(57)【要約】【課題】直接的な無線信号検出を行うことなく、利用周波数の最適化を図ることが可能なコグニティブ無線を実現する。【解決手段】端末局３００を収容する基地局１００からなる複数の無線システムがそれぞれネットワーク４００に接続されており、情報管理サーバ２００は、それらがどの場所でどの様な無線通信規格、帯域幅、周波数チャネル、送信電力等の無線信号を送信しているかを各基地局１００から受信してデータベース化する。そして、情報管理サーバ２００において、各基地局１００が使用すべき周波数を決定して通知することにより、直接的な無線信号検出を行わずに、利用周波数の最適化を図ることが可能なコグニティブ無線を実現する。【選択図】図１
2008211583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末局とは無線により通信を行う複数の基地局装置と、情報管理装置とをネットワークで接続してなる統合型無線通信システムにおいて、
前記基地局装置は、
前記ネットワークを介して前記情報管理装置と通信する情報送受信手段と、
該基地局装置の設置場所の情報を取得する設置場所情報取得手段と、
運用時において、前記設置場所情報取得手段が取得した設置場所の情報と、該基地局装置の利用する無線通信規格、周波数および送信電力の情報とを前記情報管理装置に通知する既存基地局情報通知手段と、
運用開始前において、前記設置場所情報取得手段が取得した設置場所の情報と、該基地局装置が利用する無線通信規格の情報とを前記情報管理装置に通知する新規基地局情報通知手段と、
運用開始前において、前記新規基地局情報通知手段により通知した情報に対応して、該基地局装置が利用可能な周波数チャネルの情報を前記情報管理装置から受信する運用周波数情報受信手段と、
前記運用周波数情報受信手段により受信した周波数チャネルの情報をもとに、利用を開始する周波数チャネルを選択するとともに、送信電力を決定する情報判断手段と、
を備え、
前記情報管理装置は、
前記ネットワークを介して前記基地局装置と通信する情報送受信手段と、
運用中の前記基地局装置から、該基地局装置の設置場所、利用する無線通信規格、周波数および送信電力の情報を受信して管理する基地局装置情報管理手段と、
運用開始前の前記基地局装置から該基地局装置の設置場所、及び、利用する無線通信規格の情報を受信し、受信したこれらの設置場所及び無線通信規格の情報と、前記基地局装置情報管理手段により管理される、前記運用中の基地局装置の設置場所、利用する無線通信規格、周波数、および、送信電力とから、前記運用開始前の基地局装置において干渉の影響が小さい周波数チャネルを選択する周波数チャネル選択手段と、
前記周波数チャネル選択手段により選択された周波数チャネルの情報を前記運用開始前の基地局装置に通知する周波数チャネル通知手段と、
を備える、
ことを特徴とする統合型無線通信システム。
【請求項２】
前記基地局装置の設置場所情報取得手段は、ＧＰＳにより設置場所の情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の統合型無線通信システム。
【請求項３】
前記基地局装置の設置場所情報取得手段は、当該基地局装置に装着された無線タグからＩＤを読み取り、読み取ったタグＩＤに対応した設置場所情報を前記情報管理装置から取得し、
前記情報管理装置は、
前記基地局装置からタグＩＤを受信し、タグＩＤと、設置場所の情報とを対応付けて記憶する記憶装置から、受信したタグＩＤに対応する設置場所の情報を取得して返送する基地局設置場所特定手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の統合型無線通信システム。
【請求項４】
前記基地局装置の設置場所情報取得手段は、当該基地局装置配下の無線局へ払い出したＩＰアドレスに対応した設置場所情報を前記情報管理装置から取得し、
前記情報管理装置は、
前記基地局装置からＩＰアドレスを受信し、ＩＰアドレスと、設置場所の情報とを対応付けて記憶する記憶装置から、受信したＩＰアドレスに対応する設置場所の情報を取得して返送する基地局設置場所特定手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の統合型無線通信システム。
【請求項５】
端末局とは無線により通信を行う複数の基地局装置と、情報管理装置とをネットワークで接続してなる統合型無線通信システムにおける前記情報管理装置であって、
前記ネットワークを介して前記基地局装置と通信する情報送受信手段と、
運用中の前記基地局装置から、該基地局装置の設置場所、利用する無線通信規格、周波数および送信電力の情報を受信して管理する基地局装置情報管理手段と、
運用開始前の前記基地局装置から該基地局装置の設置場所、及び、利用する無線通信規格の情報を受信し、受信したこれらの設置場所及び無線通信規格の情報と、前記基地局装置情報管理手段により管理される、前記運用中の基地局装置の設置場所、利用する無線通信規格、周波数、および、送信電力とから、前記運用開始前の基地局装置において干渉の影響が小さい周波数チャネルを選択する周波数チャネル選択手段と、
前記周波数チャネル選択手段により選択された周波数チャネルの情報を前記運用開始前の基地局装置に通知する周波数チャネル通知手段と、
