JP2007300419A

JP2007300419A - コグニティブ無線システム

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Publication number: JP2007300419A
Application number: JP2006126949A
Authority: JP
Inventors: Tomoya Horiguchi; 智哉堀口; Hiroshi Yoshida; 弘吉田; Tazuko Tomioka; 多寿子富岡; Katsuya Noujin; 克也農人; Ren Sakata; 連佐方
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2026-04-28
Also published as: JP4772582B2; US7917110B2; CN101064861A; US20070253394A1

Abstract

【課題】テレビ放送や防災無線など、特定の時間・場所でしか用いない空き無線チャネルを有効に使用でき、既存の無線システムに干渉を与えないこと。
【解決手段】第１の無線チャネル利用状況データベース装置（１０３）は、無線チャネル利用状況検出装置（１０２）が検出した無線チャネルの利用状況に関する情報と、他の無線システムに割り当てられている周波数帯域における無線チャネルの利用状況を保存する第２の無線チャネル利用状況データベース装置（１０４）で収集した空き無線チャネルの情報を取得し、通信に使用可能な空きの無線チャネルに関する情報を管轄する無線端末装置（１０５，１０６）に通知する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば放送システムのような特定のシステムに対してライセンスされている周波数帯域を、そのシステムが使用していない場所・時間に限って使用するコグニティブ無線システムに関する。

周波数資源の逼迫に対応するために、次世代の移動体通信システムとして、「コグニティブラジオ」と呼ばれる方式の検討が開始されている。コグニティブラジオの基本的な考え方は、使用可能性がある周波数帯域をスキャンして無線チャネル（周波数）の利用状況を検出し、使用可能な周波数帯域を借用するというものである。当然のことながら、コグニティブラジオが用いられる無線システム（以下、「コグニティブ無線システム」と称する）では、放送システムやレーダーシステム、電波天文観測システムのような既存の無線システムに干渉を与えないように無線チャネルを共有しなければならない。

既存の無線システムとして、テレビジョン放送用の周波数無線チャネルを共有化する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特許第３５８３９６２号明細書

上述した特許文献１では、ライセンスされている既存の無線システムとしてテレビジョン放送のみを考えている。コグニティブ無線システムでは、コグニティブラジオの機能を有する各無線端末装置が無線チャネル利用状況を検出すると予想される。しかしながら、受信のみを行う電波天文やテレビ受像機の無線チャネル利用状況など無線端末装置単独では分からない情報が多数ある。

さらに、例えば、１００ｍ離れたコグニティブラジオの無線端末装置どうしで通信を行う場合、その中間の５０ｍ離れた地点に５０ｍに比べて非常に小さい距離、例えば３ｍ程度で送受信を行っている他の無線端末装置が居るかもしれない。しかし、このような他の無線端末装置からの電波は５０ｍ離れたコグニティブラジオの無線端末装置は検出できない可能性が高く、これに気づかずに他の無線端末装置が使用している周波数を使用して通信を開始すれば、他の無線端末装置の通信を妨害することになる。従って、コグニティブラジオの無線端末装置が通信を開始する際の周波数は、その電波到達範囲の周波数（無線チャネル）の利用状況をできるだけ正確に把握して決定する必要があるが、無線端末装置単独でそれらを把握することは困難である。

本発明は、上記に問題点に鑑みてなされたものであって、コグニティブラジオの無線端末装置単独では知りえない無線チャネル利用状況を把握でき、既存の無線システムに干渉を与えることのないコグニティブ無線システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために本発明のコグニティブ無線システムは、自己の無線システム以外の他の無線システムに割り当てられた周波数帯域のうち、使用可能性がある周波数帯域をスキャンして無線チャネルの利用状況を検出する無線チャネル利用状況検出装置と、前記検出装置が検出した無線チャネルの利用状況に関する情報を受け取る第１の情報収集手段を備えた第１の無線チャネル利用状況データベース装置と、前記他の無線システムに割り当てられている周波数帯域における無線チャネルの利用状況を保存する第２の無線チャネル利用状況データベース装置と、前記第１の無線チャネル利用状況データベース装置に設けられ、前記第２の無線チャネル利用状況データベース装置から供給される前記他の無線システムに割り当てられている周波数帯域における無線チャネルの利用状況を受け取る第２の情報収集手段と、前記第１の情報収集手段と第２の情報収集手段で収集した情報に基づいて、通信に用いる無線チャネルの情報を、管轄する無線端末装置に通知する通知手段を備えたことを特徴とする。

本発明のコグニティブ無線システムよれば、コグニティブラジオの無線端末装置単独では知りえない無線チャネル利用状況を把握できるので、既存の無線システムへの干渉を抑えることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の最良な実施の形態を詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態（実施例１）に係るコグニティブ無線システムの概略構成を表す図である。このコグニティブ無線システムは、互いに通信可能な無線端末装置１０５，１０６で構成される無線通信システム１０１、無線端末装置１０５，１０６が使用可能な無線チャネルの利用状況を検出する無線チャネル利用状況検出装置１０２（以下、「検出装置１０２」と称する）、無線チャネル利用状況内部データベース装置１０３（以下、「内部ＤＢ１０３」と称する）、無線通信システム１０１とは異なる無線システム（例えば、警察無線や災害時に使用される緊急用無線など）にライセンスチャネルとして割り当てられた周波数帯域の無線チャネル利用状況を保存する無線チャネル利用状況外部データベース装置１０４（以下、「外部ＤＢ１０４」と称する）を備えている。

図２は、無線端末装置１０５の概略構成図である。無線端末装置１０５と１０６の構成は同じである。端末１０５はコグニティブラジオの機能を持ち、通常の通信機能に加えて、内部ＤＢ１０３から供給される無線チャネルの利用状況に関する情報を受け取り、通信に用いる無線チャネル（通信チャネル）を自ら設定して通信を行う。

図２において、端末１０５は、内部ＤＢ１０３とのインターフェースである内部ＤＢ入出力インターフェース１０５１、内部ＤＢ１０３から受け取った空き状態（使用中でない）の無線チャネルに関する情報を基に通信チャネルを設定する通信チャネル設定部１０５２、設定した通信チャネルを用いて送信すべき信号を変調すると共に、受信した信号を復調する無線通信送受信部１０５３、送受信用のアンテナ１０５４、上位レイヤからの指令に基づき、各種のコマンドを生成するコマンド生成部１０５５を備える。内部ＤＢ入力インターフェース１０５１は例えば無線インターフェースで、内部ＤＢ１０３との通信が可能である。端末１０５はさらにＧＰＳ受信機１０５６を備え、自らの位置を測定し、その測定結果を内部ＤＢ入力インターフェース１０５１経由で内部ＤＢ１０３に通知できる。

図３は、内部ＤＢ１０３の機能を示す概略構成図である。内部ＤＢ１０３は、端末１０５、外部ＤＢ１０４、検出装置１０２とそれぞれ通信可能であり、各装置とのインターフェース１０３１，１０３２，１０３３をそれぞれ備える。内部ＤＢ１０３はさらに、検出装置１０２から供給される無線チャネルの利用状況の情報に基づき、空き状態の無線チャネルを認識する空きチャネル認識部１０３４、外部ＤＢ１０４から受け取った情報と空きチャネル認識部１０３４からの情報を整理してデータベース部１０３８に登録する情報登録部１０３５、通信チャネル選択部１０３６、上位レイヤからの指令に基づき、各種のコマンドを生成するコマンド生成部１０３７を備えている。

図４は、検出装置１０２の機能を示す概略構成図である。検出装置１０２は、内部ＤＢ１０３と無線または有線で接続され、内部ＤＢ１０３からの要求に基づき、検出装置１０２の周囲に存在するレーダーシステム、テレビジョン放送システム等の既存の無線システムにライセンスされている無線チャネル（以下、「ライセンスチャネル」と称する）の利用状況を検出する。

図４において、帯域決定部１０２１は、利用状況を検出する周波数帯域の情報を電力測定部１０２２に指示する。電力測定部１０２２は、帯域決定部１０２１からの指示を受けアンテナ１０２３を経由して受信した信号の電力を測定する。位置測定部１０２４は、例えばＧＰＳ受信機であり、検出装置１０２の位置を測定する。検出装置１０２が無線で内部ＤＢ１０３と接続する場合、コマンド生成部１０２５は、電力測定部１０２２で測定した受信電力と位置測定部１０２４で測定した自己の位置情報とを受けてアンテナ１０２３を経由して内部ＤＢ１０３に供給する機能を有する。タイマ１０２６は、例えば予め決められた周期で電力測定部１０２２をＯＮ／ＯＦＦさせるために用いたり、電力測定時刻、測定に要した時間などを記録するために用いたりする。コマンド生成部１０２５が内部ＤＢ１０３に供給する情報としては、測定した受信電力と検出装置１０４の位置情報の他に、測定した周波数帯域、測定した帯域幅、測定した時刻、測定に要した時間、検出装置のアンテナ利得、ビームの方向の情報などである。

図５を用いて、上述した各装置の動作を以下に説明する。

図５は、各装置の動作を説明するためのシーケンス図である。まず、検出装置１０２における無線チャネルの利用状況の検出結果を内部ＤＢ１０３に登録するまでのセッション（セッション１）について説明する。

最初に、内部ＤＢ１０３が検出装置１０２にライセンスチャネルの利用状況の測定を要求する信号を、内部ＤＢ１０３のコマンド生成部１０３７から送出する（ステップＳ５０１）。

検出装置１０２は、測定要求に基づきライセンスチャネルの利用状況を検出し（ステップＳ５０２）、その測定結果を内部ＤＢ１０３に通知する（ステップＳ５０３）。ここで無線チャネルの利用状況とは、測定対象となる無線チャネルにおいて測定された受信電力、検出装置の位置の他に、測定した周波数帯域、測定した帯域幅、測定した時刻、測定に要した時間が含まれる。さらに、検出装置のアンテナ利得、ビームの方向などが含まれていてもよい。測定した信号がある程度の周期性をもつ信号の場合、測定された信号の周期、無音区間長、ｄｕｔｙ比なども、内部ＤＢ１０３に通知する情報として含めてもよい。例えば既存の無線システムとしてレーダーを考えた場合、レーダーの信号の場合は数ミリ秒間隔の周期性を持つ。また、既存の無線システムとしてテレビジョン（ＴＶ）放送システムを考えた場合、テレビ放送の信号は１日単位の周期性を持つ信号と言える。これらの周期も内部ＤＢ１０３に通知してもよい。

内部ＤＢ１０３は、インターフェース部１０３３を介して入力された無線チャネルの利用状況から、空きチャネル認識部１０３４において、対象となる無線チャネルが空き無線チャネルであるか否かを認識する（ステップＳ５０４）。既存の通信に対して、周波数領域、時間領域、空間領域、拡散コード領域において直交している領域、もしくは、既存の通信に大きな影響を及ぼさない程度の干渉となる電力で送信できる無線チャネルを空き無線チャネルとする。

