(57)【要約】  無線装置（１０１）は、自装置が無線通信または無線放送に使用可能な無線方式を示す情報を制御装置（１１０）へ送信する。制御装置（１１０）は、無線方式と使用可能な周波数とを対応付ける周波数情報の中から、無線装置（１０１）によって送信された情報が示す無線方式に対応する周波数を抽出し、抽出した周波数を示す情報を無線装置（１０１）に送信する。無線装置（１０１）は、制御装置（１１０）によって送信された情報が示す周波数によって無線通信または無線放送を行う。
2015004815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線装置が、前記無線装置が無線通信または無線放送に使用可能な無線方式を示す情報を制御装置へ送信し、
前記制御装置が、無線方式と使用可能な周波数とを対応付ける周波数情報の中から、前記無線装置によって送信された情報が示す無線方式に対応する周波数を抽出し、抽出した周波数を示す情報を前記無線装置に送信し、
前記無線装置が、前記制御装置によって送信された情報が示す周波数によって無線通信または無線放送を行う、
ことを特徴とする通信方法。
【請求項２】
前記制御装置が、
前記無線装置を含む無線装置群における電波の干渉度合いを周波数毎に示す情報に基づいて、前記干渉度合いが所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式を減らすように前記周波数情報を更新し、
更新した周波数情報の中から、前記無線装置によって送信された情報が示す無線方式に対応する周波数を抽出し、抽出した周波数を示す情報を前記無線装置に送信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
【請求項３】
前記制御装置が、前記干渉度合いを示す情報に基づいて、前記干渉度合いが前記所定の度合いを超えた周波数の前記干渉度合いが前記所定の度合いを下回ると、前記干渉度合いが前記所定の度合いを超える周波数に対応する減らした無線方式を元に戻すように前記周波数情報を更新し、
更新した周波数情報の中から、前記無線装置によって送信された情報が示す無線方式に対応する周波数を抽出し、抽出した周波数を示す情報を前記無線装置に送信する、
ことを特徴とする請求項２に記載の通信方法。
【請求項４】
前記制御装置が、前記干渉度合いが前記所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式の中から、前記無線装置群のうちの前記無線方式を使用中の無線端末の数に基づいて選択した無線方式を使用不可にするように前記周波数情報を更新する、
ことを特徴とする請求項２または３に記載の通信方法。
【請求項５】
前記制御装置が、前記干渉度合いが前記所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式のうちの、前記無線装置群の数に対する前記無線方式を使用中の無線端末の数の比率が閾値を超える無線方式がない場合は、前記干渉度合いが前記所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式を減らさないことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の通信方法。
【請求項６】
前記制御装置が、
前記干渉度合いが所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式のうちの１つの無線方式のみを使用可にするように前記周波数情報を更新し、
前記閾値は、前記周波数情報において前記無線方式のみを使用可とした周波数の数に応じた閾値であることを特徴とする請求項５に記載の通信方法。
【請求項７】
前記制御装置が、抽出した周波数を示す情報と、前記抽出した周波数が使用可能な期間を示す情報とを前記無線装置に送信し、
前記無線装置が、前記制御装置によって送信された情報が示す前記期間が経過するまで、前記制御装置によって送信された情報が示す周波数によって無線通信または無線放送を行う、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の通信方法。
【請求項８】
自装置が無線通信または無線放送に使用可能な無線方式を示す情報を送信する無線装置と、
無線方式と使用可能な周波数とを対応付ける周波数情報の中から、前記無線装置によって送信された情報が示す無線方式に対応する周波数を抽出し、抽出した周波数を示す情報を前記無線装置に送信する制御装置と、
を含み、
前記無線装置は、前記制御装置によって送信された情報が示す周波数によって無線通信または無線放送を行うことを特徴とする通信システム。
【請求項９】
無線装置が無線通信または無線放送に使用可能な無線方式を示す情報を前記無線装置から受信する受信部と、
無線方式と使用可能な周波数とを対応付ける周波数情報の中から、前記受信部によって受信された情報が示す無線方式に対応する周波数を抽出する抽出部と、
前記抽出部によって抽出された周波数を示す情報を前記無線装置に送信する送信部と、
を有することを特徴とする制御装置。
【請求項１０】
自装置が無線通信または無線放送に使用可能な無線方式を示す情報を制御装置へ送信する送信部と、
無線方式と使用可能な周波数とを対応付ける周波数情報の中から前記制御装置によって抽出された、前記送信部によって送信された情報が示す無線方式に対応する周波数を示す情報を前記制御装置から受信する受信部と、
前記受信部によって受信された情報が示す周波数によって無線通信または無線放送を行う無線部と、
を有することを特徴とする無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信方法、通信システム、制御装置および無線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信のトラフィックが増加している。これに伴い、たとえば、テレビ放送周波数帯などの空きチャネル（ホワイトスペース）の利用が検討されている（たとえば、下記非特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｊ．Ｗａｎｇ，Ｓ．Ｆｉｌｉｎ，Ｈ．Ｈａｒａｄａ，“ＩＥＥＥ８０２．１９−１１／００６７ｒ０”，ＮＩＣＴ，Ｊｕｌｙ  ２０１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、複数の無線装置が同一の周波数を同一エリアで使用する場合に、複数の無線装置の通信方式が異なっていると干渉制御が困難であり、干渉が大きくなるという問題がある。【０００５】
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、干渉の低減を図ることができる通信方法、通信システム、制御装置および無線装置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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一側面によれば、無線装置が、前記無線装置が無線通信または無線放送に使用可能な無線方式を示す情報を制御装置へ送信し、前記制御装置が、無線方式と使用可能な周波数とを対応付ける周波数情報の中から、前記無線装置によって送信された情報が示す無線方式に対応する周波数を抽出し、抽出した周波数を示す情報を前記無線装置に送信し、前記無線装置が、前記制御装置によって送信された情報が示す周波数によって無線通信または無線放送を行う、ことを特徴とする通信方法、通信システム、制御装置および無線装置が提案される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一側面によれば、干渉の低減を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、周波数管理システムの機能的構成の一例を示す説明図である。
【図２】図２は、周波数管理システムのシステム構成例を示す説明図である。
【図３】図３は、無線装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、周波数管理装置および通信装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図５】図５は、周波数管理装置の機能的構成の詳細構成の一例を示す説明図である。
【図６】図６は、各エリアのピクセルの一例を示す説明図である。
【図７】図７は、各ピクセルの利用可能データベースの一例を示す説明図である。
【図８】図８は、利用規定テーブルの一例を示す説明図である。
【図９】図９は、利用状況データベースの一例を示す説明図である。
【図１０】図１０は、占有度合いテーブルの一例を示す説明図である。
【図１１】図１１は、周波数管理システムにおける無線方式が１つの場合の周波数利用要求に関するシーケンスの一例を示す説明図である。
【図１２】図１２は、周波数管理システムにおける無線方式が２つの場合の周波数利用要求に関するシーケンスの一例を示す説明図である。
【図１３】図１３は、周波数管理装置が行う無線方式を統一する処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３について定期的に混雑度合いを判断する際のタイミングチャート（その１）の一例を示す説明図である。
【図１５】図１５は、タイミングｔ１における占有度合いテーブルの一例を示す説明図である。
【図１６】図１６は、タイミングｔ２における占有度合いテーブルの一例を示す説明図である。
【図１７】図１７は、タイミングｔ３における占有度合いテーブルの一例を示す説明図である。
【図１８】図１８は、周波数管理装置が行う無線方式の統一を解除する処理の一例を示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３について定期的に混雑度合いを判断する際のタイミングチャートの一例（その２）を示す説明図である。
【図２０】図２０は、タイミングｔ１０における占有度合いテーブルの一例を示す説明図である。
【図２１】図２１は、無線方式を変更した場合のシーケンスの一例を示す説明図である。
【図２２】図２２は、周波数管理システムにおける無線方式が１つの場合の周波数利用要求に関するシーケンスの変形例を示す説明図である。
【図２３】図２３は、周波数管理システムにおける無線方式が２つの場合の周波数利用要求に関するシーケンスの変形例を示す説明図である。
【図２４】図２４は、無線方式ｘのスループット特性の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる通信方法、通信システム、制御装置および無線装置の実施の形態を詳細に説明する。本発明の通信システムは、たとえば以下の周波数管理システムにより実現される。また、本発明の制御装置は、たとえば以下の周波数管理装置により実現される。
【００１０】
（周波数管理システムの機能的構成の一例）
図１は、周波数管理システムの機能的構成の一例を示す説明図である。図１に示すように、周波数管理システム１００は、複数の無線装置１０１と、周波数管理装置１１０とを有する。複数の無線装置１０１は、それぞれ通信装置１０２と所定の無線方式により接続される。周波数管理装置１１０は、無線装置１０１と通信接続され、無線装置１０１と通信装置１０２との間の各無線方式による接続について周波数を管理する。
【００１１】
ここで、ＩＥＥＥ８０２ではＴＶＷＳ（テレビホワイトスペース）の２次利用を行う無線システム向けに、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｆ、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｍ、ＩＥＥＥ８０２．２２の３つの無線方式が標準化されている。ＩＥＥＥ８０２．１１ａｆを用いれば、たとえば、Ｗｉ−Ｆｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）（「Ｗｉ−Ｆｉ」は登録商標）をＴＶＷＳで利用できる。ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｍを用いれば、たとえば近距離無線通信規格のＺｉｇＢｅｅ（「ＺｉｇＢｅｅ」は登録商標）をＴＶＷＳで利用できる。ＩＥＥＥ８０２．２２を用いれば中長距離エリアをカバーする広域無線ネットワークを構築できる。
【００１２】
ＩＥＥＥ８０２．１９．１では、異なる無線方式を用いた無線装置１０１同士の共存が検討されている。ＩＥＥＥ８０２．１９．１では、ＴＶＷＳの２次利用を行う無線装置１０１の共存を管理する共存マネージャが設けられ、無線システム向けに、管理サービスおよび情報サービスの２種類の共存サービスを提供する。どのサービスを利用するかは、無線装置１０１毎または地域毎に決めることが可能である。
【００１３】
管理サービスでは、共存マネージャが個々の無線装置１０１の周波数割り当てを直接行うことにより、異なる無線方式の共存を実現する。一方、情報サービスでは、無線装置１０１の要求に応じて、その無線装置１０１に隣接する無線装置１０１が利用している周波数に関する情報を提供し、該当無線システムが干渉の少ない周波数を選びやすくする。
【００１４】
このような管理サービスを行うのにあたり、異なる無線方式または同一の無線方式を用いる無線装置１０１間の共存条件を定める必要がある。たとえば、異なる無線方式を用いる場合は通信エリアが被らないことや、同一の無線方式を用いる場合はチャネル占有率の和が１００％を超えないことを条件とする。このような条件を満たす周波数が存在する位置にある無線装置１０１に対しては、周波数が割り当てられる。
【００１５】
従来では、周波数割り当てに必要なエリアまたは占有率の情報は、予測に基づいて行われているため、各無線装置１０１は自身の通信品質を確保するため広い周波数帯域や広いエリアを要求することとなる。そのため、受け入れ可能な無線装置１０１の周波数帯域が少なくなり、周波数の利用効率が低下する。
【００１６】
そこで、本実施の形態では、無線装置１０１の位置と無線方式との組み合わせに応じて使用可能な周波数を設定することにより、同一周波数かつ異なる無線方式という干渉制御が困難な各通信の発生を減らすことを可能にし、干渉を低減する。
【００１７】
無線装置１０１は、送信部１２１と、受信部１２２と、無線部１２３と、を有する。周波数管理装置１１０は、受信部１１１と、抽出部１１２と、送信部１１３と、取得部１１４と、更新部１１５と、を有する。送信部１２１は、無線装置１０１が無線通信または無線放送に使用可能な無線方式を示す情報を周波数管理装置１１０へ送信する。送信部１２１は、無線装置１０１が無線通信または無線放送に使用可能な無線方式を示す情報とともに無線装置１０１の位置情報についても送信する。
【００１８】
受信部１１１は、無線装置１０１から無線装置１０１が無線通信または無線放送に使用可能な無線方式を示す情報を受信する。抽出部１１２は、無線方式と使用可能な周波数とを対応付ける周波数情報の中から、無線装置１０１によって送信された情報が示す無線方式に対応する周波数を抽出する。たとえば、抽出部１１２は、無線装置１０１の位置情報を用いて、無線装置１０１が位置するエリア内における周波数を抽出する。
【００１９】
送信部１１３は、抽出部１１２によって抽出された周波数を示す情報を無線装置１０１に送信する。無線装置１０１の受信部１２２は、周波数管理装置１１０から送信された情報受信する。無線部１２３は、受信部１２２によって受信された情報が示す周波数によって通信装置１０２と無線通信または無線放送を行う。
【００２０】
