(57)【要約】【課題】配置されている無線通信資産をより有効に使用し、無線サービスプロバイダの集合体にわたるスペクトルをより柔軟に利用する。【解決手段】少なくとも１つのアパーチャアレイを有する無線通信セルと共に操作可能な、無線通信リソースを仲介するシステムおよび方法を提供する。一実施形態では、本発明のシステムは、リソース要求に応答して、仲介工程を受けたセルの利用可能な無線通信リソースに基づいて割当て要求を生成するように構成された仮想的セクタ仲介と、該仮想的セクタ仲介に関連する内部ポリシー仲介データベースとを備える。本発明のシステムは、少なくとも１つのアパーチャアレイを使用して、割当て要求に応答して利用可能な無線通信リソースの動的仮想的セクタ化を動的に提供するように構成された仮想セクタ形成ユニットをさらに備える。【選択図】図１
2005102227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのアパーチャアレイを有する無線通信セルと共に使用するリソース仲介システムであって、
リソース要求に応答して、仲介工程を受けた前記セルの利用可能な無線通信リソースに基づいて割当て要求を生成するように構成された仮想的セクタ仲介手段と、
前記仮想的セクタ仲介手段に関連する内部ポリシー仲介データベースと、
前記少なくとも１つのアパーチャアレイを使用して、前記割当て要求に応答して前記利用可能な無線通信リソースの動的仮想的セクタ化を提供するように構成された仮想セクタ形成ユニットとを備えたリソース仲介システム。
【請求項２】
前記利用可能な無線通信リソースが、
ビームパタン特性と、
スペクトルオンデマンドと、
動的な提供または過剰スペクトル容量の販売と、
チャネルアクセス仲介手段と、
複数のセルサイトまたはセルサイト内のセクタにわたって前記利用可能な無線通信リソースを用いた多目的最適化スキームとから成るグループから選択された１つを含んだ請求項１に記載のリソース仲介システム。
【請求項３】
前記仮想的セクタ化が動的に割り当てられたビームパタンを実質的に同時に形成する工程を含んだ請求項１に記載のリソース仲介システム。
【請求項４】
前記無線通信リソースが、
スペクトルと、
コード変調と、
ビームパタンと、
空間的指向性と、
出力と、
時間間隔と、
上記を共に最適化されて組み合わせたものとから成るグループから選択される請求項１に記載のリソース仲介システム。
【請求項５】
前記仮想的セクタ形成ユニットが、転送ネットワークを介して少なくとも１つの無線サービスプロバイダから、種々の形式の信号を送信かつ受信するように、かつ前記信号形式をアップ／ダウンコンバージョンするようにさらに構成された請求項１に記載のリソース仲介システム。
【請求項６】
前記無線通信セルが少なくとも２つのアパーチャアレイを有し、かつ当該光ネットワークを使用して、前記割当て要求に応答して前記少なくとも２つのアパーチャアレイのうちの異なるアレイに通信信号を動的に導くようにさらに構成された前記仮想的セクタ形成ユニットが、当該光ネットワークを通して前記少なくとも２つのアパーチャアレイに動的に結合される請求項１に記載のリソース仲介システム。
【請求項７】
前記仮想的セクタ仲介手段が、複数の前記無線通信リソースの利用可能な無線通信リソースに基づいて前記割当て要求を生成するようにさらに構成された請求項１に記載のリソース仲介システム。
【請求項８】
前記リソース仲介システムが複数の無線通信セルを有する領域にわたって使用され、前記仲介工程が、費用、時間、用途または有効範囲の制限に基づいた、前記領域にわたる利用可能な無線通信リソースの割当ての決定論的および統計学的決定工程を含んだ請求項１に記載のリソース仲介システム。
【請求項９】
無線通信ネットワークであって、
光ネットワークに結合された少なくとも１つのアパーチャアレイを各々が有する複数の無線通信セルと、
前記光ネットワークに結合された複数の無線サービスプロバイダシステムと、
リソース要求に応答して、仲介工程を受けた前記セルの利用可能な無線通信リソースに基づいて割当て要求を生成するように構成された仮想的セクタ仲介手段と、
前記仮想的セクタ仲介手段に関連する内部ポリシー仲介データベースと、
および前記少なくとも１つのアパーチャアレイを使用して、前記割当て要求に応答して前記利用可能な無線通信リソースの動的仮想的セクタ化を提供するように構成された仮想セクタ形成ユニットと、
サービスプロバイダ単位の仲介エージェントと、
リソースプロバイダ単位の仲介エージェントと、
複数のアパーチャアレイと
日和見的測定機能ユニットと
を含んだ、前記複数の無線サービスプロバイダからリソース要求を受け取るリソース仲介システムとを備えた無線通信ネットワーク。
【請求項１０】
前記利用可能な無線通信リソースが、
ビームパタン特性と、
スペクトルオンデマンドと、
動的な提供または過剰スペクトル容量の販売と、
チャネルアクセス仲介と、
複数のセルサイトまたはセルサイト内のセクタにわたって前記利用可能な無線通信リソースを用いた多目的最適化スキームとから成るグループから選択された１つを含んだ請求項９に記載の無線通信ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に無線通信システムに向けられたものであり、より特定的には、無線通信セルのリソースを仲介する装置および方法に向けられたものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信サービスはその登場以降劇的に増大した。しかし、特定のサービスプロバイダの消費者に携帯電話の有効範囲を提供するために、この増大はまた、非常に多くの無線基地局通信セルサイトおよび関連する塔の建設を必要としてきた。ある場合には、中間の塔会社によって、これらの塔は共有され、多くの場合所有される。送信用の増幅器、受信機、およびそれらに関連するアパーチャがそうであるように、ほとんどの場合、基地局は無線サービスプロバイダによって所有され、管理される。典型的には、このアパーチャは多数の固定のセクタ化された（指向性の）アンテナを備える。
【０００３】
