JP2013098856A - 電力制御システム、無線方式管理装置、及び電力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の無線通信システムにおいて周波数を共用する場合に、優先度の高い無線通信システムへの干渉を抑えながら、優先度の低い無線通信システムに属する無線局の通信可能範囲を拡大する。
【解決手段】無線方式管理装置７は、基地局１及び端末局２の送信電力値を取得するとともに、基地局３から送信電力値と、基地局１からの受信電力値及び端末局２からの受信電力値を受信し、これらの値に基づいて、基地局３から基地局１、端末局２への干渉電力を算出する。基地局１への干渉電力のほうが大きい場合は、基地局３における送信電力を、最大許容干渉量と基地局１における送信電力値とを加算し、基地局３における基地局１からの受信電力値を減算した値よりも小さくなるように制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力制御システム、無線方式管理装置、及び電力制御方法に関する。

周波数利用効率を向上する方法の一つに複数の無線通信システムによる周波数共用があり、モニタ局などを利用して互いに干渉しないように、送信電力を制御する方法などが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

図２は、従来の周波数共用における送信電力制御の構成を示した図である。複数の無線通信システムによる周波数共用を行う場合、優先度の低い２次利用者は、優先度の高い１次利用者に対して干渉を与えないように送信電力を制御しながら同じ周波数で通信を行う。同図において、１次利用者である基地局９１及び２次利用者である基地局９３の周囲に配置された複数のモニタ局９５−１〜９５−ｎは、基地局９１（１次利用者）の送信信号を受信し、受信電力値を基地局９３（２次利用者）に送信する。このとき、基地局９３の通信エリア内にあるモニタ局９５−１、９５−２、９５−ｎは直接基地局９３（２次利用者）に受信電力値を送信する。一方、基地局９３の通信エリア外のモニタ局９５−３、９５−ｎ−１は、マルチホップ通信を利用し、それぞれモニタ局９５−２、９５−ｎを介して基地局９３に受信電力値を送信する。基地局９３は、最小受信電力のモニタ局９５−ｉ（ｉは１からｎのいずれか）における当該基地局９３からの無線信号の受信レベルが許容干渉レベル以下となるように送信電力を制御して端末局９４（２次利用者）と通信を行う。

Y. Yu et al., "Interference information based power control cognitive radio with multi-hop cooperative sensing," IEICE Trans. Commun., Vol.E91-B, No.1, pp.70-76, Jan. 2008.

しかし、図３に示すように、２つの無線通信システム間の干渉は、基地局と端末局の位置関係によって与干渉局と被干渉局が異なる。同図では、基地局９１（１次利用者）と端末局９２（１次利用者）とが通信し、基地局９３（２次利用者）と端末局９４（２次利用者）とが通信している。図３（ａ）では、基地局９１が与干渉局、基地局９３が被干渉局である。図３（ｂ）では、端末局９２が与干渉局、端末局９４が被干渉局である。図３（ｃ）では、端末局９２が与干渉局、基地局９３が被干渉局である。

このため、１次利用者および２次利用者の基地局や端末局の位置関係、伝搬損失および周波数共用を行なう時間などを把握して、基地局と端末局のどちらが与干渉源および被干渉源になるのかを特定しないと送信電力制御による干渉回避が困難になる。
また、図２では１次利用者の端末局の受信電力を推定せずに送信電力制御を行うため、許容干渉レベルが最小受信電力を基準に決定されている。よって、１次利用者の受信局の受信電力が最小受信電力よりも大きい場合でも、２次利用者に対して許容される送信電力が過小に設定されてしまい、２次利用者のサービス範囲が狭くなってしまうという問題が生じる。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、複数の無線通信システムにおいて周波数を共用する場合に、優先度の高い無線通信システムへの干渉を抑えながら、優先度の低い無線通信システムに属する無線局の通信可能範囲を拡大することができる電力制御システム、無線方式管理装置、及び電力制御方法を提供する。