を備えることを特徴とする情報管理装置。
【請求項６】
端末局とは無線により通信を行う複数の基地局装置と、情報管理装置とをネットワークで接続してなる統合型無線通信システムにおける前記基地局装置であって、
前記ネットワークを介して前記情報管理装置と通信する情報送受信手段と、
該基地局装置の設置場所の情報を取得する設置場所情報取得手段と、
運用時において、前記設置場所情報取得手段が取得した設置場所の情報と、該基地局装置の利用する無線通信規格、周波数および送信電力の情報とを前記情報管理装置に通知する既存基地局情報通知手段と、
運用開始前において、前記設置場所情報取得手段が取得した設置場所の情報と、該基地局装置が利用する無線通信規格の情報とを前記情報管理装置に通知する新規基地局情報通知手段と、
運用開始前において、前記新規基地局情報通知手段により通知した情報に対応して、該基地局装置が利用可能な周波数チャネルの情報を前記情報管理装置から受信する運用周波数情報受信手段と、
前記運用周波数情報受信手段により受信した周波数チャネルの情報をもとに、利用を開始する周波数チャネルを選択するとともに、送信電力を決定する情報判断手段と、
を備えることを特徴とする基地局装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無線通信システムを同一周波数で運用する統合型無線通信システムにおいて、優先権を持たない新規システム（Secondaryシステム）が、優先権を持つ従来システム（Primaryシステム）からの情報を効率的に把握しながら、かつそのハードウェア規模を縮小する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や無線ＬＡＮなどの普及により、限られた周波数帯域でできるだけ高速な伝送を行うための技術が検討されている。限られた帯域での高速伝送を実現する手段としては、近年ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）技術が注目を集めている。ＭＩＭＯとは、送信側と受信側にそれぞれアレーアンテナを用い、送信側において、アンテナごとに異なる信号（データ）を送信し、受信側では、何らかの干渉除去技術・復号技術により、この異なる信号を復元することで、単一アンテナ同士の送受信に対し、同一周波数で著しく伝送速度を向上する技術である。これは、すでに無線ＬＡＮシステムなどでも導入されている。
しかしながら、ＭＩＭＯ技術においては、送受信のアンテナ数が高速伝送のキーとなる。したがって、非常に高い周波数利用効率を実現するためには、かなり多くのアンテナ素子数を必要とする。小型の端末を考えた場合、アンテナ素子数増加はハードウェア規模の増大につながるため、これは望ましくない。
【０００３】
一方、このＭＩＭＯ技術とは別の方法で、周波数の有効利用を図る手段として、Cognitive（コグニティブ）無線技術が注目されている。Cognitive無線技術とは、無線機が周囲の電波環境を認識し、適切な周波数帯域を選択して利用することにより、空いている周波数帯域を有効に活用する技術である。Cognitive無線により、通常注目されていなかった周波数や時間を有効に活用できるため、単位面積あたりの周波数を大幅に向上させることができる。Cognitive無線の概要については、例えば、非特許文献１に説明が開示されている。
【０００４】
図４に、Cognitive無線技術の概要図を示す。Cognitive無線では、もともと、ある通信帯域を使用する優先システムであるPrimary（プライマリ）システムと、Primaryシステムが使用していない周波数、時間などを監視して、この情報をもとに通信を行うCognitiveシステム、いわゆるSecondary（セカンダリ）システムが存在する。同図においては、Primaryシステムには、基地局（ＢＳ：Base Station）と、端末局（ＳＳ：Subscriber Station）とがある。基本的には、Primaryシステムは、優先的に与えられた通信帯域を常に使用することが可能であり、Secondaryシステムは、自分自身の通信によって、Primaryシステムに干渉を与えることにより、Primaryシステムの効率を低下させることがあってはいけない。また、通常、PrimaryシステムはSecondaryシステムの存在を知ることはできない。
【非特許文献１】S. Haykin，”Cognitive radio : brain-empowered wireless communications”，IEEE Journal on J-SAC，no.2，vol.23，pp.201-220，Feb.2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述するCognitive無線では、通常、以下の手順で通信を行う。
（手順１）Secondaryシステムは、Primaryシステムが使用していない時間や周波数を検出する。
（手順２）Secondaryシステムは、自らが行う通信によりPrimaryシステムの受信機に干渉を与えないかどうかを確認する。