従来の基地局はベースバンド信号を処理し、かつアップ／ダウンコンバージョンを実行して無線通信信号を送受信する。各無線通信セルの設置面積はある一定の地理上の区域に及び、通常は特定の無線サービスプロバイダ専用である。
【０００４】
各無線サービスプロバイダは多数の規格に従って別個のスペクトルを見つけて、無線サービスを提供する。これらの規格はスペクトルの占有、変調技術、アクセス方法等の点で異なっている。無線サービスプロバイダは多くの場合、類似するまたは重複する携帯電話の設置面積を占有する。
【０００５】
この点に関し、無線通信資産は十分に活用されていない可能性があり、サージ時の「オンデマンド」能力は達成不能であるかもしれず、結果として、スペクトルの使用はシステムの広範囲にわたってほとんど非能率的なものになる。
【０００６】
音声、マルティメディア、およびデータに対して、容量の需要は増加の一途をたどっている。未使用の帯域は無くなりつつある。残っているスペクトルを獲得するコストは非常に高価である。容量を増大させるために、携帯電話のための使用領域は益々狭くなっており、同一チャネル干渉は増え、この干渉を緩和するために計算機的に膨大な処理の使用を命令する。最終的には、特に人口が密集したエリア内で新しい無線通信セルを建設する場所を入手するのは一層困難になっている。また、行政による制限のために、無線サービスプロバイダあるいは塔提供者が新しい無線通信セルを建設するのに必要な時間が妨げられたり、または長くなってしまう。この複雑なサービスプロバイダの環境が生じている一方で、無線サービスプロバイダは「ＡＲＰＵ」（ａｖｅｒａｇｅ  ｒｅｖｅｎｕｅ  ｐｅｒ  ｕｓｅｒ＝加入者一人当たりの平均売上）を維持するのに苦闘している中、消費者の無線サービスパッケージの価格は低下している。
【非特許文献１】Ｃｈｉｚｈｉｋら、「Ｋｅｙｈｏｌｅｓ，Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ，ａｎｄ  Ｃａｐａｃｉｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｍｕｌｔｉｅｌｅｍｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｍｉｔ  ａｎｄ  Ｒｅｃｅｉｖｅ  Ａｎｔｅｎｎａｓ」２００２年４月発行、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ  ｏｎ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、第１巻２号３６１〜３６８頁
【非特許文献２】Ｓｉｅｗｉｏｒｅｋら「Ｔｈｅ  Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ  ｏｆ  Ｒｅｌｉａｂｌｅ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｄｅｓｉｇｎ」マサチューセッツ州ベッドフォード０１７３０、Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｐｒｅｓｓ社、１９８２年発行、６３〜１７５頁
【非特許文献３】Ａｎａｎｄａら「Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｃｏｎｃｅｐｔｓ  ａｎｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｐｒｅｓｓ、１９９０年発行ＩＳＢＮ  ０−８１８６−１９７５−９
【非特許文献４】Ｈｏａｒｅによる「Ｔｏｗａｒｄｓ  ａ  Ｔｈｅｏｒｙ  ｏｆ  Ｐａｒａｌｌｅｌ  Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ」ニューヨーク州Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ社、１９７２年発行「Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ」
【非特許文献５】Ｔｏｍａｓｅｖｉｃ、「Ｔｈｅ  ｃａｃｈｅ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｐｒｏｂｌｅｍ  ｉｎ  ｓｈａｒｅｄ  ｍｅｍｏｒｙ  ｍｕｌｔｉｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ」ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  Ｐｒｅｓｓ１９９３年発行、ＩＳＢＮ  ０−８１８６−４０９２−８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、当該技術において求められていることは、配置されている無線通信資産をより有効に使用し、かつ無線サービスプロバイダの集合体にわたるスペクトルをより柔軟に利用する方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
先行技術の上記欠点に取り組むために、本発明は少なくとも１つのアパーチャアレイを有する無線通信セルに使用するリソース仲介システムおよび無線通信リソースを仲介する方法を提供する。一実施形態では、リソース仲介システムは、リソース要求、仲介工程を受ける無線通信セルの利用可能な無線通信リソースに基づいた割当て要求、および仮想的セクタ仲介に関連する内部ポリシー仲介データベースに応答して割当て要求を生成するように構成された仮想的セクタ仲介を備える。リソース仲介システムは、割当て要求に応答して少なくとも１つのアパーチャアレイを使用して利用可能な無線通信リソースの動的仮想的セクタ化を提供するように構成された仮想的セクタ形成ユニットをさらに備える。
【０００９】
