(57)【要約】      （修正有）【課題】柔軟性をもった周波数資源の有効利用を図る。【解決手段】共通する周波数帯の複数の無線ネットワークの各々が個別に使用する周波数帯を割り当てる周波数管理装置１０であって、共通する周波数帯を構成する単位を示す周波数スペクトル単位情報と複数の無線ネットワーク各々が使用する周波数スペクトルの初期スペクトル量情報とを記憶する記憶部１１と、複数の無線ネットワークに属する共用制御部３ａを通じて必要とする周波数スペクトル量を示す所要スペクトル量情報を受信する送受信部１２と、初期スペクトル量情報および所要スペクトル量情報に基づいて、複数の無線ネットワーク各々に割り当てる相対的スペクトル量を計算する割当演算部１３と、複数の無線ネットワーク各々に対応する相対的スペクトル量および周波数スペクトル単位情報に基づいて、複数のネットワーク各々に割り当てる割当スペクトル量を計算するスペクトル演算部１４とを具備する。【選択図】図１
2017135686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通する周波数帯を共用する複数の無線ネットワークについて、前記共通する周波数帯のうち前記無線ネットワークそれぞれが個別に使用する周波数帯を割り当てる周波数管理装置であって、
前記共通する周波数帯を構成する単位を示す周波数スペクトル単位情報と、前記共通する周波数帯において前記複数の無線ネットワークそれぞれが使用する周波数スペクトルの初期スペクトル量情報とを記憶する記憶部と、
前記複数の無線ネットワークに属する共用制御部を通じて該共用制御部が属する複数の無線ネットワークが必要とする周波数スペクトル量を示す所要スペクトル量情報を受信する受信部と、
前記初期スペクトル量情報および前記所要スペクトル量情報に基づいて、前記共通する周波数帯のうち前記複数の無線ネットワークそれぞれに割り当てる相対的スペクトル量を計算する割当演算部と、
前記複数の無線ネットワークそれぞれに対応する前記相対的スペクトル量および前記周波数スペクトル単位情報に基づいて、前記複数のネットワークそれぞれに割り当てる割当スペクトル量を計算するスペクトル演算部と
を具備する周波数管理装置。
【請求項２】
前記割当演算部は、前記複数の無線ネットワークに対応する前記初期スペクトル量情報および前記所要スペクトル量情報が一致しない場合、前記複数の無線ネットワークすべてにおける前記初期スペクトル量情報および前記所要スペクトル量情報の差分の合計値を用いて、前記初期スペクトル量情報および前記所要スペクトル量情報が一致しない前記複数の無線ネットワークに対する前記相対的スペクトル量を計算することを特徴とする請求項１記載の周波数管理装置。
【請求項３】
前記スペクトル演算部は、フェージング特性を考慮して前記割当スペクトル量を計算することを特徴とする請求項１または２記載の周波数管理装置。
【請求項４】
前記周波数スペクトル単位情報は、サブキャリアの組からなる情報であり、
前記スペクトル演算部は、前記割当スペクトル量として前記サブキャリアの組を計算すること
を特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の周波数管理装置。
【請求項５】
前記周波数スペクトル単位情報は、複数のサブキャリアの組からなるリソースブロックからなる情報であり、
前記スペクトル演算部は、前記割当スペクトル量として前記リソースブロックの量を計算すること
を特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の周波数管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信技術に関し、より詳細には、無線通信システムにおける周波数スペクトルを共用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電波の周波数スペクトルは、極めて価値のある資源である。Wi-Fiやスマートグリッドのような技術への需要の高まりを踏まえると、この資源は効率的に用いなければならない。しかし、空いた周波数スペクトルの欠如により、無線接続に対する需要の高まりに応えることが難しくなっている。従来の排他的な免許制度の下では、多くの周波数スペクトルが空間的および時間的に活用されていない。