ここで、周波数領域的に既存の通信に大きな影響を及ぼさない程度の干渉とは、周波数領域的にガードバンドが挿入されて離れた領域であり、フィルタを通した周波数スペクトラムのサイドローブが既存の通信に重なったとしても、既存の通信の受信性能に影響を及ぼさない干渉であることを示す。時間領域的に既存の通信に大きな影響を及ぼさない程度の干渉とは、時間的にガードインターバルが挿入されて離れた領域であり、マルチパス遅延広がりにガードバンドを超えて既存の通信に重なったとしても、既存の通信の受信性能に影響を及ぼさない干渉であることを示す。空間領域的に既存の通信に大きな影響を及ぼさない程度の干渉とは、地理的に互いに離れた領域で行なわれている通信であり、伝搬ロスにより十分に減衰していて、既存の通信を行っている送受信機に信号が到達したとしても、既存の通信の受信性能に影響を及ぼさない干渉であることを示す。拡散コード領域的に既存の通信に大きな影響を及ぼさない程度の干渉とは、既存の通信を行っている拡散コードに対して完全に直交しているコードではないが、その相互相関による影響が低く、既存の通信の受信性能に影響を及ぼさない干渉であることを示す。

具体的には、周波数領域、時間領域、空間領域、拡散コード領域においてそれぞれ熱雑音以上の干渉が測定されない無線チャネルを空き無線チャネルとする。周波数帯域ｆ、タイムスロットｔ、拡散コードｃにおける端末ｎの干渉量Ｉnftcは、以下の式１を用いて求める。

受信電力Ｐは、検出装置１０２で測定された値、検出装置１０２の数は本実施形態では１とする。検出装置１０２の位置は、検出装置１０２が備える位置測定部１０２４で測定した値、端末１０５の位置は、端末１０５が備えるＧＰＳ受信機１０５５で測定した値、伝搬ロスは定数である。内部ＤＢ１０３の空きチャネル認識部１０３４は上述した値を基に干渉量を求める。空きチャネル認識部１０３４は、端末の雑音電力に相当する一定のしきい値と比較し、求めた干渉量がこのしきい値より低ければその無線チャネルは空き状態であると判断する。

内部ＤＢ１０３は情報登録部１０３５において、検出装置１０２から得られた情報について整理し、登録を行う（ステップＳ５０５）。ここで整理とは、ほぼ同じ位置情報、同じ周波数帯域を持つ無線チャネルの利用状況情報が通知された場合、新しい情報を上書きすることを言う。

内部ＤＢ１０３は、外部ＤＢ１０４から無線チャネル利用状況を得る（ステップＳ５０６）。外部ＤＢ１０４から得られる情報には、内部ＤＢ１０３が把握できない無線チャネルの利用状況であり、例えば、ＴＶやレーダー、電波天文のように受信のみにしか用いない周波数帯域における無線チャネル利用状況や、法律によって使用が禁じられている周波数帯域の情報などである。

内部ＤＢ１０３は情報登録部１０３５において、外部ＤＢ１０４から得られた情報についても整理し、登録を行う（ステップＳ５０７）。ここまでのシーケンスが、検出装置１０２における無線チャネルの利用状況の検出結果を内部ＤＢ１０３に登録するまでのセッション１である。

次に、端末１０５が内部ＤＢ１０３から無線チャネルの利用状況に関する情報を入手して端末１０６と通信を開始するまでのセッション（セッション２）について説明する。

端末１０５において端末１０６との通信要求が発生した場合、端末１０５は内部ＤＢ１０３に対して通信開始要求信号を送出すると共に、自己の位置情報を通知する（ステップＳ５０８）。この要求信号はコマンド生成部１０５４で生成される。位置情報はこの要求信号に乗せて送る。

内部ＤＢ１０３は、端末１０６に位置情報を要求する（ステップＳ５０９）。端末１０６は内部ＤＢ１０３に自己の位置情報を通知する（ステップＳ５１０）。

内部ＤＢ１０３は、ステップＳ５０４で認識した空きの無線チャネルを、端末１０５，１０６間の通信用無線チャネルとして選択する（ステップＳ５１１）。ただし、空き無線チャネルと認識された無線チャネルにおいて、外部ＤＢ１０４から「送信禁止」または「使用禁止」とされた無線チャネルは、通信無線チャネルとして選択されない。内部ＤＢ１０３は、空き無線チャネルと認識された無線チャネルで、外部ＤＢ１０４から「使用中」とされた無線チャネルは、端末１０５，１０６の位置情報を考慮して通信チャネルと成り得るか否か判断する。端末１０５，１０６の位置と、使用中の機器に対しての距離を求め、使用中の機器が受けるであろう干渉を求めて、干渉が熱雑音より小さくなる程度であれば、通信チャネルとして選択する。

端末ｎが周波数帯域ｆ、タイムスロットｔ、拡散コードｃにおいて、使用中の機器ｌが受ける推定干渉量Ｉnlftcは以下の式（２）で求める。

内部ＤＢ１０３は、ステップＳ５１１で選択した通信用無線チャネルを端末１０５，１０６に通知し（ステップＳ５１２，Ｓ５１３）、端末間でその通信チャネルを用いて通信を開始する（ステップＳ５１４）。

なお、端末１０５は内部ＤＢ１０３に対して、予め、通信予定時間、バースト通信の間隔、通信帯域、必要な帯域幅、必要なビットレート、ＱｏＳ（ＱｕａｌｉｔｙｏｆＳｅｒｖｉｃｅ）情報、変調方式などを通知する。これにより内部ＤＢ１０３はこれらの情報を考慮した通信チャネルの設定や、無駄のないチャネル利用状況検出を検出装置１０２にさせることができる。例えば、通信の予想時間をデータベースに登録しておけば、検出装置１０２が、通信中であることが分かっている無線チャネルの利用状況を測定するという無駄が防げる。また、バースト通信信号の周期をデータベース部１０３８に登録することで、他の通信の空き無線チャネル認識において、時間的な空き無線チャネルの認識が容易になる。

また、周波数帯域をデータベース部１０３８に登録することで、他の通信の空き無線チャネル認識において、使用している周波数帯域は干渉があることが測定せずに認識できるため、検出装置１０２が、通信中であることが分かっている無線チャネルの利用状況を測定するという無駄を防げる。必要な通信帯域幅をデータベース１０３８に登録することで、一部の帯域について干渉を測定することで、その通信帯域幅全体が使用されていることが分かるため、無線チャネル利用状況検出を容易にできる。また、ＱｏＳ情報をデータベースに登録することで、高いＱｏＳを必要とする通信の周波数的、時間的、空間的、拡散コード的に近く、干渉がある程度発生するような無線チャネルは空き無線チャネルとしないと判断したり、逆に、低いＱｏＳで問題ない通信の周波数的、時間的、空間的、拡散コード的に近く、干渉がある程度発生するような無線チャネルにおいても空き無線チャネルであると判断したりできる。

また、無線チャネル利用状況の検出結果や、通信に用いる無線チャネルの通知などの情報は、無線を用いて、本コグニティブ無線システム専用の固定通知無線チャネルを用いて通知されても良いし、本コグニティブ無線システム専用の固定制御無線チャネルを用いて通知する無線チャネルを指定しても良い。また、有線を介して通知しても良い。例えば、充電中の無線端末装置を無線チャネル利用状況検出装置と兼用する場合では、消費電力を気にしなくても良いため、頻繁に無線チャネル利用状況を測定し、ＰＬＣ（電力線通信）や有線ＬＡＮなどを介して、通知を行う方法も考えられる。

このように、検出装置１０２が検出した干渉の情報を用いて、無線端末装置が空き無線チャネルを用いて無線通信できるとともに、無線に関するデータベースから、検出装置１０２が検出できない無線チャネル利用状況に関しても考慮した無線通信ができるため、既存の無線システムへの干渉を抑え、空き無線チャネルを有効に使用できる。また、内部ＤＢ１０３において通信無線チャネルを選択するため、端末の送受信機における処理量を削減できる。

なお、上述した実施形態では、チャネル利用状況検出装置１０２は独立な装置として示されているが、内部ＤＢ１０３と同一の装置に含まれてもよいし、無線通信端末１０５に含まれてもよい。同様に、内部ＤＢ１０３も独立の装置として示されているが、無線端末装置１０５，１０６の少なくともいずれか一方に含まれてもかまわない。

（図５の変形例）
本実施形態の変形例について説明する。図６はＤＢ１０３が、端末１０５，１０６の位置を確認した後、測定したチャネル利用状況情報の信頼度を計算し、計算の結果、信頼度の高いチャネル利用状況の情報を用いて空きチャネルを認識する例を示すシーケンス図である。なお、信頼度の計算は、例えば図３の空きチャネル認識部１０３４で行う。図６で、図５と同一部分には同一参照符号を付す。

ＤＢ１０３は、端末１０５，１０６の位置を確認した後、測定したチャネル利用状況情報の信頼度を計算する（ステップＳ６００）。以下にチャネル利用状況情報の信頼度の算出例を説明する。

まず、位置Ｌ_ｍに存在するチャネル利用状況測定装置ｍは、時刻τ_ｍにおいて、周波数帯域ｆ、タイムスロットｔ、拡散コードｃについて受信電力Ｐ_{ｍ,ｆ,ｔ,τ}を測定する。測定が終了するとＤＢに対して測定結果を通知する。ＤＢ１０３は管轄するＭ個のチャネル利用状況測定装置から情報を収集し保存する。送受信端末ｎにおいて情報が信頼できるか否かを判定する場合はチャネル利用状況情報の信頼度を利用する。送受信端末ｎにおける、情報の信頼度Ｒ_ｎは以下の式（３）で求めることができる。

伝搬ロスは例えば、奥村カーブや秦式で与えられるような、距離が近ければ値が大きく、逆に距離が遠ければ値が小さくなるような、反比例の関係にある関数である。ここでは、信頼度情報を得るために、位置、アンテナゲイン、時間を用いて計算を行っているが、いずれか一つだけの項を用いて信頼度を計算しても良い。以下の式（４）は時間の項のみを用いて信頼度を計算する例である。

また、以下の式（５）は位置の項のみを用いて信頼度を計算するものである。

この式を用いて計算を行うと、チャネル利用状況検出装置の位置に応じて信頼度が計算されることになる。

図７および図８に、端末の位置と信頼度の関係の例を示す。ここでは、端末はチャネル利用状況検出装置と送受信機能の双方が搭載されているものとする。

例えば、端末Ａおよび端末ＢのＤＢに同じチャネル利用状況が登録されていても、位置的に近い端末の情報が信頼されることになるため、端末Ａにとって信頼度の高い情報と、端末Ｂにとって信頼の高い情報とは異なることになる。また、送受信機自身がチャネル利用状況を測定できる場合は、自分自身で測定した結果が最も信頼できる情報となる。

また、チャネル利用状況検出装置において、高解像Ａ／Ｄ変換機などの高性能な装置を用いて精度よく干渉信号を測定できる構成を持っている場合は、以下の式（６）のように補正項を追加することも考えられる。

ここで、Ｓ_ｍはチャネル利用状況検出装置の干渉測定精度であり、Ａ／Ｄ変換機のビット数などの値に比例するものである。この信頼度が十分に高ければ現状存在するチャネル利用状況情報は信頼できると判断する。

