JP2014014117A - Communication control method, communication device, and program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an effective framework for avoiding collision of signals and suppressing interference when a frequency band is secondarily utilized.SOLUTION: A method for controlling communication of a second communication service secondarily utilizing a frequency band allocated to a first communication service, includes the following steps of: receiving a wireless signal transmitted for the first communication service within a first section on a temporal axis by using a communication device; deciding a parameter value used for controlling the communication of the second communication service, on the basis of the wireless signal received within the first section; observing a wireless signal transmitted for the second communication service within a second section following the first section; and transmitting a beacon for the second communication service on the basis of the parameter value within a third section following the second section in the case that no wireless signal for the second communication service is detected within the second section.

Description

本発明は、通信制御方法、通信装置、及びプログラムに関する。   The present invention relates to a communication control method, a communication device, and a program.

近年、一次利用される周波数帯(スペクトラム)の利用状況に応じて、その周波数帯を二次的な通信サービスに利用できるようにするための議論が進められている。例えば、米国のデジタルTV放送の周波数帯に含まれる未使用のチャネル(TVホワイトスペース)を無線通信に開放するための標準規格がIEEE802.22ワーキンググループにおいて検討されている(下記非特許文献1参照)。   In recent years, discussions have been underway to make it possible to use a frequency band for a secondary communication service in accordance with the usage status of a frequency band (spectrum) used primarily. For example, a standard for opening unused channels (TV white space) included in the frequency band of digital TV broadcasting in the United States to wireless communication is being studied by the IEEE 802.22 working group (see Non-Patent Document 1 below). ).

また、2008年11月のFCC(Federal Communications Commission)からの勧告によれば、一定の条件を満たして許可を受けた通信装置を用いてTVホワイトスペースを二次利用することが認められる方向にある。このFCCの勧告は、TVホワイトスペースの二次利用の標準化の先駆けであるIEEE802.22の上記標準規格を容認すると共に、IEEEのNew Study Groupの動きもカバーするものであった。技術的な内容としては、例えば、既存の技術を用いて−114[dBm](例えばNF(Noise Figure)=11[dB]だとすると、SNR=−19[dB]程度)レベルの信号検知を行うことが要求されるため、地理位置情報データベースアクセス(Geo-location Database Access)のような補助的な機能が必要となる見込みである(下記非特許文献2参照)。また、FCCは、新たな二次利用のためのチャネルとして、5GHz帯の一部の250MHzの帯域を開放することを模索している。   Also, according to a recommendation from the FCC (Federal Communications Commission) in November 2008, secondary use of the TV white space is permitted using a communication device that satisfies certain conditions and is permitted. . This FCC recommendation allowed the IEEE 802.22 standard, which was a pioneer in standardizing secondary use of TV white space, and also covered the movement of the IEEE New Study Group. As a technical content, for example, signal detection at a level of −114 [dBm] (for example, assuming that NF (Noise Figure) = 11 [dB] is about SNR = −19 [dB]) using existing technology is performed. Therefore, it is expected that an auxiliary function such as geo-location database access (Geo-location Database Access) is required (see Non-Patent Document 2 below). In addition, the FCC is seeking to open a part of the 250 GHz band of the 5 GHz band as a channel for new secondary use.

また、EUでは、長期的な戦略の下、DSA(Dynamic Spectrum Access)を実現するためのCPC(Cognitive Pilot Channel)と呼ばれる専用の制御チャネルを全世界共通で割当てようとする動きもある。CPCの割当てについては、2011年のITU(International Telecommunication Union)−WP11のアジェンダに組み込まれている。さらに、DSAを行う二次利用システムのための技術検討は、IEEEのSCC(Standards Coordinating Committee)41においても進められている。   Also, in the EU, there is a movement to assign a dedicated control channel called CPC (Cognitive Pilot Channel) for realizing DSA (Dynamic Spectrum Access) in common throughout the world under a long-term strategy. The CPC allocation is incorporated in the 2011 ITU (International Telecommunication Union) -WP11 agenda. Furthermore, technical studies for the secondary usage system that performs DSA are also being carried out in IEEE Standards Coordinating Committee (SCC) 41.

このような背景において、近年、放送システム、衛星通信システム又は移動体通信システムなどを一次システム(Primary System)と仮定した場合の周波数帯の二次利用(Secondary Usage)に関するいくつかの研究報告がなされている。例えば、下記非特許文献3は、UHF(Ultra High Frequency)のTVホワイトスペース上でIEEE802.11a標準を使用して無線システムを運用する場合のシステムアーキテクチャを提案している。また、下記非特許文献4は、同様にTVホワイトスペースを対象とし、一次システムのサービスエリアの位置情報を外部情報として活用する形態を提案している。   Against this background, in recent years, some research reports have been made on secondary usage of frequency bands when a broadcasting system, satellite communication system, or mobile communication system is assumed to be a primary system. ing. For example, the following Non-Patent Document 3 proposes a system architecture for operating a wireless system using the IEEE 802.11a standard on a UHF (Ultra High Frequency) TV white space. Non-Patent Document 4 below also proposes a form in which the position information of the service area of the primary system is used as external information, similarly targeting TV white space.

周波数帯の二次利用に際しては、二次利用する側のシステム(二次システム(Secondary System))には、通常、一次システムの通信の品質を低下させることのないような運用が求められる。そのため、二次システムにおいて無線信号を送信する場合、その送信電力を制御して一次システムのノードに干渉を与えることを避けることが望ましい。   During secondary use of a frequency band, the secondary use system (secondary system) is usually required to operate so as not to degrade the communication quality of the primary system. Therefore, when transmitting a radio signal in the secondary system, it is desirable to control the transmission power to avoid interference with the node of the primary system.

このような送信電力の制御に関し、下記非特許文献3又は4のようなTVホワイトスペースの二次利用のケースでは、二次利用されるチャネルが完全に使用されてないことを事前に確認できるため、多くの場合最大のレベルの送信電力を使用してよいと判断され得る。一方、下記非特許文献5は、優先度の低いシステムにおける送信電力を適応的に制御し、優先度の高いシステムのノードを保護することを提案している。   With regard to such transmission power control, in the case of secondary use of TV white space as in Non-Patent Document 3 or 4 below, it is possible to confirm in advance that the secondary used channel is not completely used. It can often be determined that the maximum level of transmit power may be used. On the other hand, Non-Patent Document 5 below proposes to adaptively control transmission power in a system with low priority to protect nodes in the system with high priority.

さらに、下記非特許文献6は、場所に応じてフェージングなどの影響により端末の受信環境が変化する移動体通信システムなどのシステムを一次システムとした場合に、その一次システムにおける二次利用前後の通信容量の比(通信容量保持率)を保護基準として採用し、その通信容量保持率を充足するための送信電力制御の手法を提案している。   Further, Non-Patent Document 6 below describes communication before and after secondary use in a primary system when a system such as a mobile communication system in which the reception environment of a terminal changes due to the influence of fading or the like depending on the location is used as the primary system. The ratio of capacity (communication capacity retention rate) is adopted as a protection standard, and a technique of transmission power control for satisfying the communication capacity retention ratio is proposed.

「IEEE802.22 WG on WRANs」、[online]、[2009年1月5日検索]、インターネット<URL:http://www.ieee802.org/22/>“IEEE802.22 WG on WRANs”, [online], [searched January 5, 2009], Internet <URL: http://www.ieee802.org/22/> 「SECOND REPORT AND ORDER AND MEMORANDUM OPINION AND ORDER」、[online]、[2009年7月10日検索]、インターネット<URL:http://hraunfoss.fcc.gov/edocs_public/attachmatch/FCC-08-260A1.pdf>“SECOND REPORT AND ORDER AND MEMORANDUM OPINION AND ORDER”, [online], [searched July 10, 2009], Internet <URL: http://hraunfoss.fcc.gov/edocs_public/attachmatch/FCC-08-260A1. pdf> Alan Bok et al., “Cognitive Radio System using IEEE802.11a over UHF TVWS”, Motorola, Oct 2008Alan Bok et al., “Cognitive Radio System using IEEE802.11a over UHF TVWS”, Motorola, Oct 2008 D.Gueny et al., “Geo-location database techniques for incumbent protection in the TV White space”, DySPAN, Oct 2008D. Gueny et al., “Geo-location database techniques for incumbent protection in the TV White space”, DySPAN, Oct 2008 藤井、吉野 “非優先システムのための送信電力制御型周波数共用方法”, 電子情報通信学会技術研究報告.SR、ソフトウェア無線, Nov 2007,pp.15-20Fujii, Yoshino “Transmission power control type frequency sharing method for non-priority systems”, IEICE technical report. SR, Software Radio, Nov 2007, pp.15-20 稲毛他、“プライマリ通信容量保持率に基づくコグニティブ無線周波数共用の検討”,IEICE Technical Report SR2009, May 2009Inage et al., “Examination of cognitive radio frequency sharing based on primary communication capacity retention ratio”, IEICE Technical Report SR2009, May 2009

ここで、限りある周波数帯を十分に有効利用するためには、上述したようなホワイトスペース、即ち一次利用に係る通信サービス(以下、第1の通信サービスという)が提供されていない領域における周波数帯の二次利用を実現するだけでは十分でない。その1つの理由は、ホワイトスペースの二次利用が、特定の地域において中長期的に見て明らかに空いている周波数帯を活用しようとするものであって、事実上の利用機会は第1の通信サービスのユーザが少ないエリアに限定されるためである。また、例えば、米国におけるTVホワイトスペースの二次利用については、その周波数帯の一部がオークションの対象となり、二次利用のために残される帯域は小さいものとなることが予測されている。   Here, in order to use the limited frequency band sufficiently effectively, the above-described white space, that is, a frequency band in a region where a communication service related to primary use (hereinafter referred to as a first communication service) is not provided. It is not enough to realize secondary use of. One reason for this is that secondary use of white space seeks to make use of frequency bands that are clearly vacant in the medium to long term in a specific area. This is because the communication service is limited to an area where there are few users. In addition, for example, regarding secondary use of TV white space in the United States, it is predicted that a part of the frequency band will be auctioned and the band left for secondary use will be small.

そこで、例えば、第1の通信サービスのコーディネータ(例えば基地局)の許可を受けて当該第1の通信サービスのサービスエリアの内部で周波数帯を二次利用することが考えられる。また、例えば、第1の通信サービスのサービスエリアの内部又は周辺部の領域であって、シャドウイング(遮蔽)又はフェージングなどの影響により信号の受信状況が比較的良好でない領域において、第1の通信サービスには使用できない周波数帯を二次利用することも考えられる。このような二次利用のケースでは、一次システムのノード(以下、一次利用ノードという)と二次システムのノード(以下、二次利用ノードという)とが互いにより近い位置にいることが想定される。その場合、二次利用ノードから送信される第2の通信サービスの無線信号(二次信号:Secondary Signal)が一次利用ノードにより受信される第1の通信サービスの無線信号(一次信号:Primary Signal)と衝突し、あるいは一次信号に干渉を与える可能性が高まる。そのため、周波数帯の二次利用に際して、周囲の通信状況に応じて信号の衝突を回避し、及び干渉を抑制するための、周波数帯の二次利用のフレームワークを提供することは有益である。   Thus, for example, it is conceivable that the frequency band is secondarily used within the service area of the first communication service with the permission of the coordinator (eg, base station) of the first communication service. In addition, for example, in the area inside or around the service area of the first communication service, the first communication is performed in an area where the signal reception status is relatively poor due to the influence of shadowing (fading) or fading. It is also conceivable to use secondary frequency bands that cannot be used for services. In such a secondary usage case, it is assumed that the primary system node (hereinafter referred to as the primary usage node) and the secondary system node (hereinafter referred to as the secondary usage node) are closer to each other. . In this case, the radio signal (secondary signal) of the second communication service transmitted from the secondary usage node is received by the primary usage node (primary signal). The possibility of collision with the primary signal or interference with the primary signal. Therefore, it is beneficial to provide a secondary use framework of the frequency band for avoiding signal collision and suppressing interference in the secondary use of the frequency band according to surrounding communication conditions.

例えば、上記非特許文献6に記載の手法では、1つのセルにおける一次システムの全体の通信容量を一定の割合で減少させ、その減少分を二次システムに割当てるため、結果として、1つの一次利用ノードにおける一次信号の受信が周囲の二次利用ノードからの干渉によって局所的に困難となるリスクが残されている。   For example, in the method described in Non-Patent Document 6, the overall communication capacity of the primary system in one cell is reduced at a certain rate, and the reduced amount is allocated to the secondary system. There remains a risk that reception of the primary signal at the node is locally difficult due to interference from the surrounding secondary usage nodes.

従って、本発明は、周波数帯の二次利用に際して、信号の衝突を回避し及び干渉を抑制するための効果的なフレームワークを提供することのできる、新規かつ改良された通信制御方法、通信装置、及びプログラムを提供しようとするものである。   Therefore, the present invention provides a novel and improved communication control method and communication apparatus capable of providing an effective framework for avoiding signal collision and suppressing interference during secondary use of a frequency band. And to provide a program.

本発明のある実施形態によれば、第1の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第2の通信サービスの通信を制御するための方法であって、通信装置を用いて、上記第1の通信サービスのために送信される無線信号を時間軸上の第1の区間内で受信するステップと、上記第1の区間内で受信された上記無線信号に基づいて、上記第2の通信サービスの通信の制御のために使用されるパラメータ値を決定するステップと、上記第1の区間に続く第2の区間内で上記第2の通信サービスのために送信される無線信号を観測するステップと、上記第2の区間内で上記第2の通信サービスのための無線信号が検知されなかった場合に、上記第2の区間に続く第3の区間内で上記パラメータ値に基づいて上記第2の通信サービスのためのビーコンを送信するステップと、を含む方法が提供される。   According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for controlling communication of a second communication service that secondarily uses a frequency band assigned to a first communication service, the communication device using the communication device, Receiving a radio signal transmitted for the first communication service within a first interval on a time axis, and based on the radio signal received within the first interval, the second Determining a parameter value used for communication control of the communication service, and observing a radio signal transmitted for the second communication service in a second interval following the first interval And when the radio signal for the second communication service is not detected in the second interval, the second interval is determined based on the parameter value in the third interval following the second interval. For 2 communication services Method comprising the steps of: transmitting a configuration, is provided.