【０００３】
周波数資源の不足と将来的に予測されている無線トラフィックの爆発的増加により、既存の電波資源を十分に利用することが重要である。周波数の共用は、従来の非免許および排他的免許制度を補完するものであり、既存のネットワークインフラと新しい技術との協調により実現することができる。
【０００４】
電波利用者間の周波数スペクトルの共用は、たくさんの手法が挙げられる。たとえば、コ・プライマリ共用法（co-primary sharing）においては、電波監理当局は、複数の電波利用者に割り当てる周波数帯について、電波利用者間の境界を特定することなく免許を付与する。共用アクセス法（shared access）においては、現在の電波利用者が、その周波数帯を一定の地域で一定の期間複数の電波利用者と共用する。
【０００５】
米国連邦通信委員会をはじめとする電波監理当局は、電波の周波数スペクトルを、所定の帯域幅の周波数帯として帯状に割り当てており、未割当の周波数帯は枯渇している。研究によれば、割当済み／免許済の周波数帯のうちかなりの部分が空間的および時間領域の両方において未利用の状態にある。特定の電波利用者に対し排他的に周波数帯を割り当てることは、当該周波数帯を効率的に利用されることを保証するものではない。
【０００６】
周波数スペクトルの共用は、諸々の条件と共通の協定（mutual agreement）の元に所定の共用ルールに従って調整される。たとえば、所定の周波数スペクトルを二者で共用する場合、単純に帯域幅を二分の一ずつとすることもできるし、出資額その他の貢献の度合いによりそれぞれが使用する帯域幅の比率を決定することもできる。
【０００７】
一方で、周波数スペクトルを共用する運用者（オペレータ）の無線ネットワークの事情により、トラヒックの量やその増減はそれぞれ異なるから、協定の元に定められたルールではスループットを向上させることはできず、周波数資源の有効利用を図ることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／０２７４１０４号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１５／０１７４６３号
【特許文献３】国際公開第２０１４／００５６４５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、従来の周波数スペクトルの共用手法では、スループットを向上させることが困難であり、柔軟性をもった周波数資源の有効利用を図ることができないという問題があった。本発明はかかる課題を解決するためになされたもので、柔軟性をもった周波数資源の有効利用を図ることのできる周波数管理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態に係る周波数管理装置は、共通する周波数帯を共用する複数の無線ネットワークについて、前記共通する周波数帯のうち前記無線ネットワークそれぞれが個別に使用する周波数帯を割り当てる周波数管理装置であって、前記共通する周波数帯を構成する単位を示す周波数スペクトル単位情報と、前記共通する周波数帯において前記複数の無線ネットワークそれぞれが使用する周波数スペクトルの初期スペクトル量情報とを記憶する記憶部と、前記複数の無線ネットワークに属する共用制御部を通じて該共用制御部が属する複数の無線ネットワークが必要とする周波数スペクトル量を示す所要スペクトル量情報を受信する受信部と、前記初期スペクトル量情報および前記所要スペクトル量情報に基づいて、前記共通する周波数帯のうち前記複数の無線ネットワークそれぞれに割り当てる相対的スペクトル量を計算する割当演算部と、前記複数の無線ネットワークそれぞれに対応する前記相対的スペクトル量および前記周波数スペクトル単位情報に基づいて、前記複数のネットワークそれぞれに割り当てる割当スペクトル量を計算するスペクトル演算部とを具備する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、柔軟性をもった周波数資源の有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る周波数管理システムの構成を示すブロック図である。
【図２Ａ】連続するサブキャリアの概要を示す図である。