信頼度が低く、チャネル利用状況情報が信頼できないと判断された場合は、アンテナゲインを変更するなどして再度測定を行うよう検出装置１０２にチャネル測定要求する（ステップＳ６０１）。検出装置１０２はチャネル利用状況の測定を行い（ステップＳ６０２）、その結果をＤＢ１０３に送信する（ステップＳ６０３）。

もし、測定を行っても、信頼できる情報が得られない場合は、送受信端末ｎの近傍にチャネル利用状況検出装置が存在しないと判断し、チャネル利用状況検出が行うことができないため、送受信端末ｎの送信を見合わせる。信頼度が高いかどうかの判定は、閾値をもってして判断する方法が考えられる。この閾値はチャネルを共用するシステムによって決定すると良い。例えば、電波天文のように干渉に対して耐性が低い無線機器のチャネルを用いてコグニティブ無線通信を行おうとする場合は、閾値を高く設定する。このように閾値を設定することで、干渉に対して耐性が低い無線機器のチャネルを用いてコグニティブ無線通信を行う際には、チャネル利用状況測定情報に大きな信頼があった場合にのみ、通信を行うことができるようになり、既存の通信に与える影響を最小限に抑えることができる。また、無線ＬＡＮのようなデジタル無線通信のように干渉に対して耐性がある程度強い無線機器のチャネルを用いてコグニティブ無線通信を行おうとする場合は、閾値を低く設定する。このように閾値を設定することで、干渉に対して耐性がある程度強い無線機器のチャネルを用いてコグニティブ無線通信を行う際には、チャネル利用状況測定情報に大きな信頼がなくても、通信を行うことができるようになり、周波数利用効率を向上できる。

情報の信頼度が高く、現在ＤＢにある情報で空きチャネルであるかどうかの判断が信頼できると判断した場合、検出装置１０２において測定したチャネルに対して、ＤＢ１０３では空きチャネルであるかどうかを判断する（ステップＳ６０４）。このように、信頼度を用いて測定したチャネル利用状況情報に優劣をつけて空きチャネルを認識するため、高い精度で空きチャネル認識ができる。

（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態（実施例２）について説明する。前述した実施例１では、空きチャネルの認識は、内部ＤＢ１０３が行ったが、本実施例２では、内部ＤＢ１０３から供給されるチャネル利用状況の情報から端末１０５，１０６が空きチャネルを認識して通信チャネルを設定する例である。

図９は、実施例２に係る端末１０５，１０６の概略構成を示す図である。端末１０５，１０６は同一構成であるため、端末１０６については説明を省略する。また、図９において、図２と同じ箇所には同じ参照符号を付し、詳細な説明は省略する。図２と異なる点は、空きチャネル認識部１０５６を設けた点である。

図１０は実施例２における処理およびメッセージ交換の例を示すシーケンス図である。まず無線チャネル利用状況検出装置１０２（以下、検出装置１０２）は内部ＤＢ１０３の要求を受けて（ステップＳ７０１）、無線チャネルの利用状況を検出する（ステップＳ７０２）。検出装置１０２は検出した無線チャネル利用状況の測定結果に関する情報を内部ＤＢ１０３に対して通知する（ステップＳ７０３）。内部ＤＢ１０３は、通知された測定結果を登録する（ステップＳ７０４）。一方、内部ＤＢ１０３は外部ＤＢ１０４からも無線チャネル利用状況に関する情報を得る（ステップＳ７０５）。内部ＤＢ１０３は検出装置１０２や外部ＤＢ１０４から得られた情報を整理し、登録する（ステップＳ７０６）。ここまで処理が、検出装置１０２における無線チャネルの利用状況の検出結果を内部ＤＢ１０３に登録するまでのセッション（セッション１）である。

次に、端末１０５において端末１０６と無線通信を行う要求が発生した場合、端末１０５は位置情報と、通信相手の識別情報を内部ＤＢ１０３に対して通知する（ステップＳ７０７）。内部ＤＢ１０３は端末１０５から通知された識別情報を基に通信相手である端末１０６を特定し、端末１０６に対して位置情報を要求する（ステップＳ７０８）。要求を受けた端末１０６は位置情報を内部ＤＢ１０３（ステップＳ７０９）に対して通知する。

その後、内部ＤＢ１０３は端末１０５に対して、無線チャネル利用状況に関する情報を通知する（ステップＳ７１０）。このとき、無線チャネル利用状況に関する情報は端末の位置に応じて、近傍で測定された無線チャネル利用状況や、近傍で送信されている信号の状況を選択して通知することも考えられる。ここで、送信システムがデータベースに通信予定を登録しているか、もしくは、測定された干渉のシステムが推定できれば、そのシステムの送信電力と搬送波周波数と伝搬ロスから、その送信信号が雑音以上の電力で到達し、干渉を与え得る距離を計算し、その距離以内である場合を近傍という。端末１０５は、その情報を用いて、端末１０５の空きチャネル認識部１０５７（図９参照）は空きチャネルを認識する（ステップＳ７１１）。その後、端末１０５の通信チャネル設定部１０５２（図９参照）は、通信を行う無線チャネルを選択する（ステップＳ７１２）。選択された無線チャネルは通信チャネル設定部１０５２から無線通信送受信部１０５３に送られ、端末１０６に通知される（ステップＳ７１３）。端末１０６から応答（ＡＣＫ）が返された後（ステップＳ７１４）、選択した無線チャネルを用いて通信を開始する（ステップＳ７１５）。ここまでが、端末１０５が内部ＤＢ１０３から無線チャネルの利用状況に関する情報を入手して空きチャネルを認識し、端末１０６と通信を開始するまでのセッション（セッション２）である。する。

本実施例においては、端末自らが空きチャネルを認識し、独立に通信無線チャネルを選択するため、内部ＤＢにおける処理を削減できる。

（第３の実施形態）
次に本発明の第３の実施形態（実施例３）について説明する。

図１１は、実施例３に係るシステムの概略構成を示す図である。本実施例は、テレビジョン放送（ＴＶ放送）と無線を用いたローカルエリアネットワーク（Ｗ−ＬＡＮ）がＴＶ放送用の周波数帯域を共用する場合である。ＴＶ放送アンテナ２０１は、あるエリアに対して、いくつかの周波数帯域を用いて、放送信号を送信する。このとき、放送対象となる地域における無線情報ＤＢ２０２には、現在行っている放送の周波数帯域、放送局の位置、放送電波の到達範囲などの情報が記憶されている。

民家２１８、２２８では、ＴＶ放送アンテナ２０１から送信された信号をＴＶ受信アンテナ２１３、２２３により受信する。ＴＶ受信アンテナ２２３は屋外に設置されている。ＴＶ２１４、２２４は民家２１８、２２８内にあるＷ−ＬＡＮのアクセスポイント（ＡＰ）２１５、２２５と無線または有線を介して、情報の共有ができるものであるとする。よって、このＴＶ２１４、２２４は、無線ＬＡＮアクセスポイントと通信可能であると共に、ＴＶ放送を受信する機能を備えたＴＶ放送テレビ受信機能付き無線機である。ＴＶ２１４、２２４は、ＴＶ２１４、２２４が現在受信している周波数帯域の情報をＡＰ２１５、２２５と共有できる。またＡＰ２１５、２２５は無線情報ＤＢ２０２とも、無線または有線を介して情報の共有ができる。ＡＰ２１５、２２５は無線チャネル利用状況検出装置を備えていて、無線チャネルの利用状況を自ら検出でき、また、ＴＶの受信状況や屋内の通信状況を把握するホームサーバとしても動作する。

無線送受信機２１６、２１７、２２６、２２７（以下、ＳＴ２１６，２１７，２２６，２２７）はＷ−ＬＡＮのステーション（ＳＴ）として動作し、ＳＴ２１６，２１７はＡＰ２１５と、ＳＴ２２６，２２７はＡＰ２２５と通信を行う、あるいはＳＴ同士で通信を行う。ＴＶ２１３、２１４はそれぞれ受信アンテナ２１８、２２３の位置を把握しており、その位置情報をＡＰ２１５、２２５にそれぞれ通知できる。受信アンテナ２１８、２２３の位置を把握する方法としては、ＴＶアンテナは通常固定されているため、アンテナの初期設置時にＴＶに対して位置情報の登録を行うという方法が考えられる。また、ＳＴ２１６、２１７、２２６、２２７は、それぞれ自己の位置を把握する機能を有しており、その位置情報をＡＰ２１５、ＡＰ２２５に通知できる。ＡＰ２１５、２２５も同様に、自己の位置を把握する機能を有する。位置情報を把握する機能としては、たとえばＧＰＳを用いた位置情報把握機能が考えられる。

図１２は、アクセスポイントＡＰ２２５，２１５の概略構成を示す図である。ＡＰ２１５はＡＰ２２５と同様の構成であるため説明を省略する。ＡＰ２２５は、ＳＴ２２６，２２７、無線情報ＤＢ２０２、ＴＶ２２４とそれぞれ通信可能である。インターフェース２２５１，２２５２は、それぞれ無線情報ＤＢ２０２、ＴＶ２２４からの信号を入力するインターフェースである。無線通信送受信部２２５３は、設定した通信チャネルを用いて送信すべき信号を変調すると共に、受信した信号を復調する。ＡＰ２２５はさらに、ＳＴ２２６，２２７から供給される無線チャネルの利用状況の情報に基づき、空き状態の無線チャネルを認識する空きチャネル認識部２２５４，無線情報ＤＢ２０２から受け取った情報と空きチャネル認識部２２５４からの情報を整理してデータベース部２２５５に登録する情報登録部２２５６、通信チャネル選択部２２５７、上位レイヤからの指令に基づき、各種のコマンドを生成するコマンド生成部２２５８を備えている。

図１３はＳＴ２２７の構成を示す図である。ＳＴ２１６，２１７，２２６はＳＴ２２７の構成と同じであるので説明は省略する。ＳＴ２２７は設定した通信チャネルを用いて送信すべき信号を変調すると共に、受信した信号を復調する無線通信送受信部２２７１、上位レイヤからの指令に基づき、各種のコマンドを生成するコマンド生成部２２７２を備える。さらに、ＡＰ２２５から受け取った情報などを基に通信チャネルを設定する通信チャネル設定部、自己の位置を測定するＧＰＳ受信機２２７４備え、ＡＰ２２５に通知する。また、ＡＰ２２５からの要求に基づき、指定された無線チャネルの信号を受信し、その受信電力を計算して雑音レベルを測定する干渉測定部２２７５を備える。

図１４にＡＰ２１５，２２５内部のＤＢ情報及びＤＢ２０２情報の更新を行うためのシステム全体としての処理フローを示す。ＡＰ２１５，２２５は、まず、無線チャネル利用状況検出の開始時間および測定する無線チャネルを決定する（ステップＳ１４０１）。たとえば、ＡＰ２１５，２２５は、１ミリ秒に１回の頻度で、ある周波数帯域について管下の端末（例えばＳＴ２１７）に無線チャネル利用状況を検出させることを決定する。また、別の帯域については、ＳＴ２１６に無線チャネル利用状況を検出させることを決定する。さらに、その他の帯域については、ＡＰ２１５，２２５が自ら無線チャネル利用状況を検出する。ここでは、順番に対象とするすべての周波数領域について検出を行うこととする。また、１回の検出で、対象とするすべての周波数領域について検出することも考えられる。

