JP2011023849A - コグニティブ無線通信用スペクトラムセンサー及びコグニティブ無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は，複雑度の低さと小型を維持しつつ，多機能化を図ることができるコグニティブ無線通信用スペクトラムセンサーなどを提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明のスペクトラムセンサー１は，スペクトラムのセンシングを行うためのセンシングモードと，無線通信デバイスとの間で制御信号の送受信を行うための送受信モードとを含む動作モードから選択された１つの動作モードで動作可能に構成されている。スペクトラムセンサー１は，コントローラー２９を含み，当該コントローラー２９によって動作モードが切り替えられる。また，このスペクトラムセンサー１は，消費電力が少なくて済む。
【選択図】図１

Description

本発明は，コグニティブ無線通信用スペクトラムセンサー及びコグニティブ無線通信方法などに関する。

複数の無線通信デバイスの間では無線通信が行われる。このような無線通信では，スペクトラムの需要が増している。スペクトラムの不足という問題に対処するために，動的スペクトラムアクセスに関する技術が提案されている。この動的スペクトラムアクセスに関する技術の一例としては，コグニティブ無線が挙げられる。

このコグニティブ無線を利用した無線通信（以下，「コグニティブ無線通信」ともいう）では，占有されていないか又は利用効率の低い周波数帯域や時間帯が積極的に利用される。具体的には，コグニティブ無線通信では，スペクトラムセンシングを行うことで，利用されている可能性がある周波数帯域から，利用可能な周波数帯域を特定し，そして，特定された周波数帯域を，無線通信デバイスに対して動的に割り当てている（例えば，特許文献１参照。）。これにより，スペクトラムの不足が解消される。

また，近年では，コグニティブ無線通信において，センシング情報を高速で取得することが求められている。これが実現できれば，動的スペクトラムアクセスが円滑に進み，その結果，通信効率が高まることが期待される。

この実現のために，スペクトラムセンシング専用のハードウェアを開発することが考えられる。しかし，スペクトラムセンシング専用のハードウェアを無線通信デバイスに搭載すると，その分だけ，無線通信デバイスの複雑度が高まるだけでなく，消費電力が多くなり，さらには，無線通信デバイスのサイズも大型化することとなる。

また，コグニティブ無線通信では，センシング情報の信頼性を高めることも求められている。この実現には，既存の無線通信サービスに干渉を与えることなく，センシングの機会を増やすことが求められる。ここで，上記のスペクトラムセンシング専用のハードウェアは，大型であるため，スペクトラムセンシングで対象となる，地理的な領域又は空間に分配した場合，既存の無線通信サービスに干渉を与えかねない。したがって，センシング情報の信頼性を高めるためには，スペクトラムセンシングを小型の装置で実現することが求められる。

そこで，スペクトラムセンシングを実現することが可能な小型の装置として，スペクトラムセンサーが提案されている（例えば，非特許文献１参照。）。しかしながら，スペクトラムセンサーは，スペクトラムセンシングに特化することで，小型化の実現を図ったものであり，スペクトラムセンシング以外の機能を持たせることができなかった。

特開２００７−０８８９４０号公報

デメシ ヨハネス アレムスグド他， "Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ ｒａｄｉｏ ｗｉｔｈ ｓｍａｒｔ ｓｅｎｓｉｎｇ： Ｅｎａｂｌｉｎｇ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｕｓｅ ｃａｓｅｓ"，社団法人電子情報通信学会（ＩＥＩＣＥ），Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ，沖縄，２００８年１０月

そこで，本発明は，複雑度の低さと小型なサイズとを維持しつつ，多機能化を図ることができるコグニティブ無線通信用スペクトラムセンサーを提供することを主な目的とする。また，本発明は，そのようなコグニティブ無線通信用スペクトラムセンサーを用いたコグニティブ無線通信方法などを提供することも目的とする。

また，本発明は，多機能であっても，消費電力の少ないコグニティブ無線通信用のスペクトラムセンサーを提供することを二次的な目的とする。また，本発明は，そのようなコグニティブ無線通信用スペクトラムセンサーを用いたコグニティブ無線通信方法などを提供することも目的とする。