（手順３）Secondaryシステムは、手順２が問題ないと判断した場合、手順１で検出した周波数もしくは時間により通信を行う。
【０００６】
以上が、Cognitive無線における通信手順であるが、まず、手順１を行う際に問題が生じる。例えば、ＴＤＤ（Time Division Multiplexing）を考えてみる。ＴＤＤシステムにおいては、局はあるタイミングで信号を受信し、その間は他の信号を送信しない。一方、信号を送信している間は他の信号を受信しない。ハードウェアとしては、送信装置と受信装置の間に時間分割スイッチ（ＴＤＤスイッチ）が配置される。したがって、ある時間に、Primaryシステム＃１からの干渉を検出しなかったとしても、その時間で送信を行うと、Primaryシステム＃２へ干渉を与えることになる。
【０００７】
図５に、Secondaryシステムにおける各基地局が、Primaryシステムの信号を高度に検出する機能を設けた構成を示している。Secondaryシステムは、「ある周波数」あるいは「ある時間」において信号が到来していないと、Secondaryシステムの受信機が判断したとしても、時間的にその状態が変動する可能性や、隠れ端末（同じアクセスポイント内にありながら互いの電波を検知できない端末）といった問題などにより、正しく信号を検出できない場合がある。したがって、Cognitive無線では、非常に高い精度の信号検出が要求される。これを改善する手段として、信号の周期定常性（cyclostationary）を利用した検出方法が提案されている。これは、例えば、文献「D.Cabric, S.M.Mishra, and R.W.Brodersen，”Implementation issues in spectrum sensing for cognitive radios”，Conference  Record of the Thirty-Eighth Asilomar Conference，vol.1，pp.772-776，7-10/Nov/2004.」に開示されている。このような方法を図５の基地局に導入すれば、高機能なPrimaryシステムの信号検出が可能となる。この方法では、Primaryシステムの搬送波周波数もしくはシンボルレートと変調方式が事前に分かっていれば、非常に低いＣＮＲ（Carrier vs. Noise Ratio：搬送波対雑音比）においても、信号検出が可能となる。しかしながらこの方法では、検出に非常に多くの時間と信号のサンプル数を必要とするため、Primaryシステムの伝搬環境が変化する場合などの対応が困難となるといった問題が生じる。また、各基地局ごとにPrimaryシステムの信号検出を高機能化することは、システム全体のハードウェア規模の増大につながる。
【０００８】
次に、手順２でも問題が発生する。先に述べたように、原則、PrimaryシステムはSecondaryシステムのことを知ることができない。例えば、Secondaryシステムがある周波数において、Primaryシステムの送信機からの信号レベルが低いと判断し、この周波数が使えると判断したとしても、その周波数でそのまま送信を行うと、Primaryシステムに干渉を与える可能性がある。したがって、Secondaryシステムが与える干渉は、Primaryシステムの受信機において判断することが最も確実な方法である。しかし、Primaryシステムは、Secondaryシステムの存在を知ることができない。よって、これを実現するために、Primaryシステムから発生されるある信号をSecondaryシステムが定常的に観測し、Primaryシステムの存在を把握する方法が考えられている。これは、Cognitive無線ではなくても、従来の無線システムにおけるキャリアセンスと同じ原理と考えることができる。キャリアセンスに関しては、例えば、文献「守倉、久保田編集，”改訂版IEEE802.11 無線ＬＡＮ教科書”，2004.」などに開示されている。SecondaryシステムがPrimaryシステムの受信機に近づいた場合、Primaryシステムから出される信号を受信することでPrimaryシステムの存在を把握し、この信号電力の大きさに基づいて、Secondaryシステムは上記の手順２を行うことができる。
【０００９】
しかしながら、Cognitive無線を考えた場合、結局、Primaryシステムが自分の存在を知らせるための意図的な信号を発生させるとすると、通常の通信以外の機構を設ける必要があり、これはハードウェアの複雑化につながる。また、この信号を出すための周波数および時間を新たに設ける必要がある。これは、Primaryシステムの通信利用効率を低下させる要因となることが問題となる。