上記通信装置は、例えば、後に説明するSSC(Secondary Spectrum Coordinator)に相当し得る。かかる構成によれば、例えばSSCは、周波数帯の二次利用に際して、第1の通信サービスのために送信される一次信号を、第1の区間内で受信する。次に、SSCは、一次信号観測区間内で受信された一次信号に基づいて、第2の通信サービスの通信の制御のために使用されるパラメータ値を決定する。ここで決定されるパラメータ値は、例えば、二次信号の送信に使用する送信電力、周波数、又は変調の次数などであってよい。次に、SSCは、第2の区間内で二次信号をセンシング(観測)する。そして、SSCは、第2の区間内で二次信号が検知されなかった場合に、第3の区間内で、上述したパラメータ値に基づいて、第2の通信サービスのためのビーコンを送信する。   The communication apparatus can correspond to, for example, an SSC (Secondary Spectrum Coordinator) described later. According to such a configuration, for example, the SSC receives a primary signal transmitted for the first communication service in the first interval when the frequency band is secondarily used. Next, the SSC determines a parameter value used for controlling communication of the second communication service based on the primary signal received within the primary signal observation period. The parameter value determined here may be, for example, transmission power, frequency, or modulation order used for transmission of the secondary signal. Next, the SSC senses (observes) the secondary signal within the second interval. Then, the SSC transmits a beacon for the second communication service based on the parameter value described above in the third section when the secondary signal is not detected in the second section.

また、上記パラメータ値を決定するステップは、上記第1の区間において受信された上記無線信号に基づいて、上記第3の区間内で送信される上記ビーコンの送信電力を決定することを含んでもよい。   The step of determining the parameter value may include determining transmission power of the beacon transmitted in the third section based on the radio signal received in the first section. .

また、上記ビーコンを受信した二次利用ノードから、上記第3の区間に続く第4の区間内で上記第2の通信サービスへの接続要求を受信するステップ、をさらに含んでもよい。   The method may further include a step of receiving a connection request to the second communication service from a secondary usage node that has received the beacon within a fourth period following the third period.

また、上記第4の区間内で上記二次利用ノードから送信される上記接続要求の送信電力は、上記第3の区間内で上記通信装置から送信される上記ビーコンに含まれるデータに基づいて決定されてもよい。   Further, the transmission power of the connection request transmitted from the secondary usage node in the fourth section is determined based on data included in the beacon transmitted from the communication apparatus in the third section. May be.

また、上記第4の区間内で受信された上記接続要求の送信元の各二次利用ノードに対し、上記第4の区間に続く第5の区間に含まれるスロットを当該二次利用ノードによるデータ送信のために割当てるステップ、をさらに含んでもよい。   In addition, for each secondary usage node that is the source of the connection request received in the fourth interval, the slot included in the fifth interval following the fourth interval is set as data by the secondary usage node. Allocating for transmission may further be included.

また、上記ビーコンは、ビーコン周期を示すデータを含み、上記第1の区間、上記第2の区間、上記第3の区間、上記第4の区間及び上記第5の区間は、上記ビーコン周期に相当する周期をもって繰り返されてもよい。   The beacon includes data indicating a beacon period, and the first section, the second section, the third section, the fourth section, and the fifth section correspond to the beacon period. It may be repeated with a period.

また、上記第2の通信サービスについて要求されるデータレートが変化した場合に、上記ビーコン周期を変更するステップ、をさらに含んでもよい。   The method may further include a step of changing the beacon period when a data rate required for the second communication service changes.

また、上記第5の区間の後に、さらにガードインターバルが設けられてもよい。   Further, a guard interval may be further provided after the fifth section.

また、上記第3の区間内で送信された上記ビーコンと他の無線信号との衝突が二次利用ノードにより検知された場合に、上記第4の区間内で、ビーコンの衝突が発生したことを示す通知を当該二次利用ノードから受信するステップ、をさらに含んでもよい。   In addition, when a collision between the beacon transmitted in the third section and another radio signal is detected by a secondary usage node, a beacon collision occurs in the fourth section. The method may further include receiving a notification to be shown from the secondary usage node.

また、上記第4の区間内で、二次利用ノードから、当該二次利用ノードにおいて観測された第1の通信サービス又は第2の通信サービスの通信状況に関するデータを受信するステップ、をさらに含んでもよい。   In addition, the method may further include a step of receiving, from the secondary usage node, data relating to the communication status of the first communication service or the second communication service observed at the secondary usage node within the fourth section. Good.

また、上記第1の区間内で、上記通信装置の外部のノードから、複数の通信装置の間で区間を同期させるための基準信号を受信するステップ、をさらに含んでもよい。   Further, the method may further include receiving a reference signal for synchronizing the sections among the plurality of communication apparatuses from a node outside the communication apparatus within the first section.

また、本発明の別の実施形態によれば、第1の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第2の通信サービスのための無線信号を送受信可能な通信部と、上記通信部による通信を制御する制御部と、を備え、上記制御部は、上記第1の通信サービスのために送信される無線信号を時間軸上の第1の区間内で上記通信部に受信させ、上記第1の区間内で受信された上記無線信号に基づいて、上記第2の通信サービスの通信の制御のために使用するパラメータ値を決定し、上記第1の区間に続く第2の区間内で上記第2の通信サービスのために送信される無線信号を上記通信部を介して観測し、上記第2の区間内で上記第2の通信サービスのための無線信号が検知されなかった場合に、上記第2の区間に続く第3の区間内で上記パラメータ値に基づいて上記第2の通信サービスのためのビーコンを上記通信部に送信させる、通信装置、が提供される。   According to another embodiment of the present invention, a communication unit capable of transmitting and receiving a radio signal for a second communication service that secondarily uses a frequency band assigned to the first communication service, and the communication unit A control unit that controls communication according to the above, wherein the control unit causes the communication unit to receive a radio signal transmitted for the first communication service within a first interval on a time axis, and Based on the radio signal received in the first section, a parameter value to be used for controlling the communication of the second communication service is determined, and in the second section following the first section. When a radio signal transmitted for the second communication service is observed through the communication unit and a radio signal for the second communication service is not detected in the second section, Within the third section following the second section, the parameters Based on the data value to transmit a beacon for the second communication service to the communication unit, a communication device, it is provided.

また、本発明の別の実施形態によれば、第1の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第2の通信サービスのための無線信号を送受信可能な通信部、を備える通信装置を制御するコンピュータを、上記通信部による通信を制御する制御部であって、上記第1の通信サービスのために送信される無線信号を時間軸上の第1の区間内で上記通信部に受信させ、上記第1の区間内で受信された上記無線信号に基づいて、上記第2の通信サービスの通信の制御のために使用するパラメータ値を決定し、上記第1の区間に続く第2の区間内で上記第2の通信サービスのために送信される無線信号を上記通信部を介して観測し、上記第2の区間内で上記第2の通信サービスのための無線信号が検知されなかった場合に、上記第2の区間に続く第3の区間内で上記パラメータ値に基づいて上記第2の通信サービスのためのビーコンを上記通信部に送信させる、制御部、として機能させるためのプログラムが提供される。   According to another embodiment of the present invention, a communication apparatus comprising: a communication unit capable of transmitting and receiving a radio signal for a second communication service that secondarily uses a frequency band assigned to the first communication service. A control unit for controlling communication by the communication unit, wherein the communication unit receives a radio signal transmitted for the first communication service within a first interval on a time axis. And determining a parameter value to be used for controlling the communication of the second communication service based on the radio signal received in the first interval, and a second value following the first interval. A radio signal transmitted for the second communication service in the section was observed through the communication unit, and a radio signal for the second communication service was not detected in the second section. If followed by the second interval above Within third section based on the parameter value to transmit a beacon for the second communication service to the communication unit, a control unit, a program to function as is provided.

以上説明したように、本発明に係る通信制御方法、通信装置、及びプログラムによれば、周波数帯の二次利用に際して、信号の衝突を回避し及び干渉を抑制するための効果的なフレームワークを提供することができる。   As described above, according to the communication control method, the communication apparatus, and the program according to the present invention, an effective framework for avoiding signal collision and suppressing interference in the secondary use of the frequency band. Can be provided.

周波数帯の二次利用により一次利用ノードが干渉を受ける第1の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 1st example in which a primary utilization node receives interference by the secondary utilization of a frequency band. 周波数帯の二次利用により一次利用ノードが干渉を受ける第2の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 2nd example in which a primary utilization node receives interference by secondary utilization of a frequency band. 通信方式及びチャネル方向に応じた干渉の影響について説明するための第1の模式図である。It is a 1st schematic diagram for demonstrating the influence of the interference according to a communication system and a channel direction. 通信方式及びチャネル方向に応じた干渉の影響について説明するための第2の模式図である。It is a 2nd schematic diagram for demonstrating the influence of the interference according to a communication system and a channel direction. 通信方式及びチャネル方向に応じた干渉の影響について説明するための第3の模式図である。It is a 3rd schematic diagram for demonstrating the influence of the interference according to a communication system and a channel direction. 通信方式及びチャネル方向に応じた干渉の影響について説明するための第4の模式図である。It is a 4th schematic diagram for demonstrating the influence of the interference according to a communication system and a channel direction. 第2の通信サービス間の干渉について説明するための第1の模式図である。It is a 1st schematic diagram for demonstrating the interference between 2nd communication services. 第2の通信サービス間の干渉について説明するための第2の模式図である。It is a 2nd schematic diagram for demonstrating the interference between 2nd communication services. 周波数帯の二次利用のためのフレームワークについて説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the framework for the secondary utilization of a frequency band. 周波数帯の二次利用のためのビーコン周期が変更される様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a mode that the beacon period for the secondary utilization of a frequency band is changed. 二次信号同士の衝突に関する第1のシナリオにおける二次利用ノードの位置関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the positional relationship of the secondary usage node in the 1st scenario regarding the collision of secondary signals. 二次信号同士の衝突に関する第1のシナリオを示すシーケンス図である。It is a sequence diagram which shows the 1st scenario regarding the collision of secondary signals. 二次信号同士の衝突に関する第2のシナリオにおける二次利用ノードの位置関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the positional relationship of the secondary usage node in the 2nd scenario regarding the collision of secondary signals. 二次信号同士の衝突に関する第2のシナリオを示すシーケンス図である。It is a sequence diagram which shows the 2nd scenario regarding the collision of secondary signals. 第1の実施形態に係る通信システムの概要について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the outline | summary of the communication system which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る管理ノードの論理的な構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the logical structure of the management node which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る送信電力決定処理の流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of the transmission power determination process which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る送信電力分配処理の流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of the transmission power distribution process which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る二次利用ノード(SSC)の論理的な構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a logical structure of the secondary usage node (SSC) which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る二次利用ノード(SSC)の二次利用開始処理の流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of the secondary usage start process of the secondary usage node (SSC) which concerns on 1st Embodiment. 二次利用ノード(SUE)の位置に基づく送信電力制御の概要について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the outline | summary of the transmission power control based on the position of a secondary utilization node (SUE). 二次利用ノード(SUE)の位置の分類について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the classification | category of the position of a secondary usage node (SUE). 第1の実施形態に係る二次利用ノード(SUE)の論理的な構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a logical structure of the secondary usage node (SUE) which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る二次利用ノード(SUE)による送信電力制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of the transmission power control process by the secondary usage node (SUE) which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る通信システムの概要について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the outline | summary of the communication system which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る管理ノードの論理的な構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the logical structure of the management node which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る二次利用ノード(SSC)の論理的な構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a logical structure of the secondary usage node (SSC) which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る二次利用ノード(SSC)の二次利用開始処理の流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of the secondary usage start process of the secondary usage node (SSC) which concerns on 2nd Embodiment. TVバンドへの適用について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the application to TV band.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付すことにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

また、以下の順序にしたがって当該「発明を実施するための形態」を説明する。
1.一実施形態に係る干渉制御モデル
1−1.周波数帯の二次利用による干渉の例
1−2.干渉制御モデルの説明
1−3.二次利用のためのチャネルの比較
1−4.第2の通信サービス間の干渉の検討
1−5.第2の通信サービス間の送信電力の分配
1−6.二次利用のためのフレームワーク
1−7.衝突の検知及び回避方法
1−8.二次利用という用語の範囲
2.第1の実施形態
2−1.通信システムの概要
2−2.管理ノードの構成例
2−3.二次利用ノード(SSC)の構成例
2−4.二次利用ノード(SUE)の構成例
2−5.第1の実施形態のまとめ
3.第2の実施形態
3−1.通信システムの概要
3−2.管理ノードの構成例
3−3.二次利用ノード(SSC)の構成例
3−4.第2の実施形態のまとめ
4.TVバンドへの適用
Further, the “DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION” will be described in the following order.
1. 1. Interference control model according to one embodiment 1-1. Example of interference due to secondary use of frequency band 1-2. Explanation of interference control model 1-3. Comparison of channels for secondary use 1-4. Examination of interference between second communication services 1-5. Distribution of transmission power between second communication services 1-6. Framework for secondary use 1-7. Collision detection and avoidance method 1-8. Scope of the term secondary use First embodiment 2-1. Overview of communication system 2-2. Configuration example of management node 2-3. Configuration example of secondary usage node (SSC) 2-4. Configuration example of secondary usage node (SUE) 2-5. Summary of first embodiment Second embodiment 3-1. Overview of communication system 3-2. Configuration example of management node 3-3. Configuration example of secondary usage node (SSC) 3-4. Summary of Second Embodiment 4. Application to TV band

<1.一実施形態に係る干渉制御モデル>
[1−1.周波数帯の二次利用による干渉の例]
まず、図1A及び図1Bを参照しながら、周波数帯の二次利用により一次利用ノードが干渉を受ける簡略化された事例について説明する。図1A及び図1Bは、それぞれ、周波数帯の二次利用により一次システムに含まれるいずれかの一次利用ノードが干渉を受ける一例を示す模式図である。
<1. Interference Control Model According to One Embodiment>
[1-1. Example of interference due to secondary use of frequency band]
First, with reference to FIG. 1A and FIG. 1B, a simplified example in which a primary usage node receives interference due to secondary usage of a frequency band will be described. FIG. 1A and FIG. 1B are schematic diagrams illustrating an example in which any primary usage node included in the primary system receives interference due to secondary usage of a frequency band.