取得部１１４は、無線装置１０１を含む無線装置群における電波の干渉度合いを周波数毎に示す情報を取得する。干渉度合いは、たとえば、電波の数が多くなって電波の混雑度合いが高くなると、それに比例して高くなる。更新部１１５は、取得部１１４によって取得された情報に基づいて、干渉度合いが所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式を減らすように周波数情報を更新する。干渉度合いが所定の度合いを超えるとは、たとえば、電波の混雑度合いが所定量以上になることである。
【００２１】
抽出部１１２は、更新部１１５によって更新された周波数情報の中から、無線装置１０１によって送信された情報が示す無線方式に対応する周波数を抽出する。送信部１１３は、取得部１１４によって抽出された周波数を示す情報を無線装置１０１に送信する。
【００２２】
また、更新部１１５は、取得部１１４によって取得された干渉度合いを示す情報に基づいて、干渉度合いが所定の度合いを超えた周波数の干渉度合いが所定の度合いを下回ると、上記の減らした無線方式を元に戻すように周波数情報を更新する。干渉度合いが所定の度合いを下回るとは、たとえば、電波の数が少なくなって電波の混雑度合いが低くなることである。抽出部１１２は、更新部１１５によって更新された周波数情報の中から、無線装置１０１によって送信された情報が示す無線方式に対応する周波数を抽出する。送信部１１３は、抽出部１１２によって抽出された周波数を示す情報を無線装置１０１に送信する。
【００２３】
更新部１１５は、干渉度合いが所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式の中から、無線装置群のうちの無線方式を使用中の無線端末の数に基づいて選択した無線方式を使用不可にするように周波数情報を更新する。つまり、電波の混雑度合いが所定量以上になった周波数では、少なくとも１つ以上、使用中の無線方式を使用不可にする。使用不可にする無線方式は、たとえば使用数の少ない無線方式である。使用不可となった無線方式の無線装置１０１は、他の周波数に変更することにより、同じ無線方式で使用可能である。
【００２４】
更新部１１５は、干渉度合いが所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式のうちの、所定の比率が閾値を超える無線方式がない場合、干渉度合いが所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式を減らさない。所定の比率は、無線装置群の数に対する無線方式を使用中の無線端末の数の比率であり、占有比率という。電波の混雑度合いが所定量以上になった周波数でも、占有比率が閾値を超える無線方式がない場合、無線方式は減らさない。これにより、多数の無線装置１０１を他の周波数に変更しなくて済む。
【００２５】
更新部１１５は、干渉度合いが所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式のうちの１つの無線方式のみを使用可にするように周波数情報を更新する。閾値は、予め定めた固定値でもよいが、周波数情報において無線方式のみを使用可とした周波数の数に応じた閾値である。周波数情報において無線方式のみを使用可とした周波数の数に応じた閾値とは、たとえば、無線方式における周波数の見込み比率である。なお、見込み比率の詳細については後述する。
【００２６】
送信部１１３は、抽出部１１２によって抽出された周波数を示す情報と、抽出された周波数が使用可能な期間を示す情報とを無線装置１０１に送信する。無線装置１０１の受信部１２２は、無線装置１０１から、周波数を示す情報と、周波数が使用可能な期間を示す情報と、を受信する。無線部１２３は、受信部１２２によって受信された情報が示す有効期間が経過するまで、周波数管理装置１１０によって送信された情報が示す周波数によって無線通信または無線放送を行う。
【００２７】
（周波数管理システムのシステム構成例）
図２は、周波数管理システムのシステム構成例を示す説明図である。図２に示すように、周波数管理システム１００は、複数の無線装置１０１と、複数の通信装置１０２と、周波数管理装置１１０と、を有する。なお、無線装置１０１は、図２に示すように、無線装置１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄを含む。通信装置１０２は、図２に示すように、通信装置１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄを含む。
【００２８】
複数の無線装置１０１は、それぞれ通信装置１０２とネットワーク２２０とを中継する。通信装置１０２は、たとえば、スマートフォン、携帯電話、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などである。無線装置１０１および通信装置１０２は、それぞれ無線通信ネットワーク２０１を介して接続されている。無線通信ネットワーク２０１は、図２に示すように、無線通信ネットワーク２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄを含む。周波数管理装置１１０は、無線通信ネットワーク２０１において利用可能な周波数を管理する。
【００２９】
無線装置１０１は、無線通信ネットワーク２０１による通信が可能な所定範囲を通信エリアとして通信装置１０２と接続する。無線装置１０１および通信装置１０２は、通信可能な位置関係にある場合に無線通信ネットワーク２０１により接続される。
【００３０】
たとえば、無線通信ネットワーク２０１の無線方式としては、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）（登録商標）、などが挙げられる。
【００３１】
また、ネットワークとしては、無線通信ネットワーク２０１に限らず、放送ネットワークであってもよい。その場合、無線装置１０１を送信装置とし、通信装置１０２を受信装置とすればよい。無線方式としては、ＩＳＤＢ−Ｔ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ−Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ）（登録商標）などが挙げられる。
【００３２】
無線装置１０１は、周波数利用要求とともに、自身の無線方式に関する情報と自身の位置情報とを周波数管理装置１１０へ送信する。周波数管理装置１１０は、どの無線方式のどの周波数が利用可能であるかどうかを管理しており、無線装置１０１の無線方式を利用することが可能な周波数を抽出する。周波数管理装置１１０は、抽出した周波数を利用可能な周波数として無線装置１０１に返信する。無線装置１０１は、周波数管理装置１１０によって指定された周波数を用いて通信や放送を行う。
【００３３】
（無線装置のハードウェア構成の一例）
図３は、無線装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図３に示すように、無線装置１０１は、ＣＰＵ３０１と、メモリ３０２と、ユーザインタフェース３０３と、通信インタフェース３０４と、位置情報取得装置３０５と、を有する。ＣＰＵ３０１と、メモリ３０２と、ユーザインタフェース３０３と、通信インタフェース３０４と、位置情報取得装置３０５とは、バス３０９によって接続されている。
【００３４】
ＣＰＵ３０１（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）は、無線装置１０１の全体の制御を司る。メモリ３０２には、たとえばメインメモリおよび補助メモリが含まれる。メインメモリは、たとえばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）である。メインメモリは、ＣＰＵ３０１のワークエリアとして使用される。
【００３５】
補助メモリは、たとえば磁気ディスク、光ディスク、フラッシュメモリなどの不揮発メモリである。補助メモリには、無線装置１０１を動作させる各種のプログラムが記憶されている。補助メモリに記憶されたプログラムは、メインメモリにロードされてＣＰＵ３０１によって実行される。
【００３６】
ユーザインタフェース３０３は、たとえば、ユーザからの操作入力を受け付ける入力デバイスや、ユーザへ情報を出力する出力デバイスなどを含む。入力デバイスは、たとえば、タッチパネルやキー（たとえばキーボード）やリモコンなどによって実現することができる。出力デバイスは、たとえば、タッチパネルやディスプレイやスピーカなどによって実現することができる。ユーザインタフェース３０３は、ＣＰＵ３０１によって制御される。
【００３７】
通信インタフェース３０４は、たとえば、無線や有線によって周波数管理装置１１０の外部装置との間で通信を行うインタフェースである。通信インタフェース３０４は、ＣＰＵ３０１によって制御される。位置情報取得装置３０５は、無線装置１０１の位置情報を取得する。位置情報取得装置３０５としては、たとえばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からのＧＰＳ情報を基に位置情報を取得する装置が挙げられる。なお、位置情報取得装置３０５としては、ＧＰＳ情報を基に位置情報を取得する装置に限らず、無線装置１０１が固定設置される場合には固定設置される位置情報を予めメモリ３０２に記憶しておき、メモリ３０２から取得する装置でもよい。
【００３８】
図１を用いて説明した無線装置１０１の、送信部１２１と、受信部１２２と、無線部１２３とは、ＣＰＵ３０１によって実現される。すなわち、ＣＰＵ３０１が各種プログラムを実行することにより、各部の機能を実現する。
【００３９】
（周波数管理装置および通信装置のハードウェア構成の一例）
図４は、周波数管理装置および通信装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図４の説明では、主体を周波数管理装置１１０として説明するが、通信装置１０２についても同様の構成である。図４に示すように、周波数管理装置１１０は、ＣＰＵ４０１と、メモリ４０２と、ユーザインタフェース４０３と、通信インタフェース４０４と、を有する。ＣＰＵ４０１、メモリ４０２、ユーザインタフェース４０３および通信インタフェース４０４は、バス４０９によって接続されている。
【００４０】
ＣＰＵ４０１は、周波数管理装置１１０または通信装置１０２の全体の制御を司る。メモリ４０２には、たとえばメインメモリおよび補助メモリが含まれる。メインメモリは、たとえばＲＡＭである。メインメモリは、ＣＰＵ４０１のワークエリアとして使用される。
【００４１】
補助メモリは、たとえば磁気ディスク、光ディスク、フラッシュメモリなどの不揮発メモリである。補助メモリには、周波数管理装置１１０を動作させる各種のプログラムが記憶されている。補助メモリに記憶されたプログラムは、メインメモリにロードされてＣＰＵ４０１によって実行される。
【００４２】
ユーザインタフェース４０３は、たとえば、ユーザからの操作入力を受け付ける入力デバイスや、ユーザへ情報を出力する出力デバイスなどを含む。入力デバイスは、たとえば、タッチパネルやキー（たとえばキーボード）やリモコンなどによって実現することができる。出力デバイスは、たとえば、タッチパネルやディスプレイやスピーカなどによって実現することができる。ユーザインタフェース４０３は、ＣＰＵ４０１によって制御される。
【００４３】
通信インタフェース４０４は、たとえば、無線や有線によって周波数管理装置１１０の外部装置との間で通信を行うインタフェースである。通信インタフェース４０４は、ＣＰＵ４０１によって制御される。
【００４４】
図１を用いて説明した周波数管理装置１１０の、受信部１１１と、抽出部１１２と、送信部１１３と、取得部１１４と、更新部１１５とは、ＣＰＵ４０１によって実現される。すなわち、ＣＰＵ４０１が各種プログラムを実行することにより、各部の機能を実現する。
【００４５】
（周波数管理装置の機能的構成の詳細構成の一例）
図５は、周波数管理装置の機能的構成の詳細構成の一例を示す説明図である。図５において、周波数管理装置１１０は、受信部５０１と、受信信号処理部５０２と、周波数管理部５０３と、送信信号処理部５０４と、送信部５０５と、記憶部５２０と、を有する。
【００４６】
受信部５０１は、無線装置１０１から無線方式に関する情報等を示す信号を受信する。受信信号処理部５０２は、受信部５０１によって受信された信号を復号する。たとえば、受信信号処理部５０２は、信号を復号することにより、無線装置１０１の識別番号や、位置情報や、無線方式の情報などを得る。
【００４７】
周波数管理部５０３は、エリア毎の周波数利用を記憶する記憶部５２０を参照し、無線装置１０１が位置するエリアにおいて、無線装置１０１の無線方式を利用することが可能な周波数のリストを抽出する。送信信号処理部５０４は、周波数管理部５０３によって指定された周波数のリストや宛先などをパケット化する。送信部５０５は、送信信号処理部５０４によってパケット化された信号を無線装置１０１へ送信する。
【００４８】
ここで、周波数管理部５０３は、周波数リスト抽出部５１１と、周波数リスト決定部５１２と、利用状況集計部５１３と、混雑評価部５１４と、無線方式変更部５１５と、を有する。周波数リスト抽出部５１１は、記憶部５２０に記憶される利用規定テーブル８００（図８参照）を参照して、無線装置１０１が位置するエリア毎の周波数リストを抽出する。周波数リスト決定部５１２は、周波数リスト抽出部５１１によって抽出された周波数のリストの中から、利用可能な周波数のリストを決定する。周波数リスト決定部５１２は、利用可能な周波数のリストを送信信号処理部５０４へ出力する。
【００４９】
また、受信部５０１は、無線装置１０１へ利用可能な周波数のリストを送信したことにより、無線装置１０１から利用する周波数を示す信号を受信する。利用状況集計部５１３は、無線装置１０１が利用する周波数を集計し、集計結果を記憶部５２０に記憶させる。たとえば、利用状況集計部５１３は、記憶部５２０に記憶される利用状況データベース９００（図９参照）および占有度合いテーブル１０００（図１０参照）を更新する。
【００５０】
混雑評価部５１４は、利用状況集計部５１３によって更新される利用状況の集計結果を用いて、各周波数の混雑度合いを評価する。多数の無線方式が混在して電波が混雑してくると、電波の干渉が生じやすくなる。そのため、混雑度合いとは、干渉度合いといえる。混雑評価部５１４は、具体的には、干渉による信号の劣化が所定値以上となる混雑度合いであるか否かを評価する。
【００５１】
無線方式変更部５１５は、エリア内の利用可能な無線方式を許容する。たとえば、無線方式変更部５１５は、混雑評価部５１４によって干渉による信号の劣化が所定値以上となる混雑度合いであると評価された場合、利用可能な無線方式を限定する。つまり、無線方式変更部５１５は、混雑度合いが高くなると、利用可能な無線方式を限定する。
【００５２】
また、無線方式変更部５１５は、利用可能な無線方式を限定した後、混雑評価部５１４によって干渉による信号の劣化がほとんどない混雑度合いであると評価された場合、無線方式の限定を解除する。つまり、無線方式変更部５１５は、混雑度合いが低くなると、利用可能な無線方式の限定を解除する。
【００５３】
受信部５０１と、受信信号処理部５０２と、周波数管理部５０３と、送信信号処理部５０４と、送信部５０５と、周波数リスト抽出部５１１と、周波数リスト決定部５１２と、利用状況集計部５１３と、混雑評価部５１４と、無線方式変更部５１５とは、図４に示したＣＰＵ４０１によって実現される。すなわち、ＣＰＵ４０１が各種プログラムを実行することにより、各部５０１〜５０５，５１１〜５１５の機能を実現する。また、記憶部５２０は、図４に示したメモリ４０２によって実現される。
【００５４】