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、直接的な無線信号検出を行うことなく、利用周波数の最適化を図ることが可能なコグニティブ無線を実現する統合型無線通信システム、情報管理装置、及び、基地局装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は、端末局とは無線により通信を行う複数の基地局装置と、情報管理装置とをネットワークで接続してなる統合型無線通信システムにおいて、前記基地局装置は、前記ネットワークを介して前記情報管理装置と通信する情報送受信手段と、該基地局装置の設置場所の情報を取得する設置場所情報取得手段と、運用時において、前記設置場所情報取得手段が取得した設置場所の情報と、該基地局装置の利用する無線通信規格、周波数および送信電力の情報とを前記情報管理装置に通知する既存基地局情報通知手段と、運用開始前において、前記設置場所情報取得手段が取得した設置場所の情報と、該基地局装置が利用する無線通信規格の情報とを前記情報管理装置に通知する新規基地局情報通知手段と、運用開始前において、前記新規基地局情報通知手段により通知した情報に対応して、該基地局装置が利用可能な周波数チャネルの情報を前記情報管理装置から受信する運用周波数情報受信手段と、前記運用周波数情報受信手段により受信した周波数チャネルの情報をもとに、利用を開始する周波数チャネルを選択するとともに、送信電力を決定する情報判断手段と、を備え、前記情報管理装置は、前記ネットワークを介して前記基地局装置と通信する情報送受信手段と、運用中の前記基地局装置から、該基地局装置の設置場所、利用する無線通信規格、周波数および送信電力の情報を受信して管理する基地局装置情報管理手段と、運用開始前の前記基地局装置から該基地局装置の設置場所、及び、利用する無線通信規格の情報を受信し、受信したこれらの設置場所及び無線通信規格の情報と、前記基地局装置情報管理手段により管理される、前記運用中の基地局装置の設置場所、利用する無線通信規格、周波数、および、送信電力とから、前記運用開始前の基地局装置において干渉の影響が小さい周波数チャネルを選択する周波数チャネル選択手段と、前記周波数チャネル選択手段により選択された周波数チャネルの情報を前記運用開始前の基地局装置に通知する周波数チャネル通知手段と、を備える、ことを特徴とする統合型無線通信システムである。
【００１２】
また本発明は、上述する統合型無線通信システムであって、前記基地局装置の設置場所情報取得手段は、ＧＰＳにより設置場所の情報を取得することを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、上述する統合型無線通信システムであって、前記基地局装置の設置場所情報取得手段は、当該基地局装置に装着された無線タグからＩＤを読み取り、読み取ったタグＩＤに対応した設置場所情報を前記情報管理装置から取得し、前記情報管理装置は、前記基地局装置からタグＩＤを受信し、タグＩＤと、設置場所の情報とを対応付けて記憶する記憶装置から、受信したタグＩＤに対応する設置場所の情報を取得して返送する基地局設置場所特定手段をさらに備える、ことを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、上述する統合型無線通信システムであって、前記基地局装置の設置場所情報取得手段は、当該基地局装置配下の無線局へ払い出したＩＰアドレスに対応した設置場所情報を前記情報管理装置から取得し、前記情報管理装置は、前記基地局装置からＩＰアドレスを受信し、ＩＰアドレスと、設置場所の情報とを対応付けて記憶する記憶装置から、受信したＩＰアドレスに対応する設置場所の情報を取得して返送する基地局設置場所特定手段をさらに備える、ことを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、端末局とは無線により通信を行う複数の基地局装置と、情報管理装置とをネットワークで接続してなる統合型無線通信システムにおける前記情報管理装置であって、前記ネットワークを介して前記基地局装置と通信する情報送受信手段と、運用中の前記基地局装置から、該基地局装置の設置場所、利用する無線通信規格、周波数および送信電力の情報を受信して管理する基地局装置情報管理手段と、運用開始前の前記基地局装置から該基地局装置の設置場所、及び、利用する無線通信規格の情報を受信し、受信したこれらの設置場所及び無線通信規格の情報と、前記基地局装置情報管理手段により管理される、前記運用中の基地局装置の設置場所、利用する無線通信規格、周波数、および、送信電力とから、前記運用開始前の基地局装置において干渉の影響が小さい周波数チャネルを選択する周波数チャネル選択手段と、前記周波数チャネル選択手段により選択された周波数チャネルの情報を前記運用開始前の基地局装置に通知する周波数チャネル通知手段と、を備えることを特徴とする情報管理装置である。
【００１６】
また本発明は、端末局とは無線により通信を行う複数の基地局装置と、情報管理装置とをネットワークで接続してなる統合型無線通信システムにおける前記基地局装置であって、前記ネットワークを介して前記情報管理装置と通信する情報送受信手段と、該基地局装置の設置場所の情報を取得する設置場所情報取得手段と、運用時において、前記設置場所情報取得手段が取得した設置場所の情報と、該基地局装置の利用する無線通信規格、周波数および送信電力の情報とを前記情報管理装置に通知する既存基地局情報通知手段と、運用開始前において、前記設置場所情報取得手段が取得した設置場所の情報と、該基地局装置が利用する無線通信規格の情報とを前記情報管理装置に通知する新規基地局情報通知手段と、運用開始前において、前記新規基地局情報通知手段により通知した情報に対応して、該基地局装置が利用可能な周波数チャネルの情報を前記情報管理装置から受信する運用周波数情報受信手段と、前記運用周波数情報受信手段により受信した周波数チャネルの情報をもとに、利用を開始する周波数チャネルを選択するとともに、送信電力を決定する情報判断手段と、を備えることを特徴とする基地局装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、各無線システムの基地局装置がネットワークに接続されていることを利用し、ネットワーク上に新たな情報管理装置を設け、この情報管理装置に各基地局装置の情報を入力することによって、情報管理装置が各基地局装置の使用すべき周波数を決定して基地局装置へ通知する。