図1Aを参照すると、第1の通信サービスのセル10の内部に、一次利用ノードPn及びPnが位置している。このうち、一次利用ノードPnは、セル10の内部に位置する端末装置(ユーザ機器(UE:User Equipment)ともいう)に第1の通信サービスを提供する基地局(PBS:Primary Base Station)である。第1の通信サービスは、例えば、デジタルTV放送サービス、衛星通信サービス、又は移動体通信サービスなどを含む任意の通信サービスであってよい。一方、一次利用ノードPnは、第1の通信サービスの提供を受ける端末装置(PUE:Primary User Equipment)である。一次利用ノードPnと一次利用ノードPn及び図中の他の一次利用ノードは、第1の通信サービスに割当てられた周波数帯を使用して無線信号を送受信することにより、一次システムを形成する。 Referring to FIG. 1A, primary usage nodes Pn 1 and Pn 2 are located inside the cell 10 of the first communication service. Among these, the primary usage node Pn 1 is a base station (PBS: Primary Base Station) that provides a first communication service to terminal devices (also referred to as user equipment (UE)) located inside the cell 10. is there. The first communication service may be any communication service including, for example, a digital TV broadcast service, a satellite communication service, or a mobile communication service. On the other hand, the primary usage node Pn 2 is a terminal device (PUE: Primary User Equipment) that receives provision of the first communication service. The primary usage node Pn 1 and the primary usage node Pn 2 and the other primary usage nodes in the figure form a primary system by transmitting and receiving radio signals using the frequency band allocated to the first communication service. .

また、図1Aには、セル10の内部に位置する複数の二次利用ノードSn、Sn、Sn及びSnも示されている。これら二次利用ノードは、所定のスペクトラムポリシー(周波数利用規定)に従って、第1の通信サービスに割当てられた周波数帯の一部又は全部を使用して(即ち、当該周波数帯を二次利用して)第2の通信サービスを運用し、二次システムを形成する。第2の通信サービスは、例えば、IEEE802.11a/b/g/n/s、Zigbee、又はWiMediaなどの任意の無線通信プロトコルに従って実現される無線通信サービスであってよい。1つのセル内において複数の二次システムが形成されてもよく、図1Aの例では、セル10の内部の領域12a、領域12b、及び領域12cにおいてそれぞれ異なる二次システムが形成されている。なお、ここでは説明の明瞭さの観点から一次利用ノードと二次利用ノードとを分けて説明しているが、一次利用ノードの一部が二次利用ノードとして動作してもよい。 FIG. 1A also shows a plurality of secondary usage nodes Sn 1 , Sn 2 , Sn 3 and Sn 4 located inside the cell 10. These secondary usage nodes use part or all of the frequency band allocated to the first communication service in accordance with a predetermined spectrum policy (frequency usage rule) (that is, secondary use of the frequency band). ) Operate the second communication service to form a secondary system. The second communication service may be a wireless communication service implemented according to any wireless communication protocol such as, for example, IEEE 802.11a / b / g / n / s, Zigbee, or WiMedia. A plurality of secondary systems may be formed in one cell. In the example of FIG. 1A, different secondary systems are formed in the regions 12a, 12b, and 12c inside the cell 10, respectively. Although the primary usage node and the secondary usage node are described separately from the viewpoint of clarity of explanation here, a part of the primary usage node may operate as the secondary usage node.

図1Aに示したように、第1の通信サービスのセル10の内部で第2の通信サービスが運用される場合、その第2の通信サービスのために送信される無線信号が第1の通信サービスに干渉するおそれがある。図1Aの例は、二次利用ノードSn、Sn及びSnから送信された無線信号が一次利用ノードPnから一次利用ノードPnへ送信されたアップリンク信号に干渉する可能性を示している。この場合、一次利用ノードPnは、アップリンク信号を正常に受信できず、又は受信できたとしても所望のサービス品質を得られないおそれがある。 As shown in FIG. 1A, when the second communication service is operated inside the cell 10 of the first communication service, the radio signal transmitted for the second communication service is the first communication service. There is a risk of interference. The example of FIG. 1A shows the possibility that radio signals transmitted from the secondary usage nodes Sn 1 , Sn 2 and Sn 3 may interfere with uplink signals transmitted from the primary usage node Pn 2 to the primary usage node Pn 1 . ing. In this case, the primary usage node Pn 1 may not normally receive the uplink signal or may not obtain the desired service quality even if it can be received.

図1Aと同様に、図1Bにおいても、第1の通信サービスのセル10の内部に、一次利用ノードPn及びPnが位置し、基地局である一次利用ノードPnから端末装置である一次利用ノードPnに第1の通信サービスが提供されている。また、第1の通信サービスのセル10の内部に、二次利用ノードSn、Sn、Sn及びSnが示されている。図1Bの例では、二次利用ノードSn、Sn、Sn及びSnから送信された無線信号が一次利用ノードPnから一次利用ノードPnへ送信されたダウンリンク信号に干渉する可能性を示している。この場合、一次利用ノードPnは、ダウンリンク信号を正常に受信できず、又は受信できたとしてもやはり所望のサービス品質を得られないおそれがある。 Similar to FIG. 1A, also in FIG. 1B, the primary usage nodes Pn 1 and Pn 2 are located inside the cell 10 of the first communication service, and the primary usage node Pn 1 as a base station is the primary usage node Pn 1. first communication service is provided to the usage node Pn 2. Further, secondary usage nodes Sn 1 , Sn 2 , Sn 3 and Sn 4 are shown inside the cell 10 of the first communication service. In the example of FIG. 1B, the radio signals transmitted from the secondary usage nodes Sn 1 , Sn 2 , Sn 3 and Sn 4 can interfere with the downlink signal transmitted from the primary usage node Pn 1 to the primary usage node Pn 2 . Showing sex. In this case, the primary usage node Pn 2 may not normally receive the downlink signal or may not obtain the desired quality of service even if it can be received.

周波数帯の二次利用によるこのような干渉を防ぎ、第1の通信サービスに通信品質の低下などの悪影響を与えないための1つの解決策は、二次利用ノードからの無線信号の送信に使用される送信電力を低くすることである。その反面、送信電力が低いと第2の通信サービスの通信容量が減少し通信品質も低下する。そのため、第1の通信サービスへの干渉を与えない範囲で、第2の通信サービスのための送信電力を可能な限り高めることが有益である。そこで、次に、周波数帯の二次利用による第1の通信サービスへの干渉と二次利用ノードにおいて使用される送信電力との間の関係について説明する。   One solution to prevent such interference due to secondary use of the frequency band and not to adversely affect the first communication service, such as degradation of communication quality, is used for transmission of radio signals from the secondary use node. Is to reduce the transmission power to be transmitted. On the other hand, if the transmission power is low, the communication capacity of the second communication service decreases and the communication quality also deteriorates. Therefore, it is beneficial to increase the transmission power for the second communication service as much as possible without causing interference to the first communication service. Then, next, the relationship between the interference to the 1st communication service by the secondary usage of a frequency band and the transmission power used in a secondary usage node is demonstrated.

[1−2.干渉制御モデルの説明]
二次利用により干渉を与える側の二次利用ノードと干渉を受ける側の一次利用ノード(以下、被干渉ノードという)との1対1の関係に着目した場合に、その干渉が当該被干渉ノードにおいて許容されるためには、次の関係式(1)が満たされている必要がある。なお、被干渉ノードとは、例えば、図1Aの一次利用ノードPn又は図1Bの一次利用ノードPnに相当し得る。
[1-2. Explanation of interference control model]
When attention is paid to a one-to-one relationship between a secondary usage node that gives interference by secondary usage and a primary usage node that receives interference (hereinafter referred to as an interfered node), the interference is the affected node. In order to be permitted, the following relational expression (1) needs to be satisfied. The interfered node may correspond to, for example, the primary usage node Pn 1 in FIG. 1A or the primary usage node Pn 2 in FIG. 1B.

Figure 2014014117
Figure 2014014117

ここで、SINRrequiredは、被干渉ノードにおいて要求される最小のSINR(信号対干渉及び雑音比:Signal to Interference and Noise Ratio)を表す。SINRrequiredは、例えば、被干渉ノードの最小受信感度、又はQoS(Quality of Service)に応じて与えられる最小のSINRなどであってよい。また、Prx_primary,primaryは第1の通信サービスにおいて要求される無線信号の受信レベル、Prx_primary,secondaryは二次利用ノードから送信される無線信号の被干渉ノードにおける受信レベルをそれぞれ表す。また、Nprimaryは、被干渉ノードに適用され得る干渉又は雑音レベル(干渉レベル及び雑音レベルの一方又は双方を含む)を表す。 Here, SINR required represents the minimum SINR (Signal to Interference and Noise Ratio) required in the interfered node. SINR required may be, for example, the minimum reception sensitivity of the interfered node or the minimum SINR given according to QoS (Quality of Service). P rx_primary and primary represent the reception level of the radio signal required in the first communication service, and P rx_primary and secondary represent the reception level of the radio signal transmitted from the secondary usage node at the interfered node. N primary represents interference or noise level (including one or both of interference level and noise level) that can be applied to the interfered node.

また、無線信号の受信レベルは、次の式(2)及び(3)に示したように、無線信号の送信電力と経路損失とにより表される。   Further, the reception level of the radio signal is represented by the transmission power and path loss of the radio signal, as shown in the following formulas (2) and (3).

Figure 2014014117
Figure 2014014117

ここで、Ptx_secondaryは二次利用ノードにおける無線信号の送信電力、Lpath_tx_secondaryは二次利用ノードから被干渉ノードまでの通信経路上の経路損失を表す。また、Ptx_primaryは第1の通信サービスにおける無線信号の送信電力、Lpath_tx_primaryは第1の通信サービスにおける無線信号の通信経路上の経路損失を表す。よって、上記関係式(1)は、次式のように変形される。 Here, P tx_secondary represents the transmission power of the radio signal in the secondary usage node, and L path_tx_secondary represents the path loss on the communication path from the secondary usage node to the interfered node. P tx_primary represents the transmission power of the radio signal in the first communication service, and L path_tx_primary represents the path loss on the communication path of the radio signal in the first communication service. Therefore, the relational expression (1) is transformed as the following expression.

Figure 2014014117
Figure 2014014117

なお、式(1)、式(4)に含まれる干渉又は雑音レベルNprimaryは、一例として、ボルツマン定数k=1.38×10-23[J/K]、絶対温度T[K]、雑音指数(ノイズ・フィギュア)NF及び帯域BW[Hz]を用いて、次式のように計算され得る。 The interference or noise level N primary included in the equations (1) and (4) is, for example, the Boltzmann constant k = 1.38 × 10 −23 [J / K], the absolute temperature T [K], noise Using the exponent (noise figure) NF and the band BW [Hz], it can be calculated as:

Figure 2014014117
Figure 2014014117

ここで、Iprimaryは、第1の通信サービスにおける隣接セル間干渉、並びにフェムトセル、小規模セル若しくはリレーノードがマクロセルにオーバレイされるようなヘテロジーニアス環境下におけるセル内の干渉、又は帯域外放射による干渉などを含み得る。また、無線信号の通信経路上の経路損失は通常は2つのノード間の距離dに依存し、一例として、次式のように計算され得る。 Here, I primary is interference between adjacent cells in the first communication service, and interference in a cell in a heterogeneous environment in which a femto cell, a small cell or a relay node is overlaid on a macro cell, or out-of-band radiation. Interference may be included. Further, the path loss on the communication path of the radio signal usually depends on the distance d between the two nodes, and can be calculated as the following equation as an example.

Figure 2014014117
Figure 2014014117

ここで、d0は参照距離、λはキャリア周波数の波長、nは伝播係数である。 Here, d 0 is the reference distance, λ is the wavelength of the carrier frequency, and n is the propagation coefficient.

次に、関係式(4)はさらに次式のように変形される。   Next, the relational expression (4) is further transformed as the following expression.

Figure 2014014117
Figure 2014014117

この関係式(7)が充足されるように二次利用ノードの送信電力が制御されれば、少なくとも二次利用ノードと被干渉ノードとの局所的な1対1の関係においては、その干渉は被干渉ノードにおいて許容され得る。さらに、複数の二次利用ノードが存在する場合には、干渉源となる二次利用ノードの総数をnとすると、次の関係式を満たすことが求められる。   If the transmission power of the secondary usage node is controlled so that this relational expression (7) is satisfied, at least in the local one-to-one relationship between the secondary usage node and the interfered node, the interference is It can be tolerated at the interfered node. Furthermore, when there are a plurality of secondary usage nodes, it is required to satisfy the following relational expression, where n is the total number of secondary usage nodes that are interference sources.

Figure 2014014117
Figure 2014014117

従って、第2の通信サービスにおいても可能な限り大きな通信容量又は高い通信品質を確保することを前提とすれば、全体として第2の通信サービスに許容される干渉電力レベルIacceptableは、次式で与えられる。 Therefore, assuming that the largest possible communication capacity or high communication quality is ensured even in the second communication service, the interference power level I acceptable that is generally allowed for the second communication service is given by the following equation. Given.