本発明は，基本的には，コグニティブ無線通信用のスペクトラムセンサーに関する。このスペクトラムセンサーは，コグニティブ無線通信が可能な無線通信デバイスを含むコグニティブ無線通信システムにおいて，多周波数帯域にわたるスペクトラムのセンシングを行うためのものである。

スペクトラムセンサーの動作モードとしては，センシングモードと，送受信モードとがある。ここで，センシングモードは，スペクトラムのセンシングを行うための動作モードであり，送受信モードは，無線通信デバイスとの間で制御信号の送受信を行うための送受信モードである。

そして，スペクトラムセンサーは，動作モードを制御するコントローラーを含んでいる。このコントローラーは，動作モードが送受信モードである場合において，無線通信デバイスから，スペクトラムのセンシングを行う旨の指示情報を受信したと検出されたときは，動作モードをセンシングモードに切り替えるように構成されている。

このように，本発明のスペクトラムセンサーでは，センシングモードだけでなく，送受信モードでも動作可能となっている。このように，従来のスペクトラムセンサーを送受信モードで動作可能に構成することで，従来のスペクトラムセンサーの多機能化を実現できるとともに，スペクトラムセンサーが過度に大型化することや複雑度が過度に高まることを回避することができる。

また，本発明の他の側面では，上記スペクトラムセンサーが，無線通信デバイスとの間で制御信号の送受信を行うための第１のアンテナと，スペクトラムのセンシングを行うための，複数の第２のアンテナで構成されたアンテナ群と，第１のアンテナに接続されるとともに，アンテナ群に接続された検出器とを含んでいる。この場合，上記コントローラーは，第１のアンテナと検出器との間の接続／遮断，及び，アンテナ群と検出器との間の接続／遮断を制御することにより，動作モードの切り替えを行うようになっている。このように構成することで，第１のアンテナを送受信モードで使用し，第２のアンテナをセンシングモードで使用し，検出器（つまり，従来のスペクトラムセンサーに既存のハードウェア）を共有することができる。これにより，スペクトラムセンサーの大型化を確実に回避することができる。また，検出器を共有しているので，消費電力も少ないままで済む。すなわち，多機能化させても，消費電力が少ないスペクトラムセンサーを提供することができることとなる。

さらに，本発明の他の側面では，上記検出器が，積分処理を含むエネルギー検出を行うものである。そして，上記コントローラーは，動作モードに応じて，検出器による積分区間を変更するようになっている。このように構成することで，動作モードが変わっても積分区間を調整することが可能となり，上述した検出器の共有を確実に行うことができる。

また，本発明の他の側面では，上記コントローラーは，動作モードがセンシングモードであるときに，検出器が検出した情報を分析し，その分析結果に基づいて，無線通信デバイスを制御するために必要な制御情報を生成する。また，上記コントローラーは，動作モードが送受信モードであるときに，制御情報を無線通信デバイスに送信する。これにより，無線通信デバイスが制御情報を生成する処理の少なくとも一部をなくすことができ，スペクトラムセンシングの高速化を図ることができる。

さらに，本発明の他の側面では，上記スペクトラムセンサーが，複数の第２のアンテナと同じ数のバンドパスフィルターを含んでいる。ここで，バンドパスフィルターの各々は，複数の第２のアンテナの１つと検出器との間に設けられているとともに，バンドパスフィルターは，互いに異なる周波数帯域のスペクトラムを取り出すことが可能に構成されているとともに，複数の第２のアンテナが受信したスペクトラムの周波数帯域の全領域をカバーするように設けられている。そして，上記コントローラーは，動作モードがセンシングモードであるときに，複数の第２のアンテナと検出器との間の接続／遮断を制御することにより，所定の周波数帯域のスペクトラムを検出器に入力させる。これにより，スペクトラムセンシングを確実に行うことができる。また，接続／遮断の制御により，特定の周波数領域のスペクトラムをセンシングすることが可能となるので，その周波数領域でのセンシング期間を長く確保することができる。