（各エリアのピクセルの一例）
図６は、各エリアのピクセルの一例を示す説明図である。図６の説明図６００に示すように、周波数管理装置１１０は、たとえば、エリア毎の区域を格子状に分けたピクセル単位で周波数を管理する。具体的には、ピクセル１、ピクセル２、…、というように、各ピクセルに番号を付した上で、複数のピクセルを含むエリア毎に周波数を管理する。
【００５５】
（各ピクセルの利用可能データベースの一例）
図７は、各ピクセルの利用可能データベースの一例を示す説明図である。図７に示すように、利用可能データベース７００は、たとえば各エリアのピクセル毎に、利用可能な周波数帯域が対応付けられている。周波数帯域は、上限の周波数と下限の周波数とが定められている。利用可能データベース７００の各ピクセルにおいて、「０」は利用可能な周波数を示し、「１」は利用不可能な周波数を示している。たとえば、ピクセル１では、周波数帯域ｆ１が利用可能であり、周波数帯域ｆ２が利用不可能になっている。このように、各エリアのピクセル毎に、どの周波数が利用可能であるか否かが記憶されている。
【００５６】
なお、ピクセルに応じて最大送信電力が変わる場合には、各データベースにおいて、最大送信電力値を記憶すればよい。この場合、たとえば、利用できない周波数については０Ｗを記憶すればよい。また、固定デバイス（固定マスター無線装置）とポータブルデバイス（ポータブル・マスター無線装置）とで最大送信電力が異なる場合、デバイスの種別毎に利用可能データベース７００を用意しておけばよい。利用可能データベース７００は、周波数管理装置１１０の記憶部５２０（図５参照）に記憶されている。
【００５７】
（利用規定テーブルの一例）
図８は、利用規定テーブルの一例を示す説明図である。図８に示すように、利用規定テーブル８００は、各エリアの利用可能な無線方式の周波数を示している。たとえば、エリア１において、周波数ｆ１は、無線方式ａおよび無線方式ｂが利用可能であることを表している。また、周波数ｆ２は、無線方式ａ、無線方式ｂおよび無線方式ｃが利用可能であることを表している。さらに、周波数ｆ３は、無線方式ｂおよび無線方式ｃが利用可能であることを表している。
【００５８】
言い換えれば、無線方式ａの場合、周波数ｆ１，ｆ２が利用可能である。無線方式ｂの場合、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３が利用可能である。無線方式ｃの場合、周波数ｆ２，ｆ３が利用可能である。このように、利用規定テーブル８００は、各エリアにおいて無線方式毎の利用可能な周波数を示している。利用規定テーブル８００は、周波数管理装置１１０の記憶部５２０（図５参照）に記憶されている。
【００５９】
（利用状況データベースの一例）
図９は、利用状況データベースの一例を示す説明図である。図９に示すように、利用状況データベース９００は、各エリアの各ピクセルについて周波数毎に利用中の無線方式を記憶している。たとえば、エリア１のピクセル１には、周波数ｆ１の無線方式ａが利用中であることを示している。また、エリア１のピクセル３には、周波数ｆ２の無線方式ｂが利用中であることを示している。また、エリア１のピクセルｋ＋３には、周波数ｆ２の無線方式ｃが利用中であることを示している。
【００６０】
（占有度合いテーブルの一例）
図１０は、占有度合いテーブルの一例を示す説明図である。図１０に示すように、占有度合いテーブル１０００は、各エリアの各周波数について無線方式毎の占有度合いを記憶している。周波数ｆｎにおける無線方式ｘの占有度合いは下記（１）式によって算出することができる。
【００６１】
【数１】
2015004815.tif 000003
【００６２】
無線装置ｊが無線方式ｘを使っていれば、ｐｎ（ｘ，ｊ）＝１とし、そうでなければ０とする。すなわちエリアにおいて無線方式ｘを使っている無線装置を数え上げることにより占有合いを算出することができる。
【００６３】
たとえば、占有度合いテーブル１０００に示すように、周波数ｆ１について、無線方式ａはＰ１（ａ）、無線方式ｂはＰ１（ｂ）、無線方式ｃはＰ１（ｃ）となっている。なお、占有度合いテーブル１０００では、周波数および無線方式がいずれも３種類の場合を例に挙げて説明したが、これは一例に過ぎず、周波数および無線方式は、多数種類をとり得る。
【００６４】
（周波数利用要求に関するシーケンスの一例）
図１１は、周波数管理システムにおける無線方式が１つの場合の周波数利用要求に関するシーケンスの一例を示す説明図である。図１１に示すように、無線装置１０１は、位置および無線方式に関する情報を周波数管理装置１１０へ送信する（ステップＳ１１０１）。周波数管理装置１１０は、無線装置１０１から位置および無線方式に関する情報を受信すると、利用可能な周波数のリストを示す情報を無線装置１０１へ送信する（ステップＳ１１０２）。無線装置１０１は、利用可能な周波数のリストの中から利用する周波数を選択して利用する周波数を示す情報を周波数管理装置１１０へ送信する（ステップＳ１１０３）。
【００６５】
このようにして、周波数管理システム１００では、無線装置１０１と通信装置１０２との間の無線通信ネットワーク２０１において用いられる周波数が決定される。なお、周波数管理装置１１０は、無線装置１０１から利用する周波数を示す情報を受信すると、利用状況データベース９００（図９参照）、占有度合いテーブル１０００（図１０参照）を更新する。
【００６６】
図１２は、周波数管理システムにおける無線方式が２つの場合の周波数利用要求に関するシーケンスの一例を示す説明図である。図１２に示すように、無線装置１０１は、位置および無線方式１，２に関する情報を周波数管理装置１１０へ送信する（ステップＳ１２０１）。周波数管理装置１１０は、無線装置１０１から位置および無線方式１，２に関する情報を受信すると、利用可能な無線方式１，２毎の周波数のリストを示す情報を無線装置１０１へ送信する（ステップＳ１２０２）。
【００６７】
無線装置１０１は、利用可能な無線方式１，２毎の周波数のリストの中から、無線方式１，２毎に利用する周波数を選択して利用する周波数と無線方式とを示す情報を周波数管理装置１１０へ送信する（ステップＳ１２０３）。このようにして、周波数管理システム１００では、無線装置１０１と通信装置１０２との間の無線通信ネットワーク２０１において用いられる周波数と無線方式が決定される。なお、図１１では、周波数管理システムにおける無線方式が２つの場合について説明したが、周波数管理システムにおける無線方式の数がｎの場合には、ｎ個の無線方式毎にそれぞれ周波数が決定されるようにすればよい。
【００６８】
（周波数管理装置が行う無線方式を統一する処理の一例）
図１３は、周波数管理装置が行う無線方式を統一する処理の一例を示すフローチャートである。図１３に示すように、周波数管理装置１１０は、周波数ｆｎにおける混雑度合いが十分に大きいか否かを判断する（ステップＳ１３０１）。ステップＳ１３０１における判断を行うタイミングは、たとえば、新たに無線装置１０１を登録するタイミングや、所定周期毎である。
【００６９】
周波数ｆｎにおける混雑度合いが十分に大きいとは、全無線方式の占有度合いの和が予め定めた閾値以上となった場合であり、つまり、多数の無線方式が混在して電波が混雑してきた場合である。また、より正確に混雑度合いを判断する方法としては、それぞれの無線装置１０１の通信エリア、送信電力、周波数使用時間率などを用いてもよい。たとえば、図１０のシーケンスにおいて無線装置１０１が実際に利用する周波数と一緒にこれらの情報を送信するようにし、周波数管理装置１１０がこれらの情報を用いて混雑度合いを判断してもよい。
【００７０】
たとえば、無線装置１０１が実際に利用する周波数と一緒に通信エリアの情報を送信する場合、周波数管理装置１１０は、無線装置ｊが無線方式ｘを利用していればｐｎ（ｘ，ｊ）＝通信エリアの面積とし、利用していなければｐｎ（ｘ，ｊ）＝０とする。このようなエリアの面積と、全無線方式の占有度合いの和と、予め定めた閾値と、を用いて混雑度合いを判断してもよい。
【００７１】
混雑度合いが十分に大きくない場合（ステップＳ１３０１：Ｎｏ）、周波数管理装置１１０は、本フローによる一連の処理を終了する。混雑度合いが十分に大きい場合（ステップＳ１３０１：Ｙｅｓ）、周波数管理装置１１０は、周波数ｆｎにおいて最も占有度合いの高い無線方式ｘ’を抽出する（ステップＳ１３０２）。
【００７２】
次に、周波数ｆｎにおいて最も占有度合いの高い無線方式ｘ’が統一基準を満たすかどうかを判断する（ステップＳ１３０３）。統一基準については、図１４等を用いて後述する。無線方式ｘ’が統一基準を満たさない場合（ステップＳ１３０３：Ｎｏ）、本フローチャートによる一連の処理を終了する。無線方式ｘ’が統一基準を満たす場合（ステップＳ１３０３：Ｙｅｓ）、該当エリアにおいて周波数ｆｎを利用するにあたり無線方式としてｘ’のみを許可することを決定する（ステップＳ１３０４）。次に、周波数管理装置１１０は、利用規定テーブル８００（図８参照）、利用状況データベース９００（図９参照）、占有度合いテーブル１０００（図１０参照）等の各種テーブルを更新し（ステップＳ１３０５）、本フローチャートによる一連の処理を終了する。
【００７３】
それぞれの周波数において許容する無線方式の統一基準は、周波数管理装置１１０の管理者が任意に設定することができる。ここで、無線方式の統一は、周波数全体としての利用効率を向上させつつ、それぞれの無線装置１０１の周波数利用に対する制限をなるべく低減することが一つの指標とすることができる。統一基準については以下に図１４等を用いて説明する。
【００７４】
図１４は、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３について定期的に混雑度合いを判断する際のタイミングチャート（その１）の一例を示す説明図である。図１４において、タイミングチャート１４００は、周波数ｆ１について混雑度合いを判断する際のタイミングｔ１、周波数ｆ２について混雑度合いを判断する際のタイミングｔ２、周波数ｆ３について混雑度合いを判断する際のタイミングｔ３、を示している。このように、定期的に各周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３について混雑度合いを判断する。
【００７５】
図１５は、タイミングｔ１における占有度合いテーブルの一例を示す説明図である。周波数ｆ１については、占有度合いの最も高い無線方式ａが統一候補となる。ここで、（２）式を用いて占有比率Ｙを算出する。
【００７６】
【数２】
2015004815.tif 000004
【００７７】
図１５に示す占有度合いテーブル１５００の各値を（２）式に代入すると、
占有比率Ｙ＝（４０＋４０＋２０）／（４０＋４０＋２０＋３０＋１５＋４５＋５＋１０＋１０）＝１００／２１５
となる。
【００７８】
また、無線方式ａ専用となる周波数の見込み比率Ｚは、
見込み比率Ｚ＝［（すでに無線方式ａ限定となっている周波数の帯域幅の和＋今判定を行っている周波数の帯域幅）／全周波数幅の種類数］＝（０＋１）／（１＋１＋１）＝１／３
と表すことができる。
【００７９】
本実施の形態では、「占有比率Ｙ≧見込み比率Ｚ」を統一基準としている。占有度合いテーブル１５００の各値の場合、統一基準を満たすこととなる。そのため、タイミングｔ１において、周波数ｆ１は、占有度合いの最も高い無線方式ａに統一される。また、周波数ｆ１において、無線方式ｂ，ｃについては、利用が不可能になる。このように、電波が混雑して無線方式ａのみに利用を制限した場合、周波数管理装置１１０は、無線装置１０１にその旨を通知する。
【００８０】
図１６は、タイミングｔ２における占有度合いテーブルの一例を示す説明図である。図１６に示す占有度合いテーブル１６００は、タイミングｔ１において周波数ｆ１が統一基準を満たしたことにより、周波数ｆ１は無線方式ａに統一されている。周波数ｆ１は無線方式ａに統一され、図１５の周波数ｆ１の無線方式ｂの３０は、図１６に示す無線方式ｂの周波数ｆ２およびｆ３に１５ずつ移動している。また、図１５の周波数ｆ１の無線方式ｃの５は、図１６に示す無線方式ｃの周波数ｆ２に移動している。つまり、周波数ｆ１が無線方式ａに統一されたことにより、周波数ｆ１の無線方式ｂおよび無線方式ｃの無線装置１０１は、他の周波数に変更されている。
【００８１】
占有度合いテーブル１６００において、周波数ｆ２については、占有度合いの最も高い無線方式ａが統一候補である。ここで、占有度合いテーブル１６００の各値と、（２）式とを用いて占有比率Ｙを算出すると、占有比率Ｙは、占有比率Ｙ＝（４０＋４０＋２０）／（４０＋４０＋２０＋３０＋６０＋１５＋１０）＝１００／２１５となる。
【００８２】
見込み比率Ｚは、［（すでに無線方式ａ限定となっている周波数の帯域幅の和＋今判定を行っている周波数の帯域幅）／全周波数幅の種類数］＝（１＋１）／（１＋１＋１）＝２／３となる。つまり、タイミングｔ２の周波数ｆ２については「占有比率Ｙ＜見込み比率Ｚ」となり、統一基準「占有比率Ｙ≧見込み比率Ｚ」を満たさない。そのため、タイミングｔ２では、周波数ｆ２の無線方式ａへの統一を行わない。
【００８３】
図１７は、タイミングｔ３における占有度合いテーブルの一例を示す説明図である。図１７に示す占有度合いテーブル１７００は、タイミングｔ１において周波数ｆ１が統一基準を満たしたことにより、周波数ｆ１は無線方式ａに統一されている。また、タイミングｔ２において周波数ｆ２が統一基準を満たさなかったことにより、周波数ｆ２は無線方式が統一されていない。そのため、占有度合いテーブル１７００は、占有度合いテーブル１６００（図１６参照）と同じ値を示している。
【００８４】
占有度合いテーブル１７００において、周波数ｆ３については、占有度合いの最も高い無線方式ｂが統一候補である。ここで、占有度合いテーブル１７００の各値と、（２）式とを用いて占有比率Ｙを算出すると、占有比率Ｙは、占有比率Ｙ＝（０＋３０＋６０）／（４０＋４０＋２０＋３０＋６０＋１５＋１０）＝９０／２１５となる。
【００８５】
見込み比率Ｚは、［（すでに無線方式ｂ限定となっている周波数の帯域幅の和＋今判定を行っている周波数の帯域幅）／全周波数幅の種類数］＝（０＋１）／（１＋１＋１）＝１／３となる。つまり、タイミングｔ３の周波数ｆ３については「占有比率Ｙ≧見込み比率Ｚ」となり、統一基準を満たす。そのため、周波数ｆ３は、占有度合いの最も高い無線方式ｂに統一される。また、周波数ｆ３において、無線方式ａ，ｃについては、利用が不可能になる。このように、電波が混雑して無線方式ｂのみに利用を制限した場合、周波数管理装置１１０は、無線装置１０１にその旨を通知する。
【００８６】
（周波数管理装置が行う無線方式の統一を解除する処理の一例）
図１８は、周波数管理装置が行う無線方式の統一を解除する処理の一例を示すフローチャートである。図１８に示すように、周波数管理装置１１０は、周波数ｆｎにおいて最も占有度合いの高い無線方式ｘ’が解除基準を満たすかどうかを判断する（ステップＳ１８０１）。ステップＳ１８０１の判断は、新たに無線装置１０１を登録する場合や、所定周期毎に行われる。解除基準については、図１９等を用いて後述する。
【００８７】
無線方式ｘ’が解除基準を満たさない場合（ステップＳ１８０１：Ｎｏ）、本フローチャートによる一連の処理を終了する。無線方式ｘ’が解除基準を満たす場合（ステップＳ１８０１：Ｙｅｓ）、該当エリアにおける周波数ｆｎを利用するに際しての無線方式ｘ’への統一を解除する（ステップＳ１８０２）。次に、周波数管理装置１１０は、利用規定テーブル８００（図８参照）等の各種テーブルを更新し（ステップＳ１８０３）、本フローチャートによる一連の処理を終了する。
【００８８】