従って、基地局装置に直接的な無線信号検出を行わなくても、利用周波数の最適化を図ることが可能なコグニティブ（Cognitive）無線を実現することができ、ハードウェア規模の縮小にもつながる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施の形態による統合型無線通信システムの全体構成を示す図面である。端末局３００と無線通信を行う各基地局１００（基地局装置）は情報送受信手段１１０を介して、情報管理サーバ２００（情報管理装置）は情報送受信手段２１０を介して、ネットワーク４００に接続される。基本的な考え方として、各基地局１００は、基地局情報通知・判断手段１２０により、その基地局１００の設置場所や無線に関する情報を、ネットワーク４００を介して情報管理サーバ２００へ送信する。情報管理サーバ２００では、情報検知手段２２０により、各基地局１００から当該情報を得る。情報管理サーバ２００は、各基地局１００から得たこれらの情報を管理し、各基地局１００が他に干渉しないように、当該管理情報を基にフィードバック（各基地局１００への周波数の割り当てなど）を行う。これは、情報判断および通知手段２３０により実行される。また、情報判断および通知手段２３０により、このフィードバックの情報は、再度ネットワーク４００を介して、各基地局１００に返送される。各基地局１００の情報判断手段１３０は、情報管理サーバ２００から受信した当該情報を基に送信すべき周波数チャネルや電力を決定する。
【００１９】
図２は、本発明の一実施の形態による基地局１００と情報管理サーバ２００の機能ブロック図であり、本発明と関係する機能ブロックのみ抽出して示してある。
同図に示すように、基地局１００は、通信用の各部の制御を行う制御部１４０、ネットワーク４００経由で情報管理サーバ２００と通信する情報送受信手段１１０、無線信号の送受信を行うアンテナ１５１、アンテナ１５１からの受信した信号を受信装置１５３へ、送信装置１５６からの信号をアンテナ１５１へ振り分ける送受分離手段１５２を備える。受信装置１５３が受信したアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換装置１５４によりデジタル信号へ変換されて制御部１４０へ出力され、制御部１４０が送信を指示した信号は、Ｄ／Ａ変換装置１５５によりデジタル信号からアナログに変換され、送信装置１５６によりアンテナ１５１へ出力される。
【００２０】
さらに基地局１００は、基地局情報を収集して情報管理サーバ２００へ送信する基地局情報通知・判断手段１２０と、情報管理サーバ２００から受信した使用周波数（フィードバック）の情報を判断する情報判断手段１３０とを備える。基地局情報通知・判断手段１２０は、設置場所情報取得手段１２１、既存基地局情報通知手段１２２、新規基地局情報通知手段１２３、運用周波数情報受信手段１２４を備えている。設置場所情報取得手段１２１は、情報管理サーバ２００との間で通信を行い、この基地局１００の設置場所を特定するための情報である設置場所特定情報から、実際の設置場所を示す設置場所情報を当該情報管理サーバ２００より取得する。この具体例はいくつかの方法があるので、後述する。また、既存基地局情報通知手段１２２は、運用時において、この基地局１００の利用する無線通信規格、周波数チャネル、および送信電力の情報を情報管理サーバ２００に通知する。これは、情報管理サーバ２００において、基地局１００の設置場所に応じて、干渉のない周波数チャネルがどの程度かを予想するために重要な情報となる。また、基地局１００は、運用開始前において該基地局１００が利用する無線通信規格を情報管理サーバ２００に通知する新規基地局情報通知手段１２３を備えている。
【００２１】
運用周波数情報受信手段１２４は、運用開始前において該基地局１００が利用することが可能な周波数チャネルや送信電力の情報を情報管理サーバ２００から受信する。情報判断手段１３０は、利用開始周波数選択手段１３１と、送信電力決定手段１３２とを備えており、利用開始周波数選択手段１３１は、運用周波数情報受信手段１２４が該情報管理サーバ２００から受信した周波数チャネル情報をもとに利用を開始する周波数チャネルを選択し、送信電力決定手段１３２は、送信電力を決定する。
【００２２】