上述した課題を解決するために、本発明は、第１の無線局および第２の無線局を含んで構成される高優先度の無線通信システムと、第３の無線局を含んで構成される低優先度の無線通信システムと、無線方式管理装置とを有する電力制御システムであって、前記無線方式管理装置は、前記第１の無線局及び前記第２の無線局の送信電力値を取得するとともに、前記第３の無線局から送信電力値と、前記第１の無線局からの受信電力値及び前記第２の無線局からの受信電力値を受信する電力値受信部と、前記第３の無線局の送信電力値と前記第１の無線局の送信電力値との差に、前記第３の無線局における前記第１の無線局からの受信電力値を加算することにより、当該第３の無線局から前記第１の無線局への第１の干渉電力値を算出するとともに、前記第３の無線局の送信電力値と前記第２の無線局の送信電力値との差に、前記第２の無線局における前記第３の無線局からの受信電力値を加算することにより、当該第３の無線局から前記第２の無線局への第２の干渉電力値を算出する干渉量算出部と、前記第１の干渉電力値が前記第２の干渉電力値より大きい場合は、前記第３の無線局における送信電力を、最大許容干渉量と前記第１の無線局における送信電力値とを加算した値から、前記第３の無線局における前記第１の無線局からの受信電力値を減算した値よりも小さくなるように制御し、前記第２の干渉電力値が前記第１の干渉電力値より大きい場合は、前記第３の無線局における送信電力を、最大許容干渉量と前記第２の無線局における送信電力値とを加算した値から、前記第３の無線局における前記第２の無線局からの受信電力値を減算した値よりも小さくなるように制御する制御部と、を備える、ことを特徴とする電力制御システムである。

また、本発明は、上述する電力制御システムであって、前記制御部は、前記第１の干渉電力値が前記第２の干渉電力値より大きい場合は、前記第３の無線局における送信電力値が、最大許容干渉量と前記第２の無線局における送信電力値とを加算した値から、前記第３の無線局における前記第２の無線局からの受信電力値を減算した値よりも小さくなるように、第２の無線局と同期して無線信号を送信するよう制御し、前記第２の干渉電力値が前記第１の干渉電力値より大きい場合は、前記第３の無線局における送信電力が、最大許容干渉量と前記第１の無線局における送信電力値とを加算した値から、前記第３の無線局における前記第１の無線局からの受信電力値を減算した値よりも小さくなるように、前記第１の無線局と同期して無線信号を送信するよう制御する、ことを特徴とする。

また、本発明は、上述する電力制御システムであって、前記制御部は、前記第１の無線局と前記第２の無線局の間に設置されたモニタ局の受信電力値に基づいて、前記最大許容干渉量を算出する、ことを特徴とする。

また、本発明は、第１の無線局および第２の無線局を含んで構成される高優先度の無線通信システムと、第３の無線局を含んで構成される低優先度の無線通信システムと、無線方式管理装置とを有する電力制御システムの前記無線方式管理装置であって、前記第１の無線局及び前記第２の無線局の送信電力値を取得するとともに、前記第３の無線局から送信電力値と、前記第１の無線局からの受信電力値及び前記第２の無線局からの受信電力値を受信する電力値受信部と、前記第３の無線局の送信電力値と前記第１の無線局の送信電力値との差に、前記第３の無線局における前記第１の無線局からの受信電力値を加算することにより、当該第３の無線局から前記第１の無線局への第１の干渉電力値を算出するとともに、前記第３の無線局の送信電力値と前記第２の無線局の送信電力値との差に、前記第２の無線局における前記第３の無線局からの受信電力値を加算することにより、当該第３の無線局から前記第２の無線局への第２の干渉電力値を算出する干渉量算出部と、前記第１の干渉電力値が前記第２の干渉電力値より大きい場合は、前記第３の無線局における送信電力を、最大許容干渉量と前記第１の無線局における送信電力値とを加算した値から、前記第３の無線局における前記第１の無線局からの受信電力値を減算した値よりも小さくなるように制御し、前記第２の干渉電力値が前記第１の干渉電力値より大きい場合は、前記第３の無線局における送信電力を、最大許容干渉量と前記第２の無線局における送信電力値とを加算した値から、前記第３の無線局における前記第２の無線局からの受信電力値を減算した値よりも小さくなるように制御する制御部と、を備えることを特徴とする無線方式管理装置である。

また、本発明は、第１の無線局および第２の無線局を含んで構成される高優先度の無線通信システムと、第３の無線局を含んで構成される低優先度の無線通信システムと、無線方式管理装置とを有する電力制御システムが実行する電力制御方法であって、前記無線方式管理装置が、前記第１の無線局及び前記第２の無線局の送信電力値を取得するとともに、前記第３の無線局から送信電力値と、前記第１の無線局からの受信電力値及び前記第２の無線局からの受信電力値を受信する電力値受信ステップと、前記第３の無線局の送信電力値と前記第１の無線局の送信電力値との差に、前記第３の無線局における前記第１の無線局からの受信電力値を加算することにより、当該第３の無線局から前記第１の無線局への第１の干渉電力値を算出するとともに、前記第３の無線局の送信電力値と前記第２の無線局の送信電力値との差に、前記第２の無線局における前記第３の無線局からの受信電力値を加算することにより、当該第３の無線局から前記第２の無線局への第２の干渉電力値を算出する干渉量算出ステップと、前記第１の干渉電力値が前記第２の干渉電力値より大きい場合は、前記第３の無線局における送信電力を、最大許容干渉量と前記第１の無線局における送信電力値とを加算した値から、前記第３の無線局における前記第１の無線局からの受信電力値を減算した値よりも小さくなるように制御し、前記第２の干渉電力値が前記第１の干渉電力値より大きい場合は、前記第３の無線局における送信電力を、最大許容干渉量と前記第２の無線局における送信電力値とを加算した値から、前記第３の無線局における前記第２の無線局からの受信電力値を減算した値よりも小さくなるように制御する制御ステップと、を有することを特徴とする電力制御方法である。