【図２Ｂ】非連続のサブキャリアの概要を示す図である。
【図３】実施形態に係る周波数管理システムの動作を示すフローチャートである。
【図４】実施形態に係る割当演算部の動作例を示すフローチャートである。
【図５】実施形態に係るスペクトル演算部の動作例を示すフローチャートである。
【図６】オペレータ数の増加による実施形態のスループットの変化を示す図である。
【図７】複数のユーザが存在する場合の実施形態のスループットの変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施形態に係る周波数管理システムは、二つの資源割り当て手段を具備し、共通のサブキャリアグリッドを管理する。このシステムは、二以上のオペレータが運用する無線ネットワークを収容し、当該二以上の無線ネットワークはそれぞれ一つ以上の基地局および対応するユーザ局をもっている。これらの無線ネットワークは、それぞれ使用する周波数帯を共用する。すなわち、異なるオペレータに属する無線ネットワークでは、配下の基地局からユーザ局に対して同一の周波数帯を用いて送信し、またはユーザ局から基地局へ同一の周波数帯用いて送信する。
【００１４】
（実施形態の構成）
図１を参照して、実施形態に係る周波数管理システムの構成を説明する。図１に示すように、この周波数管理システムは、周波数マネージャ１０と、該周波数マネージャ１０により自己の使用する周波数スペクトルの割当を受けるオペレータ１ないし３と、周波数マネージャ１０と情報交換を行う電波監理当局４とから構成される。周波数マネージャ１０は、共通の周波数スペクトルについてオペレータ１ないし３の配下の無線局が使用する周波数スペクトルを調整する。
【００１５】
オペレータ１ないし３は、無線ネットワークを運用する運用者であり、たとえば電気通信事業者などである。オペレータ１ないし３は、電波監理当局４から共通の周波数スペクトルの使用を同じ優先順位で許可されており、当該共通の周波数スペクトルを共用する。オペレータ１ないし３は、自己の基地局１ｂないし３ｂおよびユーザ局（ＵＳ）１ｃないし３ｃからなる無線ネットワークをそれぞれ有している。オペレータ１ないし３は、周波数マネージャ１０と接続された共用コントローラ（ＳＳＣ）１ａないし３ａを具備しており、使用する周波数スペクトルを調整する。
【００１６】
周波数マネージャ１０は、オペレータ１ないし３および電波監理当局４と無線または有線回線で接続され、オペレータ１ないし３が共用する周波数スペクトルを調整する。共用する周波数スペクトルの調整にあたって、周波数マネージャ１０は、位置情報データベース（図示せず）または電波監理当局４に設置された免許済の共用アクセスレポジトリから、利用可能な共用周波数スペクトルに関する情報を取得する。
【００１７】
周波数マネージャ１０は、記憶部１１、送受信部１２、割当演算部１３、スペクトル演算部１４、断片演算部１５を備えている。
【００１８】
記憶部１１は、周波数マネージャ１０が周波数スペクトルの調整を実現するための諸データを記憶する。具体的には、オペレータ１ないし３が利用する無線スペクトルのプロトコル、電波監理当局４から取得した周波数スペクトルの基本監理情報、オペレータ１ないし３におけるスペクトル共用ポリシーおよび共用方法に関する情報を記憶する。
【００１９】
送受信部１２は、周波数マネージャ１０の通信インタフェースであり、オペレータ１ないし３や電波監理当局４と周波数スペクトルの割当情報や、記憶部１１が記憶するプロトコルなどの情報を送受信する。送受信部１２の送受信は、有線回線を介して行ってもよいし無線回線を介して行ってもよい。送受信部１２は、必要に応じて周辺地域の周波数スペクトルの利用状況を電波監理当局４のデータベースに送信することができる。これにより、電波監理当局４の周波数管理データベースが更新される。
【００２０】
割当演算部１３は、オペレータ１ないし３それぞれのトラヒック需要や共用ポリシーに従って、それぞれに割り当てる周波数スペクトルの総量を決定する。割当演算部１３は、オペレータ１ないし３から送られる所要帯域幅情報などを用いて、実際にオペレータ１ないし３に割り当てる周波数スペクトルの帯域幅を計算する。
【００２１】
