時間について、ホワイトスペースを管理するDBやネットワークマネージャのごとくAPへ通知する手段をＲＳ２に備えたこと等を特徴とする。また、本例のSelf-Coexistence機能は、従来技術における、干渉がBS間のみであるかどうかを判定する処理と、BS間でダウンリンクとアップリンクを同期させる処理が除かれていることも特徴である。なぜならば、IEEE802.22 WRANのサービス範囲はIEEE802.11af WLAN/WMANのサービス範囲を全て覆うほど広いため、同期を行ったところで、IEEE802.11af WLAN/WMAN への干渉を回避することはできないからである。
【００３１】
図７に示すように本例の共存動作は、主にSelf-Coexistence機能制御部２０５が、ステップ２０１（Ｓ２０１）からステップ２０９（Ｓ２０９）を実行することで実現される。
（Ｓ２０１）
まず初めに、RS２の交換機１０２は、BS１との回線を確立するため、CPEとしてIEEE802.22 WRANにネットワークエントリを行う。
（Ｓ２０２）
BS１とRS２の通信を確立できた後、ホワイトスペースを管理するＤＢにアクセスし、IEEE802.11af WLAN/WMANが利用可能な周波数候補のリストを取得する。その際RS２は適宜、ＧＰＳ等で取得した地理的位置情報や、ＡＰ部１０３の最大送信電力等をＤＢに渡す。
（Ｓ２０３）
主制御部２０４は、取得した情報をIEEE802.22とIEEE802.11afに準拠したそれぞれのフォーマットで交換機１０２のSelf-Coexistence機能部２０５と、AP部１０３の利用可能周波数記憶部３０５に通知する。
【００３２】
（Ｓ２０４）
通知された情報を基に、交換機１０２とAP部１０３はIEEE802.11af WLAN/WMAN単独で利用可能な周波数があるかどうかの判定をビーコンの受信やスペクトラムセンシングなどによって行う。
（Ｓ２０５）
もし、自システム単独で利用可能な周波数が存在する場合には、AP部１０３は該周波数の中から任意の周波数を選択し、通信を行う。
（Ｓ２０６）
もし、自システム単独で利用可能な周波数がなく、IEEE802.22 WRANと同一周波数を共有しなくてはならない場合には、交換機はSelf-Coexistence機能を用い、フレームコンテンションを行うことによって周波数の確保を試みる。このとき、BS１からはRS２は、周波数を共有する他のBSとして認識されることとなる。
【００３３】
フレームコンテンション以後の流れを、図８に示す。具体的には、IEEE802.22の規定するフレームコンテンションを用いてBS１に対して、フレームの開放要求を行い。BS１内でIEEE802.22の規定するランダムアルゴリズムに従って、フレームの開放、非開放を決定し、その結果をRS２に通知する。
（Ｓ２０７）
フレームの開放要求によって、フレームの利用が可能となったら、利用可能な周波数と時間をIEEE802.11afに準拠したフォーマットでAPの利用可能周波数記憶部３０５に通知する。
（Ｓ２０８）
AP部１０３は、得られた利用可能な時間に、MS３へ利用可能な周波数と時間を通知を行う。つまり、ＢＳ１が管理するフレームタイミングの内、ＢＳ１とＲＳ２の間で通信するフレーム期間と、ＲＳ２とＭＳ３の間の通信で専有されるフレーム期間とを、交互に繰り返すことで、ＭＳ３から受け取った上りデータをＢＳ１への上りデータに運び、ＢＳ１からの下りデータをＭＳ３への下りデータに運び、ユーザデータの取次ぎをする。この繰り返しは、オンデマンドに或いはスーパーフレーム周期で行うことができる。これによって、IEEE802.11af WLAN/WMANは、IEEE802.22 WRANと共存可能な形で通信可能となる。
（Ｓ２０９）
その後、交換機１０２のSelf-Coexistence機能部２０５は、自身を中継局としてバックホール回線に接続するIEEE802.11af WLAN/WMANのトラヒック（及びそれらのＱｏＳクラス）を監視し、IEEE802.11afのトラヒック量が多くなった場合には、BSに対し、更なる周波数の利用要求を行うべく、以上の手段を再実行する。逆に他のシステムや、BSからの周波数の利用要求があった場合は、ＱｏＳに応じて周波数を融通するために、以上の手段を再実行する。
【００３４】