本発明によれば、複数の無線通信システムにおいて周波数を共用する場合に、優先度の高い無線通信システムへの干渉を抑えながら、優先度の低い無線通信システムに属する無線局の通信可能範囲を拡大することができる。

本発明の一実施形態による電力制御システムの構成を示すブロック図である。 従来の周波数共用における送信電力制御の構成を示す図である。 従来の周波数共用におけるシステム間干渉を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態による電力制御システムの構成図である。同図に示す電力制御システムでは、二つの無線通信システムが同一周波数帯を用いて通信しており、一方が１次利用者（高優先度）の無線通信システムであり、他方が２次利用者（低優先度）の無線通信システムである。１次利用者の無線通信システムでは、基地局１（１次利用者）と端末局２（１次利用者）の２つの無線局が通信し、２次利用者の無線通信システムでは、基地局３（２次利用者）と端末局４（２次利用者）の２つの無線局が通信している。１次利用者は周波数利用の優先度が高いため、２次利用者の無線信号が１次利用者の干渉とならないように送信電力を制限する必要がある。

データベース９には、１次利用者の無線通信システムの最大許容干渉量、最小受信電力、干渉マージン、接続方式、送信タイミング、多重方式などの無線諸元が登録されている。さらに、データベース９には、基地局１、端末局２、及びモニタ局５−１〜５−ｎ（以下、総称して「モニタ局５」とも記載する。）の各局の位置情報が登録されている。

モニタ局５−１〜５−ｎは、基地局１と端末局２の２ヶ所を結ぶ直線の周辺に設置され、それぞれ、信号処理装置６と光ファイバ１１−１〜１１−ｎにより接続されている。モニタ局５は、基地局１からの受信電力値、ならびに端末局２からの受信電力値を測定し、信号処理装置６を介して無線方式管理装置７に通知する。

信号処理装置６は、基地局３と光ファイバ１０で接続されており、モニタ局５−１〜５−ｎと光ファイバ１１−１〜１１−ｎにより接続されている。信号処理装置６は、無線方式管理装置７と基地局３やモニタ局５との間のデータを中継する。

無線方式管理装置７は、インターネットなどを利用したコアネットワーク８を介してデータベース９と接続されている。無線方式管理装置７は電力値受信部７１、干渉量算出部７２、及び制御部７３を備える。電力値受信部７１は、基地局１及び端末局２の送信電力値を受信するとともに、基地局３から送信電力値と、基地局１及び端末局２のそれぞれから受信する無線信号の受信電力値とを受信する。また、電力値受信部７１は、モニタ局５における基地局１からの受信電力値、ならびに端末局２からの受信電力値を受信する。干渉量算出部７２は、電力値受信部７１が受信した送信電力値及び受信電力値に基づいて干渉量を算出する。制御部７３は、干渉量算出部７２が算出した干渉量や、データベース９から読み出した各無線局の位置情報に基づいて、基地局３の送信電力を制御する。

なお、基地局１、端末局２、及び複数の各モニタ局５の各局は、各局それぞれが内部に備えるＧＰＳ（Global positioning system）などにより位置情報を検出する。各局が検出した位置情報は、データベース９に登録される。例えば、基地局１及び基地局３は、直接、あるいは、他の装置を介してデータベース９に接続され、基地局１は、自局の位置情報及び端末局２から受信した位置情報をデータベース９に登録し、基地局３は、自局の位置情報をデータベース９に登録する。

次に、電力制御システムの動作について説明する。
無線方式管理装置７の電力値受信部７１は、データベース９から基地局１と端末局２の送信タイミングを取得し、信号処理装置６を介して基地局３に通知する。