また，本発明の別の側面は，コグニティブ無線通信方法に関する。この無線通信方法は，コグニティブ無線通信システムにおいて，コグニティブ無線通信を行うためのものである。ここで，コグニティブ無線通信システムは，コグニティブ無線通信が可能な無線通信デバイスと，多周波数帯域にわたるスペクトラムのセンシングを行うためのコグニティブ無線通信用スペクトラムセンサーとを含んでいる。このスペクトラムセンサーは，スペクトラムのセンシングを行うためのセンシングモードと，無線通信デバイスとの間で制御信号の送受信を行うための送受信モードとを含む動作モードから選択された１つの動作モードで動作可能に構成されている。

そして，上記無線通信方法では，動作モードが送受信モードである場合において，スペクトラムセンサーが，無線通信デバイスから，スペクトラムのセンシングを行う旨の指示情報を受信したことを検出したときは，動作モードを，センシングモードに切り替える。このように，この別の側面によっても上述した効果と同等の効果を奏することができる。

本発明によれば，無線通信デバイスに既存のハードウェアを利用することで，複雑度の低さと小型を維持しつつ，スペクトラムセンシングだけでなく，制御信号の送受信も可能なコグニティブ無線通信用スペクトラムセンサーを提供することができる。すなわち，コグニティブ無線通信用スペクトラムセンサーの多機能化を図ることができる。また，本発明によれば，多機能であっても，消費電力の少ないコグニティブ無線通信用のスペクトラムセンサーを提供することができる。

図１は，本発明のコグニティブ無線通信用スペクトラムセンサーの構成を模式的に示すブロック図である。 図２は，図１におけるスペクトラムセンサーにおいて行われる処理の一例を示すフローチャートである。

以下，図面を用いて本発明を実施するための形態を説明する。しかしながら，以下説明する形態はある例であって，当業者にとって自明な範囲で適宜修正することができる。

図１は，本発明のコグニティブ無線通信用スペクトラムセンサーの構成を模式的に示すブロック図である。

図１に示すスペクトラムセンサー１は，コグニティブ無線通信システムを構成する構成要素の１つである。そして，このスペクトラムセンサー１は，コグニティブ無線通信システムにおいて，コグニティブ無線通信を行うために必要なスペクトラムセンシングを行うためのものである。スペクトラムセンシングとは，コグニティブ無線通信などの無線通信に利用される可能性のある周波数環境をスキャンして，スペクトラムの利用状況を分析可能な情報（センシング情報）を取得することをいう。また，本態様に係るスペクトラムセンサー１（二重スペクトラムセンサー）は，さらに，コグニティブ無線通信システムを構成する他の構成要素（コグニティブエンジンやデータアーカイブ）からセンシング制御情報を受信したり，他のスペクトラムセンサーからセンシング情報を受信したり，他の構成要素に対してセンシング情報やセンシング制御情報を送信したりすることができるように構成されている。すなわち，本態様に係るスペクトラムセンサー１は，スペクトラムセンシング及び送受信の一方又は双方を達成可能に（つまり，二重の目的を兼ねるように）構成されている。

具体的には，スペクトラムセンサー１を構成する複数の機能ブロックが図１に示されている。図１に示すように，スペクトラムセンサー１は，受信部２０と，検出器２５と，出力部２７と，メモリ２８と，コントローラー２９とを備えている。また，スペクトラムセンサー１は，送受信モードと，センシングモードとの間で動作モードが切り替え可能に構成されており，デフォルトの状態では，送受信モードに設定されている。ここで，送受信モードは，他の無線通信デバイスとの間で制御信号の送受信を行うためのモードである。センシングモードは，スペクトラムセンシングを行って，センシング情報を取得するためのモードである。

受信部２０は，スペクトラムセンサー１又はスペクトラムセンサー１が搭載されたデバイスの前方端に配置されており，複数のアンテナ２２と，フィルター群２３を含む。各アンテナ２２は，無線通信デバイスとの間で制御信号の送受信を行ったり，スペクトラムセンシングを行ったりするためのものである。フィルター群２３は，アンテナ２２の数と同じ数のバンドパスフィルター（ＢＰＦ）Ｂ₀，Ｂ₁，Ｂ₂，…，Ｂ_Nを含んでいる。各バンドパスフィルターは，１つのアンテナ２２に接続されている。フィルター群２３を構成する複数のバンドパスフィルターは，アンテナ２２を介して受信した無線の周波数領域から，特定の周波数帯域のスペクトラムを受信できるように，フィルターバンクを構成している。すなわち，各バンドパスフィルターは，特定の周波数帯域の信号を受信できるようにチューニングされている。