なお、それぞれの周波数において無線方式の統一を解除する解除基準は、周波数管理装置１１０の管理者が任意に設定することができる。ここで、無線方式の統一の解除は、周波数全体としての利用効率を向上させつつ、それぞれの無線装置１０１の周波数利用に対する制限をなるべく低減することが一つの指標とすることができる。無線方式の統一の解除基準については以下に図１９等を用いて説明する。
【００８９】
図１９は、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３について定期的に混雑度合いを判断する際のタイミングチャートの一例（その２）を示す説明図である。図１９において、タイミングチャート１９００は、定期的に順番に各周波数における無線方式の許可管理を行う際のタイミングを示している。たとえば、タイミングｔ１０において、周波数管理装置１１０は、周波数ｆ３について混雑度合いを判断する。
【００９０】
図２０は、タイミングｔ１０における占有度合いテーブルの一例を示す説明図である。図２０の占有度合いテーブル２０００に示すように、タイミングｔ１０では、周波数ｆ１が無線方式ａに統一され、周波数ｆ３が無線方式ｂに統一されているものとする。ここでは、周波数ｆ３の無線方式ｂの解除について説明する。まず、（２）式を用いて占有比率Ｙを算出する。
【００９１】
占有度合いテーブル２０００の各値を（２）式に代入すると、
占有比率Ｙ＝（１５）／（４０＋３０＋１５＋２５）＝１５／１１０
となる。
【００９２】
また、無線方式ｂの専用周波数比率Ｗ（見込み比率Ｚ相当）は、
専用周波数比率Ｗ＝（無線方式ｂ限定となっている周波数の帯域幅の和／全周波数幅の種類数）＝（１）／（１＋１＋１）＝１／３
と表すことができる。
【００９３】
本実施の形態では、「占有比率Ｙ＜０．５×専用周波数比率Ｗ」を解除基準としている。タイミングｔ１０における占有度合いテーブル２０００の各値の場合、解除基準を満たすこととなる。そのため、タイミングｔ１０において、周波数ｆ３は、無線方式ｂへの統一が解除される。このように、無線方式ｂのみに利用を制限した場合、電波が空いてくると、周波数ｆ３における無線方式ｂへの統一を解除し、無線方式ａ，ｃについても利用可能にする。そして、周波数管理装置１１０は、その旨を無線装置１０１に通知する。
【００９４】
（無線方式を変更した場合のシーケンスの一例）
図２１は、無線方式を変更した場合のシーケンスの一例を示す説明図である。図２１に示すように、周波数管理装置１１０は、統一基準を満たしことや無線方式の統一の解除により無線方式を変更した場合、利用可能な周波数のリストの変更を示す情報を無線装置１０１へ送信する（ステップＳ２１０１）。無線装置１０１は、利用可能な周波数のリストの中から利用する周波数を選択して利用する周波数と無線方式とを示す情報を周波数管理装置１１０へ送信する（ステップＳ２１０２）。
【００９５】
このようにして、周波数管理システム１００では、無線装置１０１と通信装置１０２との間の無線通信ネットワーク２０１において用いられる周波数が変更される。なお、周波数管理装置１１０は、無線装置１０１から利用する周波数を示す情報を受信すると、記憶部５２０に記憶される利用規定テーブル８００（図８参照）、利用状況データベース９００（図９参照）、占有度合いテーブル１０００（図１０参照）を更新する。
【００９６】
（周波数利用要求に関するシーケンスの変形例）
図２２は、周波数管理システムにおける無線方式が１つの場合の周波数利用要求に関するシーケンスの変形例を示す説明図である。図２２に示す変形例は、周波数管理装置１１０が、利用可能な周波数のリストと有効期間とを示す情報を無線装置１０１へ送信する点が、図１１に示した周波数利用要求に関するシーケンスと異なる。
【００９７】
図２２に示すように、無線装置１０１は、位置および無線方式に関する情報を周波数管理装置１１０へ送信する（ステップＳ２２０１）。周波数管理装置１１０は、無線装置１０１から位置および無線方式に関する情報を受信すると、利用可能な周波数のリストと有効期間とを示す情報を無線装置１０１へ送信する（ステップＳ２２０２）。無線装置１０１は、利用可能な周波数のリストの中から利用する周波数を選択して利用する周波数を示す情報を周波数管理装置１１０へ送信する（ステップＳ２２０３）。
【００９８】
このようにして、周波数管理システム１００では、無線装置１０１と通信装置１０２との間の無線通信ネットワーク２０１において有効期間が経過するまでの間、用いられる周波数が決定される。周波数管理装置１１０は、無線装置１０１から利用する周波数を示す情報を受信すると、記憶部５２０に記憶される利用状況データベース９００（図９参照）や、占有度合いテーブル１０００（図１０参照）を更新する。また、有効期間が経過すると、たとえば、無線装置１０１との一旦接続を解除し、再度、図２２に示したシーケンスの動作を行うことにより、再接続を可能にする。
【００９９】
図２３は、周波数管理システムにおける無線方式が２つの場合の周波数利用要求に関するシーケンスの変形例を示す説明図である。図２３に示す変形例は、周波数管理装置１１０が、利用可能な無線方式１，２毎の周波数のリストと有効期間とを示す情報を無線装置１０１へ送信する点が、図１２に示した周波数利用要求に関するシーケンスと異なる。
【０１００】
図２３に示すように、無線装置１０１は、位置および無線方式１，２に関する情報を周波数管理装置１１０へ送信する（ステップＳ２３０１）。周波数管理装置１１０は、無線装置１０１から位置および無線方式１，２に関する情報を受信すると、利用可能な無線方式１，２毎の周波数のリストと有効期間を示す情報を無線装置１０１へ送信する（ステップＳ２３０２）。
【０１０１】
無線装置１０１は、利用可能な無線方式１，２毎の周波数のリストの中から、無線方式１，２毎に利用する周波数を選択して利用する周波数と無線方式とを示す情報を周波数管理装置１１０へ送信する（ステップＳ２３０３）。このようにして、周波数管理システム１００では、無線装置１０１と通信装置１０２との間の無線通信ネットワーク２０１において有効期間が経過するまでの間、用いられる周波数と無線方式が決定される。なお、図１１では、周波数管理システムにおける無線方式が２つの場合について説明したが、周波数管理システムにおける無線方式の数がｎの場合には、ｎ個の無線方式毎にそれぞれ周波数が決定されるようにすればよい。
【０１０２】
なお、周波数管理装置１１０は、無線装置１０１から利用する周波数を示す情報を受信すると、記憶部５２０に記憶される利用状況データベース９００（図９参照）や、占有度合いテーブル１０００（図１０参照）を更新する。また、有効期間が経過すると、たとえば、一旦接続を解除し、再度、図２３に示したシーケンスの動作を行うことにより、再接続を可能にする。
【０１０３】
このように有効期間を設定することにより、利用可能な無線装置１０１を有効期間毎に制限することができるとともに、特定の無線装置１０１による長時間の利用を抑えることができる。これにより、電波の混雑を抑えることができる。また、このような有効期間を設定した場合においても、電波が混雑してきた場合には、周波数毎に一の無線方式に統一することも可能である。
【０１０４】
また、有効期間を設定する場合、無線方式の許可管理を行う際のタイミングは、所定周期毎（図１４および図１９参照）とすることに限らない。各無線装置１０１に設定する有効期間を用いることにより、混雑状況を予測することができ、無線方式の統一を解除する解除基準を満たすことが予測可能になるため、無線方式の許可管理を行う際のタイミングは、予測した解除基準を満たすタイミングとしてもよい。
【０１０５】
（無線方式ｘのスループット特性の一例）
図２４は、無線方式ｘのスループット特性の一例を示す説明図である。なお、図２４では、混雑度合いの判断に、スループットの劣化を用いる場合について説明する。図２４において、グラフは、横軸がエリアにおける無線装置の混雑度合いを示し、縦軸がスループット（通信速度）を示している。周波数管理装置１１０は、シミュレーションなどで計算した混在なしの場合の特性２４０１を無線方式毎に予め記憶しておく。特性２４０１は、無線方式ｘの無線装置１０１しか存在しない場合のスループット特性を示している。
【０１０６】
無線装置１０１は、それぞれがスループット特性を定期的に周波数管理装置１１０に報告（送信）する。周波数管理装置１１０は、無線装置１０１の報告結果に基づいて、各無線方式のスループットの劣化を算出する。スループットの劣化とは、特性２４０１との差分である。無線方式が混在する場合、スループットの劣化を算出することにより、たとえば、特性２４０２を導出される。特性２４０２は、無線方式ｘの無線装置１０１がｐ％しか存在しない場合のスループット特性を示している。
【０１０７】
このようなスループット特性を用いて、スループットの劣化（特性２４０１との差分）の和が閾値以上になった場合に、混雑度合いが大きいと判断してもよい。このように、スループットの劣化を用いて、混雑度合いを判断することも可能である。
【０１０８】
また、たとえば、無線装置１０１が、直接他の無線装置１０１の干渉電力を測定し、無線方式毎の干渉電力を周波数管理装置１１０に報告（送信）してもよい。この場合、周波数管理装置１１０は、無線装置１０１からの報告値を集計し、異なる無線方式間の干渉電力が閾値以上になった場合に混雑度合いが大きいと判断してもよい。
【０１０９】
以上のように、実施の形態では、無線装置１０１の位置と無線方式との組み合わせに応じて使用可能な周波数を設定することにより、同一周波数かつ異なる無線方式という干渉制御が困難な各通信の発生を減らすことを可能にし、干渉を低減することができる。また、たとえば、予め試験を行って周波数を特定して２次周波数が利用できるかを確認する必要がないため、周波数管理の保守に工数がかからないようにすることができる。
【０１１０】
また、本実施の形態では、無線装置１０１から受信した無線方式に関する情報に基づいて、無線装置１０１の無線方式を利用できる周波数を抽出するため、無線方式が異なる無線装置１０１同士における電波の干渉を抑えることができる。
【０１１１】
また、本実施の形態では、周波数毎の電波の干渉度合いが所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式を減らすようにしたので、混雑した周波数における電波の干渉を低減することができる。
【０１１２】
また、本実施の形態では、干渉度合いが所定の度合いを下回ると、干渉度合いが所定の度合いを超えた周波数に対応して減らした無線方式を元に戻すようにした。したがって、混雑が緩和し、干渉が少なくなると、無線方式の制限をなくすし、使用可能な無線方式を自由に使用することができる。
【０１１３】
また、本実施の形態では、干渉度合いが所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式の中から、無線方式を使用中の無線端末の数に基づいて選択した無線方式を使用不可にした。したがって、使用数の少ない無線方式を使用不可にすることができる。使用不可となった無線方式の無線装置１０１は、他の周波数に変更することにより、たとえば、同じ無線方式で使用可能であるため、他の周波数に変更する無線装置１０１の数を抑えることができ、変更時の負荷を軽減することができる。
【０１１４】
また、本実施の形態では、干渉度合いが所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式のうちの、占有比率が閾値を超える無線方式がない場合は、無線方式を減らさないようにした。これにより、周波数の変更を要する多数の無線装置１０１が存在する場合に、周波数の変更を行わないようにすることができる。したがって、無線装置１０１の他の周波数への変更にかかる負荷を生じないようにすることができる。
【０１１５】
また、本実施の形態では、「占有比率Ｙ≧見込み比率Ｚ」の統一基準を満たしたときに無線方式を統一するようにしたので、一の周波数に同一の無線方式が偏って設定されることを抑制することができる。したがって、周波数毎に無線方式を異ならせるようにすることができ、電波の干渉を低減することができる。
【０１１６】
また、本実施の形態では、周波数が使用可能な有効期間が経過するまで、無線装置１０１の無線方式の使用を許容するようにした。これにより、利用可能な無線装置１０１を有効期間毎に制限することができるとともに、特定の無線装置１０１による長時間の利用を抑えることができる。したがって、電波の干渉を低減することができる。
【符号の説明】
【０１１７】
１００  周波数管理システム
１０１  無線装置
１０２  通信装置
１１０  周波数管理装置
１１１  受信部
１１２  抽出部
１１３  送信部
１１４  取得部
１１５  更新部
２０１  無線通信ネットワーク
２２０  ネットワーク
３０１  ＣＰＵ
３０２  メモリ
３０３  ユーザインタフェース
３０４  通信インタフェース
３０５  位置情報取得装置
４０１  ＣＰＵ
４０２  メモリ
４０３  ユーザインタフェース
４０４  通信インタフェース
５０１  受信部
５０２  受信信号処理部
５０３  周波数管理部
５０４  送信信号処理部
５０５  送信部
５１１  周波数リスト抽出部
５１２  周波数リスト決定部
５１３  利用状況集計部
５１４  混雑評価部
５１５  無線方式変更部
５２０  記憶部
【図１】
2015004815.tif 000005
【図２】
2015004815.tif 000006
【図３】
2015004815.tif 000007
【図４】
2015004815.tif 000008
【図５】
2015004815.tif 000009
【図６】
2015004815.tif 000010
【図７】
2015004815.tif 000011
【図８】
2015004815.tif 000012
【図９】
2015004815.tif 000013
【図１０】
2015004815.tif 000014
【図１１】
2015004815.tif 000015
【図１２】
2015004815.tif 000016
【図１３】
2015004815.tif 000017
【図１４】
2015004815.tif 000018
【図１５】
2015004815.tif 000019
【図１６】
2015004815.tif 000020
【図１７】
2015004815.tif 000021
【図１８】
2015004815.tif 000022
【図１９】
2015004815.tif 000023
【図２０】
2015004815.tif 000024
【図２１】
2015004815.tif 000025
【図２２】
2015004815.tif 000026
【図２３】
2015004815.tif 000027
【図２４】
2015004815.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】平成28年1月7日(2016.1.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線装置が、前記無線装置が無線通信または無線放送に使用可能な無線方式を示す情報を制御装置へ送信し、
前記制御装置が、無線方式と使用可能な周波数とを対応付ける周波数情報の中から、前記無線装置によって送信された情報が示す無線方式に対応する周波数を抽出し、抽出した周波数を示す情報を前記無線装置に送信し、
前記無線装置が、前記制御装置によって送信された情報が示す周波数によって無線通信または無線放送を行う、
ことを特徴とする通信方法。
【請求項２】
前記制御装置が、
前記無線装置を含む無線装置群における電波の干渉度合いを周波数毎に示す情報に基づいて、前記干渉度合いが所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式を減らすように前記周波数情報を更新し、