Figure 2014014117
Figure 2014014117

ここで、式(9)における右辺のパラメータ及び左辺の経路損失Lpath_tx_secondary,iの値は既知であるため、干渉電力レベルIacceptableに応じた送信電力Ptx_secondary,iのみが決定すべきパラメータとなる。式(9)は、二次システムが一次システムに与えることが許容される干渉電力の総和量を評価するための評価式であると理解されてもよい。 Here, since the parameter on the right side and the value of the path loss L path_tx_secondary, i on the left side in Expression (9) are known, only the transmission power P tx_secondary, i corresponding to the interference power level I acceptable is a parameter to be determined. . Equation (9) may be understood as an evaluation equation for evaluating the total amount of interference power allowed to be given to the primary system by the secondary system.

即ち、第1の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する二次利用ノードは、個々の被干渉ノードに着目した場合に、送信電力が全体として式(9)を満たす範囲で、送信電力を制御することが望ましい。   That is, the secondary usage node that secondary uses the frequency band allocated to the first communication service transmits the transmission power within a range that satisfies the formula (9) as a whole when focusing on each interfered node. It is desirable to control power.

[1−3.二次利用のためのチャネルの比較]
図2A〜図2Dは、第1の通信サービスに使用される通信方式及びチャネル方向に応じた、二次利用の際の干渉の影響について説明するための模式図である。
[1-3. Comparison of channels for secondary use]
FIG. 2A to FIG. 2D are schematic diagrams for explaining the influence of interference at the time of secondary use according to the communication method used for the first communication service and the channel direction.

各図には、基地局である一次利用ノードPn、並びにPUEである3つの一次利用ノードPn、Pn及びPnが示されている。これら一次利用ノードPn、Pn、Pn及びPnは、図2A及び図2Bの例では、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access:直交周波数分割多重アクセス)方式を使用して一次システムを形成する。その場合の一次システムは、例えば、WiMAX(登録商標)システム、LTE(Long Term Evolution)システム、又はLTE−A(LTE−Advanced)システムなどであってよい。また、一次利用ノードPn、Pn、Pn及びPnは、図2C及び図2Dの例では、CDMA(Code Division Multiple Access:符号分割多重アクセス)方式を使用して一次システムを形成する。その場合の一次システムは、例えば、UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)又はW−CDMA(Wideband-CDMA)などであってよい。 Each figure shows a primary usage node Pn 1 as a base station and three primary usage nodes Pn 2 , Pn 3 and Pn 4 as PUEs. These primary usage nodes Pn 1 , Pn 2 , Pn 3 and Pn 4 form a primary system using an OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) scheme in the example of FIGS. 2A and 2B. . The primary system in that case may be, for example, a WiMAX (registered trademark) system, an LTE (Long Term Evolution) system, or an LTE-A (LTE-Advanced) system. In addition, the primary usage nodes Pn 1 , Pn 2 , Pn 3, and Pn 4 form a primary system using a CDMA (Code Division Multiple Access) method in the examples of FIGS. 2C and 2D. The primary system in that case may be, for example, UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) or W-CDMA (Wideband-CDMA).

また、各図には、二次利用ノードSnも示されている。二次利用ノードSnは、領域12d内に位置する他の二次利用ノードとの間で第2の通信サービスのための無線信号(二次信号)を送受信し、それにより一次利用ノードPn、Pn、Pn及びPnへの干渉が生じ得る。その干渉の影響範囲は、以下に説明するように、二次利用の対象となる第1の通信サービスの通信方式及びチャネル方向に依存する。 Each figure also shows the secondary usage node Sn 1 . The secondary usage node Sn 1 transmits / receives a radio signal (secondary signal) for the second communication service to / from another secondary usage node located in the region 12d, and thereby the primary usage node Pn 1 , Pn 2 , Pn 3 and Pn 4 may occur. The influence range of the interference depends on the communication method and channel direction of the first communication service that is the target of secondary use, as will be described below.

まず、図2Aに関し、OFDMA方式のアップリンクチャネルが二次利用される場合、干渉は、一次システムのいずれか1つのPUEから基地局へのアップリンク信号についてのみ生じ得る。図2Aの例では、一次利用ノードPnから一次利用ノード(基地局)Pnへのアップリンク信号に、二次利用ノードSnからの二次信号が干渉している。この場合、他のPUEからのアップリンク信号は、異なるリソースブロック(又は異なる周波数スロット若しくは時間スロット)に予め割当てられるため、二次信号の影響を受けない。 First, referring to FIG. 2A, when an OFDMA based uplink channel is secondarily used, interference may only occur for uplink signals from any one PUE of the primary system to the base station. In the example of FIG. 2A, the secondary signal from the secondary usage node Sn 1 interferes with the uplink signal from the primary usage node Pn 2 to the primary usage node (base station) Pn 1 . In this case, uplink signals from other PUEs are pre-assigned to different resource blocks (or different frequency slots or time slots) and thus are not affected by the secondary signal.

次に、図2Bに関し、OFDMA方式のダウンリンクチャネルが二次利用される場合、干渉は、一次システムの基地局から各PUEへのダウンリンク信号について生じ得る。図2Bの例では、一次利用ノード(基地局)Pnから一次利用ノードPn、Pn及びPnへのダウンリンク信号に、二次利用ノードSnからの二次信号が干渉している。これは、ダウンリンク信号(例えば制御チャネルの信号)が、複数のPUEについて共通的なリソースブロック等を用いて送信され得るためである。 Next, with reference to FIG. 2B, if the OFDMA based downlink channel is secondarily utilized, interference may occur for the downlink signal from the base station of the primary system to each PUE. In the example of FIG. 2B, the secondary signal from the secondary usage node Sn 1 interferes with the downlink signal from the primary usage node (base station) Pn 1 to the primary usage nodes Pn 2 , Pn 3 and Pn 4 . . This is because a downlink signal (for example, a control channel signal) can be transmitted using a common resource block or the like for a plurality of PUEs.

次に、図2Cに関し、CDMA方式のアップリンクチャネルが二次利用される場合、干渉は、一次システムの各PUEから基地局へのアップリンク信号について生じ得る。図2Cの例では、一次利用ノードPn、Pn及びPnから一次利用ノード(基地局)Pnへのアップリンク信号に、二次利用ノードSnからの二次信号が干渉している。一般的に、CDMA方式においては、一次信号が各PUEに割当てられる拡散符号を用いて帯域全体に拡散され同時に送信されるため、このように複数のPUEからの一次信号に二次信号が干渉し得る。 Next, with reference to FIG. 2C, if a CDMA based uplink channel is secondary utilized, interference may occur for the uplink signal from each PUE of the primary system to the base station. In the example of FIG. 2C, the secondary signal from the secondary usage node Sn 1 interferes with the uplink signal from the primary usage nodes Pn 2 , Pn 3 and Pn 4 to the primary usage node (base station) Pn 1 . . In general, in the CDMA system, since the primary signal is spread over the entire band using a spreading code assigned to each PUE and transmitted simultaneously, the secondary signal interferes with the primary signals from a plurality of PUEs in this way. obtain.

次に、図2Dに関し、CDMA方式のダウンリンクチャネルが二次利用される場合、干渉は、一次システムの基地局から各PUEへのダウンリンク信号について生じ得る。図2Dの例では、一次利用ノード(基地局)Pnから一次利用ノードPn、Pn及びPnへのダウンリンク信号に、二次利用ノードSnからの二次信号が干渉している。これは、ダウンリンク信号(例えば制御チャネルの信号)が、複数のPUEに共通的に受信され得ること、及びCDMA方式のアップリンクチャネルと同様に一次信号が帯域全体に拡散され同時に送信されることが原因である。 Next, with reference to FIG. 2D, if a CDMA downlink channel is secondarily utilized, interference may occur for the downlink signal from the primary system base station to each PUE. In the example of FIG. 2D, the secondary signal from the secondary usage node Sn 1 interferes with the downlink signal from the primary usage node (base station) Pn 1 to the primary usage nodes Pn 2 , Pn 3 and Pn 4 . . This is because downlink signals (for example, control channel signals) can be commonly received by a plurality of PUEs, and primary signals are spread over the entire band and transmitted at the same time as CDMA uplink channels. Is the cause.

上述した4種類のチャネルを二次利用のために使用する場合の、干渉の影響範囲及び技術的要件を、表1にまとめる。   Table 1 summarizes the range of influence of interference and technical requirements when the four types of channels described above are used for secondary use.

Figure 2014014117
Figure 2014014117

表1を参照すると、上で述べたように、干渉の影響範囲はOFDMA方式のアップリンクチャネルが最も小さい。即ち、OFDMA方式のアップリンクチャネルを二次利用する場合には、1つのUE(“a UE”)から基地局へのリンクに干渉が生じ得るのみであるのに対し、他のチャネルを二次利用する場合には、複数のUEに関連するリンクに干渉が生じ得る。機能要件の観点では、CDMA方式では一次信号のセンシングのために拡散符号を検知することが必要となるのに対し、OFDMA方式ではUL(Uplink)又はDL(Downlink)同期のみでよいため、OFDM方式の方が実現が容易である。さらに、最小受信感度は、例えばCDMA方式では−120dBm(UMTSの場合)であるのに対し、OFDMA方式では−90dBm(WiMAXの場合)であり、OFDMA方式の方が干渉を受け難いと言える。従って、周波数帯の二次利用に際しては、OFDMA方式を使用する第1の通信サービスの周波数帯のうち、特にアップリンクチャネルの周波数帯を二次利用するのが望ましいと言うことができる。そこで、本明細書で後述する一実施形態では、OFDMA方式のアップリンクチャネルを二次利用することを前提として説明を行う。但し、本発明は、OFDMA方式のダウンリンクチャネル、又はOFDMA方式以外の通信方式を使用するチャネルにも適用可能である。   Referring to Table 1, as described above, the influence range of interference is the smallest in the uplink channel of the OFDMA scheme. That is, when the OFDMA uplink channel is secondarily used, interference may only occur in the link from one UE (“a UE”) to the base station, while the other channel is used as the secondary channel. When utilized, interference may occur on links associated with multiple UEs. From the viewpoint of functional requirements, in the CDMA system, it is necessary to detect a spreading code for sensing the primary signal, whereas in the OFDMA system, only UL (Uplink) or DL (Downlink) synchronization is required. Is easier to implement. Furthermore, the minimum receiving sensitivity is, for example, -120 dBm (in the case of UMTS) in the CDMA system, and -90 dBm (in the case of WiMAX) in the OFDMA system, and it can be said that the OFDMA system is less susceptible to interference. Therefore, it can be said that, in the secondary use of the frequency band, it is desirable to secondary use the frequency band of the uplink channel among the frequency bands of the first communication service using the OFDMA scheme. Therefore, in an embodiment described later in this specification, description will be made on the premise that secondary use of an OFDMA-type uplink channel is performed. However, the present invention is also applicable to an OFDMA downlink channel or a channel using a communication method other than the OFDMA method.

[1−4.第2の通信サービス間の干渉の検討]
ここまで、周波数帯の二次利用が第1の通信サービスに与える干渉について説明した。次に、第1の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第2の通信サービスが複数存在する場合の、第2の通信サービス間の干渉について説明する。
[1-4. Examination of interference between second communication services]
So far, the interference that the secondary use of the frequency band gives to the first communication service has been described. Next, interference between the second communication services when there are a plurality of second communication services that secondarily use the frequency band assigned to the first communication service will be described.

図3A及び図3Bは、第2の通信サービス間の干渉について説明するための模式図である。このうち、図3Aは、隣接する異なるセルにおいてそれぞれ第2の通信サービスが運用される例を示している。一方、図3Bは、同一のセルにおいて2つの第2の通信サービスが運用される例を示している。   3A and 3B are schematic diagrams for explaining interference between second communication services. Among these, FIG. 3A shows an example in which the second communication service is operated in each of the adjacent different cells. On the other hand, FIG. 3B shows an example in which two second communication services are operated in the same cell.

図3Aを参照すると、セル10dの内部に位置する基地局である一次利用ノードPn1d、及びセル10eの内部に位置する基地局である一次利用ノードPn1eが示されている。また、セル10dの内部には、二次利用ノードSn1d及びSn2d、並びに二次利用ノードSn2eが含まれる。セル10eの内部には、二次利用ノードSn1e及びSn2e、並びに二次利用ノードSn2dが含まれる。このうち、二次利用ノードSn1d及びSn2dは、領域12dの内部において第2の通信サービスを運用する。また、二次利用ノードSn1e及びSn2eは、領域12eの内部において第2の通信サービスを運用する。 Referring to FIG. 3A, a primary usage node Pn 1d that is a base station located inside the cell 10d and a primary usage node Pn 1e that is a base station located inside the cell 10e are shown. The cell 10d includes secondary usage nodes Sn 1d and Sn 2d and a secondary usage node Sn 2e . The cell 10e includes secondary usage nodes Sn 1e and Sn 2e and a secondary usage node Sn 2d . Among these, the secondary usage nodes Sn 1d and Sn 2d operate the second communication service within the area 12d. Further, the secondary usage nodes Sn 1e and Sn 2e operate the second communication service in the area 12e.