バンドパスフィルターＢ₀とそれに接続されているアンテナ（第１のアンテナ）は，スペクトラムセンサー１の受信機能を果たすために設けられたものであり，送受信部の受信専用部位に相当する。そして，このバンドパスフィルターＢ₀と，それに接続されているアンテナ及び検出器２５は，受信チェーン（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ ｃｈａｉｎ）３０を構成する。

一方で，残りのバンドパスフィルターＢ₁，Ｂ₂，…，Ｂ_Nとそれらに接続されているアンテナ群（第２のアンテナ）は，スペクトラムセンシングに用いるために設けられたものである。バンドパスフィルターＢ₁，Ｂ₂，…，Ｂ_Nの各々も，アンテナの１つと検出器２５との間に設けられており，検出器２５に接続されている。また，これらのバンドパスフィルターは，互いに異なる周波数帯域のスペクトラムを取り出すことが可能に構成されているとともに，対応するアンテナ（第２のアンテナ）が受信したスペクトラムの周波数帯域の全領域をカバーするように設けられている。そして，本態様では，バンドパスフィルターＢ₀，Ｂ₁，Ｂ₂，…，Ｂ_Nと，それらに接続されているアンテナ群と，検出器２５とで構成される部分４０により，スペクトラムセンシングを行うことが可能となる。そのため，この部分４０を，本明細書では，スペクトラムセンサー部ともいうこととする。また，コントローラー２９による接続／遮断の制御により，特定の周波数領域のスペクトラムをセンシングすることが可能となっており，これにより，その周波数領域でのセンシング期間を長く確保することができるようになっている。

また，各バンドパスフィルターＢ₀，Ｂ₁，Ｂ₂，…，Ｂ_Nと，検出器２５との間の接続／遮断は，コントローラー２９によって制御されるようになっている。これにより，例えば，多重化されているスペクトラムをセンシングする際においても，センシングの対象となる周波数帯域を柔軟に調節すること（つまり切り替えること）ができる。このようなフィルターバンクを備えることで，適合型広帯域用の前方端アナログフィルターに比較して，スペクトラムセンシングのチャレンジ回数を少なくすることができる。

検出器２５は，スペクトラムセンサー１においてスペクトラムを検出するための機能ブロックである。具体的には，検出器２５は，スペクトラムセンシングと，制御信号の送受信の双方の目的で設けられたハードウェアである。言い換えると，検出器２５は，受信チェーン３０と，スペクトラムセンシング部７０の双方によって共用される。

検出器２５によるスペクトラムの検出は，積分処理を含むエネルギー検出によって行われる。なお，このようなエネルギー検出技術は，ＵＷＢのような無線シグナリング技術では一般的である。そのようなエネルギー検出では，無線信号の検出に際して複雑度の低さを次善な程度に維持することができる。また，スペクトラムセンサー部４０によるスペクトラムセンシングでは，たとえば，ＵＷＢシグナリングを用いて通信を行う。ここで，ＵＷＢシステムでは，ライセンスされていないスペクトラムを利用するため，内部センサーと，コグニティブエンジンに対するセンサーとが選択されることが理想的である。

出力部２７は，検出器２５が検出した結果（例えばセンシング情報）や，コントローラー２９が生成した情報（例えばセンシング制御情報）を，無線を介して出力するためのものである。したがって，図示はしていないが，出力部２７は，出力用のアンテナ（第１のアンテナ）を含んでいる。なお，スペクトラムセンサーが無線通信デバイスに内蔵されている場合には，出力部２７は，無線通信デバイスの出力部を構成するものであってもよい。そして，出力部２７から出力された情報は，他の無線通信デバイスによって受信される。

メモリ２８は，情報を記憶するための記憶部の一例である。メモリ２８には，スペクトラムセンシングの結果得られるセンシング情報や，センシング情報に基づいて生成されたセンシング制御情報が記憶される。