更新した周波数情報の中から、前記無線装置によって送信された情報が示す無線方式に対応する周波数を抽出し、抽出した周波数を示す情報を前記無線装置に送信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
【請求項３】
前記制御装置が、前記干渉度合いが前記所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式の中から、前記無線装置群のうちの前記無線方式を使用中の無線端末の数に基づいて選択した無線方式を使用不可にするように前記周波数情報を更新する、
ことを特徴とする請求項２に記載の通信方法。
【請求項４】
前記制御装置が、前記干渉度合いが前記所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式のうちの、前記無線装置群の数に対する前記無線方式を使用中の無線端末の数の比率が閾値を超える無線方式がない場合は、前記干渉度合いが前記所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式を減らさないことを特徴とする請求項２または３に記載の通信方法。
【請求項５】
前記制御装置が、抽出した周波数を示す情報と、前記抽出した周波数が使用可能な期間を示す情報とを前記無線装置に送信し、
前記無線装置が、前記制御装置によって送信された情報が示す前記期間が経過するまで、前記制御装置によって送信された情報が示す周波数によって無線通信または無線放送を行う、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の通信方法。
【請求項６】
自装置が無線通信または無線放送に使用可能な無線方式を示す情報を送信する無線装置と、
無線方式と使用可能な周波数とを対応付ける周波数情報の中から、前記無線装置によって送信された情報が示す無線方式に対応する周波数を抽出し、抽出した周波数を示す情報を前記無線装置に送信する制御装置と、
を含み、
前記無線装置は、前記制御装置によって送信された情報が示す周波数によって無線通信または無線放送を行うことを特徴とする通信システム。
【請求項７】
無線装置が無線通信または無線放送に使用可能な無線方式を示す情報を前記無線装置から受信する受信部と、
無線方式と使用可能な周波数とを対応付ける周波数情報の中から、前記受信部によって受信された情報が示す無線方式に対応する周波数を抽出する抽出部と、
前記抽出部によって抽出された周波数を示す情報を前記無線装置に送信する送信部と、
を有することを特徴とする制御装置。
【請求項８】
自装置が無線通信または無線放送に使用可能な無線方式を示す情報を制御装置へ送信する送信部と、
無線方式と使用可能な周波数とを対応付ける周波数情報の中から前記制御装置によって抽出された、前記送信部によって送信された情報が示す無線方式に対応する周波数を示す情報を前記制御装置から受信する受信部と、
前記受信部によって受信された情報が示す周波数によって無線通信または無線放送を行う無線部と、
を有することを特徴とする無線装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信方法、通信システム、制御装置および無線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信のトラフィックが増加している。これに伴い、たとえば、テレビ放送周波数帯などの空きチャネル（ホワイトスペース）の利用が検討されている（たとえば、下記非特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｊ．Ｗａｎｇ，Ｓ．Ｆｉｌｉｎ，Ｈ．Ｈａｒａｄａ，“ＩＥＥＥ８０２．１９−１１／００６７ｒ０”，ＮＩＣＴ，Ｊｕｌｙ  ２０１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、複数の無線装置が同一の周波数を同一エリアで使用する場合に、複数の無線装置の通信方式が異なっていると干渉制御が困難であり、干渉が大きくなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、干渉の低減を図ることができる通信方法、通信システム、制御装置および無線装置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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一側面によれば、無線装置が、前記無線装置が無線通信または無線放送に使用可能な無線方式を示す情報を制御装置へ送信し、前記制御装置が、無線方式と使用可能な周波数とを対応付ける周波数情報の中から、前記無線装置によって送信された情報が示す無線方式に対応する周波数を抽出し、抽出した周波数を示す情報を前記無線装置に送信し、前記無線装置が、前記制御装置によって送信された情報が示す周波数によって無線通信または無線放送を行う、ことを特徴とする通信方法、通信システム、制御装置および無線装置が提案される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一側面によれば、干渉の低減を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、周波数管理システムの機能的構成の一例を示す説明図である。
【図２】図２は、周波数管理システムのシステム構成例を示す説明図である。
【図３】図３は、無線装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、周波数管理装置および通信装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図５】図５は、周波数管理装置の機能的構成の詳細構成の一例を示す説明図である。
【図６】図６は、各エリアのピクセルの一例を示す説明図である。
【図７】図７は、各ピクセルの利用可能データベースの一例を示す説明図である。
【図８】図８は、利用規定テーブルの一例を示す説明図である。
【図９】図９は、利用状況データベースの一例を示す説明図である。
【図１０】図１０は、占有度合いテーブルの一例を示す説明図である。
【図１１】図１１は、周波数管理システムにおける無線方式が１つの場合の周波数利用要求に関するシーケンスの一例を示す説明図である。
【図１２】図１２は、周波数管理システムにおける無線方式が２つの場合の周波数利用要求に関するシーケンスの一例を示す説明図である。
【図１３】図１３は、周波数管理装置が行う無線方式を統一する処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３について定期的に混雑度合いを判断する際のタイミングチャート（その１）の一例を示す説明図である。
【図１５】図１５は、タイミングｔ１における占有度合いテーブルの一例を示す説明図である。
【図１６】図１６は、タイミングｔ２における占有度合いテーブルの一例を示す説明図である。
【図１７】図１７は、タイミングｔ３における占有度合いテーブルの一例を示す説明図である。
【図１８】図１８は、周波数管理装置が行う無線方式の統一を解除する処理の一例を示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３について定期的に混雑度合いを判断する際のタイミングチャートの一例（その２）を示す説明図である。
【図２０】図２０は、タイミングｔ１０における占有度合いテーブルの一例を示す説明図である。
【図２１】図２１は、無線方式を変更した場合のシーケンスの一例を示す説明図である。
【図２２】図２２は、周波数管理システムにおける無線方式が１つの場合の周波数利用要求に関するシーケンスの変形例を示す説明図である。
【図２３】図２３は、周波数管理システムにおける無線方式が２つの場合の周波数利用要求に関するシーケンスの変形例を示す説明図である。
【図２４】図２４は、無線方式ｘのスループット特性の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に図面を参照して、本発明にかかる通信方法、通信システム、制御装置および無線装置の実施の形態を詳細に説明する。本発明の通信システムは、たとえば以下の周波数管理システムにより実現される。また、本発明の制御装置は、たとえば以下の周波数管理装置により実現される。
【００１０】
（周波数管理システムの機能的構成の一例）
図１は、周波数管理システムの機能的構成の一例を示す説明図である。図１に示すように、周波数管理システム１００は、複数の無線装置１０１と、周波数管理装置１１０とを有する。複数の無線装置１０１は、それぞれ通信装置１０２と所定の無線方式により接続される。周波数管理装置１１０は、無線装置１０１と通信接続され、無線装置１０１と通信装置１０２との間の各無線方式による接続について周波数を管理する。
【００１１】
ここで、ＩＥＥＥ８０２ではＴＶＷＳ（テレビホワイトスペース）の２次利用を行う無線システム向けに、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｆ、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｍ、ＩＥＥＥ８０２．２２の３つの無線方式が標準化されている。ＩＥＥＥ８０２．１１ａｆを用いれば、たとえば、Ｗｉ−Ｆｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）（「Ｗｉ−Ｆｉ」は登録商標）をＴＶＷＳで利用できる。ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｍを用いれば、たとえば近距離無線通信規格のＺｉｇＢｅｅ（「ＺｉｇＢｅｅ」は登録商標）をＴＶＷＳで利用できる。ＩＥＥＥ８０２．２２を用いれば中長距離エリアをカバーする広域無線ネットワークを構築できる。
【００１２】
ＩＥＥＥ８０２．１９．１では、異なる無線方式を用いた無線装置１０１同士の共存が検討されている。ＩＥＥＥ８０２．１９．１では、ＴＶＷＳの２次利用を行う無線装置１０１の共存を管理する共存マネージャが設けられ、無線システム向けに、管理サービスおよび情報サービスの２種類の共存サービスを提供する。どのサービスを利用するかは、無線装置１０１毎または地域毎に決めることが可能である。
【００１３】
管理サービスでは、共存マネージャが個々の無線装置１０１の周波数割り当てを直接行うことにより、異なる無線方式の共存を実現する。一方、情報サービスでは、無線装置１０１の要求に応じて、その無線装置１０１に隣接する無線装置１０１が利用している周波数に関する情報を提供し、該当無線システムが干渉の少ない周波数を選びやすくする。
【００１４】
このような管理サービスを行うのにあたり、異なる無線方式または同一の無線方式を用いる無線装置１０１間の共存条件を定める必要がある。たとえば、異なる無線方式を用いる場合は通信エリアが被らないことや、同一の無線方式を用いる場合はチャネル占有率の和が１００％を超えないことを条件とする。このような条件を満たす周波数が存在する位置にある無線装置１０１に対しては、周波数が割り当てられる。
【００１５】
従来では、周波数割り当てに必要なエリアまたは占有率の情報は、予測に基づいて行われているため、各無線装置１０１は自身の通信品質を確保するため広い周波数帯域や広いエリアを要求することとなる。そのため、受け入れ可能な無線装置１０１の周波数帯域が少なくなり、周波数の利用効率が低下する。
【００１６】
そこで、本実施の形態では、無線装置１０１の位置と無線方式との組み合わせに応じて使用可能な周波数を設定することにより、同一周波数かつ異なる無線方式という干渉制御が困難な各通信の発生を減らすことを可能にし、干渉を低減する。
【００１７】
無線装置１０１は、送信部１２１と、受信部１２２と、無線部１２３と、を有する。周波数管理装置１１０は、受信部１１１と、抽出部１１２と、送信部１１３と、取得部１１４と、更新部１１５と、を有する。送信部１２１は、無線装置１０１が無線通信または無線放送に使用可能な無線方式を示す情報を周波数管理装置１１０へ送信する。送信部１２１は、無線装置１０１が無線通信または無線放送に使用可能な無線方式を示す情報とともに無線装置１０１の位置情報についても送信する。
【００１８】
受信部１１１は、無線装置１０１から無線装置１０１が無線通信または無線放送に使用可能な無線方式を示す情報を受信する。抽出部１１２は、無線方式と使用可能な周波数とを対応付ける周波数情報の中から、無線装置１０１によって送信された情報が示す無線方式に対応する周波数を抽出する。たとえば、抽出部１１２は、無線装置１０１の位置情報を用いて、無線装置１０１が位置するエリア内における周波数を抽出する。
【００１９】
送信部１１３は、抽出部１１２によって抽出された周波数を示す情報を無線装置１０１に送信する。無線装置１０１の受信部１２２は、周波数管理装置１１０から送信された情報受信する。無線部１２３は、受信部１２２によって受信された情報が示す周波数によって通信装置１０２と無線通信または無線放送を行う。
【００２０】
取得部１１４は、無線装置１０１を含む無線装置群における電波の干渉度合いを周波数毎に示す情報を取得する。干渉度合いは、たとえば、電波の数が多くなって電波の混雑度合いが高くなると、それに比例して高くなる。更新部１１５は、取得部１１４によって取得された情報に基づいて、干渉度合いが所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式を減らすように周波数情報を更新する。干渉度合いが所定の度合いを超えるとは、たとえば、電波の混雑度合いが所定量以上になることである。
【００２１】
抽出部１１２は、更新部１１５によって更新された周波数情報の中から、無線装置１０１によって送信された情報が示す無線方式に対応する周波数を抽出する。送信部１１３は、取得部１１４によって抽出された周波数を示す情報を無線装置１０１に送信する。
【００２２】
また、更新部１１５は、取得部１１４によって取得された干渉度合いを示す情報に基づいて、干渉度合いが所定の度合いを超えた周波数の干渉度合いが所定の度合いを下回ると、上記の減らした無線方式を元に戻すように周波数情報を更新する。干渉度合いが所定の度合いを下回るとは、たとえば、電波の数が少なくなって電波の混雑度合いが低くなることである。抽出部１１２は、更新部１１５によって更新された周波数情報の中から、無線装置１０１によって送信された情報が示す無線方式に対応する周波数を抽出する。送信部１１３は、抽出部１１２によって抽出された周波数を示す情報を無線装置１０１に送信する。
【００２３】
更新部１１５は、干渉度合いが所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式の中から、無線装置群のうちの無線方式を使用中の無線端末の数に基づいて選択した無線方式を使用不可にするように周波数情報を更新する。つまり、電波の混雑度合いが所定量以上になった周波数では、少なくとも１つ以上、使用中の無線方式を使用不可にする。使用不可にする無線方式は、たとえば使用数の少ない無線方式である。使用不可となった無線方式の無線装置１０１は、他の周波数に変更することにより、同じ無線方式で使用可能である。
【００２４】
更新部１１５は、干渉度合いが所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式のうちの、所定の比率が閾値を超える無線方式がない場合、干渉度合いが所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式を減らさない。所定の比率は、無線装置群の数に対する無線方式を使用中の無線端末の数の比率であり、占有比率という。電波の混雑度合いが所定量以上になった周波数でも、占有比率が閾値を超える無線方式がない場合、無線方式は減らさない。これにより、多数の無線装置１０１を他の周波数に変更しなくて済む。