本発明の目的のために、「構成された」という言葉はデバイス、システム、またはサブシステムが、記載したタスクまたは機能性を達成するために必要なソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、またはそれらの組み合わせを備えていることを意味する。「仮想的セクタ化」という言葉は、各ユーザが無線通信セルをすべて自分自身のものとみなすように、各ユーザまたは所定の用途に固有である無線通信セルのセクタ化を実行することを意味する。「無線通信リソース」という言葉は、少なくとも１つのアパーチャアレイを含んだ無線通信セルを介した無線通信の送信および受信に関連する１つまたは複数のリソースを意味する。無線通信リソースはスペクトルおよび変調コードを含んでよい。別の実施形態では、無線通信リソースはビームパタンおよび空間的指向性を含んでよい。さらに別の実施形態では、無線通信リソースはリソース割当ておよび出力の時間間隔を含んでよい。
【００１０】
別の実施形態では、本発明は少なくとも１つのアパーチャアレイを有する無線通信セルのリソースを仲介する方法を提供する。この方法はリソース要求に応答して、仲介工程を受ける無線通信セルの利用可能な無線通信リソースに基づいて割当て要求を生成する工程を含む。この方法はまた、割当て要求に応答して、少なくとも１つのアパーチャアレイを使用して利用可能な無線通信リソースの動的仮想的セクタ化を提供する工程を含む。
【００１１】
一実施形態において、本発明はまた、（１）複数のセルの各々が光ネットワークに結合された少なくとも１つのアパーチャアレイを有する複数の無線通信セルと、（２）該光ネットワークに結合された複数の無線サービスプロバイダシステムと、（３）複数の無線サービスプロバイダからリソース要求を受信するリソース仲介システムとを備えた無線通信ネットワークを提供する。
【００１２】
上記の説明は当業者が以下に続く本発明の詳細な説明をよりよく理解できるように、本発明の好適かつ択一的な特徴の概略を述べたものである。本発明の特許請求の範囲の主題を成す本発明のさらなる特徴を以下に記載する。当業者は本発明の同じ目的を実行する他の構造を設計または変更するための基礎として、開示した概念および特定の実施形態を容易に使用できることをよく理解すべきである。また、当業者はそのような同等の構成が本発明の精神および範囲から逸脱しないことを理解すべきである。
【００１３】
ここで本発明をより完全に理解するために、添付図面に関して記載された以下の説明を参照する。
図面を参照する前に、ここでシステムアーキテクチャ、通信アーキテクチャ、仲介されるリソース、および仲介アルゴリズムの全体的説明を概括的に記載する。本発明のアーキテクチャは集中化された実施形態から十分に分散された実施形態まで容易に規模を拡大縮小できることを当業者は理解すべきである。
【００１４】
システムおよび方法の開示した実施形態は、以下の機能的要素の一部または全部を含んでよい：仮想的セクタ形成ユニット（ＶＳＦＵ）、仮想的セクタ仲介（ＶＢ）、アパーチャアレイ（ＡＡ）、転送ネットワーク（ＴＮ）、サービスプロバイダ基地局（ｉ番目のサービスプロバイダ用のＳＰＢまたはＳＰＢｉ）およびサービスプロバイダ仲介エージェント（ｉ番目のサービスプロバイダ用のＳＰＢＡまたはＳＰＢＡｉ）。
【００１５】
仮想的セクタ形成ユニット
ＶＳＦＵは割当て要求に応答して利用可能な無線通信リソースの動的仮想的セクタ化を提供することできる少なくとも１つのＡＡを使用することが可能である。典型的には、一部の形式のマルチエレメントアンテナアレイがこの条件を満たすことが求められる。先端技術は本願明細書の至る所に記載されたＳＡＦＩＲＥアプローチを含む。多数のセルサイト間でアンテナ操作の同期化を必要とする技術によって、より効率的なリソースの使用を確立する機会が提供されよう（後者の技術は、広範囲な信号処理および極端に高速な転送ネットワークを必要とする）。
【００１６】
ＶＳＦＵは有効範囲の固定された空間的指向性ビーム、すなわち指向性能力を動的に形成する能力を有する。「指向性」とはアパーチャの有効範囲が他の方向に対して空間内で特定の方向を好むことを意味している。例えば、信号が指向性アパーチャに送信されると、このアパーチャはある好適な方向で無線周波エネルギを拾い（収集し）、この他の方向のＲＦエネルギを拒絶するか、あるいはそれに対する感受性が弱くなる。１７０で示した図１のＶＳＦＵは適応ビーム形成と呼ばれる、いくつかの制限、客観的な機能、または最適化の基準に従って適応的に、ビームパタンを動的に割り当てかつ更新してよい。これによって、有効範囲の目標およびインターフェラ（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｒ）の拒絶を達成するために、アパーチャは特定の空間領域を支持することが可能となるか、あるいは特定の空間領域を支持ないことが可能となる（また、当業者はビームパタンおよびそれらがどのように形成、受け取り、かつ処理されるかについて熟知している）。さらに、ＶＳＦＵ  １７０は適応的動的仮想的セクタ化を提供する際にこの適応的割当て容量を利用する。
【００１７】
別の実施形態では、ＶＳＦＵ（１つまたは複数のＡＡの支持を受けて）はマッチドフィールドプロセッシングを提供することによって、マルチパス伝搬を利用する能力を組み込む。マッチドフィールドプロセッシング、例えば、波形の伝搬波面をマッチさせる空間時間処理は、一般化された最適な形態の非視程ビーム形成（ｎｏｎ−ｌｉｎｅ−ｏｆ  ｓｉｇｈｔ−ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）であるとみなされてよい。この技術は多数のアパーチャを必要とするが故に、複数入力、複数出力（複数入出力＝ＭＩＭＯ）またはＢｅｌｌｓ  Ｌａｂｓ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＢＬＡＳＴ）（Ｃｈｉｚｈｉｋら、「Ｋｅｙｈｏｌｅｓ，Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ，ａｎｄ  Ｃａｐａｃｉｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｍｕｌｔｉｅｌｅｍｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｍｉｔ  ａｎｄ  Ｒｅｃｅｉｖｅ  Ａｎｔｅｎｎａｓ」２００２年４月発行、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ  ｏｎ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ第１巻２号３６１〜３６８頁）と呼ばれる。この技術または関連する技術を用いて、スペクトル効率が拡大されて、結果としてさらなる容量を得ることができるか、あるいは干渉する多重通路の緩和が達成されるか、あるいは場合によって、需要可能なパフォーマンスで低減された出力または信号対雑音の結果、より低い自己干渉およびよりよい有効範囲が得られる。無線通信パフォーマンスに関する他の種々のトレードオフが達成されて、この増強されたＶＦＳＵの能力が利用されてよい。その結果は、ＷＳＰ有効範囲を実装する追加の技法となる。