無線チャネル利用状況検出の開始時間および測定する無線チャネルを決定したあと、実際に無線チャネル利用状況を測定する（ステップＳ１４０２）。ここでは、ＡＰ２１５，２２５が、管下の端末ＳＴに対して周波数状況の測定を行うように要求する。測定を要求されたＳＴは指定された周波数領域において、無線チャネル利用状況の測定を行う。ここで無線チャネル利用状況の測定とは、指定された無線チャネルの信号を受信し、その受信電力を計算して雑音レベルであれば、干渉が存在ないと判断し、雑音レベルより大きな受信電力であれば、干渉が存在する、つまり、他の端末およびＴＶ放送により電波が使用されていると判断する。たとえば、受信電力は存在するものの、その電力が信号として復調・復号できるレベルより低い電力を、雑音レベルと定義し、これより低い電力を受信した場合は電波が使用されていないと判断する。干渉の有無を測定したＳＴは管轄されているＡＰに対して位置情報および測定結果を通知する。また、ＡＰ２１５，２２５は、無線受信機能を持つため、自ら無線チャネル利用状況を検出することもできる。

無線チャネル利用状況の測定が終了し、結果が各ＡＰに通知されると、ＡＰは、自ら測定した無線チャネル利用状況に関する情報、ＳＴから通知された情報、ＤＢ２０２からの情報を用いてＤＢ情報の更新を行う（ステップＳ１４０３）。

図１５は、ＡＰ２２５が保有しているＤＢ２２５５に保存されている情報で、ある位置における周波数帯の利用状況の情報とその情報を取得した情報ソースを表している。

いま、位置Ｎｘ０３，Ｅｙ０３に存在するＳＴ２２７がＡＰ２２５に対してｆ０７ＭＨｚ帯の無線チャネル利用状況に関する情報を通知すると、ＡＰ２２５は現在のＤＢ情報を検索し、同じ位置、同じ周波数帯の情報が存在すれば、古い情報を削除し、新しい情報の追加を行う。また、ＡＰ２２５が放送に関するＤＢ２０２から情報を得る場合、どの無線チャネルでＴＶ放送が行われているかという情報を得ることになる。図１５の例では、ｆ０１ＭＨｚ、ｆ０３ＭＨｚ、ｆ０４ＭＨｚ、ｆ０６ＭＨｚという周波数帯の無線チャネルにおいてＴＶ放送が行われていることを示している。また、ＴＶ２２４から、現在受信している無線チャネルの情報を得る場合も同様に、情報を得た後、古い情報を削除し、新しい情報の追加を行う。図１５の例ではｆ０１ＭＨｚという周波数帯の無線チャネルにおいて、ＴＶアンテナ２２３の存在する地点Ｎｘ０１，Ｅｙ０１で受信を行っていることを示している。

また、無線チャネルの利用状況の情報に有効期限を設けておいてもよい。この場合は、それぞれの有効期限が切れたらＤＢから情報を削除し、必要に応じてＤＢ２０２やＴＶ２２４から必要な情報を得たり、ＳＴ２２６やＳＴ２２７に対して無線チャネル利用状況を測定させ、通知させたりする。

（図１５の変形例）
図１６は図１５に示した情報テーブルの変形例である。図１６に示すように、情報を受け取った際には情報の更新時刻も同時に記録してもよい。また、周波数帯の利用状況の欄は、干渉電力の生データをそのまま記録してもよい。例えば、地点Ｎｘ０２，Ｅｙ０２でＳＴ２２６がｆ０７ＭＨｚの無線チャネルを−６１ｄＢｍで受信し、その情報がＡＰ２２５のデータベースに１２：２１：４８．２０に書き込まれ、更新されたことを示している。また、地点Ｎｘ０３，Ｅｙ０３でＳＴ２２７がｆ０７ＭＨｚの無線チャネルを−６８ｄＢｍで受信し、その情報がＡＰ２２５のデータベースに１２：２１：４９．２０に書き込まれ、更新されたことを示している。

図１７は、各ＤＢが無線チャネル利用状況情報を収集するためのメッセージのやり取り例を示すシーケンス図である。ＡＰ２２５内のデータベース（ＤＢ２２５５）は、ＡＰと有線または無線を介して情報をやり取りできるＳＴ２２６、ＳＴ２２７、ＴＶ２２４に対して無線チャネル利用状況を通知させる。図１７はＴＶ２２４に対しては数秒から数十秒に一度、受信している無線チャネルの情報をＡＰ２２５からＴＶ２２４に対して通知するように要求を出す。同様に、ＡＰ２１５からＴＶ２１４に対して通知するように要求を出す。（ステップＳ１２０１）
ＴＶ２２４は要求を受けて現在受信している無線チャネルの情報とその受信アンテナ２２３の位置情報を返す。同様に、ＴＶ２１４は要求を受けて現在受信している無線チャネルの情報とその受信アンテナ２１３の位置情報を返す。（ステップＳ１２０２）。ＴＶ２２４（ＴＶ２１４）はＡＰ２２５（ＡＰ２１５）からの要求を受けずに、電源をＯＮ・ＯＦＦした時や受信している無線チャネルを変更した場合に限り、ＡＰ２２５（ＡＰ２１５）にその情報を通知することも考えられる。

次に、ＡＰ２２５はＳＴ２２６およびＳＴ２２７に対して干渉電力情報を通知するように要求を発行する。同様にＡＰ２１５はＳＴ２１６およびＳＴ２１７に対して干渉電力情報を通知するように要求を発行する（ステップＳ１２０３）。このときの要求には測定する無線チャネルの情報が含まれている。この要求を受けたＳＴ２２６（ＳＴ２１６）およびＳＴ２２７（ＳＴ２１７）は、ＡＰ２２５（ＡＰ２１５）から指定された無線チャネルにおいて、干渉電力の有無を測定し、その結果に現在ＳＴが存在する位置情報を付加してＡＰ２２５（ＡＰ２１５）に通知する（ステップＳ１２０４）。このような情報収集を行い、さらに、後述する図２１処理を行うと、ＡＰ２２５（ＡＰ２１５）内のデータベースは、前述した図１５に示したような各位置における各周波数（無線チャネル）の利用状況を把握できる。

図１７に戻り、ＴＶ放送に関するＤＢ２０２は、ＴＶ放送の送信情報の他に、その地域におけるＴＶの受信情報および干渉情報も扱う。たとえば、ＤＢ２０２はＴＶ放送局（アンテナ）２０１に対して、現在送信を行っている無線チャネル利用状況の情報を要求する（ステップＳ１２０５）。要求に応じてＴＶ放送局２０１は、無線チャネル利用状況の情報をＤＢ２０２に通知する（ステップＳ１２０６）。

さらに、ＤＢ２０２はその地域にあるＡＰ内部のデータベースに対して定期的に情報の通知要求を発行し（ステップＳ１２０７，Ｓ１２０９）、それぞれから情報を受け取る（ステップＳ１２０８，Ｓ１２１０）。ここでは、ＡＰにおけるＴＶ受信中の情報および、検出した干渉に関する情報に位置情報を付加した情報を、ＤＢ２０２に対して通知している。このように、地域ＤＢ２０２が情報要求を発行し、要求を受けたＡＰが情報を通知する方法のほかに、ＡＰにおいてＤＢ２０２の内容が更新されたことをトリガとして、地域ＤＢ２０２に対して情報を通知する方法も考えられる。

図１８は、ＤＢ２０２が保有している情報で、ある位置における周波数帯の利用状況の情報とその情報を取得した情報ソースを表している。上述したような情報収集を行うことで、ＤＢ２０２では、図１８のように各位置における各周波数（無線チャネル）の利用状況を把握できる。

（図１８の変形例）
図１９は、図１８に示した情報テーブルの変形例である。図１９に示すように、情報を受け取った際には情報の更新時刻も同時に記録してもよい。また、周波数帯の利用状況の欄は、干渉電力の生データをそのまま記録してもよい。これは前述した図１６に示したテーブルと同様である。

図２０は、ＤＢ２０２に保存された情報を使用して通信を開始するための本実施形態におけるシステム全体としての処理フロー図である。以下、図２０を用いて処理フローを説明する。

あるＳＴ（例えばＳＴ２２７）から通信開始要求を受け取ったＡＰ（例えばＡＰ２２５）は、まず、最新の無線チャネル利用状況を得るためにＤＢ２０２から情報を得て、その情報からＤＢ情報（例えばＡＰ２２５内部のデータベースＤＢ２２５５）の更新を行う（ステップＳ２００１）。このとき、ＡＰ２２５に接続されているＤＢ２０２や、ＴＶの状態が変化するたびに、ＡＰ２２５のＤＢ情報を更新するような方法を用いている場合は、ステップＳ２００１の作業は必要ない。その後、ＡＰ２２５はＳＴ２２７が通信を行うべき無線チャネルを決定する（ステップＳ２００２）。この決定した無線チャネルをＳＴ２２７に対して通知し、通知されたＳＴ２２７は指定された無線チャネルを用いて通信を開始する（ステップＳ２００３）。

図２１は、ＤＢ情報を用いた通信を行う際に発生するメッセージのやり取りに関する例を示すシーケンス図である。ここではＳＴ２２６とＳＴ２２７がアドホックモードで通信を行う場合を例に示す。

最初に、ＳＴ２２６に通信を開始する要求が発生した場合、ＳＴ２２６は、ＡＰ２２５に対して通信開始要求のメッセージを送信する（ステップＳ１６０１）。このとき、アドホックモードで他のＳＴと通信を行いたい場合は通信したい相手の識別番号などの情報を含む。図２１の場合はＳＴ２２７と通信を行いたいという要求であるので、ＳＴ２２７の識別番号をＡＰ２２５に対して通知する。なお、この識別番号は、ネットワークが形成されたとき（電源投入時など）や、定期的な更新を通じて、あらかじめＡＰ２２５が管轄するＳＴの識別情報は知っているものとする。また、このとき同時に、ＳＴ２２６の位置情報もＡＰ２２５に対して通知する。ＡＰ２２５に対してこれらの情報を通知する際には、予め定められた通知専用無線チャネルを用いて通信を行っても良いし、予め定められた制御専用無線チャネルを用いてＡＰ２２５に対して情報を通知する無線チャネルを伝えても良い。また、干渉測定を行った上で、干渉が存在しない任意の無線チャネルを用いて通知を行っても良い。