基地局３は、基地局１の送信タイミングにおいて無線信号の電力を測定することにより、自局における基地局１からの送信に対する受信電力Ｐｒｂ２−ｂ１（受信電力値）を測定する。同様に、基地局３は、端末局２の送信タイミングにおいて無線信号の電力を測定することにより、自局における端末局２からの送信に対する受信電力Ｐｒｂ２−ｓ１（受信電力値）を測定する。基地局３は、自局の送信電力Ｐｔｂ２（送信電力値）と、測定した受信電力Ｐｒｂ２−ｂ１、Ｐｒｂ２−ｓ１を信号処理装置６を介してリアルタイムに無線方式管理装置７へ通知する。無線方式管理装置７の電力値受信部７１は、通知された受信電力Ｐｒｂ２−ｂ１、Ｐｒｂ２−ｓ１を受信する。

また、基地局１は自局の送信電力Ｐｔｂ１（送信電力値）を、端末局２は、自局の送信電力Ｐｔｓ１（送信電力値）を、リアルタイムに無線方式管理装置７へ通知する。例えば、基地局１は、信号処理装置６を介してあるいは無線方式管理装置７に直接接続され、基地局１は、自局の送信電力Ｐｔｂ１及び端末局２から受信した送信電力Ｐｔｓ１を無線方式管理装置７に通知する。無線方式管理装置７の電力値受信部７１は、通知された送信電力Ｐｔｂ１及び送信電力Ｐｔｓ１を受信する。

無線方式管理装置７の干渉量算出部７２は、電力値受信部７１が基地局１の送信タイミングで取得した、基地局３における基地局１からの送信に対する受信電力Ｐｒｂ２−ｂ１、基地局３の送信電力Ｐｔｂ２、及び基地局１の送信電力Ｐｔｂ１を用いて、以下の式（１）により基地局３から基地局１への与干渉量Ｉｂ２−ｂ１を算出する。

（Ｉｂ２−ｂ１）＝（Ｐｔｂ２）−（Ｐｔｂ１）＋（Ｐｒｂ２−ｂ１） …（１）

同様に、無線方式管理装置７の干渉量算出部７２は、電力値受信部７１が端末局２の送信タイミングで取得した、基地局３における端末局２からの送信に対する受信電力Ｐｒｂ２−ｓ１、基地局３の送信電力Ｐｔｂ２、及び端末局２の送信電力Ｐｔｓ１を用いて、以下の式（２）により基地局３から端末局２への与干渉量Ｉｂ２−ｓ１を算出する。

（Ｉｂ２−ｓ１）＝（Ｐｔｂ２）−（Ｐｔｓ１）＋（Ｐｒｂ２−ｓ１） …（２）

[制御方法Ａ：全てに対して干渉を与えない場合]
無線方式管理装置７の制御部７３は、１次利用者の無線通信システムに属する各局への与干渉量を比較し、最も大きな値を選択する。ここでは、端末局２への与干渉量Ｉｂ２−ｓ１が大きいとする。無線方式管理装置７の制御部７３は、１次利用者である無線通信システムの最大許容干渉量Ｉｍａｘ１をデータベース９から読み出すと、以下の式（３）を満たすように、基地局３の送信電力を制御する。

（Ｐｔｂ２）＜（Ｉｍａｘ１）＋（Ｐｔｓ１）−（Ｐｒｂ２−ｓ１） …（３）

例えば、無線方式管理装置７の制御部７３は、式（３）が満たされていない場合、電力値受信部７１がリアルタイム受信した送信電力Ｐｔｂ２、送信電力Ｐｔｓ１、及び受信電力Ｐｒｂ２−ｓ１が上記の式（３）を満たすまで、基地局３に送信電力を下げるように定期的に指示を出力する。基地局３は、無線方式管理装置７から指示を受ける度に、送信電力を所定電力量だけ低下させ、無線信号を端末局４に送信する。これにより、基地局３は、１次利用者の基地局１ならびに端末局２の両方に干渉を与えることなく無線信号を送信できようになる。

なお、基地局１への与干渉量Ｉｂ２−ｂ１が最も大きい場合、無線方式管理装置７は、以下の式（４）を満たすように、基地局３の送信電力を制御する。

（Ｐｔｂ２）＜（Ｉｍａｘ１）＋（Ｐｔｂ１）−（Ｐｒｂ２−ｂ１） …（４）

例えば、無線方式管理装置７の制御部７３は、式（４）が満たされていない場合、電力値受信部７１がリアルタイムに受信した送信電力Ｐｔｂ２、送信電力Ｐｔｂ１、及び受信電力Ｐｒｂ２−ｂ１が上記の式（４）を満たすまで、基地局３に送信電力を下げるように定期的に指示を出力する。基地局３は、無線方式管理装置７から指示を受ける度に、送信電力を所定電力量だけ低下させ、無線信号を端末局４に送信する。