【００１８】
有利には、通信信号を動的に導く能力はリソース仲介システム１５０が無線通信セルまたは領域を通して経済的にリソース要求を収容できるようにする。別の利点は、故障または災害が起きた場合には、無線通信セル間またはアパーチャアレイ間のすべての通信を別の経路で送る能力である。また、これによって、無線サービスプロバイダシステムは特定のセルに対して専用の無線通信資産から自由になる。さらには、特定のセルに対する無線通信資産の割り当てが、予測可能な、あるいは任意の需要に必要に応じて割り当てられてよい。例えば、日中はあるセル、例えば、郊外エリアは十分に利用されていない一方で、多くの労働者を抱える都市に位置するセルは極端に利用されるであろう。労働時間が終了すると、通勤者が帰宅するにつれて、セルの使用は郊外へと移行するであろう。ＷＳＰ基地局またはＶＳＦＵなどの無線通信資産を特定のセルに任意の接続を提供する能力によって、リソースは必要な場所または必要な時間に応じて動的に割り当てられることが可能となる。
【００１９】
本発明のシステムの構成、例えば、ＴＮを搬送される信号の形式に応じて、ＶＳＦＵはＩＦまたはＲＦ搬送波のアップ／ダウンコンバージョンを実行できる。（上記のように、ＳＡＦＩＲＥなどの一部のＡＡは、アップ／ダウンコンバージョンを実行し、ＶＳＦＵ上の処理の負担およびＴＮ上のトラヒック負荷を軽減する工程を統合する能力を有する。）多くの場合、ＷＳＰ基地局は実施されている無線システムに適したスペクトル特性を有する多数の「チャネル」を表すコンポジット信号を提供する。最終的には、これら送信用のベースバンド信号はＡＡによって送信用の最終的な搬送周波数にアップコンバートされなければならない。同様に、この受信信号はＶＳＦＵおよび基地局によって、処理のために搬送周波数からＡＡにてダウンコンバートされなければならない。この処理は基地局、ＶＳＦＵ、ＡＡ、またはそれらの組み合わせのいずれかによって処理されてよい。
【００２０】
ＷＳＰ基地局および関連するネットワーク要素
無線ノードコントローラなどの他のＷＳＰサポートインフラストラクチャ要素および他の無線ネットワーク要素と同様に、ＷＳＰ基地局はそれ自身が時にＢＴＳと呼ばれる基地局を表す。これら無線通信ネットワーク要素の名称は審議中の規格に応じて変わる。
【００２１】
アーキテクチャの通信経路、ＴＮ
図１〜３の点線は仲介制御情報要素を運ぶ転送ネットワーク（ＴＮ）を使用するか、または使用しないかもしれない通信経路を示している。
【００２２】
細い実線は各ＷＳＰに関連する基地局への、および基地局からのベースバンド（またはオフセットＤＣ）情報信号の流れを示している。ＴＮを介するかあるいは直接ＶＳＦＵをＡＡに繋いでいる太い実線は、転送用に選択された転送ネットワーク実施および信号形式に応じたデジタルまたはＲＦのアップコンバートされた高速のＲＦまたはＩＦ信号を表している。
【００２３】
ＡＡに向けた信号を転送する方法の変形
ＶＳＦＵとＡＡとの間で通信される信号は（１）アナログまたはデジタル、（２）ベースバンド、中間周波数（ＩＦ）、オフセットＩＦまたは無線周波数（ＲＦ）、（３）送信／受信対称信号形式または非対称信号形式であってよい。
【００２４】
高度転送ネットワークアーキテクチャ、例えば、トランスペアレント光ネットワークは、アナログまたはデジタル信号を種々のスペクトル占有（バースバンドまたはＤＣ集中、ＤＣオフセット、ＩＦ、ＲＦ）または種々のデジタルデータ転送率（ベースバンド、ＩＦまたはＲＦデジタルデータ転送率）でそれぞれ搬送することができるであろう。高度ＡＡ技術、例えば、「ＳＡＦＩＲＥ」はアレイ要素自体でのアップ／ダウンコンバージョンを可能にする。
【００２５】
どの信号形式、スペクトル占有、および対称性の属性を決定するかは、ＴＮおよびＡＡの技術的および財政的な属性に応じて決まる。ＶＳＦＵ−ＡＡ接続が専用かつ安価で、ＡＡ技術が従来のものである場合、専用のファイバまたは銅線を搬送されるＲＦアナログ形式が適切であろう。ＶＳＦＵ−ＡＡ接続が汎用の従来のＴＮ（高速光転送ネットワークなどの）を経由するもので、「ＳＡＦＩＲＥ」などの高度ＡＡ技術が適用される場合、サービスプロバイダ基地局のセクタ固有のコンポジットベースバンド信号またはベースバンドに近い信号のすべてのデジタル転送が適切である。
【００２６】
アパーチャおよびＲＦフロントエンドコンポーネントを拡張性のある方法で（例えば、出力、大きさ、ステアリング、出力結合または周波数に関して）確実に統合する新規かつ高度なアレイアパーチャが導入される。本願明細書において「ＳＡＦＩＲＥ」と呼ぶこの技術によってＶＳＦＵからＡＡの通信をより低速に、例えば、「細い」線で保つことができる。この「ＳＡＦＩＲＥ」の場合、アップ／ダウンコンバージョン（送信／受信）はＡＡに対して局所的に行われる。いずれの場合でも、制御情報およびベアラ情報（送信または受信されるべき情報）は適宜同期化される。
【００２７】
典型的なセルサイトでは、アンテナは１つまたは複数のセクタに割り当てられる。各セクタは典型的には角張ったセル領域の一部分をカバーする。すべての範囲をカバーするには、すべてのセクタの集合体の有効範囲は３６０°である。例えば、重複しない同じ大きさの領域における理想的な円形の設置面積をカバーする６つのセクタセルは、セクタ当たり有効範囲は６０°の区画であることを意味するであろう。このＡＡ技術はそのような任意のセクタの各々に適用されてよい。このＡＡは１本のアンテナまたは複数のアンテナを含んでよく、これによりアレイアパーチャが形成される。