情報管理サーバ２００は、基地局１００から受信した基地局情報を検知する情報検知手段２２０と、基地局１００が使用すべき周波数チャネルや送信電力を判断するとともに通知を行う情報判断および通知手段２３０とを備える。情報検知手段２２０は、各基地局１００から受信した設置場所特定情報をもとに、該基地局１００の設置場所を特定する基地局設置場所特定手段２２１と、基地局１００から受信した基地局情報を管理する基地局情報管理手段２２２とを有し、さらに、基地局情報管理手段２２２は、基地局情報を記憶する記憶手段２２３を備える。情報判断および通知手段２３０は、周波数チャネル選択手段２３１、送信電力決定手段２３２、及び、周波数チャネル・送信電力通知手段２３３を備える。周波数チャネル選択手段２３１は、基地局１００から受信した各基地局１００の利用する無線通信規格、周波数チャネル、および、送信電力の情報をもとに、新規に運用を開始する基地局１００の設置場所において干渉の影響が小さい周波数チャネルを選択する。送信電力決定手段２３２は、基地局１００が送信すべき送信電力を決定する。周波数チャネル・送信電力通知手段２３３は、周波数チャネル選択手段２３１により選択された周波数チャネル、送信電力決定手段２３２により決定された送信電力の情報を基地局１００に対して通知する。これは、すなわち、情報管理サーバ２００では、各基地局１００の周波数管理を一元的に行っていることに相当する。基地局１００の位置情報や無線通信規格、周波数などの情報があらかじめ得られていれば、このような一元的な管理は可能である。また、基地局１００は、従来からネットワーク４００に接続されているため、この情報管理サーバ２００を設ければ、効率的な周波数管理が可能となる。
【００２３】
以上、通常の無線通信システムのように、各基地局１００が空きチャネルを検索し、干渉のないチャネルを精度よく推定する方法に比べ、図２に示す本実施の形態の統合型無線通信システムでは、各基地局１００の情報が情報管理サーバ２００に一元化され、この情報管理サーバ２００においてその情報が判断されるため、効率よく干渉のない周波数チャネルや、基地局１００が送信すべき送信電力を決定することができる。すなわち、本実施の形態は、新規に設置する基地局１００がどの様な条件で運用すればよりよいか（ベターであるか）について情報提供することが可能である。
【００２４】
以下に、情報管理サーバ２００を用いて、新たな基地局１００が通信を開始するための周波数チャネルと送信電力を決定するフローを説明する。図３は、情報管理サーバ２００を用いて基地局１００の周波数チャネルと送信電力を決定するフローを示す図である。本フローは、大きく分けて（ステップＳ１）〜（ステップＳ８）のステップに分かれる。
【００２５】
まず、既に通信が確立できている基地局１００（以下、「既存基地局」と記載）は、情報管理サーバ２００に以下の情報を通知する（ステップＳ１）。これは、既に通信が確立している既存基地局と新規の基地局１００（以下、「新規基地局」と記載）の間で干渉が生じないようにするためである。これをここでは、“情報Ａ”とする。情報管理サーバ２００は上記“情報Ａ”を、基地局情報管理手段２２２で保存する（ステップＳ２）。情報Ａは、「設置場所情報」、「無線通信規格、周波数」、「チャネル配置、送信電力、受信電力」の情報を含む。つまり、基地局１００の設置場所情報取得手段１２１は、設置場所特定情報を情報管理サーバ２００へ送信し、情報管理サーバ２００の基地局設置場所特定手段２２１は、受信した設置場所特定情報から設置場所情報へと変換して基地局１００へ返送する。基地局１００の既存基地局情報通知手段１２２は、設置場所情報取得手段１２１が取得した「設置場所情報」と、「無線通信規格、周波数」及び「チャネル配置、送信電力、受信電力」の情報とを情報管理サーバ２００へ送信し、情報管理サーバ２００の基地局情報管理手段２２２は、受信したこれらの情報を記憶手段２２３に書き込む。
【００２６】
ここで、無線通信規格とは、既存基地局が用いる変復調方式、アンテナ利得、送信アンプ、受信アンプの利得、許容可能な受信感度など、既存基地局の利用無線に関するパラメータである。また、使用周波数とチャネル配置を得ることで、既存基地局がどの程度のユーザと通信を行っているかを知ることができる。また、周波数と設置場所情報がわかれば、通信相手の位置を特性することで、おおよそのこの間の無線区間の伝搬損失を知ることができる。無線区間の伝搬損失は、これまで様々な実験結果により周波数に対する経験式が提案されている。また、距離に対する伝搬損失の係数は２〜４になることが知られている。この事実は、例えば文献「John G, Proakis， “Digital Communication，pp813-814，２００１年」に記述されている。
【００２７】
一方、新規基地局において、設置場所情報取得手段１２１は設置場所情報を取得し、新規基地局情報通知手段１２３は、当該設置場所情報と、当該新規基地局が利用する無線通信規格（変復調方式、アンテナ利得、送信アンプ、受信アンプの利得、許容可能な受信感度）の情報とを、情報管理サーバ２００に通知する（ステップＳ３）。情報管理サーバ２００の周波数チャネル選択手段２３１は、ステップＳ２及びＳ３において得た情報、すなわち、ステップＳ２において受信し、記憶手段２２３に書き込まれた各既存基地局の情報Ａと、ステップＳ３において受信した新規基地局の設置場所及び無線通信規格の情報とにより、新規基地局への干渉と与干渉レベルを判断する（ステップＳ４）。例えば、干渉レベルは以下の方法で推定できる。既存基地局の送信電力をＧｐ、アンテナ利得をＧｔ、使用周波数をｆとする。また、先に示したように、伝搬損失は距離の関数で表すことができる。そこで、先の手順で新規基地局と既存基地局の距離をｄとしたときの伝搬損失をＬ（ｆ，ｄ）とする。このとき、新規基地局が受ける干渉レベルＲは、新規基地局の受信電力として以下の（式１）で与えられる。ここで新規基地局のアンテナ利得をＧｒとする。なお、（ｆ）は、周波数ｆにおける値であることを示す。