ここで、第1の通信サービスが例えばOFDMA方式を使用する場合、典型的には、隣接セル間の干渉回避アルゴリズムにより、隣接セル間において使用されるチャネル周波数には異なる周波数が割当てられる。図3Aの例では、セル10dのアップリンクチャネル周波数はF1、セル10eのアップリンクチャネル周波数はF2である。そのため、OFDMA方式のアップリンクチャネルを二次利用の対象とする場合、二次利用ノードSn1dとSn2dとの間の通信に使用される周波数はF1、二次利用ノードSn1eとSn2eとの間の通信に使用される周波数はF2となる。その結果、図3Aの例では領域12dと領域12eとが互いに重複しているものの、重複した場所に位置する二次利用ノードSn2d及び二次利用ノードSn2eがそれぞれ送受信する二次信号は、互いに干渉(又は衝突)することがない。 Here, when the first communication service uses, for example, the OFDMA scheme, typically, different frequencies are assigned to channel frequencies used between adjacent cells by an interference avoidance algorithm between adjacent cells. In the example of FIG. 3A, the uplink channel frequency of the cell 10d is F1, and the uplink channel frequency of the cell 10e is F2. Therefore, when the OFDMA uplink channel is a secondary usage target, the frequency used for communication between the secondary usage nodes Sn 1d and Sn 2d is F1, and the secondary usage nodes Sn 1e and Sn 2e are The frequency used for communication between is F2. As a result, although the area 12d and the area 12e overlap each other in the example of FIG. 3A, the secondary signals transmitted and received by the secondary usage node Sn 2d and the secondary usage node Sn 2e located at the overlapping locations are as follows: They do not interfere (or collide) with each other.

一方、図3Bを参照すると、セル10dの内部に位置する基地局である一次利用ノードPn1dが示されている。また、セル10dの内部には、二次利用ノードSn1d及びSn2d、並びに二次利用ノードSn1f及びSn2fが含まれる。このうち、二次利用ノードSn1d及びSn2dは、領域12dの内部において第2の通信サービスを運用する。また、二次利用ノードSn1f及びSn2fは、領域12fの内部において第2の通信サービスを運用する。この場合、二次利用ノードSn1dとSn2dとの間の通信に使用される周波数、及び二次利用ノードSn1fとSn2fとの間の通信に使用される周波数は、共にF1である。その結果、領域12dと領域12fとが重複する場所に位置している二次利用ノードSn2d及び二次利用ノードSn2fにおいて、両者が送受信する二次信号が干渉(又は衝突)する可能性がある。 On the other hand, referring to FIG. 3B, a primary usage node Pn 1d, which is a base station located inside the cell 10d, is shown. The cell 10d includes secondary usage nodes Sn 1d and Sn 2d and secondary usage nodes Sn 1f and Sn 2f . Among these, the secondary usage nodes Sn 1d and Sn 2d operate the second communication service within the area 12d. Also, the secondary usage nodes Sn 1f and Sn 2f operate the second communication service within the area 12f. In this case, the frequency used for the communication between the secondary usage nodes Sn 1d and Sn 2d and the frequency used for the communication between the secondary usage nodes Sn 1f and Sn 2f are both F1. As a result, in the secondary usage node Sn 2d and the secondary usage node Sn 2f that are located where the region 12d and the region 12f overlap, there is a possibility that secondary signals transmitted and received by both will interfere (or collide). is there.

従って、第1の通信サービスに割当てられた周波数帯のうち、例えばOFDMA方式のアップリンクチャネルを二次利用して第2の通信サービスを運用する場合、少なくとも同一セル内の他の第2の通信サービスの存在を考慮することが望ましいことが理解される。   Therefore, when the second communication service is operated by secondary use of, for example, an OFDMA uplink channel among the frequency bands allocated to the first communication service, at least another second communication in the same cell. It is understood that it is desirable to consider the existence of services.

[1−5.第2の通信サービス間の送信電力の分配]
上述した干渉制御モデルに従って第2の通信サービスの許容干渉電力を決定したとき、同一セル内に2以上の第2の通信サービスが存在する場合には、それら第2の通信サービスの間で、許容干渉電力に応じた送信電力をさらに分配する必要がある。例えば、複数の二次利用ノードがコーディネータとして周波数帯の二次利用を開始する場合には、各コーディネータが送信するビーコンの送信電力が全体として上記許容干渉電力を満たすように、それぞれの送信電力が制御されるべきである。また、第2の通信サービスに加入する二次利用ノードの間でさらに送信電力が分配されることも考えられる。そのような送信電力の分配の基準として、均等型、非均等型、及び与干渉マージン低減型の3つの基準を提案する。
[1-5. Distribution of transmission power between second communication services]
When the allowable interference power of the second communication service is determined according to the above-described interference control model, if two or more second communication services exist in the same cell, the allowable communication power is determined between the second communication services. It is necessary to further distribute the transmission power according to the interference power. For example, when a plurality of secondary usage nodes start secondary usage of a frequency band as a coordinator, the transmission power of each beacon is such that the transmission power of the beacon transmitted by each coordinator satisfies the allowable interference power as a whole. Should be controlled. It is also conceivable that transmission power is further distributed between secondary usage nodes that subscribe to the second communication service. Three standards of equality, non-uniformity, and interference margin reduction are proposed as such transmission power distribution criteria.

(均等型)
均等型とは、上述した干渉制御モデルに従って決定した許容干渉電力に応じた送信電力を、2以上の第2の通信サービスに均等に割当てる分配基準である。均等型の分配基準では、n個の第2の通信サービスのうちi番目(i=1,…,n)の第2の通信サービスに割当てられる送信電力の値Ptx_secondary,iは、次式に従って導かれる。
(Equal type)
The equal type is a distribution criterion that equally assigns transmission power according to the allowable interference power determined according to the above-described interference control model to two or more second communication services. In the uniform distribution standard, the transmission power value P tx_secondary, i allocated to the i-th (i = 1,..., N) second communication service among the n second communication services is expressed by the following equation. Led.

Figure 2014014117
Figure 2014014117

式(10)の右辺は、式(9)の右辺を経路損失Lpath_tx_secondary,iに基づく係数Kで割ったものである。このような送信電力の分配基準によれば、個々の第2の通信サービスのコーディネータに均等に通信機会を与えることができるため、ユーザの視点からはサービスとして公平かつ明瞭である。但し、二次利用ノードが一次利用ノードへ与える個々の干渉レベルは不均一となる。なお、送信電力を第2の通信サービスに加入する二次利用ノードの間で分配する場合には、係数のKの決定におけるnの値は、第2の通信サービスの総数の代わりに、第2の通信サービスに加入する二次利用ノードの総数であってよい。 The right side of Expression (10) is obtained by dividing the right side of Expression (9) by a coefficient K based on path loss L path_tx_secondary, i . According to such a transmission power distribution standard, communication opportunities can be equally provided to the coordinators of the individual second communication services, so that the service is fair and clear from the user's point of view. However, the individual interference levels that the secondary usage node gives to the primary usage node are non-uniform. When the transmission power is distributed among the secondary usage nodes that subscribe to the second communication service, the value of n in the determination of the coefficient K is the second value instead of the total number of the second communication services. It may be the total number of secondary usage nodes that subscribe to the communication service.

(非均等型)
非均等型とは、上述した干渉制御モデルに従って決定した許容干渉電力に応じた送信電力を、2以上の第2の通信サービスに非均等に割当てる分配基準である。非均等型の分配基準では、送信電力の値Ptx_secondary,iは、二次利用ノードと被干渉ノードとの間の距離に依存し、次式に従って導かれる。
(Non-uniform type)
The non-equal type is a distribution criterion that non-uniformly allocates transmission power according to the allowable interference power determined according to the above-described interference control model to two or more second communication services. In the non-uniform distribution criterion, the transmission power value P tx_secondary, i depends on the distance between the secondary usage node and the interfered node, and is derived according to the following equation.

Figure 2014014117
Figure 2014014117

式(11)の右辺は、式(9)の右辺を第2の通信サービスの総数nで割った値を、さらに経路損失の総和に対する個々の二次利用ノードについての経路損失の割合で重み付けしたものである。このような送信電力の分配基準によれば、被干渉ノードまでの距離が遠い二次利用ノードほど、多くの通信機会又は通信距離を得ることができる。それにより、全体としての通信範囲も最大化され得る。   In the right side of equation (11), the value obtained by dividing the right side of equation (9) by the total number n of the second communication services is further weighted by the ratio of the path loss for each secondary usage node to the total path loss. Is. According to such a transmission power distribution standard, a secondary usage node having a longer distance to the interfered node can obtain more communication opportunities or communication distances. Thereby, the communication range as a whole can also be maximized.

(与干渉マージン低減型)
与干渉マージン低減型とは、干渉源となる二次利用ノードの数を余剰数を含むように見積もることで、一次利用ノードに干渉を与えるリスクをさらに低減させる(即ち、“干渉マージン”を設ける)分配基準である。与干渉マージン低減型の分配基準では、送信電力の値Ptx_secondary,iは、次式に従って導かれる。
(Interference margin reduction type)
The interference margin reduction type further reduces the risk of causing interference to the primary usage node by estimating the number of secondary usage nodes serving as interference sources to include the surplus number (that is, providing an “interference margin”). ) Distribution standard. In the distribution criterion of the interference margin reduction type, the transmission power value P tx_secondary, i is derived according to the following equation.

Figure 2014014117
Figure 2014014117

式(12)のNestimationは、干渉源となる二次利用ノードの総数を余剰数を含むように見積もった値を表す。例えば、Nestimationの値を、干渉源となる二次利用ノードの総数が10個であれば送信電力が10[dB]減少し、100個であれば送信電力が20[dB]減少するように設定することができる。 N estimation in Expression (12) represents a value obtained by estimating the total number of secondary usage nodes serving as interference sources so as to include the surplus number. For example, the value of N estimation is such that if the total number of secondary usage nodes as interference sources is 10, the transmission power is reduced by 10 [dB], and if it is 100, the transmission power is reduced by 20 [dB]. Can be set.

このような3つの送信電力分配基準の特徴を、表2にまとめる。   The characteristics of these three transmission power distribution standards are summarized in Table 2.

Figure 2014014117
Figure 2014014117

なお、送信電力を分配するノードは、上述した3つの送信電力分配基準のうち、予め選択した1つの基準に従って送信電力を分配してもよい。その代わりに、送信電力を分配するノードは、全ての二次利用ノード(若しくは優先度の高い二次利用ノード)に与えられる通信容量の合計、又は確立される二次リンクの総数などの評価値が結果的に最大となる基準を適応的に選択して送信電力を分配してもよい。   Note that the node that distributes the transmission power may distribute the transmission power according to one criterion selected in advance among the three transmission power distribution criteria described above. Instead, the nodes that distribute the transmission power are evaluated values such as the total communication capacity given to all secondary usage nodes (or secondary usage nodes with high priority), or the total number of secondary links established. The transmission power may be distributed by adaptively selecting the criterion that results in the maximum.

[1−6.二次利用のためのフレームワーク]
上述した干渉制御モデルに従った許容送信電力の決定処理、及び送信電力の分配処理においては、一次システムの被干渉ノード(例えば基地局など)の位置データ、二次利用ノードの位置データ、及び経路損失などを含むデータが用いられる。従って、周波数帯の二次利用に際しては、一次システムの被干渉ノードの位置データ等にアクセス可能な特別な(典型的には1つの)二次利用ノードを用いて、セントリックに第2の通信サービスが制御されるのが好適である。本明細書では、このような第2の通信サービスの制御の中心となる二次利用ノードを、SSC(Secondary Spectrum Coordinator)という。
[1-6. Framework for secondary use]
In the determination process of the allowable transmission power and the transmission power distribution process according to the interference control model described above, the position data of the interfered node (for example, a base station) of the primary system, the position data of the secondary usage node, and the path Data including loss etc. is used. Therefore, in the secondary usage of the frequency band, the second communication is centrically performed using a special (typically one) secondary usage node that can access the location data of the interfered node of the primary system. The service is preferably controlled. In the present specification, such a secondary usage node that is the center of control of the second communication service is referred to as SSC (Secondary Spectrum Coordinator).

図4は、第2の通信サービスをSSCがセントリックに制御することを前提とした、二次利用のためのフレームワークについて説明するための説明図である。   FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a framework for secondary use on the assumption that the SSC centrically controls the second communication service.

図4を参照すると、ビーコン周期Tに相当する周期をもって繰り返されるフレーム構造が、時間軸に沿って示されている。1つの繰返し周期には、第1の区間(#1)から第6の区間(#6)までの6つの区間が含まれる。このうち、第2の区間(#2)から第6の区間(#6)は、第2の通信サービスのためのスーパーフレームを構成する。 Referring to FIG. 4, the frame structure repeated with a period corresponding to the beacon period T b is shown along the time axis. One repetition period includes six sections from the first section (# 1) to the sixth section (# 6). Among these, the second section (# 2) to the sixth section (# 6) constitute a superframe for the second communication service.

第1の区間(#1)は、一次信号観測区間(Primary Sensing Period)である。第1の区間では、SSCにより一次信号のセンシング(観測)が行なわれる。例えば、SSCは、第1の区間内で、第1の通信サービスの制御チャネルを識別し、アップリンクチャネルの同期を獲得する。また、例えば、SSCは、第1の区間において、制御チャネル上で送信される被干渉ノード(例えば、一次システムの基地局など)の位置データ、許容送信電力の値、スペクトラムマスク、又は二次利用のために使用すべき変調方法などを受信する。それに応じて、SSCは、第2の通信サービスの通信を制御するために使用する送信電力、周波数、又は変調の次数などのパラメータ値を決定することができる。   The first section (# 1) is a primary signal observation section (Primary Sensing Period). In the first section, sensing (observation) of the primary signal is performed by the SSC. For example, the SSC identifies the control channel of the first communication service in the first interval and acquires uplink channel synchronization. In addition, for example, in the first section, the SSC performs the location data of the interfered node (for example, the base station of the primary system) transmitted on the control channel, the value of allowable transmission power, the spectrum mask, or the secondary usage Receive the modulation method etc. to be used for. In response, the SSC can determine a parameter value, such as transmission power, frequency, or modulation order used to control communication of the second communication service.