[制御方法Ｂ：送信タイミングを選択する場合]
無線方式管理装置７の制御部７３は、制御方法Ａと同様に、１次利用者の無線通信システムに属する各無線局への与干渉量を比較し、最も大きな値を選択する。ここでは、端末局２への与干渉量Ｉｂ２−ｓ１が大きいとする。
このとき、端末局２における無線信号の送信に同期して、基地局３が無線信号を送信すれば、端末局２には干渉を与えない。そこで、まず、無線方式管理装置７の制御部７３は、１次利用者である無線通信システムの最大許容干渉量Ｉｍａｘ１をデータベース９から読み出す。そして、制御部７３は、以下の式（５）を満たすように、端末局２における無線信号の送信に同期して基地局３が無線信号を送信する際の送信電力を制御する。

（Ｐｔｂ２）＜（Ｉｍａｘ１）＋（Ｐｔｂ１）−（Ｐｒｂ２−ｂ１） …（５）

例えば、無線方式管理装置７の制御部７３は、式（５）が満たされていない場合、電力値受信部７１が受信した送信電力Ｐｔｂ２、送信電力Ｐｔｂ１、及び受信電力Ｐｒｂ２−ｂ１が上記の式（５）を満たすまで、基地局３に送信電力を下げるように指示する。基地局３は、無線方式管理装置７から指示を受ける度に、送信電力を所定電力量だけ低下させ、端末局２における無線信号の送信に同期して無線信号を端末局４に送信する。

これにより制御方法Ａと比較して、基地局３は、（Ｐｔｂ１）−（Ｐｔｓ１）＋（Ｐｒｂ２−ｓ１）−（Ｐｒｂ２−ｂ１）だけ大きな送信電力で通信できる。

なお、基地局１への与干渉量Ｉｂ２−ｓ１が最も大きい場合、無線方式管理装置７の制御部７３は、以下の式（６）を満たすように、基地局１における無線信号の送信に同期して基地局３が無線信号を送信する際の送信電力を制御する。

（Ｐｔｂ２）＜（Ｉｍａｘ１）＋（Ｐｔｓ１）−（Ｐｒｂ２−ｓ１） …（６）

例えば、無線方式管理装置７の制御部７３は、式（６）が満たされていない場合、電力値受信部７１が受信した送信電力Ｐｔｂ２、送信電力Ｐｔｓ１、及び受信電力Ｐｒｂ２−ｓ１が上記の式（６）を満たすまで、基地局３に送信電力を下げるように指示する。基地局３は、無線方式管理装置７から指示を受ける度に、送信電力を所定電力量だけ低下させ、基地局１における無線信号の送信に同期して無線信号を端末局４に送信する。

[制御方法Ｃ：モニタ局を利用して最大許容干渉量を求める]
制御方法Ａおよび制御方法Ｂで用いた最大許容干渉量Ｉｍａｘ１は、通常の場合、最小受信電力、干渉マージンおよび雑音マージンから算出された固定値であり、一般的に１次利用者の基地局１のサービスエリアの端における受信電力を想定して定められる。換言すると、最小受信電力での受信は、サービスエリア端に位置する場合や、遮蔽物により伝搬損失が増加する場合などに限られ、それ以外での受信電力は最小受信電力よりも大きくなると考えられる。また、受信電力の増加に伴い、最大許容干渉量も増加する。したがって、１次利用者の基地局１と端末局２との位置関係に応じて最小受信電力を定めることにより、２次利用者の基地局３の送信電力を高くすることができる。

そこで、基地局１と端末局２の２ヶ所を結ぶ直線周辺に位置するモニタ局５は、基地局１ならびに端末局２の送信に同期して受信電力を測定し、信号処理装置６を介して無線方式管理装置７に通知する。
なお、モニタ局５は、基地局１と端末局２との間で送受信される無線信号を受信し、受信した無線信号の受信状態を示す無線データを信号処理装置６に通知し、信号処理装置６が、受信した無線データから受信電力を取得して無線方式管理装置７に通知してもよい。

無線方式管理装置７の制御部７３は、データベース９から基地局１、端末局２および各モニタ局５の位置情報を取得する。
制御部７３は、基地局１からの各モニタ局５の距離と、基地局１の送信タイミングにおいて得られたこれらモニタ局５における電力量との関係に基づいて、アンテナ高による補正などを含めた伝搬損失の回帰式を求める。制御部７３は、この求めた回帰式と、基地局１と端末局２との距離とから、端末局２における基地局１からの受信電力を推定する。