ＳＴ２２６がＳＴ２２７と通信を開始したいという要求を受け取ったＡＰ２２５は、まず、ＳＴ２２７に対してＳＴ２２７の位置を確認するために位置情報要求を発行する（ステップＳ１６０２）。ＳＴ２２７はＡＰ２２５に対して、現在ＳＴ２２７が存在する位置情報を通知する（ステップＳ１６０３）。その後ＡＰ２２５は、その地域の干渉情報を持つＤＢ２０２に対して、無線チャネル利用状況を要求する（ステップＳ１６０４）。ＤＢ２０２は要求に応じて最新の情報を提供する（ステップＳ１６０５）。このとき、ＡＰ２２５はＳＴ２２６の位置情報および、ＳＴ２２７を参照してＤＢ２０２に位置情報を通知し、ＤＢ２０２はＳＴ２２６およびＳＴ２２７の周辺に関する無線チャネル利用状況を提供することで、通信するべき情報量を削減できる。なお、ここで周辺とは、位置情報を参照し、ＳＴ２２６およびＳＴ２２７の送信電力およびアンテナ指向性を考慮して、ＳＴ２２６やＳＴ２２７が信号を送信することにより、既存の通信に影響を及ぼす範囲を示す。

以上のような処理を行うと、ＡＰ２２５にあるＤＢ２２５Ａでは前述した図１５に示すような情報が得られる。これらの情報は幾つかの属性に分けられる。例えば、ＴＶ２２４が受信している無線チャネル、ＴＶ放送局１０１が送信している無線チャネル、他の端末が通信を行っている無線チャネル、使用しているシステムは不明だが干渉が存在する無線チャネル、干渉が存在しない無線チャネルなどの属性に分割して整理できる。

図２１に戻り、ＡＰ２２５は、ＳＴ２２６の位置情報、ＳＴ２２７の位置情報、ＤＢ２２０から得たチャネルの利用状況を用いて、後述する図２２に示す方法で通信帯域を決定し、ＳＴ２２６およびＳＴ２２７に対して通信チャネルを通知する（ステップＳ１６０６）。ＳＴ２２６とＳＴ２２７は通知された通信帯域（通信チャネル）を用いて所望の通信を行う（ステップＳ１６０７）。例えば、ＳＴ２２６は通知された無線チャネルを用いてプリアンブルを送信し、ＳＴ２２７はＳＴ２２６の送信するプリアンブルを受信してＡＣＫを返す。ＳＴ２２６ではＡＣＫを受信すると、送信したいデータの送信を開始する。このときＡＰ２２５ではＤＢにＳＴ２２６とＳＴ２２７が通信中であることを登録しておく。通信中である無線チャネルをＡＰ２２５が把握することで、新たに通信を行いたい要求が発生した場合に、ＳＴ２２６とＳＴ２２７行っている通信を阻害することを防ぐ。

ＳＴ２２６とＳＴ２２７は、通信が終了すると（ステップＳ１６０８）、ＡＰ２２５に対して通信終了の旨を通知し（ステップＳ１６０９）、ＡＰ２２５では、ＳＴ２２６とＳＴ２２７の通信中である旨の情報をＤＢから削除し、その無線チャネルを他の通信に対して開放する。

図２２は、通信帯域決定アルゴリズムの例を示すフローチャートである。まず、ＡＰ２２５において、ＳＴ２２６の通信開始要求、通信相手情報、ＳＴ２２６の位置情報を得る（ステップＳ１７０１）。次に、通信相手である、ＳＴ２２７にＳＴ２２７位置情報を要求しＡＰ２２５に通知させる。さらに、ＤＢ２０２およびＴＶ２２４から無線チャネル利用状況に関する情報を得る（ステップＳ１７０２）。なお、この時点でＳＴ２２６やＳＴ２２７から定期的に無線チャネル利用状況に関する情報を受け取っているため、図１５に示す例のようにＳＴ２２６、ＳＴ２２７の無線チャネル利用状況はＡＰ２２５にとって既知であるものとする。

次に、ＡＰ２２５は通信要求を出しているＳＴ２２６の位置と、その通信相手であるＳＴ２２７の位置において、空き無線チャネルがあるかどうかを検索し、判断する（ステップＳ１７０３）。このときの空き無線チャネルかどうかを判断する基準は、無線チャネル利用状況を検出する際に、その位置、その無線チャネルで、閾値以上の電力が測定されたか否かで判断する。共通の空き無線チャネルが存在する場合（ステップＳ１７０３での判断結果がＹｅｓ）、ＡＰ２２５は、その空き無線チャネルをＳＴ２２６とＳＴ２２７における通信に使用する無線チャネルと決定し、その旨をＳＴ２２６およびＳＴ２２７に通知することで、ＳＴ２２６とＳＴ２２７で通信が開始される（ステップＳ１７０４）。なお、図１５に示す例のようなＤＢ情報の場合、ＳＴ２２６およびＳＴ２２７には、共通の空き無線チャネルが存在しないため、ステップＳ１７０４における判断はＮｏとなる。

通信を行うＳＴ同士に共通の空き無線チャネルが存在しない場合（ステップＳ１７０４における判断がＮｏ）、ＡＰ２２５では、１つのＳＴに空き無線チャネルが存在し、他方のＳＴに関しては未測定である無線チャネルが存在するかどうかの確認を行う（ステップＳ１７０５）。図１５に示す例では、ＳＴ２２６にとってｆ０２ＭＨｚは空き無線チャネルであり、ＳＴ２２７にとってｆ０２ＭＨｚは未測定無線チャネルである。同様に、ＳＴ２２７にとってｆ０７ＭＨｚは空き無線チャネルであり、ＳＴ２２６にとっては未測定無線チャネルである。このような無線チャネルが存在する場合（ステップＳ１７０５の判断結果がＹｅｓ）、未測定のＳＴに対して干渉測定を行わせる（ステップＳ１７０６）。つまり、図１５の例では、ＳＴ２２６にはｆ０７ＭＨｚの無線チャネルを測定させる要求を発行し、その測定結果を用いて無線チャネル利用状況ＤＢを更新する。同様に、ＳＴ２２７にもｆ０２ＭＨｚの無線チャネルについて測定を行うように要求を発行し、その測定結果を用いて無線チャネル利用状況ＤＢを更新する。無線チャネル利用状況ＤＢの情報を更新した後、ＳＴ２２７の位置情報取得（ステップＳ１７０１）から再びやり直す。

ステップＳ１７０５の判断結果がＮｏの場合、ＳＴ２２６およびＳＴ２２７において双方に未測定の無線チャネルが存在するかどうか検索する（Ｓ１７０７）。ステップＳ１７０７の判断結果がＹｅｓの場合、測定要求を発行する（ステップＳ１７０８）。

ＳＴ２２６、ＳＴ２２７において共通の空き無線チャネルが存在せず、未測定の無線チャネルも存在しなくなった場合（ステップＳ１７０７の判断結果がＮｏ）、空き無線チャネルでない無線チャネルを使用している機器が、通信を行う機器（ＳＴ２２６、ＳＴ２２７）の周辺に存在するかどうかを判定する（ステップＳ１７０９）。ここで、他の機器が存在する位置が「周辺」であるかどうか判断する例として、アンテナ指向性および送信電力を考慮して、その送信信号を発信したときに、同じ無線チャネルで通信および放送受信を行っている機器の受信性能に影響があるかどうかで判断する。例えば、無指向性アンテナを持つＳＴ２２６がある送信電力を用いて、周波数帯ｆ０１ＭＨｚで送信を行ったときに、無線チャネルｆ０１ＭＨｚで受信中のＴＶ２２４とＳＴ２２６の距離を計算し、さらに、ＳＴ２２６から送信される信号の伝搬ロスを計算して、ＴＶ２２４の受信耐性を上回る信号電力がＴＶ２２４に到達すると予想される距離であれば、ＴＶ２２４はＳＴ２２７の周辺にあると判断する。同様に、位置Ｎｘ０４，Ｅｙ０４および周波数帯ｆ０５ＭＨｚにおいて行われている通信について、この通信を行っている位置がＳＴ２２６、ＳＴ２２７の周辺かどうかを判断するためには、ＳＴ２２６およびＳＴ２２７の送信電力、アンテナ指向性を考慮した伝搬距離を計算し、ＳＴ２２６、ＳＴ２２７と位置Ｎｘ０４，Ｅｙ０４の距離から、位置Ｎｘ０４，Ｅｙ０４に到達する信号電力を計算する。その上で、この通信の受信耐性と計算した位置Ｎｘ０４，Ｅｙ０４に到達する信号電力を比較して、この通信の受信耐性が上回れば周辺でないと判断し、到達する信号電力が大きければ周辺であると判断する。なお、このような基準を用いて周辺に存在するかどうかを決定する場合は、ＡＰ２２５は、管轄にできる通信システム機器の送信電力、アンテナ指向性、受信耐性などについて、あらかじめ登録しておく必要がある。

ステップＳ１７０９において周辺にその無線チャネルを使用している機器がないと判断された場合（判定結果がＹｅｓ）、ＳＴ２２６およびＳＴ２２７において、念のために、その場所において無線チャネル利用状況の測定を行う（ステップＳ１７１０）。これは、その無線チャネルを使用している機器が周辺にないと判断したとしても、周辺ではない機器の送信電力が大きければ、その電力が干渉となるため通信を行うことができないからである。図１５の例では、位置Ｎｘ０４，Ｅｙ０４および周波数帯ｆ０５ＭＨｚにおいて行われている通信がＳＴ２２６およびＳＴ２２７の周辺ではないと、判断した場合においても、周波数帯ｆ０５ＭＨｚにおいて測定を行い、受信耐性を上回る信号電力がＳＴ２２６およびＳＴ２２７において測定されれば（ステップＳ１７１１で判定結果がＮｏ）、空き無線チャネルではないと判断する。ステップＳ１７０９やＳ１７１１で空き無線チャネルが無いと判断された場合、無線チャネルが込み合っていて通信ができる状態ではないと判断し、一定の時間をあけた後（ステップＳ１７１２）、再び通信端末の位置情報を得る（ステップＳ１７０１）。ステップＳ１７１１で空き無線チャネルであると判断された場合（ステップＳ１７１１の判断結果がＹｅｓ）は、周辺にはその無線チャネルを用いている機器がないと判断し、ＳＴ２２６およびＳＴ２２７に対して、その無線チャネルを用いて通信を行うように指示を出す。その結果、ＳＴ２２６とＳＴ２２７は通信を開始する（ステップＳ１７１３）。

このように、本システムでは、無線ＬＡＮのＳＴに無線チャネル利用状況検出を行わせ、ＴＶの受信情報や、地域サーバにおける情報を得て、ＡＰがＳＴに対して使用する無線チャネルを指定することで、ＴＶ放送が行われていない時間帯、周辺のＴＶが受信していない周波数帯・場所、他のＳＴが通信を行っていない周波数帯・場所を用いて、ＳＴ−ＡＰ間、ＳＴ−ＳＴ間の通信ができるため、システム毎に周波数を割り当てる方式と比較して、周波数使用効率が飛躍的に向上する。

（第３の実施形態の変形例）
以下、第３の実施形態の変形例を説明する。

図２３はＤＢ情報を用いて通信を開始するためのシステム全体としての処理フロー図である。ＳＴから通信開始要求を受け取ったＡＰは通信を行う機器の位置情報を確認する（ステップＳ２３０１）。そのあと、ＡＰのＤＢに登録されている情報を用いて信頼度の計算を行う（ステップＳ２３０２）。現在の情報が信頼できるものであると判断（ステップＳ２３０３）した場合は、その情報を用いて通信を行う機器における空きチャネルの判定を行い（ステップＳ２３０４）、さらに、空きチャネルの中から通信チャネルを選択して（ステップＳ２３０５）する。通信チャネルが存在する場合（ステップＳ２３１０）は、通信を行うＳＴに通知する。通知されたＳＴは通知されたチャネルを用いて通信を開始する（ステップＳ２３０６）。