また、第1の区間(#1)において、制御チャネル上で、図4に例示したスーパーフレームのタイミングを複数のSSCの間で同期させるための基準信号が供給されてもよい。基準信号は、例えば、第1の区間(#1)の開始タイミングとビーコン周期Tbとを通知する信号であってもよい。また、基準信号は、例えば、クロック信号を含んでもよい。基準信号は、例えば、周波数帯の二次利用を共通的に管理する管理ノードから複数のSSCに供給され得る。この場合、後に説明する第2の区間(#2)以降の通信機会は、ランダムバックオフの手順を用いて均等に(あるいは公平に)与えられ、又は各SSCの優先権に応じて非均等に与えられ得る。   In the first section (# 1), a reference signal for synchronizing the timing of the superframe illustrated in FIG. 4 among a plurality of SSCs may be supplied on the control channel. The reference signal may be, for example, a signal that notifies the start timing of the first section (# 1) and the beacon period Tb. Further, the reference signal may include a clock signal, for example. The reference signal can be supplied to a plurality of SSCs from, for example, a management node that commonly manages secondary usage of a frequency band. In this case, communication opportunities after the second section (# 2), which will be described later, are given evenly (or fairly) using the random backoff procedure, or non-equally according to the priority of each SSC. Can be given.

なお、SSCは、一次信号のセンシングの結果として第2の通信サービスの運用のために十分な送信電力を用いることができないと判断される場合には、二次利用に用いるべき他のチャネルを検出するために、第1の区間内でさらなるセンシングを試みてもよい。また、SSCは、1度に複数のチャネルのセンシングをすることが可能な場合には、当該複数のチャネルについてセンシングを行い、第2の通信サービスの通信を制御するためのパラメータ値をそれぞれ決定してもよい。その場合、SSCは、後に説明する第3又は第4の区間内で、SUEが二次利用に用いることのできる2以上のチャネルの選択肢を、ビーコンを用いて提示することができる。このとき、選択肢として提示される2以上のチャネルをできる限り周波数の近いチャネルとしておくことで、第2の通信サービスに加入する装置の負荷が軽減され得る。センシングの対象となる複数のチャネルとは、例えば、隣接する2以上のセルにおいて一次利用されているチャネル、又はLTE−Aで採用されるスペクトラムアグリゲーションなどにより1つのセルにおいて複合的に利用されている2以上のチャネルなどであってよい。個々のチャネルは、典型的には、ある中心周波数を基準とする1つのまとまった帯域として区別され得る(例えば、LTEの場合には、5MHz、10MHz、15MHz、20MHzの各帯域幅の運用モードが存在する)。その代わりに、例えば、リソーススケジューリングの最小単位(例えば、LTEの場合には、OFDMの12本のサブキャリアを含むリソースブロックがリソーススケジューリングの最小単位となる)を個々のチャネルとして扱ってもよい。   The SSC detects another channel to be used for secondary use when it is determined that sufficient transmission power cannot be used for the operation of the second communication service as a result of sensing the primary signal. In order to do so, further sensing may be attempted within the first interval. In addition, when it is possible to sense a plurality of channels at a time, the SSC senses the plurality of channels and determines parameter values for controlling communication of the second communication service. May be. In that case, the SSC can present, using a beacon, two or more channel options that can be used by the SUE for secondary use within a third or fourth interval described later. At this time, by setting two or more channels presented as options as close as possible to each other, the load on the device that subscribes to the second communication service can be reduced. The plurality of channels to be sensed are, for example, channels that are primarily used in two or more adjacent cells, or are used in combination in one cell by spectrum aggregation adopted in LTE-A. There may be two or more channels. Individual channels can typically be distinguished as a single band with respect to a certain center frequency (for example, in the case of LTE, the operating modes for each bandwidth of 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz, and 20 MHz are available). Exist). Instead, for example, a minimum unit of resource scheduling (for example, in the case of LTE, a resource block including 12 subcarriers of OFDM becomes a minimum unit of resource scheduling) may be treated as an individual channel.

次に、第2の区間(#2)は、二次信号観測区間(Secondary Sensing Period)である。第2の区間では、SSCにより二次信号のセンシングが行なわれる。ここでのセンシングは、主に、隣接するサブセル間での二次信号の衝突を回避する目的で行なわれる。即ち、SSCは、第2の区間内で、他の通信装置から送信される二次信号の有無を観測する。そして、SSCは、他の通信装置から送信される二次信号が検知されなかった場合に、第2の区間に続く第3の区間内で後述するビーコンを送信する。一方、SSCは、第2の区間内で二次信号が検知された場合には、所定の時間が経過した後にあらためてビーコンの送信を試みる。かかる点に関し、SSCは、例えば、自ら送信するビーコン(及び他の二次信号)に、スーパーフレームが終了するまでの時間又はスーパーフレームの終了時刻に関する情報を含めておくのが好適である。それにより、第2の区間内で二次信号を検知した他のSSCは、二次信号を復号して当該情報を取得することで、自らのビーコンが送信可能となるまでの待機時間(上記所定の時間)を把握することができる。   Next, the second section (# 2) is a secondary signal observation section (Secondary Sensing Period). In the second interval, the secondary signal is sensed by the SSC. The sensing here is mainly performed for the purpose of avoiding collision of secondary signals between adjacent subcells. That is, the SSC observes the presence or absence of a secondary signal transmitted from another communication apparatus within the second interval. And SSC transmits the beacon mentioned later in the 3rd section following the 2nd section, when the secondary signal transmitted from other communication devices is not detected. On the other hand, when a secondary signal is detected in the second interval, the SSC tries to transmit a beacon again after a predetermined time has elapsed. In this regard, the SSC preferably includes, for example, information on the time until the superframe ends or the end time of the superframe in the beacon (and other secondary signals) transmitted by the SSC. As a result, the other SSCs that have detected the secondary signal in the second section decode the secondary signal and acquire the information, thereby waiting for the beacon to be transmitted (the predetermined time). Time).

次に、第3の区間(#3)は、制御フレーム送信区間(Control Frame Transmission Period)である。SSCは、例えば、第2の区間内で他の通信装置から送信される二次信号が検知されなかった場合に、第3の区間内で、第2の通信サービスのためのビーコンを送信する。その際、例えば、ビーコンの送信電力の値は、第1の区間内で受信した無線信号に基づいて決定された値に設定される。また、ビーコンには、例えば、第2の通信サービスを個々に識別するための識別子(サブセルIDなど)、及びビーコンの送信電力を示す送信電力値などのデータが含められる。かかるビーコンは、SSCの周囲に位置する二次利用ノード(SUE:Secondary User Equipment)により受信される。そして、第2の通信サービスによるデータ通信を望むSUEは、第3の区間に続く第4の区間内で、第2の通信サービスへの接続要求をSSCへ送信する。   Next, the third section (# 3) is a control frame transmission period. For example, the SSC transmits a beacon for the second communication service in the third interval when a secondary signal transmitted from another communication device is not detected in the second interval. At this time, for example, the value of the transmission power of the beacon is set to a value determined based on the radio signal received in the first section. In addition, the beacon includes, for example, an identifier (such as a subcell ID) for individually identifying the second communication service, and data such as a transmission power value indicating the transmission power of the beacon. Such a beacon is received by a secondary user node (SUE) located around the SSC. Then, the SUE that desires data communication by the second communication service transmits a connection request to the second communication service to the SSC within the fourth period following the third period.

また、SSCは、二次利用に用いることのできる2以上のチャネルが存在する場合には、第3の区間内で、それぞれのチャネル上でビーコンを並列的に送信してもよい。その場合、各ビーコンには、当該ビーコンに対応するチャネルについて決定された上記パラメータ値がそれぞれ含まれ得る。   In addition, when there are two or more channels that can be used for secondary usage, the SSC may transmit beacons in parallel on each channel within the third interval. In that case, each beacon may include the parameter values determined for the channel corresponding to the beacon.

次に、第4の区間(#4)は、接続及びスケジューリング区間(Connection and Scheduling Period)である。SSCは、第4の区間において、上記第2の通信サービスへの接続要求をSUEから受信する。そうすると、SSCは、受信した接続要求についてアソシエーション及び認証を実行した後、接続を許可するSUEについてスケジューリングを行なう。より具体的には、SSCは、例えば、後述する第5の区間に含まれるスロット1〜nのいずれかに、接続を許可する各SUEを割当てる(早い者勝ちの基準などであってよい)。そして、SSCは、スロットごとのSUEの割当て情報(スケジューリング情報)をブロードキャストする。それにより、各SUEは、自らに割当てられたスロットを認識し、割当てられたそのスロットにおいて、第2の通信サービスによるデータ通信を行うことができる。   Next, the fourth period (# 4) is a connection and scheduling period (Connection and Scheduling Period). In the fourth period, the SSC receives a connection request for the second communication service from the SUE. Then, after performing association and authentication for the received connection request, the SSC performs scheduling for the SUE that permits the connection. More specifically, the SSC, for example, allocates each SUE that permits connection to any one of slots 1 to n included in a fifth section to be described later (may be a criterion for first-come-first-served basis). Then, the SSC broadcasts SUE allocation information (scheduling information) for each slot. Thereby, each SUE can recognize the slot allocated to itself, and can perform data communication by the second communication service in the allocated slot.

なお、その時点のスーパーフレームにおいて第2の通信サービスによる通信の対象とすべきデータが発生していないSUEは、第3の区間までに引続き一次信号又は二次信号のセンシングを行い、第4の区間において、そのセンシングの結果をSSCへ報告してもよい。その代わりに、当該SUEは、そのセンシングの結果を、次の接続の機会においてスロットを獲得した第5の区間内でSSCへ報告してもよい。ここで報告されるセンシングの結果には、例えば、一次信号若しくは二次信号の受信レベル、又は近傍の一次利用ノード若しくは二次利用ノードの存在などを示す、通信状況に関するデータが含まれ得る。それにより、SSCは、周囲の通信状況をより的確に把握し、干渉制御の正確性を向上させることができる。   Note that the SUE in which data to be communicated by the second communication service is not generated in the superframe at that time continues to sense the primary signal or the secondary signal until the third interval, In the section, the sensing result may be reported to the SSC. Instead, the SUE may report the sensing result to the SSC within the fifth interval in which the slot was acquired at the next connection opportunity. The sensing result reported here may include, for example, data related to the communication status indicating the reception level of the primary signal or the secondary signal, or the presence of a nearby primary usage node or secondary usage node. Thereby, SSC can grasp | ascertain the surrounding communication condition more correctly, and can improve the precision of interference control.

また、SUEは、二次利用に用いることのできる2以上のチャネル上でビーコンが並列的に送信されている場合には、当該2以上のビーコンを受信し、最も受信条件のよいチャネル(例えば、ビーコンの受信レベルが最も高いチャネルなど)を選択してもよい。その場合、SUEは、選択したチャネル上で、ビーコンへの応答としての接続要求をSUEへ送信し得る。   In addition, when beacons are transmitted in parallel on two or more channels that can be used for secondary usage, the SUE receives the two or more beacons and receives the channel with the best reception conditions (for example, The channel having the highest beacon reception level may be selected. In that case, the SUE may send a connection request as a response to the beacon to the SUE on the selected channel.

次に、第5の区間(#5)は、データ通信区間(Data Communication Period)である。第5の区間は、図4に示したように、典型的には、複数のスロット1〜n(時間、周波数若しくは符号又はそれらの組合せにより互いに区別され得る)を含む。そして、各SUEは、第4の区間内でSSCから提供されるスケジューリング情報に従って、これら複数のスロット1〜nのいずれかにおいて第2の通信サービスによるデータ通信を行う。   Next, the fifth section (# 5) is a data communication period. As shown in FIG. 4, the fifth section typically includes a plurality of slots 1 to n (which can be distinguished from each other by time, frequency or code, or a combination thereof). Each SUE performs data communication by the second communication service in any of the plurality of slots 1 to n according to the scheduling information provided from the SSC within the fourth period.

次に、第6の区間(#6)は、ガードタイム区間(Guard Time Period)である。第6の区間は、ガードインターバルという用語でも言及され得る。第6の区間が設けられることにより、通信経路上で遅延した無線信号と次のサイクルで送信される無線信号とが干渉して通信品質が劣化することを避けることができる。第6の区間の長さは、例えば、第5の区間の最後のスロットにおいて送信されたパケットがSSCに到達するまでの時間Tに一定の時間αを加えた時間T+αなどとして設定され得る。 Next, the sixth section (# 6) is a guard time period. The sixth section can also be referred to by the term guard interval. By providing the sixth section, it is possible to avoid deterioration in communication quality due to interference between a radio signal delayed on the communication path and a radio signal transmitted in the next cycle. The length of the sixth section, for example, set a predetermined time alpha was as such time T d + alpha to addition to the time T d to packet transmitted reaches the SSC in the last slot of the fifth segment obtain.

上述したように、図4に示した第2の区間から第6の区間は、第2の通信サービスのための1つのスーパーフレームを構成する。また、これら各区間は、ビーコン周期Tに相当する周期をもって繰り返される。但し、第1の区間において一次信号をセンシングした結果から、例えば第2の通信サービスの運用のために十分な送信電力を用いることができないと判断される場合には、SSCは、一次信号のセンシングを継続する。即ち、この場合、第2の区間から第6の区間までを含むスーパーフレームが周期的に現れる代わりに、SSC(及び/又はSUE)により、一次信号のさらなるセンシングが行なわれる。 As described above, the second to sixth intervals shown in FIG. 4 constitute one superframe for the second communication service. Moreover, each of these sections are repeated with a period corresponding to the beacon period T b. However, when it is determined from the result of sensing the primary signal in the first section that, for example, sufficient transmission power cannot be used for the operation of the second communication service, the SSC performs sensing of the primary signal. Continue. In other words, in this case, the primary signal is further sensed by the SSC (and / or SUE) instead of the superframe including the second period to the sixth period periodically appearing.