【００２８】
仲介されたリソースおよびアルゴリズムならびにＶＢの役割
ＶＢはＷＳＰ間の通信資産の仲介のための「市場」を確立する。ＶＳＦＵは仲介工程の結果生じる契約を履行するのに必要な処理を提供する。例えば、仲介されたオブジェクトは、ビームパタン特性（適合的／動的セクタ有効範囲の調整、利得の形成および「ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｒ」、意図的または無作為のいずれか、ヌリング）、スペクトルオンデマンド（ｓｐｅｃｔｒｕｍ−ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ）（サージ時のスペクトル容量の需要のスポット市場、収益を生むための動的プロビジョニングまたは過剰なスペクトル容量の販売）、チャネルアクセス仲介（例えば、無線アクセス規格内の、アクセス拡散コード、パイロットコードＰＲＮシーケンス、またはアクセス容量の任意の要素）、または仲介されたリソースを用いた多目的最適化スキームの実行を含み、任意には複数のセルサイトまたはセルサイト内のセクタにわたる最適化を含む。
【００２９】
関連する実施形態においては、仲介工程は複数の無線通信セルを有する領域全体わたる利用可能な無線通信リソースの割当ての統計学的決定も含む。この統計学的決定はまたコスト、時間、有効範囲の制限に基づくものであってよい。例えば、リソース要求が１６０で示した図１のＶＢが、ピーク時の利用可能性などの特定のコストまたは特定の使用量が統計学的に維持されるような方法で利用可能となるリソースを領域全体に割り当てることを要求している場合、これによってサービスの特定の要求されるレベルを領域全体にわたって依然として維持しながら、異なるコストまたは能力を有する種々の無線通信リソースを使用することが可能となる。したがって、有利には図１のリソース仲介システム１５０は、無線通信セルに関連する無線通信リソースのより効果的な使用を可能にし、また、既存あるいは十分に利用されていないシステムの所有者がさらなる収入源得ることも可能にするであろう。
【００３０】
しかし、当然のことであるが、本発明を上記の無線通信リソースに制限するものではない。他の実施形態では、本発明は無線通信および無線通信セルに関連する任意のタイプのリソースを仲介してよい。
【００３１】
ＷＳＰは特定のリソース用の明確な入札方法を利用するか、またはＶＢによって提供される所定の認証されたポリシーを選択するかのいずれかを選択できる（図示した実施形態では、これらのポリシーは内部仲介ポリシーデータベースに保持されている）。
【００３２】
このアーキテクチャは複数の無線通信システムおよび無線サービス方法に適用される。これらの無線サービス方法は２Ｇ、２．５Ｇ、３Ｇ、８０２．ａｂｇｆ、あるいは以降に開発されたか、または独自の規格を含んでよい。ＡＡ、ＶＢ、ＶＳＦＵおよび無線通信リソースを仲介する方法、ならびに無線通信リソースを仲介するアルゴリズムは、ＷＳＰｉが相互に働く主要なシステム要素を形成する。ＷＳＰｉは機能的観点からは、第一にＶＢと相互に働き、相互に働くためにＷＳＰｉ仲介エージェントを使用する。
【００３３】
一実施形態では、このシステムはＷＳＰからのリソース要求に応答して、仲介工程を受けた無線通信セルの提供された利用可能な無線通信リソースに基づいて割当て契約を生成するように構成されたＶＢを含んでいる。
【００３４】
仲介アーキテクチャの重要な特徴における仲介するための利用可能なリソースの識別。また、ＶＢは過剰なソースからリソースの利用可能性「ｏｆｆｅｒｓ」を受け取る。これらは、ＶＳＦＵの日和見主義的な測定の結果である、ＷＳＰ、塔サービスプロバイダ（ＴＳＰ）、将来の政府／国防総省のスポット市場リソース利用可能性プロバイダ（ＧＲＰ）、および仲介するための認証されたリソースを有する他の関係者（ＯＲＰ）を含む。
【００３５】
通信リソース提供者（例えば、ＷＳＰ、ＴＳＰ、ＧＲＰ、ＯＲＰ）はＶＢ（上記の）に時間、空間、および財政上の値、必要となる入札ポリシーおよび制限、あるいはそれらの組み合わせの関数として利用可能性の目安を提供する。仲介される市場へ無線通信リソースを供給する目的で、ＴＳＰは上記のリソースのいくつかを所有してよい。ＴＳＰは時間、空間、および財政上の値／必要となる入札ポリシー制限の関数としてリソース（上記の）の利用可能性を提供する。
【００３６】
将来的には、政府が軍用あるいは保留中のスペクトルを市場に譲渡する代わりに、暫定措置または「スポット」に基づいて通信リソースを提供するであろうと考えられる。（同様に、政府／ＤｏＤは異例の時間で通信リソース上のビッドとなろう。）
【００３７】
４５０で示した図４の内部仲介ポリシーデータベース（ＩＢＰ−ＤＢ）が仲介システムアーキテクチャを用いて維持される。この重要なデータベースは、信頼された関係者よってのみ適切な認証を用いてロードかつ変更される。データベース、その内容、生み出された市場および仲介工程の統合を確実にする信頼関係を証明、認証、かつ保証するために、重要なセキュリティおよび情報保証インフラストラクチャはそのアーキテクチャ内に含まれている。ＩＢＰ−ＤＢは仲介アーキテクチャ全体において強力で、頑強でかつ証明されたオブジェクト（構造および内容）を形成する。ＩＢＰ−ＤＢはリソース仲介のための認証されかつ公正な市場の確立を確実にする際に重要な役割を果たす。データベース自体の可能性のある複数の強力なインプリメンテーションが存在し、その機能的な内容を次に記載する。ＤＢの内容はポリシーの公式な表現を確立する責任を負う関係者または規制機関によって証明される。
【００３８】
そこに含まれるポリシーは仲介工程に関連する領域の範囲をカバーする。以下の主題に関連するポリシーは、市場確立の基本原則、リソース提供者およびリソース入札者の認証、仲介されるべきリソースの有効範囲、仲介工程の委託および制限、ならびにデータベース更新の委託および制限を含むが、これらに限定されるものではない。