スペクトル演算部１４は、共用周波数スペクトルの利用に先立って共通サブキャリアグリッドを算出する。共通サブキャリアグリッドは、連続または不連続などの構造情報や、コヒーレンス時間、コヒーレンス帯域幅など当該共用周波数スペクトルの伝搬特性に基づいて決定される。この決定は、予想されるユーザ密度、キャリア周波数オフセットの許容値など共通サブキャリアグリッドの構造に大きな影響を与える要素を考慮してもよい。図２Ａに示すように、サブキャリアグリッド２１は、共用する周波数スペクトルの範囲内に複数のサブキャリアを有している。スペクトル演算部１４は、オペレータ１ないし３に割り当てる周波数スペクトルを、サブキャリアの数（割り当てるサブキャリアの位置）として割り当てることができる。ここで、スペクトル演算部１４は、サブキャリア単位ではなく、複数のサブキャリアからなる資源ブロック（リソースブロック）として割り当てを行ってもよい。ＬＴＥシステムの場合、一つのリソースブロックが１２のサブキャリアから構成されるが、複数のサブキャリアからなるリソースブロック単位で周波数資源を利用するシステムでは、サブキャリア単位よりもリソースブロック単位の方が演算数を少なくすることができ、さらなる効率化を図ることができる。
【００２２】
断片演算部１５は、共用周波数スペクトルが連続的でない場合に、オペレータ１ないし３それぞれに割り当てる断片部分を算出する。図２Ｂは、非連続のサブキャリアグリッド２２の例を示す。図２Ｂに示すように、共有する周波数スペクトルが連続的ではない場合、断片化した周波数帯に対応するサブキャリアが割り当てられる。非連続のサブキャリアグリッド２２においても、サブキャリア単位ではなく、複数のサブキャリアからなるリソースブロックとして割り当てを行ってもよい。
【００２３】
オペレータ１ないし３は、共有コントローラ１ａないし３ａ、基地局１ｂないし３ｂおよびユーザ局１ｃないし３ｃを有している。共有コントローラ１ａないし３ａは、周波数スペクトルの共用に関する情報を周波数マネージャ１０に伝達する通信インタフェースとして機能する。また、共用コントローラ１ａないし３ａは、対応する配下の基地局１ｂないし３ｂおよびユーザ局１ｃないし３ｃが使用する周波数資源を管理する。共用コントローラ１ａないし３ａは、ＧＰＳシステムを具備して異なるオペレータ間の周波数スペクトル情報を同期させてもよい。基地局１ｂないし３ｂは、共用コントローラ１ａないし３ａを介して周波数マネージャ１０から割り当てられたサブキャリアを有効または無効とすることで、対応するユーザ局１ｃないし３ｃにデータを送信可能とする。
【００２４】
（実施形態の動作）
続いて、図１および３を参照して、実施形態の周波数管理装置の動作を説明する。
【００２５】
送受信部１２は、電波監理当局４から周波数スペクトルの共用に関するプロトコルや規則などの監理情報を取得し、記憶部１１に記憶する（ステップ１００。以下「Ｓ１００」のように示す。）。記憶部１１は、オペレータ１ないし３、対応する共用合意ポリシー、および共用対象の全周波数スペクトルにおける各オペレータ１ないし３それぞれに対する割り当て分を示す割当比率ρを関連付けて予め記憶している。割当比率ρは、数式１にて表される。
【数１】
2017135686.tif 000003
ここで、Ｎｏｐは、オペレータ数である。割当比率ρは、共用合意ポリシー、トラヒック要求およびサブキャリアＳＮ比（ＳＮＲ）に応じてオペレータ１ないし３それぞれに対応する周波数スペクトル量を決定する要素である。共通合意ポリシーは、例えばオペレータ１ないし３それぞれの金銭的貢献の大きい順に大きな周波数スペクトルを使用するような内容を含んでおり、割当比率ρは、共通合意ポリシーに基づいて予め設定されている。
【００２６】
オペレータ１ないし３の共用コントローラ１ａないし３ａそれぞれは、まず、自己の無線ネットワークが必要とする所要周波数スペクトル量、すなわちサブキャリア数を、ユーザ局１ｃないし３ｃのスループット要求および合計許容送信電力に基づいて計算する（Ｓ２００）。共用コントローラ１ａないし３ａは、計算した周波数スペクトル要求量を、対応するユーザ局１ｃないし３ｃのサブキャリアＳＮ比とともに周波数マネージャ１０に送る。
【００２７】
ここで、ユーザ局１ｃないし３ｃの要求を満足するよう共用コントローラ１ａないし３ａから要求される周波数スペクトルの最小量は、数式２にて表される。
【数２】
2017135686.tif 000004