コントローラー２９は，スペクトラムセンサー１において各種の制御を行うためのものである。例えば，コントローラー２９は，スペクトラムセンサー１の動作モードを送受信モードと，センシングモードとの間で切り替える制御を行う。このために，コントローラー２９は，各バンドパスフィルターを制御する。具体的には，各バンドパスフィルターと検出器２５との間の接続／遮断の切り替えを行う。

また，コントローラー２９は，さらに，複数のタスクを実行可能に構成されている。コントローラー２９が実行するタスクとしては，上述した各バンドパスフィルターの制御に加えて，検出器２５における積分区間の制御や，検出器２５で用いる閾値の制御などがある。

積分区間の制御では，コントローラー２９は，具体的には，積分区間の調整を行う。ここで，通信（送受信）に必要な積分区間は，通常，チャネル遅延拡散τ_rms（このチャネル遅延拡散τ_rmsは，屋内でのＵＷＢ用途では，１０ｎｓよりも大きい場合が多い。）によって影響を受ける。一方で，センシングに必要な積分区間は，主に，目標検出の確率によって影響を受ける。そこで，コントローラー２９は，送受信目的及びセンシング目的の一方に応じた積分区間を選択（設定）するように構成されている。このように構成することで，動作モードが変わっても積分区間を調整することが可能となり，検出器２５の共有を確実に行うことができる。また，閾値の制御では，コントローラー２９は，動作モードや状況に応じて，検出器２５が必要とする閾値（例えば，ノイズに対する閾値）を選択（設定）する。

図２は，図１におけるスペクトラムセンサー１において行われる処理の一例を示すフローチャートである。本処理は，スペクトラムセンサー１のコントローラー２９によって実行される。

図２において，まず，ステップＳ１０では，スペクトラムセンサーは，無線通信を行う前の状態では，送受信モードに設定されている。すなわち，無線通信デバイスは，送受信モードがデフォルトとして設定されている。

続いて，受信チェーン３０が，センシングを行う旨の指示（タスク）を他の無線通信デバイス（例えば，コグニティブエンジン（ＣＥ））から受信したことを検出すると（ステップＳ２０でＹＥＳ），コントローラー２９は，スペクトラムセンサーの動作モードをセンシングモードに切り替える（ステップＳ３０）。具体的には，コントローラー２９は，各バンドパスフィルターと検出器２５との間の接続／遮断を制御する。これにより，スペクトラムセンサー部４０では，スペクトラムセンシングが行われることとなる。スペクトラムセンシングは，受信した指示に含まれる制御情報に基づいて行われる。制御情報には，例えば，スペクトラムセンシングをどの周波数帯域で行うべきかを示す情報が含まれている。このスペクトラムセンシングの結果得られるセンシング情報は，メモリ２８に記憶される。また，コグニティブエンジン（ＣＥ）からの指示には，スペクトラムセンサーが，複数の無線通信デバイスが同時に動作していることを検出した場合，その検出結果を示す情報をどの位の頻度で転送（出力）すべきかを示す情報が含まれている。

続いて，ステップＳ４０では，コントローラー２９は，スペクトラムセンシングの結果得られたセンシング情報の分析を行うかどうかを判別する。この分析を行わない場合には，ステップＳ５０をスキップして，後述するステップＳ６０に進む。

ここで，ステップＳ４０の判別処理では，コントローラー２９は，スペクトラムセンサー１の近傍にあるコグニティブエンジン（ＣＥ）の処理能力が相対的に高いことが分かっている場合や，無線通信デバイスとの間の通信速度が高いことが分かっている場合，さらには，コントローラー２９自身の処理能力が低下している場合に，センシング情報の分析を行わないと判別し，逆の場合には，センシング情報の分析を行うと判別するように構成されていることが好ましい。なお，ユーザーが，分析を行うべきかどうかについて予めスペクトラムセンサーに設定してもよいし，そのような設定情報をコグニティブエンジン（ＣＥ）が制御情報に含めてスペクトラムセンサーに送信してもよい。