【００３９】
市場確立の基本原則
これにはＶＢが通信リソースのために仲介される市場を確立する許可を確保するために実行しなければならない証明および認証手順を含む。このカテゴリには特定のＶＢによって制御されてよいＶＳＦＵおよびそれらに関連するリソースの確立も含まれる。さらに、このカテゴリには特定のＶＢおよび特定のＶＳＦＵによって制御されてよいＡＡおよびそれらに関連するリソースの確立も含まれる。
【００４０】
リソース提供者およびリソース入札者の証明
あらゆる特定のタイプのサブジェクトリソースのための特定の提供者の各々および特定の入札者の各々の参加を可能にするために、このカテゴリにはＶＢによって確立されなければならない証明および認証を含む。
【００４１】
動的に仲介されるべきリソースの有効範囲
このカテゴリには仲介工程を受けるべき有効なリソースおよび仲介を受けるリソースの特定の有効なサブセットの表明を含む。一例として仲介することができるスペクトル帯の記述が挙げられるであろう。特定のスペクトル帯に関する政府の所有権またはポリシー、国際的な法またはポリシー、スペクトルの使用および仲介に関するスペクトルのライセンス契約の制限、スペクトル資源の一部または全部の仲介を除外する特別な状態、あるいはスペクトル体制を使用不能にするいくつかの「知られているｉｎｔｅｒｆｅｒｏｒ」を含むが、これらに限定されない任意の数の理由のために、一部のスペクトルは全く仲介することができない。
【００４２】
仲介工程の委託および制限
仲介工程の委託には記録保管のための仲介工程の監査、金銭的な解決および監査証跡、または仲介工程の順序付けおよび適時性などの例を含む。仲介工程の制限には、提供または入札のオーバーフロー選択ポリシー、特定のクライアントまたはクライアントクラスに対する不正な優位性を得るために特定の付随的情報の使用を制限すること、または確立された市場を結果的に操作することになるかも知れない技術の制限などの例を含む。
【００４３】
データベース更新の委託および制限
これらのポリシーは仲介システムの統合を保証するのに重要である。このポリシーはデータベーススキーマおよび内容の更新に関連する証明、認証、認可、および暗号化要求事項を規定する。
【００４４】
仲介工程におけるＶＳＦＵに支援された日和見主義的な測定
ＶＳＦＵによって行われる測定は、既存または近い将来のシステムリソースの使用の非効率性、システムパフォーマンス上の問題、あるいはシステム操作上の課題のうちいずれかを軽減するために利用可能なリソースを作る機会を見つける。仲介工程にリソースを提供して既存のまたは近い将来の問題のある状況を修正する際のサービスプロバイダまたはサービスプロバイダ共同体および無線リソース提供者の利益を決定するために、これらの機会はサービスプロバイダまたはサービスプロバイダ共同体および無線リソース提供者の両方に伝達されてよく、これにより強力な無線サービスの提供が可能になる。他の日和見的測定は、あるタイプのリソースの利用を低減するため、およびそれに代わって別の利用可能なタイプのリソースを使用のために提供するための必要性をを示してよい。例えば、過剰なクロスチャネルまたは同一チャネルの干渉を検出すると、例えばこの場合は、日和見的測定によって示された問題を軽減するかもしれない付加的なスペクトル割当てに「ｓｈｅｄ  ｌｏａｄ」に代わるリソースを示唆するであろう「推論アルゴリズム」を実行させるかもしれない。検出アルゴリズムおよび閾値を確立し、その結果として全体的なユーザの経験および提供された通信サービスの品質を向上させるためには、ユーザが分かるような観察されたサービスの劣化と適切な測定結果を相関させることは非常に有利である。
【００４５】
サービスプロバイダ仲介エージェントおよび集中型および分散型仲介システムの実施形態におけるその役割
ＳＰＢＡはＶＢに対するＷＳＰ固有のインタフェースである。無線ノードコントローラなどの他のＷＳＰサポートインフラストラクチャ要素および他の無線ネットワーク要素と同様に、ＷＳＰ基地局はそれ自体が時にＢＴＳと呼ばれる基地局を表している。これら無線通信無線通信ネットワーク要素の名称は審議中の規格に応じて変わる。アーキテクチャの集中型の実現においては、ＳＰＢＡはリソース提供者およびリソース入札関連情報をＶＢとやり取りする。完全な分散型の実現においては、分散型ＶＢおよびＳＰＢＡは一緒に配置されてよいが、多くの場合、ローカルな内部情報要素の交換は同一のままであろう。
【００４６】
しかし、この後者の完全に分散された場合、外部情報要素の交換は分散型の仲介システムを強力に機能させるために必要な支持を提供する。また、強力なシステム設計のための種々のよく知られた方法が組み入れられて、障害が生じた場合に強力な動作が保証されてよい。これらよく知られた技術の例には、ホットスパーリングな「ｎ＋ｍ」システムのレベルの冗長性、あるいはローカルのオンライン冗長性を含む（Ｓｉｅｗｉｏｒｅｋら「Ｔｈｅ  Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ  ｏｆ  Ｒｅｌｉａｂｌｅ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｄｅｓｉｇｎ」マサチューセッツ州ベッドフォード０１７３０、Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｐｒｅｓｓ、１９８２年発行、６３〜１７５頁、およびＡｎａｎｄａらの「Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｃｏｎｃｅｐｔｓ  ａｎｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  Ｐｒｅｓｓ社、１９９０年発行、ＩＳＢＮ  ０−８１８６−１９７５−９を参照すること）。
【００４７】