【００２５】
更新部１１５は、干渉度合いが所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式のうちの１つの無線方式のみを使用可にするように周波数情報を更新する。閾値は、予め定めた固定値でもよいが、周波数情報において無線方式のみを使用可とした周波数の数に応じた閾値である。周波数情報において無線方式のみを使用可とした周波数の数に応じた閾値とは、たとえば、無線方式における周波数の見込み比率である。なお、見込み比率の詳細については後述する。
【００２６】
送信部１１３は、抽出部１１２によって抽出された周波数を示す情報と、抽出された周波数が使用可能な期間を示す情報とを無線装置１０１に送信する。無線装置１０１の受信部１２２は、無線装置１０１から、周波数を示す情報と、周波数が使用可能な期間を示す情報と、を受信する。無線部１２３は、受信部１２２によって受信された情報が示す有効期間が経過するまで、周波数管理装置１１０によって送信された情報が示す周波数によって無線通信または無線放送を行う。
【００２７】
（周波数管理システムのシステム構成例）
図２は、周波数管理システムのシステム構成例を示す説明図である。図２に示すように、周波数管理システム１００は、複数の無線装置１０１と、複数の通信装置１０２と、周波数管理装置１１０と、を有する。なお、無線装置１０１は、図２に示すように、無線装置１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄを含む。通信装置１０２は、図２に示すように、通信装置１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄを含む。
【００２８】
複数の無線装置１０１は、それぞれ通信装置１０２とネットワーク２２０とを中継する。通信装置１０２は、たとえば、スマートフォン、携帯電話、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などである。無線装置１０１および通信装置１０２は、それぞれ無線通信ネットワーク２０１を介して接続されている。無線通信ネットワーク２０１は、図２に示すように、無線通信ネットワーク２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄを含む。周波数管理装置１１０は、無線通信ネットワーク２０１において利用可能な周波数を管理する。
【００２９】
無線装置１０１は、無線通信ネットワーク２０１による通信が可能な所定範囲を通信エリアとして通信装置１０２と接続する。無線装置１０１および通信装置１０２は、通信可能な位置関係にある場合に無線通信ネットワーク２０１により接続される。
【００３０】
たとえば、無線通信ネットワーク２０１の無線方式としては、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）（登録商標）、などが挙げられる。
【００３１】
また、ネットワークとしては、無線通信ネットワーク２０１に限らず、放送ネットワークであってもよい。その場合、無線装置１０１を送信装置とし、通信装置１０２を受信装置とすればよい。無線方式としては、ＩＳＤＢ−Ｔ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ−Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ）（登録商標）などが挙げられる。
【００３２】
無線装置１０１は、周波数利用要求とともに、自身の無線方式に関する情報と自身の位置情報とを周波数管理装置１１０へ送信する。周波数管理装置１１０は、どの無線方式のどの周波数が利用可能であるかどうかを管理しており、無線装置１０１の無線方式を利用することが可能な周波数を抽出する。周波数管理装置１１０は、抽出した周波数を利用可能な周波数として無線装置１０１に返信する。無線装置１０１は、周波数管理装置１１０によって指定された周波数を用いて通信や放送を行う。
【００３３】
（無線装置のハードウェア構成の一例）
図３は、無線装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図３に示すように、無線装置１０１は、ＣＰＵ３０１と、メモリ３０２と、ユーザインタフェース３０３と、通信インタフェース３０４と、位置情報取得装置３０５と、を有する。ＣＰＵ３０１と、メモリ３０２と、ユーザインタフェース３０３と、通信インタフェース３０４と、位置情報取得装置３０５とは、バス３０９によって接続されている。
【００３４】
ＣＰＵ３０１（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）は、無線装置１０１の全体の制御を司る。メモリ３０２には、たとえばメインメモリおよび補助メモリが含まれる。メインメモリは、たとえばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）である。メインメモリは、ＣＰＵ３０１のワークエリアとして使用される。
【００３５】
補助メモリは、たとえば磁気ディスク、光ディスク、フラッシュメモリなどの不揮発メモリである。補助メモリには、無線装置１０１を動作させる各種のプログラムが記憶されている。補助メモリに記憶されたプログラムは、メインメモリにロードされてＣＰＵ３０１によって実行される。
【００３６】
ユーザインタフェース３０３は、たとえば、ユーザからの操作入力を受け付ける入力デバイスや、ユーザへ情報を出力する出力デバイスなどを含む。入力デバイスは、たとえば、タッチパネルやキー（たとえばキーボード）やリモコンなどによって実現することができる。出力デバイスは、たとえば、タッチパネルやディスプレイやスピーカなどによって実現することができる。ユーザインタフェース３０３は、ＣＰＵ３０１によって制御される。
【００３７】
通信インタフェース３０４は、たとえば、無線や有線によって周波数管理装置１１０の外部装置との間で通信を行うインタフェースである。通信インタフェース３０４は、ＣＰＵ３０１によって制御される。位置情報取得装置３０５は、無線装置１０１の位置情報を取得する。位置情報取得装置３０５としては、たとえばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からのＧＰＳ情報を基に位置情報を取得する装置が挙げられる。なお、位置情報取得装置３０５としては、ＧＰＳ情報を基に位置情報を取得する装置に限らず、無線装置１０１が固定設置される場合には固定設置される位置情報を予めメモリ３０２に記憶しておき、メモリ３０２から取得する装置でもよい。
【００３８】
図１を用いて説明した無線装置１０１の、送信部１２１と、受信部１２２と、無線部１２３とは、ＣＰＵ３０１によって実現される。すなわち、ＣＰＵ３０１が各種プログラムを実行することにより、各部の機能を実現する。
【００３９】
（周波数管理装置および通信装置のハードウェア構成の一例）
図４は、周波数管理装置および通信装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図４の説明では、主体を周波数管理装置１１０として説明するが、通信装置１０２についても同様の構成である。図４に示すように、周波数管理装置１１０は、ＣＰＵ４０１と、メモリ４０２と、ユーザインタフェース４０３と、通信インタフェース４０４と、を有する。ＣＰＵ４０１、メモリ４０２、ユーザインタフェース４０３および通信インタフェース４０４は、バス４０９によって接続されている。
【００４０】
ＣＰＵ４０１は、周波数管理装置１１０または通信装置１０２の全体の制御を司る。メモリ４０２には、たとえばメインメモリおよび補助メモリが含まれる。メインメモリは、たとえばＲＡＭである。メインメモリは、ＣＰＵ４０１のワークエリアとして使用される。
【００４１】
補助メモリは、たとえば磁気ディスク、光ディスク、フラッシュメモリなどの不揮発メモリである。補助メモリには、周波数管理装置１１０を動作させる各種のプログラムが記憶されている。補助メモリに記憶されたプログラムは、メインメモリにロードされてＣＰＵ４０１によって実行される。
【００４２】
ユーザインタフェース４０３は、たとえば、ユーザからの操作入力を受け付ける入力デバイスや、ユーザへ情報を出力する出力デバイスなどを含む。入力デバイスは、たとえば、タッチパネルやキー（たとえばキーボード）やリモコンなどによって実現することができる。出力デバイスは、たとえば、タッチパネルやディスプレイやスピーカなどによって実現することができる。ユーザインタフェース４０３は、ＣＰＵ４０１によって制御される。
【００４３】
通信インタフェース４０４は、たとえば、無線や有線によって周波数管理装置１１０の外部装置との間で通信を行うインタフェースである。通信インタフェース４０４は、ＣＰＵ４０１によって制御される。
【００４４】
図１を用いて説明した周波数管理装置１１０の、受信部１１１と、抽出部１１２と、送信部１１３と、取得部１１４と、更新部１１５とは、ＣＰＵ４０１によって実現される。すなわち、ＣＰＵ４０１が各種プログラムを実行することにより、各部の機能を実現する。
【００４５】
（周波数管理装置の機能的構成の詳細構成の一例）
図５は、周波数管理装置の機能的構成の詳細構成の一例を示す説明図である。図５において、周波数管理装置１１０は、受信部５０１と、受信信号処理部５０２と、周波数管理部５０３と、送信信号処理部５０４と、送信部５０５と、記憶部５２０と、を有する。
【００４６】
受信部５０１は、無線装置１０１から無線方式に関する情報等を示す信号を受信する。受信信号処理部５０２は、受信部５０１によって受信された信号を復号する。たとえば、受信信号処理部５０２は、信号を復号することにより、無線装置１０１の識別番号や、位置情報や、無線方式の情報などを得る。
【００４７】
周波数管理部５０３は、エリア毎の周波数利用を記憶する記憶部５２０を参照し、無線装置１０１が位置するエリアにおいて、無線装置１０１の無線方式を利用することが可能な周波数のリストを抽出する。送信信号処理部５０４は、周波数管理部５０３によって指定された周波数のリストや宛先などをパケット化する。送信部５０５は、送信信号処理部５０４によってパケット化された信号を無線装置１０１へ送信する。
【００４８】
ここで、周波数管理部５０３は、周波数リスト抽出部５１１と、周波数リスト決定部５１２と、利用状況集計部５１３と、混雑評価部５１４と、無線方式変更部５１５と、を有する。周波数リスト抽出部５１１は、記憶部５２０に記憶される利用規定テーブル８００（図８参照）を参照して、無線装置１０１が位置するエリア毎の周波数リストを抽出する。周波数リスト決定部５１２は、周波数リスト抽出部５１１によって抽出された周波数のリストの中から、利用可能な周波数のリストを決定する。周波数リスト決定部５１２は、利用可能な周波数のリストを送信信号処理部５０４へ出力する。
【００４９】
また、受信部５０１は、無線装置１０１へ利用可能な周波数のリストを送信したことにより、無線装置１０１から利用する周波数を示す信号を受信する。利用状況集計部５１３は、無線装置１０１が利用する周波数を集計し、集計結果を記憶部５２０に記憶させる。たとえば、利用状況集計部５１３は、記憶部５２０に記憶される利用状況データベース９００（図９参照）および占有度合いテーブル１０００（図１０参照）を更新する。
【００５０】
混雑評価部５１４は、利用状況集計部５１３によって更新される利用状況の集計結果を用いて、各周波数の混雑度合いを評価する。多数の無線方式が混在して電波が混雑してくると、電波の干渉が生じやすくなる。そのため、混雑度合いとは、干渉度合いといえる。混雑評価部５１４は、具体的には、干渉による信号の劣化が所定値以上となる混雑度合いであるか否かを評価する。
【００５１】
無線方式変更部５１５は、エリア内の利用可能な無線方式を許容する。たとえば、無線方式変更部５１５は、混雑評価部５１４によって干渉による信号の劣化が所定値以上となる混雑度合いであると評価された場合、利用可能な無線方式を限定する。つまり、無線方式変更部５１５は、混雑度合いが高くなると、利用可能な無線方式を限定する。
【００５２】
また、無線方式変更部５１５は、利用可能な無線方式を限定した後、混雑評価部５１４によって干渉による信号の劣化がほとんどない混雑度合いであると評価された場合、無線方式の限定を解除する。つまり、無線方式変更部５１５は、混雑度合いが低くなると、利用可能な無線方式の限定を解除する。
【００５３】
受信部５０１と、受信信号処理部５０２と、周波数管理部５０３と、送信信号処理部５０４と、送信部５０５と、周波数リスト抽出部５１１と、周波数リスト決定部５１２と、利用状況集計部５１３と、混雑評価部５１４と、無線方式変更部５１５とは、図４に示したＣＰＵ４０１によって実現される。すなわち、ＣＰＵ４０１が各種プログラムを実行することにより、各部５０１〜５０５，５１１〜５１５の機能を実現する。また、記憶部５２０は、図４に示したメモリ４０２によって実現される。
【００５４】
（各エリアのピクセルの一例）
図６は、各エリアのピクセルの一例を示す説明図である。図６の説明図６００に示すように、周波数管理装置１１０は、たとえば、エリア毎の区域を格子状に分けたピクセル単位で周波数を管理する。具体的には、ピクセル１、ピクセル２、…、というように、各ピクセルに番号を付した上で、複数のピクセルを含むエリア毎に周波数を管理する。
【００５５】
（各ピクセルの利用可能データベースの一例）
図７は、各ピクセルの利用可能データベースの一例を示す説明図である。図７に示すように、利用可能データベース７００は、たとえば各エリアのピクセル毎に、利用可能な周波数帯域が対応付けられている。周波数帯域は、上限の周波数と下限の周波数とが定められている。利用可能データベース７００の各ピクセルにおいて、「０」は利用可能な周波数を示し、「１」は利用不可能な周波数を示している。たとえば、ピクセル１では、周波数帯域ｆ１が利用可能であり、周波数帯域ｆ２が利用不可能になっている。このように、各エリアのピクセル毎に、どの周波数が利用可能であるか否かが記憶されている。
【００５６】
なお、ピクセルに応じて最大送信電力が変わる場合には、各データベースにおいて、最大送信電力値を記憶すればよい。この場合、たとえば、利用できない周波数については０Ｗを記憶すればよい。また、固定デバイス（固定マスター無線装置）とポータブルデバイス（ポータブル・マスター無線装置）とで最大送信電力が異なる場合、デバイスの種別毎に利用可能データベース７００を用意しておけばよい。利用可能データベース７００は、周波数管理装置１１０の記憶部５２０（図５参照）に記憶されている。
【００５７】
（利用規定テーブルの一例）
図８は、利用規定テーブルの一例を示す説明図である。図８に示すように、利用規定テーブル８００は、各エリアの利用可能な無線方式の周波数を示している。たとえば、エリア１において、周波数ｆ１は、無線方式ａおよび無線方式ｂが利用可能であることを表している。また、周波数ｆ２は、無線方式ａ、無線方式ｂおよび無線方式ｃが利用可能であることを表している。さらに、周波数ｆ３は、無線方式ｂおよび無線方式ｃが利用可能であることを表している。
【００５８】
言い換えれば、無線方式ａの場合、周波数ｆ１，ｆ２が利用可能である。無線方式ｂの場合、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３が利用可能である。無線方式ｃの場合、周波数ｆ２，ｆ３が利用可能である。このように、利用規定テーブル８００は、各エリアにおいて無線方式毎の利用可能な周波数を示している。利用規定テーブル８００は、周波数管理装置１１０の記憶部５２０（図５参照）に記憶されている。