一方，分析を行う場合には（ステップＳ４０でＹＥＳ），分析を行うことで（ステップＳ５０），コントローラー２９は，占有されていない周波数帯域やコグニティブ無線通信やＰ２Ｐ通信において利用可能な周波数帯域を特定する。なお，周波数帯域の最終的な決定は，コグニティブエンジン（ＣＥ）において実行することが可能であるため，コントローラー２９での分析は，予備的なものであっても十分である。ここで分析された結果は，センシング制御情報として，他の無線通信デバイスに送信可能な状態で，メモリ２８に記憶される。なお，この処理は，コグニティブエンジン（ＣＥ）も行うことが可能であるが，本態様では，スペクトラムセンサー内で行うことで，センシング制御情報の作成を速やかに行うことができる。これにより，コグニティブエンジン（ＣＥ）の処理負荷が軽減される。また，センシング情報の処理が速やかに進むので，結果的にセンシング期間を短くすることができ，無線通信システムにおける無線通信デバイス間の通信リンクの確立を速やかに行うことができる。

ステップＳ６０では，スペクトラムセンサー部４０によるスペクトラムセンシングが終了したかどうかを判別する。スペクトラムセンシングが終了した場合（ステップＳ６０でＹＥＳ），コントローラー２９は，スペクトラムセンサー１の動作モードをセンシングモードから送受信モードに切り替える（ステップＳ７０）。この切り替えによって，スペクトラムセンサー１は，無線通信デバイスからの制御情報の受信が可能となる。

続くステップＳ８０では，送受信モードにおいて，コントローラー２９は，他の無線通信デバイスとの間で情報交換を行う。具体的には，センシングモードで得られたセンシング情報を他の無線通信デバイスに送信したり，他の無線通信デバイスから，センシング情報やセンシング制御情報を受信したりする。また，ステップＳ５０の処理を行った場合には，他の無線通信デバイスに，センシング情報ではなく，センシング制御情報を送信する。さらには，他のスペクトラムセンサーからのセンシング情報を受信することでセンシング情報の集約を図ってもよい。これらのようにして，複数の無線通信デバイス及びスペクトラムセンサー間で情報が共有される。

このとき，無線通信デバイスでは，コグニティブエンジン（ＣＥ）が，スペクトラムセンサーからのセンシング情報やセンシング制御情報に基づいて，コグニティブ無線通信やＰ２Ｐ通信が可能な２つの無線通信デバイスを特定し，それらの間での無線通信に必要な制御情報を生成する。

なお，指示を受信せず，スペクトラムセンシングを行わない場合には（ステップＳ２０でＮＯ），ステップＳ８０に進む。これにより，スペクトラムセンサー１の動作モードが送受信モードのまま維持される。

上述した態様によれば，スペクトラムセンサー１は，無線通信システムにおいて，スペクトラムセンシングを行うセンシング能力と，センシング情報を分析する分析能力とを有した，いわば，二重目的のセンサーである。このように，本態様に係るスペクトラムセンサーは，スケーラビリティ（拡張性）が高く，単機能のとどまらず，複数の機能を持たせることができる。さらに，スペクトラムセンサー１は，センシング情報の分析の結果得られたセンシング制御情報を，他の無線通信デバイスに送信することが可能となっている。これにより，センシング情報の分析の少なくとも一部をコグニティブエンジン（ＣＥ）で行う必要をなくすことができる。これにより，コグニティブ無線通信を行うべき無線通信デバイスの特定する処理の高速化が実現される。

また，上述した態様に係るスペクトラムセンサー１によれば，スペクトラムセンサー部４０と受信チェーン３０とが，ハードウェアである検出器２５を利用しているため，複雑度を低くすることができる。言い換えると，受信チェーンの検出器２５が共用されているので，スペクトラムセンサーが過度に大型化することがないという効果，コストを低減することができるという効果，さらには，消費電力を少なくすることができるという効果を奏することができる。また，スペクトラムセンサーが大型化されることがないので，無線通信システムにおいて，分散的に配置しても，既存の無線通信サービスに大きな干渉を与えることがない。そのため，信頼性の高いセンシングを実現することができる。