数式２に示す周波数スペクトル最小量は、数式３に示す平均サブキャリアＳＮ比および送信電力制限に基づいて計算される。
【数３】
2017135686.tif 000005
数式３に示す平均サブキャリアＳＮ比は、オペレータのチャネル品質情報のマトリクスを示している。
【００２８】
割当演算部１３は、割当処理に入る前に、数式４に示す有効割当比率ρａｃｔを計算する（Ｓ３００）。有効割当比率ρａｃｔは、記憶部１１に記憶された割当比率ρとは異なり、各オペレータからの要求（需要）を加味して実際に周波数スペクトルの割り当てに用いる割当比率である。すなわち、割当比率ρは共通合意ポリシーに基づき決定される割当比率の初期値であり、有効割当比率ρａｃｔは、各オペレータの需要を加味して計算される割当比率である。
【数４】
2017135686.tif 000006
【００２９】
スペクトル演算部１４は、予め記憶部１１に記憶したコヒーレンス帯域幅Ｂｃｏｈ、コヒーレンス時間Ｔｃｏｈ、許容キャリア周波数オフセット（ＣＦＯ：Carrier Frequency Offset）ＣＦＯｔｏｌ、ドップラー周波数ｆＤ、不連続周波数スペクトルであればその中でより小さい帯域幅サイズＢｌｏｗなどの諸々のパラメータに応じて、サブキャリアグリッドＳｇｒｉｄのうちサブキャリア数Ｎｓｕｂ、サブキャリア間隔Δｓｕｂを計算する。このとき、サブキャリア間隔Δｓｕｂは、すべてのサブキャリアにおいて平坦なフェージング特性となるよう慎重に設定される。
【００３０】
一般に、ＢｃｏｈおよびＴｃｏｈは、Δｓｕｂの最大値や最小値を決定する。したがって、サブキャリア数Ｎｓｕｂ、サブキャリア間隔Δｓｕｂは数式５のように表される。
【数５】
2017135686.tif 000007
均一な共通サブキャリアグリッドを仮定すると、周波数スペクトルが不連続であったとしても、サブキャリアグリッドは運用する周波数スペクトルすべてをカバーすることができる。すなわち、図２Ｂに示すように、共用する周波数スペクトルが不連続であっても、サブキャリア単位（またはリソースブロック単位）であれば、断片化された周波数帯域すべてをカバーできる。
【００３１】
割当演算部１３およびスペクトル演算部１４は、共用ポリシーおよびオペレータのトラヒック要求に基づき、システムスループットの合計を最大化しつつ、公平で調和のとれた要件を満たすような周波数スペクトルの分配処理を実現する。周波数スペクトルのオペレータ間の割り当ては、概ね数式６および７の関係を満たすように行われる（Ｓ４００）。
【数６】
2017135686.tif 000008
【数７】
2017135686.tif 000009
ここで、パラメータρｎａｃｔは、オペレータｎにおける有効割当比率であるから、概ねオペレータごとの有効割当比率に応じたサブキャリアが分配される。
【００３２】
オペレータｎにおける有効割当比率は、すべての共用コントローラ１ａないし３ａが初期状態として合意した割当比率ρｎを超える周波数スペクトルを要求する場合、オペレータの現在のトラヒック要求やオペレータが期待する共有ポリシーに応じた帯域幅の最小値に基づいて計算される。数式７に示すように正規化された割当比率ρｎａｃｔを用いることで、周波数スペクトルの割当比率を明確に制御することが可能になる。
【００３３】
スペクトル演算部１４がサブキャリアＳｎを計算すると、送受信部１２は、計算したサブキャリアをオペレータ１ないし３の共用コントローラ１ａないし３ａに送信する（Ｓ５００）。
【００３４】
（割当演算部の動作）
次に、図１および図４を参照して、割当演算部１３の動作を説明する。割当演算部１３は、有効割当比率の組を計算する。
【００３５】
割当演算部１３は、予め記憶部１１に記憶されたルールに従って動的かつ公平な周波数スペクトルの割当を実現する（Ｓ３０１）。オペレータｎに割り当てられる周波数スペクトルの分量、すなわちδｎは、最大送信電力ＰＭａｘ（ｎ） および平均サブキャリアＳＮ比Ｈ（ｎ）に基づいて計算され、いくつかの公平な基準のもとで調整される（Ｓ３０２）。
【００３６】
もし、数式８に示すサブキャリア数δｎに関する周波数スペクトルの要求量が、各オペレータが共用に合意した割当比率ρｎに対応する数式９に示す実際の要求比例値ηｎ以上または以下である場合（Ｓ３０３のＹｅｓ）、割当演算部１３は、記憶部１１に記憶された共用合意ポリシーに従って、数式１０に示すように当該ポリシーに基づくρｎに比例するようにサブキャリアを割り当てる（Ｓ３０４）。