【００２８】
Ｒ（ｆ）＝Ｇｐ（ｆ）＋Ｇｔ（ｆ）−Ｌ（ｆ，ｄ）＋Ｇｒ（ｆ）    …（式１）
【００２９】
実際には、この値にマージンをもうけ干渉電力とする。これにより干渉レベルが推定でき、よって、干渉レベルが問題になるかどうかを、新規基地局が通知してきた無線通信規格で規定される許容可能な受信感度より判断することができる。よって、情報管理サーバ２００の送信電力決定手段２３２は、この情報から、干渉レベルが問題にならない周波数を検索し、新規基地局が使用可能な周波数を決定する（ステップＳ５）。
【００３０】
与干渉レベルは使用する周波数を想定した場合に、新規基地局から既存基地局への干渉電力となる。これは（式１）と同じ式で与えることができる。（式１）と異なるのは、送信電力が未知数であり、受信電力は既存基地局が許容可能な受信電力（Ｒｔ（ｆ）とする）となり既知である。すなわち、新規基地局で用いてもよい送信電力Ｇｎ（ｆ）を以下の（式２）で決定する（ステップＳ６）。
【００３１】
Ｇｎ（ｆ）＝Ｒｔ（ｆ）−Ｇｔ（ｆ）＋Ｌ（ｆ，ｄ）−Ｇｒ（ｆ）    …（式２）
【００３２】
（ステップＳ５）、（ステップＳ６）より、新規基地局の使用可能周波数と送信電力が決定できるので、情報管理サーバ２００の周波数チャネル・送信電力通知手段２３３は、送信電力の情報（ステップＳ６）と使用周波数の情報（ステップＳ５）を新規基地局に通知する（ステップＳ７）。最後に、新規基地局の運用周波数情報受信手段１２４は、送信電力及び使用周波数の情報を受信すると、利用開始周波数選択手段１３１は、通知されたこの情報を用いて、例えば、通知された情報で示される使用可能な周波数の範囲の中で自身が使用する周波数を選択するとともに、送信電力決定手段１３２は、通知された情報で示される送信電力を使用して通信を開始する。そして、この新規基地局は既存基地局となって、ほかの新規基地局の通信開始に備えて、情報Ａを情報管理サーバ２００に送信する（ステップＳ１）。
【００３３】
本実施の形態では、基本的には、基地局１００の位置やその情報をできるだけ精度よく情報管理サーバ２００に伝え、かつ、情報管理サーバ２００ではできるだけ多くの情報を有することが重要である。
以下に、この精度を向上させるための方法を示す。
【００３４】
まず、基地局１００の設置場所を特定するための基本的な方法としては、近年注目されている高い精度をもつＲＦ−ＩＤ（Radio frequency identification）を用いたり、全地球測位システム（Global Positioning System：ＧＰＳ）を利用することができる。ＲＦ−ＩＤとは、一般にはＩＤ情報を埋め込んだタグから、電磁界や電波などを用いた近距離の無線通信によって情報をやりとりするもの、および、その技術全般を表す。ＲＦ−ＩＤは、従来、このような方法で用いられるが、本実施の形態では、基地局１００にＲＦ−ＩＤを接続し、当該ＲＦ−ＩＤ内のＩＤをあらかじめ当該基地局１００の識別として割当て、当該ＩＤと設置場所の情報とを対応付けて情報管理サーバ２００の備える記憶装置（データベースなど）に保持しておく。基地局１００の設置場所情報取得手段１２１は、ＲＦ−ＩＤから読み出したＩＤを情報管理サーバ２００へ通知し、情報管理サーバ２００の基地局設置場所特定手段２２１は、受信したＩＤをキーに記憶装置から設置場所情報を取得して返送することで、この基地局１００の位置をＲＦ−ＩＤから検出することができる。また、ＧＰＳを利用する場合、基地局１００の設置場所情報取得手段１２１は、当該基地局１００に備えたＧＰＳにより、設置場所情報を取得する。
【００３５】
基地局１００がＤＨＣＰ（Dynamic Host Configuration Protocol）サーバの機能を実現するＤＨＣＰ機能部を備える場合、当該ＤＨＣＰ機能部がＤＨＣＰにより端末局３００へ払い出したＩＰアドレスを設置位置の特定に利用することが可能である。ＤＨＣＰとは、インターネットに一時的に接続するコンピュータに、ＩＰアドレスなど必要な情報を自動的に割当てるプロトコルである。ＤＨＣＰサーバには、ゲートウェイサーバーやＤＮＳ（Domain Name System）サーバのＩＰアドレスや、サブネットマスク、ユーザに割当ててもよいＩＰアドレスの範囲などが設定されており、アクセスしてきたコンピュータ（本実施の形態では、端末局３００に相当）にこれらの情報を提供する。各基地局１００が提供するＩＰアドレスは、その基地局１００内で固定のものとなっているため、この情報を利用すれば、基地局１００の位置を特定できる。つまり、基地局１００が提供するＩＰアドレスの範囲と、設置場所の情報とを対応付けて情報管理サーバ２００の備える記憶装置（データベースなど）に保持しておく。基地局１００の設置場所情報取得手段１２１は、端末局３００へ払い出したＩＰアドレスを情報管理サーバ２００へ通知し、情報管理サーバ２００の基地局設置場所特定手段２２１は、受信したＩＰアドレスをキーに記憶装置から設置場所情報を取得して返送することで、この基地局１００の位置を払い出したＩＰアドレスから検出することができる。