同様に、制御部７３は、端末局２からの各モニタ局５の距離と、端末局２の送信タイミングにおいて得られたこれらモニタ局５における電力量との関係に基づいて、アンテナ高による補正などを含めた伝搬損失の回帰式を求める。制御部７３は、この求めた回帰式と、基地局１と端末局２との距離とから、基地局１における端末局２からの受信電力を推定する。

次に、制御部７３は、基地局１、端末局２のそれぞれについて推定した受信電力からそれぞれの最大許容干渉量Ｉｍａｘ１ｂ、Ｉｍａｘ１ｓを推定する。例えば、基地局１について推定した受信電力と、基地局１から取得した雑音電力との比からＳＩＲを求め、求めたＳＩＲと、基地局１が使用する伝送方式（変調方式等）を想定したときに必要となる所要ＳＩＲとの差から最大許容干渉量Ｉｍａｘ１ｂを推定する。同様に、端末局２について推定した受信電力と、端末局２から取得した雑音電力との比からＳＩＲを求め、求めたＳＩＲと、端末局２が使用する伝送方式（変調方式等）を想定したときに必要となる所要ＳＩＲとの差から最大許容干渉量Ｉｍａｘ１ｓを推定する。

無線方式管理装置７の制御部７３は、推定した最大許容干渉量を用いて、端末局２へ干渉を与えない基地局３の最大送信電力Ｐｔｂ２−ｓ１を、以下の式（７）により算出する。

（Ｐｔｂ２−ｓ１）＝（Ｉｍａｘ１ｓ）−（Ｐｒｂ２−ｓ１） …（７）

また、無線方式管理装置７の制御部７３は、推定した最大許容干渉量を用いて、基地局１へ干渉を与えない基地局３の最大送信電力Ｐｔｂ２−ｂ１を、以下の式（８）により算出する。

（Ｐｔｂ２−ｂ１）＝（Ｉｍａｘ１ｂ）−（Ｐｒｂ２−ｂ１） …（８）

無線方式管理装置７の制御部７３は、算出した最大送信電力Ｐｔｂ２−ｓ１及び最大送信電力Ｐｔｂ２−ｂ１を基地局３に通知する。

基地局３は、最大送信電力Ｐｔｂ２−ｓ１及び最大送信電力Ｐｔｂ２−ｂ１のいずれか小さいほうに送信電力を設定して送信する。この場合、端末局２ならびに基地局１のどちらにも与干渉とならない。

また、基地局３は、最大送信電力Ｐｔｂ２−ｓ１のほうが最大送信電力Ｐｔｂ２−ｂ１よりも小さい場合、端末局２の送信タイミングに同期して無線信号を送信することにより、最大送信電力Ｐｔｂ２−ｂ１に送信電力を設定することができる。
同様に、基地局３は、最大送信電力Ｐｔｂ２−ｂ１のほうが最大送信電力Ｐｔｂ２−ｓ１よりも小さい場合、基地局１の送信タイミングに同期して無線信号を送信することにより、最大送信電力Ｐｔｂ２−ｓ１に送信電力を設定することができる。

なお、上記実施形態では、基地局１、端末局２から送信電力を受信しているが、基地局１、端末局２の送信電力が一定である場合には、データベース９に予め送信電力Ｐｔｂ１、送信電力Ｐｔｓ１を記憶しておき、無線方式管理装置７の電力値受信部７１は、データベース９からこれらの値を読み出してもよい。

また、モニタ局５は、受信機能のみを持つ無線機器に限定するものではなく、無線ＬＡＮ（Local Area Network）のアクセスポイントなどの無線基地局でも良い。この無線基地局は、無線方式管理装置７に光ファイバ１１ならびに信号処理装置６を介して、あるいは、コアネットワーク８を介して接続され、通信時間以外の待機時間においてのみ、上述したモニタ局５として動作する。

また、上記においては、基地局３の送信電力を制御する場合について説明したが、同様にして端末局４の送信電力を制御することもできる。但し、端末局４は、無線局３を介して無線方式管理装置７と通信する。

コグニティブ無線のように従来の方法によって無線通信システム間で周波数を共用する場合には、モニタ局を設置し、複数の無線通信システム間で干渉が生じないように送信電力制御を行っていた。しかし、この方法では、それぞれのシステムにおける基地局と端末局の間の位置関係によって、干渉局と被干渉局が一定でないため、精度よく送信電力制御ができないという問題があった。また、１次利用者の端末局の受信電力を推定せずに行う方法では、許容干渉レベルが最小受信電力を基準に設定されるため、２次利用者の送信電力が過剰に低くなるという問題があった。