【数８】
2017135686.tif 000010
【数９】
2017135686.tif 000011
【数１０】
2017135686.tif 000012
【００３７】
いくつかのオペレータについて数式１１を満たすとともに、残りのオペレータについて数式１２を満たし（ｉ≠ｊ）、さらに数式１３を満足する場合（Ｓ３０６，Ｓ３０８のＹｅｓ）、割当演算部１３は、合意ポリシーを破らないように、共用の合意にかかわらず所望の分量の周波数スペクトルを割り当てる（Ｓ３０７，Ｓ３０９）。
【数１１】
2017135686.tif 000013
【数１２】
2017135686.tif 000014
【数１３】
2017135686.tif 000015
【００３８】
しかし、もし数式１４を満たす場合（Ｓ３０６，Ｓ３０８のＮｏ）、周波数マネージャは、「｜δｎ−ηｎ｜」の和の値に応じて、「δｎ＜ηｎ」となるオペレータに対し追加的な周波数スペクトルを割り当てる（Ｓ３１０，Ｓ３１１）。
【数１４】
2017135686.tif 000016
【００３９】
この実施形態の周波数管理システム、周波数管理装置によれば、共通合意ポリシーに基づく割当比率だけでなく、オペレータの要求を加味した有効割当比率に基づいて周波数スペクトルの分配を行うので、周波数スペクトルの柔軟な割り当てを実現することができる。また、この実施形態の周波数管理システム、周波数管理装置によれば、オペレータの要求（需要）だけでなく、オペレータ個々の需要の存否の合計値（たとえば図４のステップ３０５に示すパラメータν）を用いて周波数スペクトルの分配を行うので、複数のオペレータ全体にとってより公平な周波数スペクトルの分配を実現することができる。
【００４０】
（スペクトル演算部の動作）
続いて、図５を参照して、スペクトル演算部１４の動作を説明する。スペクトル演算部１４は、オペレータごとに割り当てるサブキャリアを計算する（Ｓ４０１ないしＳ４０７）。
【００４１】
オペレータｉは、数式１５に示す条件を満たせば、対応するすべてのユーザ局について最も高いＳＮ比をもつサブキャリアの割当を受ける機会を有する（Ｓ４０８ないしＳ４１０）。
【数１５】
2017135686.tif 000017
【００４２】
ここで、｛Ｓ１，Ｓ２，…，ＳＮｏｐ｝は対応するオペレータに割り当てられたサブキャリアの組を示し、数式１６に示す関係にある。
【数１６】
2017135686.tif 000018
【００４３】
この手法によれば、要求する周波数スペクトルの分量と共用ポリシーに応じたサブキャリアの割当を実現することができる。ここで、「||Ｘ||」は、Ｘの組の基数を現している。さらに、それぞれのオペレータに対するサブキャリアの割り当ては、ユーザ局の間で公平さが維持されるように行われる。すなわち、それぞれのユーザ局は、ラウンドロビンの手法により、最善のサブキャリアの割り当てを得るよう等しい機会を有している。
【００４４】
最後に、周波数マネージャがサブキャリアの組｛Ｓ１，Ｓ２，…，ＳＮｏｐ｝を探索した後、すべてのオペレータに通知する。異なるオペレータに対する周波数スペクトルの割り当ては、数式１７に示す式により実現される。
【数１７】
2017135686.tif 000019
【００４５】
ここで、サブキャリアＳｎは、図２Ｂに示すように、周波数スペクトルの小さい断片がまとまった帯域からなるものでもよいし、周波数スペクトル全体にわたって断片が散らばったものからなるものでもよい。
【００４６】
一般に、サブキャリアをベースとした周波数スペクトルの割り当ては、計算処理が繰り返されるから、割り当てを決定するのにかなり長い時間を必要とする。もし運用環境においてチャネルの周波数選択性が高い場合、サブキャリア間隔が短くなるのでＮが大きくなる傾向にある。これにより計算時間が増加する。
【００４７】
そこで、実施形態のスペクトル演算部１４は、計算時間を減らすため、サブキャリア単位ではなく、サブバンドベースで周波数スペクトルを割り当てることができる。すなわち、連続的なサブキャリアのグループ（バンド）として計算することができる。同様に、サブキャリアの組は、連続したサブキャリアとして計算してもよいし、サブキャリアの組としてもよい。図２Ｂに示すリソースブロックベースで周波数スペクトルを割り当てた場合も同様の効果を得ることができる。