【００５９】
（利用状況データベースの一例）
図９は、利用状況データベースの一例を示す説明図である。図９に示すように、利用状況データベース９００は、各エリアの各ピクセルについて周波数毎に利用中の無線方式を記憶している。たとえば、エリア１のピクセル１には、周波数ｆ１の無線方式ａが利用中であることを示している。また、エリア１のピクセル３には、周波数ｆ２の無線方式ｂが利用中であることを示している。また、エリア１のピクセルｋ＋３には、周波数ｆ２の無線方式ｃが利用中であることを示している。
【００６０】
（占有度合いテーブルの一例）
図１０は、占有度合いテーブルの一例を示す説明図である。図１０に示すように、占有度合いテーブル１０００は、各エリアの各周波数について無線方式毎の占有度合いを記憶している。周波数ｆｎにおける無線方式ｘの占有度合いは下記（１）式によって算出することができる。
【００６１】
【数１】
2015004815.tif 000029
【００６２】
無線装置ｊが無線方式ｘを使っていれば、ｐｎ（ｘ，ｊ）＝１とし、そうでなければ０とする。すなわちエリアにおいて無線方式ｘを使っている無線装置を数え上げることにより占有合いを算出することができる。
【００６３】
たとえば、占有度合いテーブル１０００に示すように、周波数ｆ１について、無線方式ａはＰ１（ａ）、無線方式ｂはＰ１（ｂ）、無線方式ｃはＰ１（ｃ）となっている。なお、占有度合いテーブル１０００では、周波数および無線方式がいずれも３種類の場合を例に挙げて説明したが、これは一例に過ぎず、周波数および無線方式は、多数種類をとり得る。
【００６４】
（周波数利用要求に関するシーケンスの一例）
図１１は、周波数管理システムにおける無線方式が１つの場合の周波数利用要求に関するシーケンスの一例を示す説明図である。図１１に示すように、無線装置１０１は、位置および無線方式に関する情報を周波数管理装置１１０へ送信する（ステップＳ１１０１）。周波数管理装置１１０は、無線装置１０１から位置および無線方式に関する情報を受信すると、利用可能な周波数のリストを示す情報を無線装置１０１へ送信する（ステップＳ１１０２）。無線装置１０１は、利用可能な周波数のリストの中から利用する周波数を選択して利用する周波数を示す情報を周波数管理装置１１０へ送信する（ステップＳ１１０３）。
【００６５】
このようにして、周波数管理システム１００では、無線装置１０１と通信装置１０２との間の無線通信ネットワーク２０１において用いられる周波数が決定される。なお、周波数管理装置１１０は、無線装置１０１から利用する周波数を示す情報を受信すると、利用状況データベース９００（図９参照）、占有度合いテーブル１０００（図１０参照）を更新する。
【００６６】
図１２は、周波数管理システムにおける無線方式が２つの場合の周波数利用要求に関するシーケンスの一例を示す説明図である。図１２に示すように、無線装置１０１は、位置および無線方式１，２に関する情報を周波数管理装置１１０へ送信する（ステップＳ１２０１）。周波数管理装置１１０は、無線装置１０１から位置および無線方式１，２に関する情報を受信すると、利用可能な無線方式１，２毎の周波数のリストを示す情報を無線装置１０１へ送信する（ステップＳ１２０２）。
【００６７】
無線装置１０１は、利用可能な無線方式１，２毎の周波数のリストの中から、無線方式１，２毎に利用する周波数を選択して利用する周波数と無線方式とを示す情報を周波数管理装置１１０へ送信する（ステップＳ１２０３）。このようにして、周波数管理システム１００では、無線装置１０１と通信装置１０２との間の無線通信ネットワーク２０１において用いられる周波数と無線方式が決定される。なお、図１１では、周波数管理システムにおける無線方式が２つの場合について説明したが、周波数管理システムにおける無線方式の数がｎの場合には、ｎ個の無線方式毎にそれぞれ周波数が決定されるようにすればよい。
【００６８】
（周波数管理装置が行う無線方式を統一する処理の一例）
図１３は、周波数管理装置が行う無線方式を統一する処理の一例を示すフローチャートである。図１３に示すように、周波数管理装置１１０は、周波数ｆｎにおける混雑度合いが十分に大きいか否かを判断する（ステップＳ１３０１）。ステップＳ１３０１における判断を行うタイミングは、たとえば、新たに無線装置１０１を登録するタイミングや、所定周期毎である。
【００６９】
周波数ｆｎにおける混雑度合いが十分に大きいとは、全無線方式の占有度合いの和が予め定めた閾値以上となった場合であり、つまり、多数の無線方式が混在して電波が混雑してきた場合である。また、より正確に混雑度合いを判断する方法としては、それぞれの無線装置１０１の通信エリア、送信電力、周波数使用時間率などを用いてもよい。たとえば、図１０のシーケンスにおいて無線装置１０１が実際に利用する周波数と一緒にこれらの情報を送信するようにし、周波数管理装置１１０がこれらの情報を用いて混雑度合いを判断してもよい。
【００７０】
たとえば、無線装置１０１が実際に利用する周波数と一緒に通信エリアの情報を送信する場合、周波数管理装置１１０は、無線装置ｊが無線方式ｘを利用していればｐｎ（ｘ，ｊ）＝通信エリアの面積とし、利用していなければｐｎ（ｘ，ｊ）＝０とする。このようなエリアの面積と、全無線方式の占有度合いの和と、予め定めた閾値と、を用いて混雑度合いを判断してもよい。
【００７１】
混雑度合いが十分に大きくない場合（ステップＳ１３０１：Ｎｏ）、周波数管理装置１１０は、本フローによる一連の処理を終了する。混雑度合いが十分に大きい場合（ステップＳ１３０１：Ｙｅｓ）、周波数管理装置１１０は、周波数ｆｎにおいて最も占有度合いの高い無線方式ｘ’を抽出する（ステップＳ１３０２）。
【００７２】
次に、周波数ｆｎにおいて最も占有度合いの高い無線方式ｘ’が統一基準を満たすかどうかを判断する（ステップＳ１３０３）。統一基準については、図１４等を用いて後述する。無線方式ｘ’が統一基準を満たさない場合（ステップＳ１３０３：Ｎｏ）、本フローチャートによる一連の処理を終了する。無線方式ｘ’が統一基準を満たす場合（ステップＳ１３０３：Ｙｅｓ）、該当エリアにおいて周波数ｆｎを利用するにあたり無線方式としてｘ’のみを許可することを決定する（ステップＳ１３０４）。次に、周波数管理装置１１０は、利用規定テーブル８００（図８参照）、利用状況データベース９００（図９参照）、占有度合いテーブル１０００（図１０参照）等の各種テーブルを更新し（ステップＳ１３０５）、本フローチャートによる一連の処理を終了する。
【００７３】
それぞれの周波数において許容する無線方式の統一基準は、周波数管理装置１１０の管理者が任意に設定することができる。ここで、無線方式の統一は、周波数全体としての利用効率を向上させつつ、それぞれの無線装置１０１の周波数利用に対する制限をなるべく低減することが一つの指標とすることができる。統一基準については以下に図１４等を用いて説明する。
【００７４】
図１４は、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３について定期的に混雑度合いを判断する際のタイミングチャート（その１）の一例を示す説明図である。図１４において、タイミングチャート１４００は、周波数ｆ１について混雑度合いを判断する際のタイミングｔ１、周波数ｆ２について混雑度合いを判断する際のタイミングｔ２、周波数ｆ３について混雑度合いを判断する際のタイミングｔ３、を示している。このように、定期的に各周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３について混雑度合いを判断する。
【００７５】
図１５は、タイミングｔ１における占有度合いテーブルの一例を示す説明図である。周波数ｆ１については、占有度合いの最も高い無線方式ａが統一候補となる。ここで、（２）式を用いて占有比率Ｙを算出する。
【００７６】
【数２】
2015004815.tif 000030
【００７７】
図１５に示す占有度合いテーブル１５００の各値を（２）式に代入すると、
占有比率Ｙ＝（４０＋４０＋２０）／（４０＋４０＋２０＋３０＋１５＋４５＋５＋１０＋１０）＝１００／２１５
となる。
【００７８】
また、無線方式ａ専用となる周波数の見込み比率Ｚは、
見込み比率Ｚ＝［（すでに無線方式ａ限定となっている周波数の帯域幅の和＋今判定を行っている周波数の帯域幅）／全周波数幅の種類数］＝（０＋１）／（１＋１＋１）＝１／３
と表すことができる。
【００７９】
本実施の形態では、「占有比率Ｙ≧見込み比率Ｚ」を統一基準としている。占有度合いテーブル１５００の各値の場合、統一基準を満たすこととなる。そのため、タイミングｔ１において、周波数ｆ１は、占有度合いの最も高い無線方式ａに統一される。また、周波数ｆ１において、無線方式ｂ，ｃについては、利用が不可能になる。このように、電波が混雑して無線方式ａのみに利用を制限した場合、周波数管理装置１１０は、無線装置１０１にその旨を通知する。
【００８０】
図１６は、タイミングｔ２における占有度合いテーブルの一例を示す説明図である。図１６に示す占有度合いテーブル１６００は、タイミングｔ１において周波数ｆ１が統一基準を満たしたことにより、周波数ｆ１は無線方式ａに統一されている。周波数ｆ１は無線方式ａに統一され、図１５の周波数ｆ１の無線方式ｂの３０は、図１６に示す無線方式ｂの周波数ｆ２およびｆ３に１５ずつ移動している。また、図１５の周波数ｆ１の無線方式ｃの５は、図１６に示す無線方式ｃの周波数ｆ２に移動している。つまり、周波数ｆ１が無線方式ａに統一されたことにより、周波数ｆ１の無線方式ｂおよび無線方式ｃの無線装置１０１は、他の周波数に変更されている。
【００８１】
占有度合いテーブル１６００において、周波数ｆ２については、占有度合いの最も高い無線方式ａが統一候補である。ここで、占有度合いテーブル１６００の各値と、（２）式とを用いて占有比率Ｙを算出すると、占有比率Ｙは、占有比率Ｙ＝（４０＋４０＋２０）／（４０＋４０＋２０＋３０＋６０＋１５＋１０）＝１００／２１５となる。
【００８２】
見込み比率Ｚは、［（すでに無線方式ａ限定となっている周波数の帯域幅の和＋今判定を行っている周波数の帯域幅）／全周波数幅の種類数］＝（１＋１）／（１＋１＋１）＝２／３となる。つまり、タイミングｔ２の周波数ｆ２については「占有比率Ｙ＜見込み比率Ｚ」となり、統一基準「占有比率Ｙ≧見込み比率Ｚ」を満たさない。そのため、タイミングｔ２では、周波数ｆ２の無線方式ａへの統一を行わない。
【００８３】
図１７は、タイミングｔ３における占有度合いテーブルの一例を示す説明図である。図１７に示す占有度合いテーブル１７００は、タイミングｔ１において周波数ｆ１が統一基準を満たしたことにより、周波数ｆ１は無線方式ａに統一されている。また、タイミングｔ２において周波数ｆ２が統一基準を満たさなかったことにより、周波数ｆ２は無線方式が統一されていない。そのため、占有度合いテーブル１７００は、占有度合いテーブル１６００（図１６参照）と同じ値を示している。
【００８４】
占有度合いテーブル１７００において、周波数ｆ３については、占有度合いの最も高い無線方式ｂが統一候補である。ここで、占有度合いテーブル１７００の各値と、（２）式とを用いて占有比率Ｙを算出すると、占有比率Ｙは、占有比率Ｙ＝（０＋３０＋６０）／（４０＋４０＋２０＋３０＋６０＋１５＋１０）＝９０／２１５となる。
【００８５】
見込み比率Ｚは、［（すでに無線方式ｂ限定となっている周波数の帯域幅の和＋今判定を行っている周波数の帯域幅）／全周波数幅の種類数］＝（０＋１）／（１＋１＋１）＝１／３となる。つまり、タイミングｔ３の周波数ｆ３については「占有比率Ｙ≧見込み比率Ｚ」となり、統一基準を満たす。そのため、周波数ｆ３は、占有度合いの最も高い無線方式ｂに統一される。また、周波数ｆ３において、無線方式ａ，ｃについては、利用が不可能になる。このように、電波が混雑して無線方式ｂのみに利用を制限した場合、周波数管理装置１１０は、無線装置１０１にその旨を通知する。
【００８６】
（周波数管理装置が行う無線方式の統一を解除する処理の一例）
図１８は、周波数管理装置が行う無線方式の統一を解除する処理の一例を示すフローチャートである。図１８に示すように、周波数管理装置１１０は、周波数ｆｎにおいて最も占有度合いの高い無線方式ｘ’が解除基準を満たすかどうかを判断する（ステップＳ１８０１）。ステップＳ１８０１の判断は、新たに無線装置１０１を登録する場合や、所定周期毎に行われる。解除基準については、図１９等を用いて後述する。
【００８７】
無線方式ｘ’が解除基準を満たさない場合（ステップＳ１８０１：Ｎｏ）、本フローチャートによる一連の処理を終了する。無線方式ｘ’が解除基準を満たす場合（ステップＳ１８０１：Ｙｅｓ）、該当エリアにおける周波数ｆｎを利用するに際しての無線方式ｘ’への統一を解除する（ステップＳ１８０２）。次に、周波数管理装置１１０は、利用規定テーブル８００（図８参照）等の各種テーブルを更新し（ステップＳ１８０３）、本フローチャートによる一連の処理を終了する。
【００８８】
なお、それぞれの周波数において無線方式の統一を解除する解除基準は、周波数管理装置１１０の管理者が任意に設定することができる。ここで、無線方式の統一の解除は、周波数全体としての利用効率を向上させつつ、それぞれの無線装置１０１の周波数利用に対する制限をなるべく低減することが一つの指標とすることができる。無線方式の統一の解除基準については以下に図１９等を用いて説明する。
【００８９】
図１９は、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３について定期的に混雑度合いを判断する際のタイミングチャートの一例（その２）を示す説明図である。図１９において、タイミングチャート１９００は、定期的に順番に各周波数における無線方式の許可管理を行う際のタイミングを示している。たとえば、タイミングｔ１０において、周波数管理装置１１０は、周波数ｆ３について混雑度合いを判断する。
【００９０】
図２０は、タイミングｔ１０における占有度合いテーブルの一例を示す説明図である。図２０の占有度合いテーブル２０００に示すように、タイミングｔ１０では、周波数ｆ１が無線方式ａに統一され、周波数ｆ３が無線方式ｂに統一されているものとする。ここでは、周波数ｆ３の無線方式ｂの解除について説明する。まず、（２）式を用いて占有比率Ｙを算出する。
【００９１】
占有度合いテーブル２０００の各値を（２）式に代入すると、
占有比率Ｙ＝（１５）／（４０＋３０＋１５＋２５）＝１５／１１０
となる。
【００９２】
また、無線方式ｂの専用周波数比率Ｗ（見込み比率Ｚ相当）は、
専用周波数比率Ｗ＝（無線方式ｂ限定となっている周波数の帯域幅の和／全周波数幅の種類数）＝（１）／（１＋１＋１）＝１／３
と表すことができる。
【００９３】
本実施の形態では、「占有比率Ｙ＜０．５×専用周波数比率Ｗ」を解除基準としている。タイミングｔ１０における占有度合いテーブル２０００の各値の場合、解除基準を満たすこととなる。そのため、タイミングｔ１０において、周波数ｆ３は、無線方式ｂへの統一が解除される。このように、無線方式ｂのみに利用を制限した場合、電波が空いてくると、周波数ｆ３における無線方式ｂへの統一を解除し、無線方式ａ，ｃについても利用可能にする。そして、周波数管理装置１１０は、その旨を無線装置１０１に通知する。
【００９４】
（無線方式を変更した場合のシーケンスの一例）
図２１は、無線方式を変更した場合のシーケンスの一例を示す説明図である。図２１に示すように、周波数管理装置１１０は、統一基準を満たしことや無線方式の統一の解除により無線方式を変更した場合、利用可能な周波数のリストの変更を示す情報を無線装置１０１へ送信する（ステップＳ２１０１）。無線装置１０１は、利用可能な周波数のリストの中から利用する周波数を選択して利用する周波数と無線方式とを示す情報を周波数管理装置１１０へ送信する（ステップＳ２１０２）。