信頼できる情報が存在しない場合（ステップＳ２３０３でＮｏの判断）、また、空きチャネルが存在するけれども、通信チャネルが存在しないと判断された場合（ステップＳ２３１０でＮｏの判断）、タイムアウトであるかどうかを判断し（ステップＳ２３０７）、まだタイムアウトではないと判断した場合（ステップＳ２３０７でＮｏの判断）はチャネル利用状況検出測定を行い（ステップＳ２３０８）、位置情報の確認（ステップＳ２３０１）からやり直す。また、タイムアウトであると判断された場合（ステップＳ２３０７でＹｅｓの判断）は、通信不可であると判断（ステップＳ２３０９）し、ユーザもしくは上位レイヤに対して通知を行うことになる。タイムアウトの指標としては、再測定の回数、時間などが考えられる。

図２４は、上述した図２３における通信チャネル決定（ステップＳ２３０５）処理の詳細なフロー図である。この通信チャネル決定処理は通信を行うチャネルの候補のなかから一つのチャネルを選択し、そのチャネルについて通信チャネルに決定できるかどうかを判定している。まず、１つのチャネルを選択し（ステップＳ２４０１）、このチャネルについて、国の法律より電波の送信が禁止されているチャネルであるかもしくは、電波天文のように非常に干渉に弱い機器がそのチャネルを使用中であり送信が禁止されているチャネルであるかどうかを判断する（ステップＳ２４０２）。送信を禁止されているチャネルであれば、即座に通信チャネルにはできないと判断し（ステップＳ２４０５）、次の候補のチャネルに処理を移す（ステップＳ２４０６）。一方、送信禁止チャネルでない場合は、通信を行う機器において空きチャネルであるかどうかを判断する（ステップＳ２４０３）。ここでは、ＳＴ２２６およびＳＴ２２７において空きチャネルであるかどうかを判断する。図１６の例では、Ｓ４０４において、チャネルｆ０７ＭＨｚはＳＴ２２６およびＳＴ２２７について空きチャネルであると判断でされているため、ステップＳ２４０３の条件はＹｅｓとなる。この場合は、チャネルｆ０７ＭＨｚを通信チャネルと設定する（ステップＳ２４０８）。もし、共通の空きチャネルが存在せずステップＳ２４０３の判定がＮｏとなった場合、さらにそのチャネルについて、送信側で使用しているものの受信側で使用していない通信が存在するかどうかを判断する（ステップＳ２４０４）。この例では、ＴＶ放送について、放送局２０１は送信しているが、周辺に存在するＴＶ受信アンテナ２１３および２２３と接続しているＴＶ２１４および２２４が受信していないチャネルであるかどうかを判定する。

ここで「周辺」の判断は、前述した式（２）を用いて、ＳＴ２２６およびＳＴ２２７の送信信号がＴＶ受信アンテナ２１３および２２３に対して干渉を与えるかどうかで判断する。干渉が雑音以下に抑えられる位置・アンテナ指向性・送信電力であればＳ１００４の判断はＹｅｓとなる。この場合は、そのチャネルを通信チャネルと設定する（ステップＳ２４０８）。干渉が雑音以下に抑えられない場合は、通信チャネルにはできないと判断し（ステップＳ２４０５）、次の候補のチャネルに処理を移す（ステップＳ２４０６）。すべてのチャネルについて判定を行い（ステップＳ２４０６）、通信チャネルが決定しない場合は、通信チャネルなしと判断する（ステップＳ２４０７）。

図２５は、ＤＢ情報を用いた通信を行う際のメッセージ交換に関するシーケンス図である。ここではＳＴ２２６とＳＴ２２７がアドホックモードで通信を行う場合を例に示す。ＳＴ２２６は通信を開始する要求が発生した場合、ＡＰ２２５に対して通信開始要求のメッセージを送信する（ステップＳ２５０１）。このとき、アドホックモードで他のＳＴと通信を行いたい場合は通信したい相手の識別番号などの情報を含む。図２５の場合はＳＴ２２７と通信を行いたいという要求であるので、ＳＴ２２７の識別番号をＡＰ２２５に対して通知する。なお、この識別番号は、ネットワークが形成されたとき（電源投入時など）や、定期的な更新を通じて、あらかじめＡＰ２２５が管轄するＳＴの識別情報は知っているものとする。また、このとき同時に、ＳＴ２２６の位置情報もＡＰ２２５に対して通知する。このとき、ＡＰ２２５に対してこれらの情報を通知する際には、あらかじめ定められた通知専用チャネルを用いて通信を行っても良いし、あらかじめ定められた制御専用チャネルを用いてＡＰ２２５に対して情報を通知するチャネルを伝えても良い。また、干渉測定を行った上で、干渉が存在しない任意のチャネルを用いて、通知を行っても良い。

ＳＴ２２６がＳＴ２２７と通信を開始したいという要求を受け取ったＡＰ２２５は、まず、ＳＴ２２７に対してＳＴ２２７の位置を確認するために位置情報要求を発行する（ステップＳ２５０２）。ＳＴ２２７はＡＰ２２５に対して、現在ＳＴ２２７が存在する位置情報（場所情報）を通知する（ステップＳ２５０３）。その後ＡＰ２２５は、その地域の干渉情報を持つＤＢ２０２に対して、チャネル利用状況を要求する。ＤＢ２０２は要求に応じて最新の情報を提供する。

ＡＰ２２５では、ＳＴ２２６の位置情報、ＳＴ２２７の位置情報、ＤＢ２２０から得た情報、ＡＰ２２５内にあるＤＢの情報などを用いて情報の信頼度を計算する（ステップＳ２５０４）。

ここでは、例としてＳＴ２２６におけるチャネルｆ０７ＭＨｚの情報についての信頼度計算例を、図１６を用いて示す。ＡＰ２２５に存在するチャネルｆ０７ＭＨｚについての情報は、ＳＴ２２６で測定された情報（１６Ａ）とＳＴ２２７で測定された情報である（１６Ｂ）。これらの情報を用いてＳＴ２２６におけるチャネルｆ０７ＭＨｚにおける情報の信頼度を算出する。現在時刻を１２：２１：５２．２０として、ＳＴ２２６とＳＴ２２７の距離を５ｍとすると、式（７）のようになる。

となる。ここではＳＴ２２６の位置である。この結果、信頼度が閾値を上回れば、これらの情報を用いて空きチャネル認識を行い（ステップＳ２５０５）、また、信頼度が閾値を下回れば、信頼度を上げるための処理が行われる。信頼度を上げるためには、この場合には、ＳＴ２２６に再度チャネル利用状況測定を行わせることが考えられる。そのほかにも、ＳＴ２２６がチャネル利用状況測定を行うことができないＳＴであった場合などは、できるだけ近くにいるチャネル利用状況測定装置に対して、チャネル利用状況測定を行わせることも考えられる。

ここで空きチャネルかどうかの判定を、図１６の例において、受信電力−５０ｄＢｍを用いて判断を行うと、ＳＴ２２６にとって、チャネルｆ０２ＭＨｚおよびチャネルｆ０７ＭＨｚは空きチャネルであり、ＳＴ２２７にとってはチャネルｆ０７ＭＨｚが空きチャネルである。

その後、ＡＰ２２５では、ＳＴ２２６の位置情報、ＳＴ２２７の位置情報、ＤＢ２２０から得た干渉情報などを用いて、図２４で説明する方法で通信帯域（通信チャネル）を選択・決定する（ステップＳ２５０６）。

通信帯域が決定すると、ＳＴ２２６およびＳＴ２２７に対して通知する（ステップＳ２５０７、Ｓ２５０８）。ＳＴ２２６とＳＴ２２７は通知された通信帯域を用いて所望の通信を行う（ステップＳ２５０９）。例えば、ＳＴ２２６は通知されたチャネルを用いてプリアンブルを送信し、ＳＴ２２７はＳＴ２２６の送信するプリアンブルを受信してＡＣＫを返す。ＳＴ２２６ではＡＣＫを受信すると、送信したいデータの送信を開始する。このときＡＰ２２５ではＤＢにＳＴ２２６とＳＴ２２７が通信中であることを登録しておく。通信中であるチャネルをＡＰ２２５が把握することで、新たに通信を行いたい要求が発生した場合に、ＳＴ２２６とＳＴ２２７行っている通信を阻害することを防ぐ。

ＳＴ２２６とＳＴ２２７は、通信が終了すると（ステップＳ２５１０）、ＡＰ２２５に対して通信終了の旨を通知し（ステップＳ２５１１、Ｓ２５１２）、ＡＰ２２５では、ＳＴ２２６とＳＴ２２７の通信中である旨の情報をＤＢから削除し、そのチャネルを他の通信に対して開放する。

このように、無線ＬＡＮのＳＴにチャネル利用状況検出を行わせ、信頼度を用いて空きチャネルを判定し、ＴＶの受信情報や、地域サーバにおける情報を得て、通信帯域を決定し、ＡＰがＳＴに対して使用するチャネルを指定することで、ＴＶ放送が行われていない時間帯、周辺のＴＶが受信していない周波数帯・場所、他のＳＴが通信を行っていない周波数帯・場所を用いて、ＳＴ−ＡＰ間、ＳＴ−ＳＴ間の通信を行うことができるため、システム毎に周波数を割り当てる方式と比較して、周波数利用効率が飛躍的に向上する。

（第４の実施形態）
次に本発明の第４の実施形態（実施例４）について説明する。本実施例はセルラ無線システムがレーダーや電波天文の周波数帯域を用いて通信を行う場合の例である。

図２６は本実施例に係るシステム構成例を示す図である。電波天文受信機５０１は地域ＤＢ５０２と有線もしくは無線を介して現在の無線チャネル利用状況についての情報交換ができる。また、基地局５０６と基地局５０７はそれぞれ無線チャネル利用状況に関するデータベース（ＤＢ）を持っていて、地域ＤＢ５０２を介してそれぞれの情報交換ができる。端末５０４、端末５０５は基地局５０６の管轄にあり、端末５０８は基地局５０７の管轄にあるものとする。それぞれの端末においても、無線チャネル利用状況データベースを持つ。また、これらの端末は管轄する基地局と無線通信を行い、基地局同士は有線で通信を行う。端末同士が通信を行うときは、いずれかの基地局を介して通信を行う。レーダー５０３は周囲に信号を発信していて、基地局５０６や端末５０４の位置に対して、ある無線チャネルにおいて干渉を与えているものとする。