そこで本実施形態では、２次利用者の基地局における１次利用者の各局の受信電力に基づいて与干渉電力を推定し、２次利用者の基地局の送信電力を制御する。具体的には、２次利用者の基地局は、１次利用者の基地局および端末局の送信タイミングをデータベースから取得し、そのときの受信電力に基づいてそれぞれの無線局からの受信電力を取得する。無線方式管理装置は、それぞれの無線局と２次利用者の基地局の送信電力の差に、２次利用者の基地局が取得した受信電力を加算することによって与干渉電力を算出する。この与干渉電力が、予め決められた最大許容干渉レベル、１次利用者の無線局の送信電力、及び２次利用者の基地局における１次利用者の無線局からの受信電力に基づいて得られる許容される干渉レベルを超えている場合、無線方式管理装置は、２次利用者の基地局の送信電力を低下させる。

このような構成にすることで、２次利用者の基地局は、１次利用者の基地局および端末局のいずれの無線局に対しても最大許容干渉レベルを超えないように送信を行いながら、１次利用者の無線通信システムと同一の周波数を使用することが可能となる。このとき、実際に１次利用者の無線局に与えている干渉電力に従って、２次利用者の基地局に対して許容される干渉レベルを決定するため、２次利用者の基地局が無線通信できる範囲（サービスエリア）を従来よりも拡大することができる。

なお、２次利用者の基地局は、１次利用者の無線局のうち、被干渉電力の大きい無線局の送信タイミングと同期して、他方の無線局の最大許容干渉レベルより低くなるような送信電力で送信を行うことも可能である。この場合には、送信電力を高くすることができるため、２次利用者のサービスエリアがさらに拡大する効果がある。

また、最大許容干渉レベルを、１次利用者の無線局の近くにおいたモニタ局が受信する当該１次利用者の無線局からの受信電力に基づいて算出することもできる。この場合は、１次利用者の最大許容干渉レベルとして最小となる固定値を用いずに、１次利用者の基地局と端末局の位置関係に基づいた最適な値を用いることができるため、２次利用者の送信電力を高くすることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、無線方式管理装置７の電力値受信部７１、干渉量算出部７２、制御部７３は、専用のハードウェア（例えば、ワイヤードロジック等）により実現されてもよく、電力値受信部７１、干渉量算出部７２、制御部７３がメモリおよびＣＰＵ（中央処理装置）により構成され、各部の機能を実現するためのプログラムをメモリからロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。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い。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、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１ 基地局（第１の無線局）
２ 端末局（第２の無線局）
３ 基地局（第３の無線局）
４ 端末局（第３の無線局）
５−１〜５−ｎ モニタ局
６ 信号処理装置
７ 無線方式管理装置
８ コアネットワーク
９ データベース
１０、１１−１〜１１−ｎ 光ファイバ
７１ 電力値受信部
７２ 干渉量算出部
７３ 制御部
９１、９３ 基地局
９２、９４ 端末局
９５−１〜９５−ｎ モニタ局

Claims (5)