また、図4に示したビーコン周期Tは、必ずしも一定の周期でなくてもよい。即ち、ビーコン周期Tは、例えば、第2の通信サービス上で実現されるべきアプリケーションのための要求データレートが高い場合に、スーパーフレームに占めるデータ通信区間(第5の区間)の割合を高めるために、より長い周期へと動的に変更されてもよい。例えば、図5の例では、図4に示したビーコン周期Tと同等の長さを有するビーコン周期Tb1(5a参照)がビーコン周期Tb2に変更されることで(5b参照)、1つのスーパーフレームに占めるデータ通信区間の割合が高められている。なお、この場合、SSCは、第3の区間において送信するビーコンに次のビーコン周期の値を挿入するのが好適である。それにより、ビーコンを受信したSUE(又は周囲に位置する他のSSC)は、自装置の動作を、新たなビーコン周期に自律的に同期することができる。さらに、ビーコンを受信してビーコン周期の変更を検知したSUEは、同じスーパーフレーム内で自ら送信するフレームに、当該新たなビーコン周期の値を挿入してもよい。それにより、SSCからのビーコンを直接受信できない位置にいるSUE(又は他のSSC)も、ビーコン周期の変更を知ることができる。 Further, the beacon period T b of FIG. 4 is not necessarily a constant period. In other words, beacon period T b, for example, if the requested data rate for the application to be implemented on the second communication service is high, increase the proportion of data communications section occupied in the superframe (a fifth section) Therefore, it may be dynamically changed to a longer period. For example, in the example of FIG. 5, the beacon period T b1 (see 5a) having the same length as the beacon period T b shown in FIG. 4 is changed to the beacon period T b2 (see 5b), The proportion of data communication sections in the superframe is increased. In this case, the SSC preferably inserts the value of the next beacon period into the beacon transmitted in the third interval. Thereby, SUE (or other SSC located in the surroundings) which received the beacon can synchronize the operation | movement of an own apparatus autonomously to a new beacon period. Furthermore, the SUE that has received a beacon and has detected a change in the beacon period may insert the value of the new beacon period into a frame transmitted by itself within the same superframe. Thereby, the SUE (or other SSC) in a position where the beacon from the SSC cannot be directly received can also know the change of the beacon period.

なお、上で第1の区間においてSSCが1度に複数のチャネルをセンシングし得る点について述べたが、1度に複数のチャネルをセンシングするための受信機の構成としては、次のような構成が考えられる。即ち、例えば、SSCは、広帯域フィルタ又はフィルタバンク等を用いて複数のチャネルにわたる無線信号を同時に受信し、受信信号の信号レベル(RSSIなどアナログ領域又はデジタル領域のいずれでもよい)が所定の閾値以上であるチャネルに合わせて、その後の復調処理を行う。それにより、SSCは、1度に複数のチャネルをセンシングすることができる。例えば、IEEE802.11nの40Mモードでは、レガシー端末との共存を想定して、A/D変換後のベースバンド信号のFFT処理結果について電力を測定し、40Mのフルチャネル又は40MHzのうち下位20MHz若しくは上位20MHzのうちいずれが使用されているかが判定され得る。そして、その判定結果に応じて、その後のデジタル復調の動作が動的に変更される。このような受信機の構成を、SSCによる複数のチャネルのセンシングに応用することができる。   In the above, the SSC can sense a plurality of channels at a time in the first section, but the configuration of the receiver for sensing a plurality of channels at a time is as follows. Can be considered. That is, for example, the SSC simultaneously receives radio signals over a plurality of channels using a wideband filter or a filter bank, and the signal level of the received signal (which may be either an analog domain or digital domain such as RSSI) is equal to or greater than a predetermined threshold The subsequent demodulation processing is performed according to the channel. Thereby, the SSC can sense a plurality of channels at a time. For example, in 40M mode of IEEE802.11n, assuming the coexistence with legacy terminals, power is measured for the FFT processing result of the baseband signal after A / D conversion, and the lower 20 MHz of 40M full channel or 40 MHz It can be determined which of the top 20 MHz is being used. The subsequent digital demodulation operation is dynamically changed according to the determination result. Such a receiver configuration can be applied to sensing of a plurality of channels by SSC.

[1−7.衝突の検知及び回避方法]
図4及び図5を用いて説明したフレームワークに従って、第2の通信サービスは、コーディネータとしての役割を有するSSCによりセントリックに制御される。この場合、上述した干渉制御モデルに従って、ビーコンの送信電力は、SSCにより決定される。また、SUEが接続要求の送信又はデータ通信に使用すべき送信電力は、SSCから送信されるビーコンに基づいてSUEが決定し得る(かかる点については後にさらに説明する)。その結果、周波数帯の二次利用により一次システムにおいて実質的な干渉が生じることは防がれる。但し、このフレームワークでは、特に第2の区間及び第3の区間においてCSMA(Carrier Sense Multiple Access)方式での通信手順を採用していることから、二次信号同士の衝突が生じる可能性がある。そこで、図6及び図7を用いて、二次信号同士の衝突を検知し、これを回避する手法について説明する。
[1-7. Collision detection and avoidance method]
According to the framework described with reference to FIGS. 4 and 5, the second communication service is centric controlled by the SSC having the role as a coordinator. In this case, the beacon transmission power is determined by the SSC according to the above-described interference control model. Also, the transmission power to be used by the SUE for connection request transmission or data communication can be determined by the SUE based on a beacon transmitted from the SSC (this will be further described later). As a result, it is prevented that substantial interference occurs in the primary system due to secondary use of the frequency band. However, in this framework, since the communication procedure in the CSMA (Carrier Sense Multiple Access) method is employed particularly in the second and third sections, there is a possibility that collision between secondary signals may occur. . Therefore, a method for detecting a collision between secondary signals and avoiding the collision will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

(第1のシナリオ)
図6A及び図6Bは、図4を用いて説明したフレームワークにおいて二次信号の衝突が発生する第1のシナリオについて説明するための説明図である。このうち、図6Aは、第1のシナリオにおける二次利用ノードの位置関係を示している。一方、図6Bは、第1のシナリオに沿った通信の流れの一例を示すシーケンス図である。
(First scenario)
6A and 6B are explanatory diagrams for describing a first scenario in which a secondary signal collision occurs in the framework described with reference to FIG. Among these, FIG. 6A shows the positional relationship of the secondary usage nodes in the first scenario. On the other hand, FIG. 6B is a sequence diagram illustrating an example of a communication flow according to the first scenario.

図6Aを参照すると、セル10dの内部で第1の通信サービスを提供する基地局Pn1d、並びに第1の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する二次利用ノードSn1g、Sn2g、Sn1h及びSn2hが示されている。このうち、二次利用ノードSn1gは、第2の通信サービスのコーディネータの役割を有し、領域12gの内部に位置する二次利用ノードへ、第2の通信サービスのためのビーコンを送信する。一方、二次利用ノードSn1hもまた、第2の通信サービスのコーディネータの役割を有し、領域12hの内部に位置する二次利用ノードへ、第2の通信サービスのためのビーコンを送信する。しかし、図6Aにおいて、領域12hの内部には、二次利用ノードSn1gが存在する。また、領域12gの内部には、二次利用ノードSn1hが存在する。そのため、二次利用ノードSn1g及び二次利用ノードSn1hが同時にビーコンを送信すると、それらビーコンが衝突する可能性がある。 Referring to FIG. 6A, the base station Pn 1d that provides the first communication service inside the cell 10d, and the secondary usage nodes Sn 1g and Sn 2g that secondary use the frequency band allocated to the first communication service. , Sn 1h and Sn 2h are shown. Among these, the secondary usage node Sn 1g has a role of a coordinator of the second communication service, and transmits a beacon for the second communication service to the secondary usage node located inside the area 12g. On the other hand, the secondary usage node Sn 1h also serves as a coordinator for the second communication service, and transmits a beacon for the second communication service to the secondary usage node located inside the area 12h. However, in FIG. 6A, the secondary usage node Sn 1g exists in the area 12h. Further, a secondary usage node Sn 1h exists inside the region 12g. Therefore, if the secondary usage node Sn 1g and the secondary usage node Sn 1h transmit beacons at the same time, the beacons may collide.

このような位置関係において、図6Bのシーケンス図では、二次利用ノードSn1gが二次利用ノードSn1hよりも先に二次利用を開始したものとする。図6Bを参照すると、まず、二次利用ノードSn1gは、第2の通信サービスの開始にあたり、第1の区間内で、一次信号をセンシング(観測)する(ステップS10)。そして、二次利用ノードSn1gは、センシングにより同期を獲得すると共に、ビーコンの送信電力を決定する。 In such a positional relationship, in the sequence diagram of FIG. 6B, it is assumed that the secondary usage node Sn 1g starts secondary usage before the secondary usage node Sn 1h . Referring to FIG. 6B, first, the secondary usage node Sn 1g senses (observes) the primary signal within the first interval when starting the second communication service (step S10). Then, the secondary usage node Sn 1g acquires synchronization by sensing and determines the transmission power of the beacon.

次に、二次利用ノードSn1gは、第2の区間内で、二次信号をセンシング(観測)する(ステップS12)。そして、二次利用ノードSn1gは、他の二次利用ノードから二次信号が送信されていないことを確認すると、第3の区間内で、ステップS10において決定した送信電力を用いて、領域12gの内部に第2の通信サービスのためのビーコンを送信する(ステップS14)。 Next, the secondary usage node Sn 1g senses (observes) the secondary signal within the second interval (step S12). Then, when the secondary usage node Sn 1g confirms that the secondary signal is not transmitted from the other secondary usage nodes, the transmission power determined in step S10 is used in the third interval to generate the region 12g. A beacon for the second communication service is transmitted inside (Step S14).

一方、二次利用ノードSn1gからビーコンが送信された時に、二次利用ノードSn1hもまた二次利用を開始しようとしていたとする。その場合、二次利用ノードSn1hは、第1の区間内で一次信号をセンシングした後(ステップS16)、第2の区間内で二次信号をセンシングする(ステップS18)。このとき、二次利用ノードSn1hは、二次利用ノードSn1gから送信されたビーコンを検知すると、その後に続く第3の区間内での自らのビーコンの送信を中止し、所定の時間待機する(ステップS28)。ここで、所定の時間とは、上述したように、例えば、二次利用ノードSn1gから送信されたビーコンを復号して取得されるスーパーフレームの終了時刻から把握される時間などであってよい。 On the other hand, when the beacon is transmitted from the secondary usage node Sn 1g , the secondary usage node Sn 1h is also about to start secondary usage. In that case, the secondary usage node Sn 1h senses the primary signal within the first interval (step S16), and then senses the secondary signal within the second interval (step S18). At this time, when the secondary usage node Sn 1h detects the beacon transmitted from the secondary usage node Sn 1g , the secondary usage node Sn 1h stops transmission of its own beacon in the subsequent third interval and waits for a predetermined time. (Step S28). Here, as described above, the predetermined time may be, for example, a time determined from the end time of the superframe acquired by decoding the beacon transmitted from the secondary usage node Sn 1g .

なお、図示していないが、二次利用ノードSn1hは、ステップS28において所定の時間だけ待機する代わりに、他に二次利用することのできるチャネルの候補が存在する場合には、そのチャネル上でスーパーフレームの形成を試みてもよい。 Although not shown, the secondary usage node Sn 1h waits for a predetermined time in step S28, and if there are other channel candidates that can be used secondary, You may try to form a superframe.

一方、二次利用ノードSn1hが待機している間、二次利用ノードSn1gからのビーコンを受信した二次利用ノードSn2gは、第4の区間内で二次利用ノードSn1gへ接続要求を送信する(ステップS20)。そうすると、二次利用ノードSn1gにより認証及びスケジューリングが行われ、接続許可(スケジューリング情報を含む)が二次利用ノードSn1gから二次利用ノードSn2gへ送信される(ステップS22)。その後、二次利用ノードSn2gは、第5の区間内の割当てられたスロットを用いて、データ通信を行う(ステップS24)。 Meanwhile, while the secondary usage node Sn 1h is waiting, the secondary usage node Sn 2 g of a beacon has been received from the secondary usage node Sn 1 g, the connection request in the fourth section to the secondary usage node Sn 1 g Is transmitted (step S20). Then, authentication and scheduling are performed by the secondary usage node Sn 1g , and connection permission (including scheduling information) is transmitted from the secondary usage node Sn 1g to the secondary usage node Sn 2g (step S22). Thereafter, the secondary usage node Sn 2g performs data communication using the assigned slot in the fifth section (step S24).

また、上記所定の時間が経過すると、二次利用ノードSn1hは、再び第1の区間内で一次信号をセンシングした後(ステップS30)、第2の区間内で二次信号をセンシングする(ステップS32)。そして、二次利用ノードSn1hは、他の二次利用ノードから二次信号が送信されていないことを確認すると、第3の区間内で、領域12hの内部に第2の通信サービスのためのビーコンを送信する(ステップS34)。その後、二次利用ノードSn1hからのビーコンを受信した二次利用ノードSn2hは、第4の区間内で二次利用ノードSn1hへ接続要求を送信する(ステップS36)。なお、その後の通信の流れはステップS20〜S24と同様であるため、その説明を省略する。 When the predetermined time elapses, the secondary usage node Sn 1h senses the primary signal again in the first interval (step S30), and then senses the secondary signal in the second interval (step S30). S32). Then, when the secondary usage node Sn 1h confirms that the secondary signal is not transmitted from the other secondary usage nodes, the secondary usage node Sn 1h is set in the area 12h for the second communication service within the third interval. A beacon is transmitted (step S34). Then, secondary usage node Sn secondary usage node Sn 2h that received the beacon from 1h transmits a connection request to the secondary usage node Sn 1h in the fourth section (step S36). Since the subsequent communication flow is the same as that in steps S20 to S24, description thereof is omitted.

(第2のシナリオ)
図7A及び図7Bは、図4を用いて説明したフレームワークにおいて二次信号の衝突が発生する第2のシナリオについて説明するための説明図である。このうち、図7Aは、第2のシナリオにおける二次利用ノードの位置関係を示している。一方、図7Bは、第2のシナリオに沿った通信の流れの一例を示すシーケンス図である。
(Second scenario)
7A and 7B are explanatory diagrams for describing a second scenario in which a secondary signal collision occurs in the framework described with reference to FIG. Among these, FIG. 7A shows the positional relationship of the secondary usage nodes in the second scenario. On the other hand, FIG. 7B is a sequence diagram illustrating an example of a communication flow according to the second scenario.