ＢＳ１に複数のＲＳが属する場合、１つのＲＳが一旦フレーム開放に成功すると、そのフレーム時間は、他のＲＳにとっても利用可能な時間として認識され、IEEE802.11afに割り当てることができる。例えばＳ２０６のフレームコンテンションの前に、ＢＳ１からのＳＣＨを受信して空きフレームを確認し、空きフレームが無い場合にＳ２０６に移行し、空きフレームがあればその周波数及び時間をＡＰ部１０３に通知後、Ｓ２０７に移行するようにしてもよい。
【００３５】
以上の例では、ＲＳ２はIEEE802.22のフレームコンテンションによって獲得した、自身で利用（送信）可能な周波数と時間を、IEEE802.22で使わずにIEEE802.11afで使用する。
【００３６】
なお、ＲＳ２がＳ２０４のフレームコンテンションに参加するためには、ＲＳ２が送信するＣＢＰが正規のＢＳからのものであるとＢＳ１に認識させる必要があるので、ＲＳ２はＢＳとして、ブロードキャスト、ネットワーク認証や制御管理プレーンの諸動作を必要に応じて行う。
また、ＲＳ２がIEEE802.22以外に他の無線システムやＦＴＴＨなどのバックホール回線を備えている場合、交換機１０２やAP部１０３はＳ２０１の前にＤＢにアクセスしても良く、この場合は、ＲＳ２は中継器というよりは、むしろ、協調動作のためのシステムとして機能する。
【００３７】
なお、基地局間通信を伴うフレームコンテンション（Ｓ２０６）に代えて、ＣＰＥからＢＳに対しフレームの一部または全部を開放させる方法がいくつか利用できる。
例えばIEEE802.22には、ＣＰＥが近隣の同じシステムからのＣＢＰバーストやＳＣＨを受信したときにその情報を自身が帰属しているＢＳに報告し、ＢＳが干渉を回避するようにフレーム配置をスケジュールする機能がある。それを利用して、ＲＳ２が、任意のフレーム時間であたかも干渉を受けたかのようにＢＳ１に報告し、ＢＳ１からのＳＣＨを受信してそのフレーム時間がどのＢＳにも割り当てられていない（つまり開放された）ことを確認してから、そのフレーム時間をIEEE802.11afで利用可能なものとしてＡＰ部１０２に与えても良い。
または、ＵＣＳメッセージに対するＢＳの応答が十分俊敏であるなら、ＵＣＳメッセージを用いてあたかも干渉を受けたかのようにＢＳ１に報告してもよい。
これらの干渉報告は、干渉の発生を事前に予測した有意義なものであり、不正ではない。
【００３８】
なおこれらのＢＳ−ＣＰＥ間通信による方法では、フレームコンテンションのようなＱｏＳを考慮した公平なフレーム割り当ては困難なので、ＢＳ１が利用するフレームが極端に少ないとＳＣＨから判別されたときは、真に干渉を受けている場合を除き干渉報告を自制するべきである。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態によれば、従来のAPに変更を加えることなく、また標準規格に変更を加えることなく、IEEE802.22とIEEE802.11afの共存を可能とする。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、共通の周波数帯を使用し、方式（特にセルサイズ）が異なる２つのコグニティブ無線システムを接続する場合に好適であり、セルサイズが小さい（通信距離の短い）方のコグニティブ無線システムとしては、IEEE802.11afのほかECMA-392等のテレビホワイトスペースを用いる多くの無線システムが利用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１…基地局（Base Station）、２…中継局（Relay
Station）、３…移動局（Mobile Station）、
１０１…アンテナ、１０２…交換機（Gateway）、１０３…アクセスポイント（AP）、
１０４…端子、１０５…端子、１０６…端子、１０７…端子、
２０１…RF部、２０２…BB信号処理部、２０３…MAC処理部、
２０４…主制御部、２０５…Self-Coexistence機能制御部、
２０６…インターフェース部、
３０１…RF部、３０２…BB信号処理部、３０３…MAC処理部、
３０４…主制御部、３０５…利用可能周波数記憶部、３０６…インターフェース部
【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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