【００４８】
（断片演算部の機能）
共用する周波数スペクトルが断片化している場合にも、同様の手順を適用することができる。共用する周波数スペクトルが断片化している場合、実施形態の周波数マネージャは、オペレータ間の周波数調整を行う断片演算部１５を備えることができる。
【００４９】
オペレータは、共用コントローラを通じて、断片化した周波数スペクトルの割当について自己の希望する断片部分について変数αという形で周波数マネージャに伝えることができる。断片演算部１５は、スペクトル演算部１４が計算したオペレータごとに割り当てる周波数スペクトルについて、オペレータから送られた変数αを用いてサブキャリアを再分配する。
【００５０】
変数αは、当該周波数を共用するオペレータの数に応じた範囲の値をもつ。たとえば、もし二つのオペレータのみであるなら、変数αはバイナリデータとすることができる。もし一方のオペレータが周波数スペクトルの低域側端部領域で送信したい場合、０または１を送る。他方のオペレータも同様である。もしオペレータが３以上あれば、変数αは２ビットサイズのデータとして、たとえば「００」であれば低域側端部領域、「１１」であれば高域側端部領域のように定義すればよい。
【００５１】
断片演算部１５は、各オペレータの共用コントローラから送られる変数αを用いて、オペレータを共用する周波数スペクトルのどの位置を割り当てるか決定することができる。短距離通信やチャネル伝搬特性、断片領域の容量などの諸条件によっては、共用周波数帯の中の一つの断片領域から他の断片領域へまたがることも可能である。
【００５２】
ここで、二以上のオペレータが同じ断片領域を要求した場合、周波数マネージャは上記条件を考慮して優先権を与える必要がある。もしすべてのオペレータが同種の適用対象を要求し優先度が同じ場合は、断片演算部１５は、公平な分配を行うためランダム選択により優先するオペレータを決定する。同じような状況が将来的に発生した場合は、断片演算部１５は、前回優先権を与えたオペレータ（共用コントローラ）を除いた他者を対象に同様のランダム選択を行う。これにより、オペレータ間の周波数スペクトルの分配を公平に行うことができる。
【００５３】
断片的な周波数スペクトルの割当を行う場合、オペレータそれぞれは、共用コントローラおよび周波数マネージャ間の通信回線とは別に、独立したネットワークを持つことができる。これにより、オペレータそれぞれは、自己の送信フレーム構造を利用形態やトラヒック形式などに従って互いにサブキャリアの位置などを調整することが可能になる。すなわち、オペレータは、サブキャリアの数を変更して断片領域内のサブキャリア間隔を調節することで周波数の調整を図ることができる。なお、断片演算部１５は、サブキャリアに替えてリソースブロック単位で処理しても構わない。
【００５４】
実施形態の周波数マネージャ、周波数管理システムによれば、共用する周波数帯を複数のサブキャリアとして定義し、オペレータ間に分配するので、連続／非連続の共用周波数スペクトルを効率に利用することができる。特に、小さい周波数スペクトル領域であっても多くのオペレータが共用することができる。
【００５５】
また、図６および７に示すように、周波数スペクトルを共用するオペレータが多い場合でも高い周波数ダイバーシティ特性を達成できる。すなわち、オペレータの基地局およびユーザ局に対して周波数資源をより公平に共用させ、より公平な周波数スペクトルの共用を効率的に実現できる。
【００５６】
周波数スペクトル割当を、オペレータ間の分配比率およびサブキャリア分配の二段階で行うので、オペレータそれぞれはシステム要件やサービスの種類に応じて独立した周波数割り当てを可能にする。
【符号の説明】
【００５７】
１〜３…オペレータ、１ａ〜３ａ…共用コントローラ、１ｂ〜３ｂ…基地局、１ｃ〜３ｃ…ユーザ局、１０…周波数マネージャ、１１…記憶部、１２…送受信部、１３…割当演算部、１４…スペクトル演算部、１５…断片制御部。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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