また，上述した態様に係るスペクトラムセンサーによれば，スペクトラムセンサー部４０による信頼性のあるセンシングと，内部のコントローラー２９によるセンシング結果の分析とを実現することができるので，センシング情報を高速で処理することができる。また，センシング情報を処理した結果得られるセンシング制御情報は，コグニティブエンジン（ＣＥ）に転送されて，コグニティブエンジン（ＣＥ）において最終的な制御情報にすることが可能である。すなわち，スペクトラムセンサーとコグニティブエンジン（ＣＥ）との協働が可能となる。

さらに，上述した態様に係る無線通信システムにおいて，スペクトラムセンサーを分散的に配置することにより，各スペクトラムセンサーにおいて，局所的にセンシング制御情報を生成することができる。このため，コグニティブエンジン（ＣＥ）にセンシング情報を集約してからセンシング制御情報を生成する場合に比較して，スペクトラムセンシングに必要な時間（センシング期間）を長く確保することができる。

なお，図２の処理では，スペクトラムセンサー１は，送受信モード及びセンシングモードのうちの一方の動作モードで動作することとした。しかし，検出器２５やコントローラー２９の処理能力が高い場合には，送受信モードでの動作とセンシングモードでの動作とが並列的に又は断続的に実行されてもよい。

次に，本発明の具体例（第１の具体例及び第２の具体例）を説明する。

第１の具体例では，無線通信システムにおいて，複数のスペクトラムセンサー１は，協調センシング（ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｓｅｎｓｉｎｇ）／協働センシング（ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ ｓｅｎｓｉｎｇ）を実行して，センシングの結果をコグニティブエンジン（ＣＥ）に転送する。この場合，スペクトラムセンサー１は，スペクトラムセンシングの実行中に（センシング期間中に），コグニティブエンジン（ＣＥ）との通信を断続的に行う。ここで，スペクトラムセンサーでは，センシング期間において，以下に示すスペクトラムセンシングの複数のスキームのうちのいずれかが行われている。

スキームの１つは，時間結合（タイムボンディング）である。この場合（例えば，負荷サイクルが低いＵＷＢシグナリングの場合），信号のバーストの間でセンシングが行われる。このときのセンシングは，信号の受信と並列的に行われる。スキームのもう１つは，継続センシングである。この場合，通信パケットのバーストと，空き時間との間でセンシングを行う。この継続センシングは，例えば，同期処理中や時刻情報取得中に実行される。スキームの別の１つは，スケジュールされたセンシングである。この場合のセンシングは，制御信号の送受信と連携するようにスケジューリングされるとともに，他のピアと連携するようにスケジューリングされる。

第２の具体例では，無線通信システムにおいて，複数のコグニティブ無線端末は，協調センシング／協働センシングを行う。他の無線通信デバイスからの協調要求があった無線通信デバイスは，協調可能な周波数領域を特定し，特定した周波数帯域に関するセンシング情報をスペクトラムセンサーに要求する。この場合，スペクトラムセンサーは，要求の周波数帯域に応じて，前方端にあるバンドパスフィルターの切り替えを行う。また，このとき，スペクトラムセンサーは，後方端（出力部２７側）において，コントローラー２９によるディジタル信号処理を行い，センシング制御情報を生成する。

なお，上述した態様に係るスペクトラムセンサーは，無線通信システムにおいて独立的に配置されていてもよいし，無線通信デバイスに組み込まれていてもよいし，無線通信システムのコグニティブベースステーション（ＣＢＳ）やベースステーション（ＢＳ）に組み込まれていてもよい。

また，上述した態様では，コグニティブ無線通信用のスペクトラムセンサー１や当該スペクトラムセンサーを用いたコグニティブ無線通信方法について説明した。しかし，本発明には，スペクトラムセンサーや無線通信方法だけでなく，スペクトラムセンサーが実行する処理に対応するプログラム（例えば，図２に示すフローチャート）や，当該プログラムを記録した記録媒体も含まれる。

本発明は，無線通信などの分野で好適に利用されうる。

１ スペクトラムセンサー
２０ 受信部
２２ アンテナ
２３ フィルター群
２５ 検出部
２７ 出力部
２８ メモリ
２９ コントローラー
３０ 受信チェーン
４０ スペクトラムセンサー部