【００９５】
このようにして、周波数管理システム１００では、無線装置１０１と通信装置１０２との間の無線通信ネットワーク２０１において用いられる周波数が変更される。なお、周波数管理装置１１０は、無線装置１０１から利用する周波数を示す情報を受信すると、記憶部５２０に記憶される利用規定テーブル８００（図８参照）、利用状況データベース９００（図９参照）、占有度合いテーブル１０００（図１０参照）を更新する。
【００９６】
（周波数利用要求に関するシーケンスの変形例）
図２２は、周波数管理システムにおける無線方式が１つの場合の周波数利用要求に関するシーケンスの変形例を示す説明図である。図２２に示す変形例は、周波数管理装置１１０が、利用可能な周波数のリストと有効期間とを示す情報を無線装置１０１へ送信する点が、図１１に示した周波数利用要求に関するシーケンスと異なる。
【００９７】
図２２に示すように、無線装置１０１は、位置および無線方式に関する情報を周波数管理装置１１０へ送信する（ステップＳ２２０１）。周波数管理装置１１０は、無線装置１０１から位置および無線方式に関する情報を受信すると、利用可能な周波数のリストと有効期間とを示す情報を無線装置１０１へ送信する（ステップＳ２２０２）。無線装置１０１は、利用可能な周波数のリストの中から利用する周波数を選択して利用する周波数を示す情報を周波数管理装置１１０へ送信する（ステップＳ２２０３）。
【００９８】
このようにして、周波数管理システム１００では、無線装置１０１と通信装置１０２との間の無線通信ネットワーク２０１において有効期間が経過するまでの間、用いられる周波数が決定される。周波数管理装置１１０は、無線装置１０１から利用する周波数を示す情報を受信すると、記憶部５２０に記憶される利用状況データベース９００（図９参照）や、占有度合いテーブル１０００（図１０参照）を更新する。また、有効期間が経過すると、たとえば、無線装置１０１との一旦接続を解除し、再度、図２２に示したシーケンスの動作を行うことにより、再接続を可能にする。
【００９９】
図２３は、周波数管理システムにおける無線方式が２つの場合の周波数利用要求に関するシーケンスの変形例を示す説明図である。図２３に示す変形例は、周波数管理装置１１０が、利用可能な無線方式１，２毎の周波数のリストと有効期間とを示す情報を無線装置１０１へ送信する点が、図１２に示した周波数利用要求に関するシーケンスと異なる。
【０１００】
図２３に示すように、無線装置１０１は、位置および無線方式１，２に関する情報を周波数管理装置１１０へ送信する（ステップＳ２３０１）。周波数管理装置１１０は、無線装置１０１から位置および無線方式１，２に関する情報を受信すると、利用可能な無線方式１，２毎の周波数のリストと有効期間を示す情報を無線装置１０１へ送信する（ステップＳ２３０２）。
【０１０１】
無線装置１０１は、利用可能な無線方式１，２毎の周波数のリストの中から、無線方式１，２毎に利用する周波数を選択して利用する周波数と無線方式とを示す情報を周波数管理装置１１０へ送信する（ステップＳ２３０３）。このようにして、周波数管理システム１００では、無線装置１０１と通信装置１０２との間の無線通信ネットワーク２０１において有効期間が経過するまでの間、用いられる周波数と無線方式が決定される。なお、図１１では、周波数管理システムにおける無線方式が２つの場合について説明したが、周波数管理システムにおける無線方式の数がｎの場合には、ｎ個の無線方式毎にそれぞれ周波数が決定されるようにすればよい。
【０１０２】
なお、周波数管理装置１１０は、無線装置１０１から利用する周波数を示す情報を受信すると、記憶部５２０に記憶される利用状況データベース９００（図９参照）や、占有度合いテーブル１０００（図１０参照）を更新する。また、有効期間が経過すると、たとえば、一旦接続を解除し、再度、図２３に示したシーケンスの動作を行うことにより、再接続を可能にする。
【０１０３】
このように有効期間を設定することにより、利用可能な無線装置１０１を有効期間毎に制限することができるとともに、特定の無線装置１０１による長時間の利用を抑えることができる。これにより、電波の混雑を抑えることができる。また、このような有効期間を設定した場合においても、電波が混雑してきた場合には、周波数毎に一の無線方式に統一することも可能である。
【０１０４】
また、有効期間を設定する場合、無線方式の許可管理を行う際のタイミングは、所定周期毎（図１４および図１９参照）とすることに限らない。各無線装置１０１に設定する有効期間を用いることにより、混雑状況を予測することができ、無線方式の統一を解除する解除基準を満たすことが予測可能になるため、無線方式の許可管理を行う際のタイミングは、予測した解除基準を満たすタイミングとしてもよい。
【０１０５】
（無線方式ｘのスループット特性の一例）
図２４は、無線方式ｘのスループット特性の一例を示す説明図である。なお、図２４では、混雑度合いの判断に、スループットの劣化を用いる場合について説明する。図２４において、グラフは、横軸がエリアにおける無線装置の混雑度合いを示し、縦軸がスループット（通信速度）を示している。周波数管理装置１１０は、シミュレーションなどで計算した混在なしの場合の特性２４０１を無線方式毎に予め記憶しておく。特性２４０１は、無線方式ｘの無線装置１０１しか存在しない場合のスループット特性を示している。
【０１０６】
無線装置１０１は、それぞれがスループット特性を定期的に周波数管理装置１１０に報告（送信）する。周波数管理装置１１０は、無線装置１０１の報告結果に基づいて、各無線方式のスループットの劣化を算出する。スループットの劣化とは、特性２４０１との差分である。無線方式が混在する場合、スループットの劣化を算出することにより、たとえば、特性２４０２を導出される。特性２４０２は、無線方式ｘの無線装置１０１がｐ％しか存在しない場合のスループット特性を示している。
【０１０７】
このようなスループット特性を用いて、スループットの劣化（特性２４０１との差分）の和が閾値以上になった場合に、混雑度合いが大きいと判断してもよい。このように、スループットの劣化を用いて、混雑度合いを判断することも可能である。
【０１０８】
また、たとえば、無線装置１０１が、直接他の無線装置１０１の干渉電力を測定し、無線方式毎の干渉電力を周波数管理装置１１０に報告（送信）してもよい。この場合、周波数管理装置１１０は、無線装置１０１からの報告値を集計し、異なる無線方式間の干渉電力が閾値以上になった場合に混雑度合いが大きいと判断してもよい。
【０１０９】
以上のように、実施の形態では、無線装置１０１の位置と無線方式との組み合わせに応じて使用可能な周波数を設定することにより、同一周波数かつ異なる無線方式という干渉制御が困難な各通信の発生を減らすことを可能にし、干渉を低減することができる。また、たとえば、予め試験を行って周波数を特定して２次周波数が利用できるかを確認する必要がないため、周波数管理の保守に工数がかからないようにすることができる。
【０１１０】
また、本実施の形態では、無線装置１０１から受信した無線方式に関する情報に基づいて、無線装置１０１の無線方式を利用できる周波数を抽出するため、無線方式が異なる無線装置１０１同士における電波の干渉を抑えることができる。
【０１１１】
また、本実施の形態では、周波数毎の電波の干渉度合いが所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式を減らすようにしたので、混雑した周波数における電波の干渉を低減することができる。
【０１１２】
また、本実施の形態では、干渉度合いが所定の度合いを下回ると、干渉度合いが所定の度合いを超えた周波数に対応して減らした無線方式を元に戻すようにした。したがって、混雑が緩和し、干渉が少なくなると、無線方式の制限をなくすし、使用可能な無線方式を自由に使用することができる。
【０１１３】
また、本実施の形態では、干渉度合いが所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式の中から、無線方式を使用中の無線端末の数に基づいて選択した無線方式を使用不可にした。したがって、使用数の少ない無線方式を使用不可にすることができる。使用不可となった無線方式の無線装置１０１は、他の周波数に変更することにより、たとえば、同じ無線方式で使用可能であるため、他の周波数に変更する無線装置１０１の数を抑えることができ、変更時の負荷を軽減することができる。
【０１１４】
また、本実施の形態では、干渉度合いが所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式のうちの、占有比率が閾値を超える無線方式がない場合は、無線方式を減らさないようにした。これにより、周波数の変更を要する多数の無線装置１０１が存在する場合に、周波数の変更を行わないようにすることができる。したがって、無線装置１０１の他の周波数への変更にかかる負荷を生じないようにすることができる。
【０１１５】
また、本実施の形態では、「占有比率Ｙ≧見込み比率Ｚ」の統一基準を満たしたときに無線方式を統一するようにしたので、一の周波数に同一の無線方式が偏って設定されることを抑制することができる。したがって、周波数毎に無線方式を異ならせるようにすることができ、電波の干渉を低減することができる。
【０１１６】
また、本実施の形態では、周波数が使用可能な有効期間が経過するまで、無線装置１０１の無線方式の使用を許容するようにした。これにより、利用可能な無線装置１０１を有効期間毎に制限することができるとともに、特定の無線装置１０１による長時間の利用を抑えることができる。したがって、電波の干渉を低減することができる。
【０１１７】
上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【０１１８】
（付記１）無線装置が、前記無線装置が無線通信または無線放送に使用可能な無線方式を示す情報を制御装置へ送信し、
前記制御装置が、無線方式と使用可能な周波数とを対応付ける周波数情報の中から、前記無線装置によって送信された情報が示す無線方式に対応する周波数を抽出し、抽出した周波数を示す情報を前記無線装置に送信し、
前記無線装置が、前記制御装置によって送信された情報が示す周波数によって無線通信または無線放送を行う、
ことを特徴とする通信方法。
【０１１９】
（付記２）前記制御装置が、
前記無線装置を含む無線装置群における電波の干渉度合いを周波数毎に示す情報に基づいて、前記干渉度合いが所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式を減らすように前記周波数情報を更新し、
更新した周波数情報の中から、前記無線装置によって送信された情報が示す無線方式に対応する周波数を抽出し、抽出した周波数を示す情報を前記無線装置に送信する、
ことを特徴とする付記１に記載の通信方法。
【０１２０】
（付記３）前記制御装置が、前記干渉度合いを示す情報に基づいて、前記干渉度合いが前記所定の度合いを超えた周波数の前記干渉度合いが前記所定の度合いを下回ると、前記干渉度合いが前記所定の度合いを超える周波数に対応する減らした無線方式を元に戻すように前記周波数情報を更新し、
更新した周波数情報の中から、前記無線装置によって送信された情報が示す無線方式に対応する周波数を抽出し、抽出した周波数を示す情報を前記無線装置に送信する、
ことを特徴とする付記２に記載の通信方法。
【０１２１】
（付記４）前記制御装置が、前記干渉度合いが前記所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式の中から、前記無線装置群のうちの前記無線方式を使用中の無線端末の数に基づいて選択した無線方式を使用不可にするように前記周波数情報を更新する、
ことを特徴とする付記２または３に記載の通信方法。
【０１２２】
（付記５）前記制御装置が、前記干渉度合いが前記所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式のうちの、前記無線装置群の数に対する前記無線方式を使用中の無線端末の数の比率が閾値を超える無線方式がない場合は、前記干渉度合いが前記所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式を減らさないことを特徴とする付記２〜４のいずれか一つに記載の通信方法。
【０１２３】
（付記６）前記制御装置が、
前記干渉度合いが所定の度合いを超える周波数に対応する無線方式のうちの１つの無線方式のみを使用可にするように前記周波数情報を更新し、
前記閾値は、前記周波数情報において前記無線方式のみを使用可とした周波数の数に応じた閾値であることを特徴とする付記５に記載の通信方法。
【０１２４】
（付記７）前記制御装置が、抽出した周波数を示す情報と、前記抽出した周波数が使用可能な期間を示す情報とを前記無線装置に送信し、
前記無線装置が、前記制御装置によって送信された情報が示す前記期間が経過するまで、前記制御装置によって送信された情報が示す周波数によって無線通信または無線放送を行う、
ことを特徴とする付記１〜６のいずれか一つに記載の通信方法。
【０１２５】
（付記８）自装置が無線通信または無線放送に使用可能な無線方式を示す情報を送信する無線装置と、
無線方式と使用可能な周波数とを対応付ける周波数情報の中から、前記無線装置によって送信された情報が示す無線方式に対応する周波数を抽出し、抽出した周波数を示す情報を前記無線装置に送信する制御装置と、
を含み、
前記無線装置は、前記制御装置によって送信された情報が示す周波数によって無線通信または無線放送を行うことを特徴とする通信システム。
【０１２６】
（付記９）無線装置が無線通信または無線放送に使用可能な無線方式を示す情報を前記無線装置から受信する受信部と、
無線方式と使用可能な周波数とを対応付ける周波数情報の中から、前記受信部によって受信された情報が示す無線方式に対応する周波数を抽出する抽出部と、
前記抽出部によって抽出された周波数を示す情報を前記無線装置に送信する送信部と、
を有することを特徴とする制御装置。
【０１２７】
（付記１０）自装置が無線通信または無線放送に使用可能な無線方式を示す情報を制御装置へ送信する送信部と、
無線方式と使用可能な周波数とを対応付ける周波数情報の中から前記制御装置によって抽出された、前記送信部によって送信された情報が示す無線方式に対応する周波数を示す情報を前記制御装置から受信する受信部と、
前記受信部によって受信された情報が示す周波数によって無線通信または無線放送を行う無線部と、
を有することを特徴とする無線装置。
【符号の説明】
【０１２８】
１００  周波数管理システム
１０１  無線装置
１０２  通信装置
１１０  周波数管理装置
１１１  受信部
１１２  抽出部
１１３  送信部
１１４  取得部
１１５  更新部
２０１  無線通信ネットワーク
２２０  ネットワーク
３０１  ＣＰＵ
３０２  メモリ
３０３  ユーザインタフェース
３０４  通信インタフェース
３０５  位置情報取得装置
４０１  ＣＰＵ
４０２  メモリ
４０３  ユーザインタフェース
４０４  通信インタフェース
５０１  受信部
５０２  受信信号処理部
５０３  周波数管理部
５０４  送信信号処理部
５０５  送信部
５１１  周波数リスト抽出部
５１２  周波数リスト決定部
５１３  利用状況集計部
５１４  混雑評価部
５１５  無線方式変更部
５２０  記憶部
【国際調査報告】
2015004815.tif 000031
2015004815.tif 000032
2015004815.tif 000033
2015004815.tif 000034