基地局５０６の構成は、前述した実施例３のＡＰ２２５の構成とほぼ同じであり、相違点は、ＴＶ入力ＩＦが無い点である。

図２７は端末５０４の概略構成を示す図である。図２７の端末５０４は、使用可能性のある周波数帯域の無線チャネルをスキャンし、干渉を測定する干渉測定部５０４１、干渉測定部５０４１における無線チャネルのスキャン結果に基づいて空きの無線チャネルを認識する空きチャネル認識部５０４２、空きチャネル認識部５０４２において、認識した空きチャネルの情報をデータベース５０４４に登録する情報登録部５０４３、データベース５０４４から受け取った空き状態（使用中でない）の無線チャネルに関する情報を基に通信チャネルを設定する通信チャネル設定部５０４７、設定した通信チャネルを用いて送信すべき信号を変調すると共に、受信した信号を復調する無線通信送受信部５０４６、上位レイヤからの指令に基づき、各種のコマンドを生成するコマンド生成部５０４５を備える。

図２８は、端末５０４の無線チャネル利用状況を保存するデータベースＤＢ５０４４における無線チャネル利用状況情報の例を示す図である。端末５０４は通信を行う無線チャネルの候補である、ｆ０１ＭＨｚ，ｆ０２ＭＨｚ，ｆ０３ＭＨｚ，ｆ０４ＭＨｚについて位置Ｎｘ０１，Ｅｙ０１において干渉を測定し、その結果をＤＢに記録する。図２８の例では、ｆ０１ＭＨｚ，ｆ０２ＭＨｚ，ｆ０３ＭＨｚでは干渉は測定されず、ｆ０４ＭＨｚでは干渉が測定されている。また、電波天文の利用状況については基地局５０５から通知されている。

図２９は、端末５０５の無線チャネル利用状況ＤＢに保存される無線チャネル利用状況情報の例である。端末５０４と同様に、ｆ０１ＭＨｚ，ｆ０２ＭＨｚ，ｆ０３ＭＨｚ，ｆ０４ＭＨｚについて位置Ｎｘ０２，Ｅｙ０２において干渉を測定し、その結果をＤＢに記録する。ここでは、測定しているすべての無線チャネルにおいて干渉は測定されていない。また、電波天文の利用状況については基地局５０５から通知されている。

図３０は、基地局５０６の無線チャネル利用状況ＤＢに保存される無線チャネル利用状況情報の例を示す。この例では、端末５０４、端末５０５から通知された測定結果と、ＤＢ５０２から通知された電波天文５０１の利用状況が記録されている。

図３１は、地域ＤＢ５０２に保存される無線チャネル利用状況情報の例である。ここでは、電波天文５０１において測定が開始されると、ＤＢ５０２に対して周波数帯と利用状況が通知される。接続されている基地局５０２および基地局５０７から通知される情報も記録されている。

図３２は、端末が無線チャネル利用状況を基地局へ通知する際のフロー図である。ここで、端末は定期的に無線チャネル利用状況を測定しているものとする。端末は一定時間（例えば１．０秒）が経過すると、無線チャネルの利用状況を測定する。まず、前回の測定で空き領域だと判断された領域について無線チャネル利用状況を測定する（ステップＳ３２０１）。この時、測定した無線チャネルに干渉があると判断されれば（ステップＳ３２０２の判断結果Ｙｅｓ）、端末内のＤＢを更新し、基地局に対して無線チャネル利用状況が変わったことを通知する（ステップＳ３２０３）。通知された基地局は自らのＤＢの情報を更新する。ここで、干渉があるかどうかの判断は、測定した無線チャネルにおいて、受信電力が閾値以下であるかどうかで判断する。ここで、閾値はシステムとしてあらかじめ設定された値であり、例えば−６０ＤＢｍといった電力である。測定した無線チャネルにおいて受信電力が閾値以上の値となった場合、熱雑音以外になんらかの機器から発信された信号が干渉として、その無線チャネルに存在すると判断する。

空き領域について測定が終了した後、前回の測定において干渉が存在すると判断された無線チャネルについて測定を行う（ステップＳ３２０４）。ここでは、測定した無線チャネルに干渉が存在しないと判断されれば（ステップＳ３２０５の判断結果Ｙｅｓ）、端末内のＤＢを更新し、基地局に対して無線チャネル利用状況が変わったことを通知する（ステップＳ３２０６）。同様に、通知された基地局は自らのＤＢの情報を更新する。

図３３は、電波天文５０１が測定を開始した場合に発生するメッセージ交換を示すシーケンス図である。以下、図３３を用いて発生するメッセージ交換を説明する。

電波天文５０１が測定を開始する直前に、電波天文５０１はＤＢ５０２に対して測定開始の旨と、電波天文５０１の位置情報を通知する（ステップＳ３３０１）。ＤＢ５０２は、電波天文５０１が測定を開始するというメッセージを受け取ると、最優先でその情報を、ＤＢ５０２が管轄する地域の基地局５０６および基地局５０７に通知する（ステップＳ３３０２，Ｓ３３０３）。

基地局５０６および基地局５０７では、それぞれの管轄である端末５０５、端末５０４および端末５０８に対してその情報を通知する（ステップＳ３３０４，Ｓ３３０５，Ｓ３３０６）。電波天文が測定を開始するという情報を通知された端末は、この無線チャネルは干渉が存在しなくても、使用不可無線チャネルとして登録される。電波天文が測定を停止したとき、無線チャネルを開放するメッセージが端末に対して通知され、再び使用許可となる。

図３４は、端末５０４が無線チャネル利用状況を測定した結果、干渉が存在するようになったと判断した旨の通知を行うときのメッセージ交換の例を示すシーケンス図である。以下、図３４を用いて発生するメッセージ交換を説明する。

端末５０４において、前回測定した結果（ステップＳ３４０１）、空き無線チャネルであると判断した無線チャネルにおいて、今回の測定において、干渉が存在すると判断した場合（ステップＳ３４０２）、端末５０４は端末５０４を管轄している基地局５０６に対して、端末５０４が存在する位置情報と測定した無線チャネルにおける干渉の情報を通知する（ステップＳ３４０３）。この情報を通知された基地局５０６は、管轄する端末における無線チャネル利用状況が変化したものと判断し、地域の無線チャネル利用状況ＤＢ５０２に対して、その情報を通知する（ステップＳ３４０４）。なお、情報の通知は、無線を介して行われる。あらかじめ定められた通知無線チャネルを用いて端末５０４は、基地局５０６に対して通知を行う。この通知無線チャネルは無線チャネル利用状況情報の通知のみに用いられ、その他のユーザデータに関しては、認識結果から、この通知無線チャネル以外の無線チャネルを用いて通信をする。この通知無線チャネルは、コグニティブシステムに割り当てられた専用無線チャネルであり、他のシステムが使用する事ができないものとする。

図３５は、端末５０４が無線チャネル利用状況を測定した結果、干渉が存在しなくなったと判断した旨の通知を行うときのメッセージ交換の例を示すシーケンス図である。以下、図３５を用いてメッセージ交換を説明する。

端末５０４において、前回測定した結果（ステップＳ３５０１）、干渉の存在する無線チャネルであると判断した無線チャネルにおいて、今回の測定において、干渉が存在しないと判断した場合（ステップＳ３５０２）、端末５０４は端末５０４を管轄している基地局５０６に対して、端末５０４が存在する位置情報と測定した無線チャネルにおける空き無線チャネルの情報を通知する（ステップＳ３５０３）。この情報を通知された基地局５０６は、管轄する端末における無線チャネル利用状況が変化したものと判断し、地域の無線チャネル利用状況ＤＢ５０２に対して、その情報を通知する（ステップＳ３５０４）。

図３６は、端末５０４が通信を開始するときに発生するメッセージ交換の例を示すシーケンス図である。以下、図３６を用いてこのメッセージ交換を説明する。

端末５０４は管轄している基地局５０６に対して、端末５０８との通信要求メッセージを発信する（ステップＳ３６０１）。このメッセージは固定の制御無線チャネルを用いて発信される。この時、通信開始要求と同時に、通信相手の識別情報、端末５０４の位置情報、使用を予定している無線チャネル情報も通知する。

基地局５０６は端末５０８を管轄している基地局５０７に対して、通信開始要求および通信相手の識別情報を通知する（ステップＳ３６０２）。基地局５０７は端末５０８に対して、通信開始の要求および使用予定無線チャネルを通知する（ステップＳ３６０３）。この時基地局５０７から端末５０８に通知する使用予定無線チャネルは端末５０４と基地局５０６の使用予定無線チャネルとは異なるものである。空間的に十分に離れているのであれば、同一の無線チャネルを用いてもかまわない。端末５０８が基地局５０７から通知された使用予定無線チャネルについて使用可能であるならばＡＣＫを返す（ステップＳ３６０４）。端末５０８からＡＣＫの通知を受けた基地局５０７は基地局５０６に対して、ＡＣＫを返し（ステップＳ３６０５）、さらに、基地局５０６は端末５０４に対してＡＣＫを返す（ステップＳ３６０６）。これらの手続きを経て端末５０４は基地局５０６・基地局５０７を経由し、端末５０８と通信を行う（ステップＳ３６０７）。

図３７は、端末５０５が通信を開始するときに発生するメッセージ交換の例を示すシーケンス図である。以下、図３７を用いてこのメッセージ交換を説明する。

端末５０５は管轄している基地局５０６に対して、端末５０８との通信要求メッセージを発信する（ステップＳ３７０１）。このメッセージは固定の制御無線チャネルを用いて発信される。この時、通信開始要求と同時に、通信相手の識別情報、端末５０５の位置情報、使用を予定している無線チャネル情報も通知する。基地局５０６は端末５０８を管轄している基地局５０７に対して、通信開始要求および通信相手の識別情報を通知する（ステップＳ３７０２）。基地局５０７は端末５０８に対して、通信開始の要求および使用予定無線チャネルを通知する（ステップＳ３７０３）。端末５０８が基地局５０７から通知された使用予定無線チャネルについて使用可能であるならばＡＣＫを返す（ステップＳ３７０４）。端末５０８からＡＣＫの通知を受けた基地局５０７は基地局５０６に対してＡＣＫを返す（ステップＳ３７０５）。また、基地局５０６は端末５０５から通知された使用予定無線チャネルについて、干渉が存在するなどの理由で使用不可であると判断した場合、基地局５０７とのメッセージのやり取りと並行して、端末５０５に対して指定した無線チャネルが使用不可である旨を通知する（ステップＳ３７０６）。この時、同時にその理由も通知する。ここでは、端末５０５では干渉として測定できなかったレーダー５０３の信号が、基地局５０６にとっては干渉となっていて空き無線チャネルと判定されていなかったものとする。基地局５０６において指定された無線チャネルにおいて干渉が存在するかどうかは、位置情報から基地局５０６の近傍にある端末５０４に干渉測定させた結果を用いても良いし、基地局５０６自身で干渉測定を行った結果を用いても良い。使用不可である理由について、例えば、端末５０４の測定情報と干渉の到来方向推定情報、基地局５０６の測定情報と干渉の到来方向推定情報を用いて、三角測定を行い、干渉源であるレーダー５０３の位置を特定して、端末５０５に通知することも考えられる。この場合、端末５０５と基地局５０６は送信信号のビームの方向をお互いの方向に向けるか、ヌルの方向をレーダー５０３の方向に向けて通信を行うことで、レーダー５０３の干渉を回避できる。このような方法で、端末５０５は再び基地局５０６に対して使用予定無線チャネルを通知し（ステップＳ３７０７）、基地局５０６は、端末５０５から指定された無線チャネルが使用できる無線チャネルであり、かつ、基地局５０７からＡＣＫが返されていることを確認した後、端末５０５に対してＡＣＫを返す（ステップＳ３７０８）。これらの手続きを経て端末５０５は基地局５０６・基地局５０７を経由し、端末５０８と通信を行う（ステップＳ３７０９）。