Claims (6)

1. コグニティブ無線通信システムにおいて，多周波数帯域にわたるスペクトラムのセンシングを行うためのコグニティブ無線通信用スペクトラムセンサーであって，
   前記コグニティブ無線通信システムは，
   コグニティブ無線通信が可能な無線通信デバイスを含み，
   前記スペクトラムセンサーは，
   前記スペクトラムのセンシングを行うためのセンシングモードと，前記無線通信デバイスとの間で制御信号の送受信を行うための送受信モードとを含む動作モードから選択された１つの動作モードで動作可能に構成されており，
   前記動作モードを制御するコントローラーを含み，
   前記コントローラーは，
   前記動作モードが前記送受信モードである場合において，
   前記無線通信デバイスから，前記スペクトラムのセンシングを行う旨の指示情報を受信したことが検出されたときは，前記動作モードを，前記センシングモードに切り替える，
   コグニティブ無線通信用スペクトラムセンサー。
2. 前記スペクトラムセンサーは，
   前記無線通信デバイスとの間で前記制御信号の送受信を行うための第１のアンテナと，
   前記スペクトラムのセンシングを行うための，複数の第２のアンテナで構成されたアンテナ群と，
   前記第１のアンテナに接続されるとともに，前記アンテナ群に接続された検出器と，
   を含み，
   前記コントローラーは，
   前記第１のアンテナと前記検出器との間の接続／遮断，及び，前記アンテナ群と前記検出器との間の接続／遮断を制御することにより，前記動作モードの切り替えを行う，
   請求項１に記載のコグニティブ無線通信用スペクトラムセンサー。
3. 前記検出器は，
   積分処理を含むエネルギー検出を行うものであり，
   前記コントローラーは，
   前記動作モードに応じて，前記検出器による積分区間を変更する，
   請求項２に記載のコグニティブ無線通信用スペクトラムセンサー。
4. 前記コントローラーは，
   前記動作モードが前記センシングモードであるときに，
   前記検出器が検出した情報を分析し，その分析結果に基づいて，前記無線通信デバイスを制御するために必要な制御情報を生成し，
   前記動作モードが前記送受信モードであるときに，
   前記制御情報を前記無線通信デバイスに送信する，
   請求項２に記載のコグニティブ無線通信用スペクトラムセンサー。
5. 前記スペクトラムセンサーは，
   前記複数の第２のアンテナと同じ数のバンドパスフィルターを含み，
   前記バンドパスフィルターの各々は，前記複数の第２のアンテナの１つと前記検出器との間に設けられているとともに，
   前記バンドパスフィルターは，互いに異なる周波数帯域のスペクトラムを取り出すことが可能に構成されているとともに，前記複数の第２のアンテナが受信したスペクトラムの周波数帯域の全領域をカバーするように設けられており，
   前記コントローラーは，
   前記動作モードが前記センシングモードであるときに，前記複数の第２のアンテナと前記検出器との間の接続／遮断を制御することにより，所定の周波数帯域のスペクトラムを前記検出器に入力させる，
   請求項２に記載のコグニティブ無線通信用スペクトラムセンサー。
6. コグニティブ無線通信システムにおいて，コグニティブ無線通信を行うためのコグニティブ無線通信方法であって，
   前記コグニティブ無線通信システムは，
   コグニティブ無線通信が可能な無線通信デバイスと，
   多周波数帯域にわたるスペクトラムのセンシングを行うためのコグニティブ無線通信用スペクトラムセンサーと，
   を含み，
   前記スペクトラムセンサーは，
   前記スペクトラムのセンシングを行うためのセンシングモードと，前記無線通信デバイスとの間で制御信号の送受信を行うための送受信モードとを含む動作モードから選択された１つの動作モードで動作可能に構成されており，
   前記方法は，
   前記動作モードが前記送受信モードである場合において，
   前記スペクトラムセンサーが，前記無線通信デバイスから，前記スペクトラムのセンシングを行う旨の指示情報を受信したことを検出したときは，前記動作モードを，前記センシングモードに切り替える，
   コグニティブ無線通信方法。
   

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