本システムの分散型実施形態の実施のための重要な態様は、リソース状態の情報をｄＶＢにわたって一貫して維持するための分散型コヒーレンスプロトコルを組み入れていることである。ｄＶＢ状態のコヒーレンス特性を保証するよく知られたプロトコルが存在する。これらプロトコルにはアトミックトランザクション、協働的逐次処理の調整、およびキャッシュコヒーレンスアルゴリズムを含む（Ｈｏａｒｅによる「Ｔｏｗａｒｄｓ  ａ  Ｔｈｅｏｒｙ  ｏｆ  Ｐａｒａｌｌｅｌ  Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ」ニューヨーク州Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ、１９７２年発行、「Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ」およびＴｏｍａｓｅｖｉｃによる「Ｔｈｅ  ｃａｃｈｅ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｐｒｏｂｌｅｍ  ｉｎ  ｓｈａｒｅｄ−ｍｅｍｏｒｙ  ｍｕｌｔｉｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ」ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  Ｐｒｅｓｓ、１９９３年発行、ＩＳＢＮ  ０−８１８６−４０９２−８を参照すること）。
【００４８】
図面を参照すると、仲介システムの種々の態様が示されており、集中型の方法から分散型の方法までの展開およびエアインタフェースに向かうセクタ信号用のネットワーク化された転送経路および専用の経路の両方の様々な利用を示す。仲介システムの主要な要素、例えば、ＶＳＦＵ、ＶＢ、ＴＮ、ＡＡ、ＳＰＢＡ、ＷＳＰ基地局および他の関連する無線ネットワーク要素およびインタフェースを予め紹介する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
図１〜３の点線は仲介制御情報要素を運ぶためにＴＮを使用してよいか、あるいは使用しなくてよい通信経路を示す。細い実線は、各ＷＳＰに関連する基地局からの、またはそれに向けたベースバンド（またはオフセットＤＣ）情報信号の流れを示す。ＴＮを介するかあるいは直接ＶＳＦＵをＡＡに繋いでいる太い実線は、転送用に選択された転送ネットワーク実施および信号に応じたデジタルまたはＲＦのアップコンバートされた高速のＲＦまたはＩＦ信号を表している。
【００５０】
図１は集中化されたＶＢ  １６０およびＶＳＦＵ  １７０を示す（ＶＢおよびＶＳＦＵはともに仲介システム１５０の中心要素を形成し、他の無線ネットワークに関連する機能性を提供するために、他のネットワーク要素は典型的な無線ネットワーク内にあるのが分かる）。図示した実施形態では、リソース仲介システム１５０はＶＢ  １６０およびＶＢ  １７０を含む。ＶＢ  １６０およびＶＢ  １７０はソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、またｈそれらを組み合わせたものであってよく、従来または特別な目的のコンピュータシステムまたは遠隔通信において具現化される。
【００５１】
ＶＢは仲介工程に関連する情報要素を種々のＳＰ  ＳＰＢＡ  １４５、１６２と交換する。このＳＰ  ＳＰＢＡは所有するサービスまたはリソースプロバイダ、例えば、ＷＳＰまたはＴＳＰ等の代わりに仲介工程に関与する。このような処理は標準的な情報要素ＩＳＡ（インストラクションセットアーキテクチャ、すなわち、仲介工程の対話処理の標準言語）を使用する。これら情報要素の交換はＴＮまたは別の択一的なネットワークを使用してよい。ＶＢ−ＳＰＢＡ  １６２の発生したトラヒックはＶＳＦＵ−ＡＡ  １８０のトラヒック負荷に関連するトラヒック負荷よりも著しく低い。ＶＳＦＵはＴＮを使用して１つまたは複数のセルサイト１２０、１３０およびそれらの各々のセクタ、ならびにＡＡ  １２２、１２４、１３２を駆動する。このＴＮは関与しているＷＳＰ  １４０によって提供されるすべてのセクタおよび搬送波スタックを表す、高いアグリゲートレートのトラヒックを転送していることが示されている。ＷＳＰ基地局−ＶＳＦＵのトラヒックフローは、その特定の基地局によって支持される「搬送波」のセクタおよびスペクトルのスタックアップに相当する。そのラインの厚みは関連するネットワークのトラヒックを抽象的に解釈する。実際の構成は実際のネットワーク容量の需要を決定するであろう。
【００５２】
図示した実施形態の無線通信ネットワーク１００は、サービスプロバイダ仲介エージェントを有する複数の無線サービスプロバイダシステム１４０、１４５、ＳＰＢＡ、およびＶＳＦＵ１７０およびＶＢ  １６０を含むリソース仲介システム１５０を備えている。ＷＳＰ基地局（および関連する無線ネットワーク要素）、ＶＧＳＵ、およびＡＡは、ユーザの無線信号を転送するのに十分な容量のある転送ネットワーク１１０に結合されている。ＶＢ、ＳＰＢＡはまた仲介アーキテクチャ内の制御情報要素を転送するための方法を必要とする。ＴＮ上に導かれたＶＳＦＵ、ＷＳＰ基地局およびＡＡの負荷に比して、その提供された負荷が著しく小さいために、このトラヒックはＴＮ１１０上に収容されてよいか、あるいは収容されなくてよい。
【００５３】
図２は集中型仮想的セクタ仲介（ＶＢ）および分散型ＶＦＳＵを示している。ＴＮは専用の相互接続２７２、２７４、２７７およびネットワークスタイルの相互接続２１０の両方を有している。ＶＢは契約されたリソース割当てを実行するために必要な情報をＶＳＦＵに伝達する。ＶＢとＶＳＦＵとの間のこの情報要素の交換２８０、２８１は点線で示す。
【００５４】
図３は分散型ＶＢ（ｄＶＢ）および分散型ＶＦＳＵ（ｄＶＦＳＵ）構成を示している。点線は仲介工程の一部として交換される制御情報要素を示している。仲介機能のために、ＳＰＢＡ−ＶＢインタフェースが保持される。分散型ＶＢ（ｓＶＢ）の実施に必要な標準的な情報要素の交換を支持する中間のｄＶＢインタフェースが設けられている。標準的なｄＶＢ−ｄＶＦＳＵ情報要素の交換を可能にするための通信経路が同様に設けられている。ｄＶＦＳＵリソースは適切なｄＶＢによって所有されていること、およびこの単一の関係を強化するためにインフラストラクチャが設けられていることに注目すること。図１〜３から導かれる他の実施形態においては、他の方法は本発明の広範な範囲において十分に対応可能である。