このように、セルラ無線システムの端末および基地局が無線チャネル利用状況測定を行い、電波天文・レーダーの利用状況や、地域サーバにおける情報を得ることで、干渉が存在しない時間帯・周波数帯・場所を認識し、これらの無線チャネルを用いて通信できるため、システム毎に周波数を割り当てる方式と比較して、周波数使用効率が飛躍的に向上する。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施例１に係るコグニティブ無線システムの概略構成を表す図。無線端末装置１０５の概略構成図。内部データベースＤＢ１０３の機能を示す概略構成図。検出装置１０２の機能を示す概略構成図。本発明の実施例１に係るコグニティブ無線システムの各装置の動作を説明するためのシーケンス図。ＤＢ１０３が測定したチャネル利用状況情報の信頼度を計算し、信頼度の高いチャネル利用状況の情報を用いて空きチャネルを認識する例を示すシーケンス図。チャネル利用状況検出装置の機能を含む端末の位置と信頼度の関係の例を説明する図。チャネル利用状況検出装置の機能を含む端末の位置と信頼度の関係の例を説明する図。本発明の実施例２に係る端末１０５，１０６の概略構成を示すシーケンス図。実施例２における処理およびメッセージ交換の例を示すシーケンス図。本発明の実施例３に係るシステムの概略構成を示す図。アクセスポイントＡＰ２２５の概略構成を示す図。無線端末ＳＴ２１６の概略構成を示す図。アクセスポイント内部のデータベース情報の更新を行うための処理フロー図。アクセスポイントＡＰ２２５が保有しているデーターべースに保存されている情報を示す図。図１５に示した情報テーブルの変形例を示す図。各データーベースが無線チャネル利用状況情報を収集するためのメッセージのやり取り例を示すシーケンス図。データベースＤＢ２０２が保有している情報で、ある位置における周波数帯の利用状況の情報とその情報を取得した情報ソースを表す図。図１８に示した情報テーブルの変形例を示す図。ＤＢ２０２に保存された情報を使用して通信を開始するためのフロー図。データベース情報を用いた通信を行う際に発生するメッセージのやり取りを示すシーケンス図。通信帯域決定アルゴリズムを示すフロー図。データベース情報を用いて通信を開始するためのシステム全体としての処理フロー図。図２３における通信チャネル決定処理の詳細を示すフロー図データベース情報を用いた通信を行う際のメッセージ交換に関するシーケンス図。本発明の実施例４に係るシステム構成例を示す図。端末５０４の概略構成を示す図。端末５０４内のデータベースにおける無線チャネル利用状況情報の例を示す図。端末５０５内のデータベースにおける無線チャネル利用状況情報の例を示す図。基地局５０６内のデータベースにおける無線チャネル利用状況情報の例を示す図。地域ＤＢ５０２に保存される無線チャネル利用状況情報の例を示す図。実施例４において、端末が無線チャネル利用状況を基地局へ通知する際のフロー図。電波天文５０１が測定を開始した場合に発生するメッセージ交換を示すシーケンス図。端末５０４が無線チャネル利用状況を測定した結果、干渉が存在すると判断した旨を通知するときのメッセージ交換の例を示すシーケンス図。端末５０４が無線チャネル利用状況を測定した結果、干渉が存在しなくなったと判断した旨を通知するときのメッセージ交換の例を示すシーケンス図。端末５０４が通信を開始するときに発生するメッセージ交換の例を示すシーケンス図。端末５０５が通信を開始するときに発生するメッセージ交換の例を示すシーケンス図。

符号の説明

１０１・・・端末１０５５，１０６で構成される無線通信システム、
１０２・・・無線チャネル利用状況検出装置
１０３・・・無線チャネル利用状況内部データベース装置
１０４・・・無線チャネル利用状況外部データベース装置
１０５，１０６・・・無線端末装置

Claims

自己の無線システム以外の他の無線システムに割り当てられた周波数帯域のうち、使用可能性がある周波数帯域をスキャンして無線チャネルの利用状況を検出する無線チャネル利用状況検出装置と、
前記検出装置が検出した無線チャネルの利用状況に関する情報を受け取る第１の情報収集手段を備えた第１の無線チャネル利用状況データベース装置と、
前記他の無線システムに割り当てられている周波数帯域における無線チャネルの利用状況を保存する第２の無線チャネル利用状況データベース装置と、
前記第１の無線チャネル利用状況データベース装置に設けられ、前記第２の無線チャネル利用状況データベース装置から供給される前記他の無線システムに割り当てられている周波数帯域における無線チャネルの利用状況を受け取る第２の情報収集手段と、
前記第１の情報収集手段と第２の情報収集手段で収集した情報に基づいて、自己の無線システムにおける通信に用いる無線チャネルの情報を、管轄する無線端末装置に通知する通知手段を備えたことを特徴とするコグニティブ無線システム。
前記第１の無線チャネル利用状況データベース装置は、前記第２の情報収集手段を介して供給された前記他の無線システムに割り当てられている周波数帯域における無線チャネルの利用状況と前記第１の情報収集手段を介して供給された情報を整理してデータベースに情報を登録する登録手段を備え、前記無線端末装置に対して、前記データベースに登録した情報を、前記通知手段を用いて前記無線端末装置に供給することを特徴とする請求項１記載のコグニティブ無線システム。
前記無線チャネル利用状況検出装置はさらに、自己の位置を検出する位置情報検出手段を備え、検出した自己の位置を前記第１の無線チャネル利用状況データベース装置に供給し、前記第１の無線チャネル利用状況データベース装置は、収集した無線チャネル利用状況を前記位置情報と対応付けて前記データベースに保存することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコグニティブ通信システム。
前記無線端末装置はさらに、自己の位置情報を検出する位置情報検出手段を備え、検出した前記無線端末装置の位置情報を、前記第１の無線チャネル利用状況データベース装置に供給し、前記第１の無線チャネル利用状況データベース装置は、収集した無線チャネル利用状況を、前記無線端末装置の位置情報と対応付けて保存することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコグニティブ無線システム。
前記無線端末装置は、他の無線端末装置と通信を行う際に、通信に用いる無線チャネルに関する情報を前記第１の無線チャネル利用状況データベース装置に予め通知することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のコグニティブ無線システム。
前記無線端末装置は、他の無線通信端末装置と通信を行う際に、通信に用いる無線チャネルに関する情報に加えて、予想通信時間を前記第１の無線チャネル利用状況データベース装置に予め通知することを特徴とする請求項５記載のコグニティブ無線システム。
前記予想通信時間は、前記無線端末装置がバースト通信を行うときの送信時間とその周期であることを特徴とする請求項６記載のコグニティブ無線システム。
前記通信に用いる無線チャネルに関する情報は、通信を行う周波数帯域であることを特徴とする請求項５記載のコグニティブ無線システム。
使用可能性がある周波数帯域をスキャンして前記周波数帯域における無線チャネルの利用状況を検出する無線チャネル利用状況検出機能を備え、検出した前記利用状況を保存する内部データベースとを備えた無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）アクセスポイントと、
使用可能性がある周波数帯域をスキャンして前記周波数帯域における無線チャネルの利用状況を検出する無線チャネル利用状況検出機能を備え、前記無線ＬＡＮアクセスポイントと無線通信を行う無線ＬＡＮステーションと、
前記無線ＬＡＮアクセスポイントに割り当てられた周波数帯域とは異なる周波数帯域が割り当てられている無線システムにおける当該周波数帯域の無線チャネル利用状況に関する情報を保存する外部データベースと、
前記無線ＬＡＮアクセスポイントと有線または無線で接続すると共に、テレビジョン放送を受信する機能を備えたテレビ受信機能付き無線機とを備え、
前記無線ＬＡＮアクセスポイントは、
前記テレビ受信機能付き無線機、前記外部データベース、自らが備える前記無線チャネル利用状況検出機能もしくは前記無線ＬＡＮステーションが備える無線チャネル利用状況検出機能から、無線チャネルの利用状況に関する情報を収集する情報収集手段と、
前記情報収集手段で収集した情報を、前記内部データベースに登録するデータベース登録手段と、
前記内部データベースの情報を用いて空きの無線チャネルから通信に用いる無線チャネルを選択する通信用無線チャネル選択手段と、
前記通信用無線チャネル選択手段が選択した通信用無線チャネルの情報を、前記無線ＬＡＮステーションに対して配布する通信無線チャネル配布手段とを具備したことを特徴とするコグニティブ無線システム。
前記第１の無線チャネル利用状況データベース装置は、入手した情報の信頼度を算出することを特徴とする請求項１記載のコグニティブ無線システム。
前記第１の無線チャネル利用状況データベース装置における情報の信頼度の算出は、無線チャネル利用状況を検出する無線チャネル利用状況検出装置の場所と無線端末装置との距離が近いほど、信頼度を高くするように算出することを特徴とする請求項１０記載のコグニティブ無線システム。
前記無線チャネル利用状況検出装置は、無線チャネル利用状況検出を行う時刻を前記第１の無線チャネル利用状況データベース装置に対して通知し、前記第１の無線チャネル利用状況データベース装置は、無線チャネル利用状況検出を行う時刻と、信頼度の計算を行う時刻との差が小さいほど、信頼度を高くするように信頼度を算出することを特徴とする請求項１０記載のコグニティブ無線システム。
前記無線チャネル利用状況検出装置は、無線チャネル利用状況検出を行う際のアンテナ利得を前記第１の無線チャネル利用状況データベース装置に対して通知し、前記第１の無線チャネル利用状況データベース装置は、前記アンテナ利得が高いほど、信頼度を高くするように信頼度を算出することを特徴とする請求項１０記載のコグニティブ無線システム。
前記無線チャネル利用状況検出装置と前記無線端末装置は自己の位置情報を前記第１の無線チャネル利用状況データベース装置に対してそれぞれ通知し、前記無線チャネル利用状況検出装置は、無線チャネル利用状況検出を行う際のアンテナ指向性パターンを前記第１の無線チャネル利用状況データベース装置に対して通知し、前記第１の無線チャネル利用状況データベース装置は、前記アンテナ指向性パターンと前記位置情報から、アンテナ利得を得て、このアンテナ利得が高いほど、信頼度を高くすることように信頼度を算出することを特徴とする請求項１０記載のコグニティブ無線システム。
前記第１の無線チャネル利用状況データベース装置は、２つ以上の前記無線チャネル利用状況検出装置から得た情報の信頼度を累積加算した結果を用いて該無線チャネル利用状況検出装置に対して優劣をつけることを特徴とする請求項１０記載のコグニティブ無線システム。