【００３６】
さらに精度よく基地局１００の設置場所を特定するための方法としては、設置者に設置場所を特定するための情報（住所、緯度経度情報等）を情報管理サーバ２００あるいは基地局１００の備える記憶装置に手入力させる方法が考えられる。基地局１００の場所はいったん定まると変化しないので、この固定の情報は非常に有益である。
【００３７】
また、たとえば、無線ＬＡＮであれば、基地局１００と、当該基地局１００配下の端末局３００との伝搬遅延ないしは電力の減衰量等から、端末局３００の存在する半径を推定し、その情報をデータベースに反映させることができる。これは、基地局１００が有するサービスエリア、すなわち、他のシステムの干渉量の情報として有益である。
【００３８】
また、情報管理サーバ２００においては、既設無線システムの情報を別途管理し、この情報も加味してSecondary（セカンダリ）システムの情報を判断することも可能である。たとえば、固定無線システムは、その基地局１００の数は限られているが、ある周波数帯域を使用している。こういったシステムの情報を情報管理サーバ２００で管理できれば、使用していない場所での新たな周波数利用が可能となる。
これは、基地局１００が提供するサービスエリアに関するが、基地局１００が屋外に設置されているか、屋内に設置されているかという情報も非常に重要である。
これまでは、ネットワーク４００に接続される基地局１００を対象とするシステムとして考えていたが、基地局１００が設置場所における干渉信号情報をあらかじめ取得し、この情報を情報管理サーバ２００に通知すれば、「想定外」の信号に対するデータベースの更新を図ることも可能である。
【００３９】
上述した実施の形態によれば、端末局３００を収容する無線基地局１００からなる複数の無線システムがそれぞれネットワーク４００に接続され、それらがどの場所でどの様な条件（無線通信規格、帯域幅、周波数チャネル、送信電力等）の信号を送信しているかをデータベース化し、新規に設置する基地局１００がどの様な条件で運用すればよりよいか（ベターであるか）を情報提供することが可能である。これにより、複雑な直接的な無線信号検出を行わなくても、利用周波数の最適化を図ることが可能なCognitive無線システムを実現することができる。
【００４０】
なお、上述の基地局１００及び情報管理サーバ２００は、内部にコンピュータシステムを有している。そして、上述した基地局１００の基地局情報通知・判断手段１２０及び情報判断手段１３０、ならびに、情報管理サーバ２００の情報検知手段２２０及び情報判断および通知手段２３０の動作の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータシステムが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでいうコンピュータシステムとは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものである。
【００４１】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
複数無線通信システムを同一周波数で運用する統合型無線通信システムにおいて、優先権を持たない新規システムが、優先権を持つ従来システムからの情報を効率的に把握しながら、かつそのハードウェア規模を縮小するために用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態による統合型無線通信システムの全体構成図である。
【図２】同実施の形態による基地局及び情報管理サーバの機能ブロック図である。
【図３】同実施の形態による送信電力決定フローを示す図である。
【図４】従来のコグニティブ無線技術の概要図を示す。
【図５】従来の無線技術における基地局の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１００…基地局（基地局装置）
１１０、２１０…情報送受信手段
１２０…基地局情報通知・判断手段
１２１…設置場所情報取得手段
１２２…既存基地局情報通知手段
１２３…新規基地局情報通知手段
１２４…運用周波数情報受信手段
１３０…情報判断手段
１３１…利用開始周波数選択手段
１３２…送信電力決定手段
１４０…制御部
２００…情報管理サーバ（情報管理装置）
２２０…情報検知手段
２２１…基地局設置場所特定手段
２２２…基地局情報管理手段
２２３…記憶手段
２３０…情報判断および通知手段
２３１…周波数チャネル選択手段
２３２…送信電力決定手段
２３３…周波数チャネル・送信電力通知手段（周波数チャネル通知手段）
３００…端末局
４００…ネットワーク
【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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