【００５５】
ここで図４を参照すると、図１、２または３に示したリソース仲介システムにおける代表的な情報フローの線図が示されている。図４はリソース仲介システムにおける代表的な情報フローである。
【００５６】
２つのフローの仕組みが示されている。第１は仲介されるべき提供された通信リソースの利用可能性および必要な通信リソースに入札するためのＷＳＰの必要性に基づいた、ＷＳＰ−ｉｎｉｔｉａｔｅｄ仲介要求である。第２は日和見的測定に基づいたＶＢ−ｐｒｏａｃｔｉｖｅである。イタリックで示したアイテムは情報要素の通信をサポートする。点線で示したアイテムはＶＢ  Ｐｒｏａｃｔｉｖｅ仲介情報の交換を示している。実線で示したアイテムは仲介情報の交換で開始されたＳＰを示す。
【００５７】
上記のように、イタリック体の文章は示した機能ブロック間の情報要素の交換を示している。点線はＶＢ  Ｐｒｏａｃｔｉｖｅ情報フローに関連するフローを示している。実線はＷＳＰで開始する動作を示す。図に示した情報制御フローは高容量のＴＮに関連してよいか、あるいは関連しなくてよい。
【００５８】
仲介工程に向かう無線リソースのプロバイダは、ＶＢが従うべきリソース提供、その提供方法、または制限を伝達する（線４０５で示した）。上記のように、例示的なリソースにはスペクトル、割当て間隔、およびアクセスコード／タイムスロットあるいはタイムチャネルを含む。提供方法は、例えば、リソースのための一般化された価格決定方針および該価格決定方針が有効である時間間隔を示してよい。通信リソースのプロバイダは、ＷＳＰ、塔サービスプロバイダ、政府のスペクトルプロバイダ、および他の通信リソースプロバイダを含んでよい。リソースプロバイダ仲介エージェント（ＲＰＢＡ）はリソース所有者に代わってリソース提供を開始する。ＲＰＢＡはリソース所有者または所有者が指名した者によって提供される。
【００５９】
同様に、ＶＢは通信リソースを必要としているサービスプロバイダ（サービスプロバイダ仲介エージェント−ＳＰＢＡ）からリソース要求および入札方法を受け取る（線４１０で示す）。情報要素にはリソース要求および対象とするリソースを獲得するための入札方法を含む。ＷＳＰはＶＢが周知の方法、完全に管理された（専用の）方法、またはそれらを組み合わせた方法を使用することを示してよい。対象とするリソースを必要としているサービスプロバイダに代わって、ＳＰＢＡが要求を出す。
【００６０】
ＶＢは内部仲介ポリシー（ＩＢＰ）を用いて、この通信リソースの仮想市場内で「買い手」と「売り手」をマッチさせる。ＩＢＰは政府の審査に合格する必要がないか、あるいは観測可能な方法で動的に市場の参加者へと発展させられてよい。
【００６１】
この仲介工程の結果、通信リソース割当て契約（ＣＲＡＣ）が確立されて、買い手、売り手に伝達され、実施のために適切なＶＳＦＵに提供される（線４１５で示す）。適切な処理の実施に加えて、ＶＳＦＵは対象とするＡＡに適切な構成を伝達する（線４２０で示す）。リソース割当て事象を適切に反映するために、ＶＢの内部状態が更新される。
【００６２】
このＣＲＡＣは財政的処理および記録の保管ならびに監査のために「決定システム」に送られる。これら外部システムの供給は図４には明示していない。
【００６３】
ＶＢ−ｐｒｏａｃｔｉｖｅモードの操作においては、ＶＳＦＵは所定の閾値（いわゆる、「閾値処理」）の場合に、リソースの不均衡が存在することを示し、かつユーザのサービス品質が達成されていることを暗示してよい測定を実行する（線４２５で示す）。この測定値および「閾値超過」事象がＶＢに送られる（線４３０で示す）。推理工程を通して、ＶＢはサービス・リソースプロバイダに示唆されてよい改善措置を決定する。新しいリソースが要求される場合、ＶＢはリソース提供機会を含んだＲＰＢＡに情報要素を提供する（線４３５で示す）。その情況を調停するために、リソース再割当て機会が存在する場合、対応する情報要素がＳＰＢＡに送られる（線４４０で示す）。両方の情報が配信される場合に情況が生じる。サービスプロバイダおよびリソースプロバイダは情報要素の内容に基づいて、自由に対策を取ることができるか、あるいは自由に対策を取ることができない。自由に対策を取ることができる場合、次に起こる工程はＳＰが開始する仲介の場合に示したものと同じ工程である。
【００６４】
当業者であれば、両方のモードは操作上同時に行われてよいか、あるいは任意の順序で連続的に行われてよいことを理解すべきである。また、当業者は本発明はリソースおよび割当て要求のみに限定されるものではないことを知るべきである。別の実施形態では、本発明および方法は上記の要求の処理と共に付加的な機能を実行してよい。また、本発明の他の実施形態は上記工程以外にさらなる工程あるいはより少ない工程を有してよい。
【００６５】
本願明細書に開示した方法は特定の順序で実行される特定の工程に関して示したが、同等の方法を作るために、本発明の教示から逸脱することなくこれら工程を組み合わせたり、分割したり、あるいは並び替えてよいことが理解されよう。したがって、特に本願明細書において明示しない限り、工程の順序および／またはグループ化は本発明を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の原理に従って構成したリソース仲介システムの集中化した実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の原理に従って構成した一部が分散された代替的なリソース仲介システム実施形態を示すブロック図である。
【図３】本発明の原理に従って構成したさらに分散された代替的なリソース仲介システム実施形態を示すブロック図である。
【図４】図１または２のいずれかの仲介されたシステムにおける代表的な情報フローを示す略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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