1. 第１の無線局および第２の無線局を含んで構成される高優先度の無線通信システムと、第３の無線局を含んで構成される低優先度の無線通信システムと、無線方式管理装置とを有する電力制御システムであって、
   前記無線方式管理装置は、
   前記第１の無線局及び前記第２の無線局の送信電力値を取得するとともに、前記第３の無線局から送信電力値と、前記第１の無線局からの受信電力値及び前記第２の無線局からの受信電力値を受信する電力値受信部と、
   前記第３の無線局の送信電力値と前記第１の無線局の送信電力値との差に、前記第３の無線局における前記第１の無線局からの受信電力値を加算することにより、当該第３の無線局から前記第１の無線局への第１の干渉電力値を算出するとともに、前記第３の無線局の送信電力値と前記第２の無線局の送信電力値との差に、前記第２の無線局における前記第３の無線局からの受信電力値を加算することにより、当該第３の無線局から前記第２の無線局への第２の干渉電力値を算出する干渉量算出部と、
   前記第１の干渉電力値が前記第２の干渉電力値より大きい場合は、前記第３の無線局における送信電力を、最大許容干渉量と前記第１の無線局における送信電力値とを加算した値から、前記第３の無線局における前記第１の無線局からの受信電力値を減算した値よりも小さくなるように制御し、前記第２の干渉電力値が前記第１の干渉電力値より大きい場合は、前記第３の無線局における送信電力を、最大許容干渉量と前記第２の無線局における送信電力値とを加算した値から、前記第３の無線局における前記第２の無線局からの受信電力値を減算した値よりも小さくなるように制御する制御部と、
   を備える、
   ことを特徴とする電力制御システム。
2. 前記制御部は、前記第１の干渉電力値が前記第２の干渉電力値より大きい場合は、前記第３の無線局における送信電力値が、最大許容干渉量と前記第２の無線局における送信電力値とを加算した値から、前記第３の無線局における前記第２の無線局からの受信電力値を減算した値よりも小さくなるように、第２の無線局と同期して無線信号を送信するよう制御し、前記第２の干渉電力値が前記第１の干渉電力値より大きい場合は、前記第３の無線局における送信電力が、最大許容干渉量と前記第１の無線局における送信電力値とを加算した値から、前記第３の無線局における前記第１の無線局からの受信電力値を減算した値よりも小さくなるように、前記第１の無線局と同期して無線信号を送信するよう制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力制御システム。
3. 前記制御部は、前記第１の無線局と前記第２の無線局の間に設置されたモニタ局の受信電力値に基づいて、前記最大許容干渉量を算出する、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力制御システム。
4. 第１の無線局および第２の無線局を含んで構成される高優先度の無線通信システムと、第３の無線局を含んで構成される低優先度の無線通信システムと、無線方式管理装置とを有する電力制御システムの前記無線方式管理装置であって、
   前記第１の無線局及び前記第２の無線局の送信電力値を取得するとともに、前記第３の無線局から送信電力値と、前記第１の無線局からの受信電力値及び前記第２の無線局からの受信電力値を受信する電力値受信部と、
   前記第３の無線局の送信電力値と前記第１の無線局の送信電力値との差に、前記第３の無線局における前記第１の無線局からの受信電力値を加算することにより、当該第３の無線局から前記第１の無線局への第１の干渉電力値を算出するとともに、前記第３の無線局の送信電力値と前記第２の無線局の送信電力値との差に、前記第２の無線局における前記第３の無線局からの受信電力値を加算することにより、当該第３の無線局から前記第２の無線局への第２の干渉電力値を算出する干渉量算出部と、
   前記第１の干渉電力値が前記第２の干渉電力値より大きい場合は、前記第３の無線局における送信電力を、最大許容干渉量と前記第１の無線局における送信電力値とを加算した値から、前記第３の無線局における前記第１の無線局からの受信電力値を減算した値よりも小さくなるように制御し、前記第２の干渉電力値が前記第１の干渉電力値より大きい場合は、前記第３の無線局における送信電力を、最大許容干渉量と前記第２の無線局における送信電力値とを加算した値から、前記第３の無線局における前記第２の無線局からの受信電力値を減算した値よりも小さくなるように制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする無線方式管理装置。
5. 第１の無線局および第２の無線局を含んで構成される高優先度の無線通信システムと、第３の無線局を含んで構成される低優先度の無線通信システムと、無線方式管理装置とを有する電力制御システムが実行する電力制御方法であって、
   前記無線方式管理装置が、
   前記第１の無線局及び前記第２の無線局の送信電力値を取得するとともに、前記第３の無線局から送信電力値と、前記第１の無線局からの受信電力値及び前記第２の無線局からの受信電力値を受信する電力値受信ステップと、
   前記第３の無線局の送信電力値と前記第１の無線局の送信電力値との差に、前記第３の無線局における前記第１の無線局からの受信電力値を加算することにより、当該第３の無線局から前記第１の無線局への第１の干渉電力値を算出するとともに、前記第３の無線局の送信電力値と前記第２の無線局の送信電力値との差に、前記第２の無線局における前記第３の無線局からの受信電力値を加算することにより、当該第３の無線局から前記第２の無線局への第２の干渉電力値を算出する干渉量算出ステップと、
   前記第１の干渉電力値が前記第２の干渉電力値より大きい場合は、前記第３の無線局における送信電力を、最大許容干渉量と前記第１の無線局における送信電力値とを加算した値から、前記第３の無線局における前記第１の無線局からの受信電力値を減算した値よりも小さくなるように制御し、前記第２の干渉電力値が前記第１の干渉電力値より大きい場合は、前記第３の無線局における送信電力を、最大許容干渉量と前記第２の無線局における送信電力値とを加算した値から、前記第３の無線局における前記第２の無線局からの受信電力値を減算した値よりも小さくなるように制御する制御ステップと、
   を有することを特徴とする電力制御方法。

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