図7Aを参照すると、セル10dの内部で第1の通信サービスを提供する基地局Pn1d、並びに第1の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する二次利用ノードSn1i、Sn2i、Sn1j及びSn2jが示されている。このうち、二次利用ノードSn1iは、第2の通信サービスのコーディネータの役割を有し、領域12iの内部に位置する二次利用ノードへ、第2の通信サービスのためのビーコンを送信する。一方、二次利用ノードSn1jもまた、第2の通信サービスのコーディネータの役割を有し、領域12jの内部に位置する二次利用ノードへ、第2の通信サービスのためのビーコンを送信する。ここで、図7Aにおいて、二次利用ノードSn2i及び二次利用ノードSn2jは互いに近くに位置する。そのため、二次利用ノードSn2iが二次信号を送信すると、その二次信号が二次利用ノードSn2jにおいて受信されるべき他の無線信号(例えば二次利用ノードSn1jからのビーコン)と衝突する可能性がある。 Referring to FIG. 7A, the base station Pn 1d that provides the first communication service within the cell 10d, and the secondary usage nodes Sn 1i and Sn 2i that secondary use the frequency band allocated to the first communication service. , Sn 1j and Sn 2j are shown. Among these, the secondary usage node Sn 1i has a role of a coordinator of the second communication service, and transmits a beacon for the second communication service to the secondary usage node located inside the area 12i. On the other hand, the secondary usage node Sn 1j also serves as a coordinator of the second communication service and transmits a beacon for the second communication service to the secondary usage node located inside the area 12j. Here, in FIG. 7A, the secondary usage node Sn 2i and the secondary usage node Sn 2j are located close to each other. Therefore, when the secondary usage node Sn 2i transmits a secondary signal, the secondary signal collides with another radio signal to be received at the secondary usage node Sn 2j (for example, a beacon from the secondary usage node Sn 1j ). there's a possibility that.

このような位置関係において、図7Bのシーケンス図では、二次利用ノードSn1iが二次利用ノードSn1jよりも先に二次利用を開始したものとする。図7Bを参照すると、まず、二次利用ノードSn1iは、第2の通信サービスの開始にあたり、第1の区間内で、一次信号をセンシング(観測)する(ステップS60)。そして、二次利用ノードSn1iは、センシングにより同期を獲得すると共に、ビーコンの送信電力を決定する。 In such a positional relationship, in the sequence diagram of FIG. 7B, it is assumed that the secondary usage node Sn 1i starts secondary usage before the secondary usage node Sn 1j . Referring to FIG. 7B, first, the secondary usage node Sn 1i senses (observes) the primary signal within the first interval when starting the second communication service (step S60). Then, the secondary usage node Sn 1i acquires synchronization by sensing and determines the transmission power of the beacon.

次に、二次利用ノードSn1iは、第2の区間内で、二次信号をセンシング(観測)する(ステップS62)。そして、二次利用ノードSn1iは、他の二次利用ノードから二次信号が送信されていないことを確認すると、第3の区間内で、ステップS60において決定した送信電力を用いて、領域12iの内部に第2の通信サービスのためのビーコンを送信する(ステップS64)。次に、二次利用ノードSn1iからのビーコンを受信した二次利用ノードSn2iは、第4の区間内で二次利用ノードSn1iへ接続要求を送信する(ステップS66)。そうすると、二次利用ノードSn1iにより認証及びスケジューリングが行われ、接続許可(スケジューリング情報を含む)が二次利用ノードSn1iから二次利用ノードSn2iへ送信される(ステップS68)。その後、二次利用ノードSn2iは、第5の区間内の割当てられたスロットを用いて、データ通信を行う(ステップS70)。 Next, the secondary usage node Sn 1i senses (observes) the secondary signal within the second interval (step S62). Then, when the secondary usage node Sn 1i confirms that the secondary signal is not transmitted from the other secondary usage nodes, the transmission power determined in step S60 is used in the third interval to generate the region 12i. A beacon for the second communication service is transmitted inside (step S64). Next, the secondary usage node Sn 2i which has received a beacon from the secondary usage node Sn 1i transmits a connection request to the secondary usage node Sn 1i in the fourth section (step S66). Then, authentication and scheduling are performed by the secondary usage node Sn 1i , and connection permission (including scheduling information) is transmitted from the secondary usage node Sn 1i to the secondary usage node Sn 2i (step S68). Thereafter, the secondary usage node Sn 2i performs data communication using the allocated slot in the fifth section (step S70).

一方、二次利用ノードSn2iによりデータ通信が行われている時に、二次利用ノードSn1j及びSn2jもまた二次利用を開始しようとしていたとする。その場合、二次利用ノードSn1jは、第1の区間内で一次信号をセンシングした後(ステップS80)、第2の区間内で二次信号をセンシングする(ステップS82)。そして、二次利用ノードSn1jは、他の二次利用ノードから二次信号が送信されていないことを確認すると、第3の区間内で、領域12jの内部に第2の通信サービスのためのビーコンを送信する(ステップS84)。このとき、二次利用ノードSn2jに、同じタイミングで二次利用ノードSn2iから送信されたデータ信号と二次利用ノードSn1jから送信されたビーコンとが届くと、これら2つの二次信号の衝突が発生する。そうすると、二次利用ノードSn2jは、二次利用ノードSn1jから送信されたビーコンを正常に受信することができない。例えば、二次利用ノードSn2jは、自らもセンシングを行ってSINRのレベルを予め把握しておき、SINRが十分なレベルにあるにも関わらずビーコン(又は他の二次信号)を受信できない場合には、二次信号の衝突が発生したと判断することができる。 On the other hand, when data communication is performed by the secondary usage node Sn 2i , the secondary usage nodes Sn 1j and Sn 2j are also about to start secondary usage. In that case, the secondary usage node Sn 1j senses the primary signal in the first section (step S80) and then senses the secondary signal in the second section (step S82). Then, when the secondary usage node Sn 1j confirms that the secondary signal is not transmitted from the other secondary usage node, the secondary usage node Sn 1j is set in the area 12j for the second communication service within the third interval. A beacon is transmitted (step S84). At this time, when the data signal transmitted from the secondary usage node Sn 2i and the beacon transmitted from the secondary usage node Sn 1j arrive at the same timing to the secondary usage node Sn 2j , the two secondary signals are transmitted. A collision occurs. Then, the secondary usage node Sn 2j cannot normally receive the beacon transmitted from the secondary usage node Sn 1j . For example, the secondary usage node Sn 2j senses the SINR level in advance by sensing itself and cannot receive a beacon (or other secondary signal) even though the SINR is at a sufficient level. It can be determined that a secondary signal collision has occurred.

この場合、二次利用ノードSn2jは、第4の区間内で二次信号の衝突が発生したことを二次利用ノードSn1jへ通知する(ステップS86)。そうすると、二次利用ノードSn1jは、例えば、二次利用ノードSn2jをスケジューリングの対象から除外し、又は他の二次利用チャネルの候補にチャネルを切り替えるなど、衝突を回避するための動作を行なう。 In this case, the secondary usage node Sn 2j notifies the secondary usage node Sn 1j that a secondary signal collision has occurred within the fourth interval (step S86). Then, the secondary usage node Sn 1j performs an operation for avoiding the collision, for example, by excluding the secondary usage node Sn 2j from the scheduling target or switching the channel to another secondary usage channel candidate. .

また、二次利用ノードSn2jは、二次利用ノードSn1j及び他のコーディネータのいずれからのビーコンも正常に受信できない場合には、干渉信号を観測することにより、当該干渉信号が近隣の二次利用ノードSn2iからの信号であると判断してもよい。二次利用ノードSn2jは、近隣の二次利用ノードSn2iから干渉信号を受信していると判断すると、次に接続機会を得た場合に、他の第2の通信サービスに加入している近隣のSUEの存在を、二次利用ノードSn1jへ通知することができる。その場合にも、二次利用ノードSn1jは、例えば、二次利用ノードSn2jをスケジューリングの対象から除外し、又は他の二次利用チャネルの候補にチャネルを切り替えるなど、衝突を回避するための動作を行なう。また、二次利用ノードSn1jは、二次信号の再送の回数を監視し、再送の回数が多くなった場合に二次信号の衝突が発生していると自ら判断してもよい。 In addition, when the secondary usage node Sn 2j cannot normally receive the beacon from either the secondary usage node Sn 1j or another coordinator, the secondary usage node Sn 2j observes the interference signal, so that the interference signal becomes a secondary It may be determined that the signal is from the usage node Sn 2i . If it is determined that the secondary usage node Sn 2j has received an interference signal from the neighboring secondary usage node Sn 2i , the secondary usage node Sn 2j is subscribed to another second communication service when the next connection opportunity is obtained. The presence of the neighboring SUE can be notified to the secondary usage node Sn 1j . Even in that case, the secondary usage node Sn 1j is for avoiding the collision, for example, by excluding the secondary usage node Sn 2j from the scheduling target or switching the channel to another secondary usage channel candidate. Perform the action. Further, the secondary usage node Sn 1j may monitor the number of retransmissions of the secondary signal and may determine that a collision of the secondary signals has occurred when the number of retransmissions increases.

このように、周波数帯の二次利用に際して、コーディネータの役割を有する二次利用ノードが図4に示したフレームワークに従ってセントリックに第2の通信サービスを制御することで、周囲の通信状況に応じて信号の衝突を検知又は回避し、及び干渉を抑制することができる。   As described above, in the secondary usage of the frequency band, the secondary usage node having the role of coordinator controls the second communication service in a centric manner according to the framework shown in FIG. Thus, signal collision can be detected or avoided, and interference can be suppressed.

[1−8.二次利用という用語の範囲]
ここで、本明細書において、“二次利用”という用語は、典型的には、上述したように、第1の通信サービスに割当てられた周波数帯の一部又は全部を使用して追加的あるいは代替的な通信サービス(第2の通信サービス)を利用することをいう。そして、“二次利用”という用語の意味において、第1の通信サービスと第2の通信サービスとは、異なる種類の通信サービスであってもよく、又は同一の種類の通信サービスであってもよい。異なる種類の通信サービスとは、例えば、デジタルTV放送サービス、衛星通信サービス、移動体通信サービス、無線LANアクセスサービス、又はP2P(Peer To Peer)接続サービスなどの任意の通信サービスから選択し得る2以上の異なる種類の通信サービスをいう。一方、同一の種類の通信サービスとは、例えば、移動体通信サービスにおける、通信事業者により提供されるマクロセルによるサービスと、ユーザ又はMVNO(Mobile Virtual Network Operator)により運用されるフェムトセルによるサービスとの間の関係を含み得る。また、同一の種類の通信サービスとは、WiMAX、LTE(Long Term Evolution)又はLTE−A(LTE−Advanced)などに準拠した通信サービスにおける、基地局により提供されるサービスと、スペクトラムホールをカバーするために中継局(リレーノード)により提供されるサービスとの間の関係をも含み得る。さらに、第2の通信サービスは、スペクトラムアグリゲーション技術を用いて集約された複数の断片的な周波数帯を利用するものであってもよい。さらに、第2の通信サービスは、基地局により提供されるサービスエリア内に存在する、フェムトセル群、中継局群、基地局よりも小さなサービスエリアを提供する中小基地局群により提供される補助的な通信サービスであってもよい。本明細書において説明する本発明の各実施形態の要旨は、このようなあらゆる種類の二次利用の形態に広く適用可能なものである。
[1-8. Scope of the term secondary use]
Here, in the present specification, the term “secondary use” is typically used additionally or partially using all or part of the frequency band allocated to the first communication service, as described above. The use of an alternative communication service (second communication service). In the meaning of the term “secondary use”, the first communication service and the second communication service may be different types of communication services, or may be the same type of communication services. . The different types of communication services are, for example, two or more that can be selected from any communication service such as a digital TV broadcast service, a satellite communication service, a mobile communication service, a wireless LAN access service, or a P2P (Peer To Peer) connection service. Refers to different types of communication services. On the other hand, the same type of communication service is, for example, a service by a macro cell provided by a communication carrier in a mobile communication service and a service by a femto cell operated by a user or a mobile virtual network operator (MVNO). The relationship between can be included. The same type of communication service covers a spectrum hall and a service provided by a base station in a communication service compliant with WiMAX, LTE (Long Term Evolution), LTE-A (LTE-Advanced), or the like. Therefore, the relationship between services provided by a relay station (relay node) may also be included. Furthermore, the second communication service may use a plurality of fragmented frequency bands aggregated using a spectrum aggregation technique. Further, the second communication service is provided by the femtocell group, the relay station group, and the small / medium base station group that provides a smaller service area than the base station, which exist in the service area provided by the base station. It may be a simple communication service. The gist of each embodiment of the present invention described in the present specification is widely applicable to all kinds of secondary usage forms.

ここまで、提案する干渉制御モデル及び二次利用のフレームワークについて説明すると共に、関連する技術的な検討事項についてその要点を順に述べた。次に、これらに基づいて、周波数帯の二次利用に際して信号の衝突を回避し及び干渉を抑制するための、通信制御方法の2つの実施形態について説明する。   Up to this point, the proposed interference control model and secondary usage framework have been described, and the relevant technical considerations have been described in order. Next, based on these, two embodiments of a communication control method for avoiding signal collision and suppressing interference during secondary use of a frequency band will be described.

<2.第1の実施形態>
[2−1.通信システムの概要]
図8は、本発明の第1の実施形態に係る通信システムの概要について説明するための説明図である。
<2. First Embodiment>
[2-1. Overview of communication system]
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining an overview of the communication system according to the first embodiment of the present invention.

図8を参照すると、第1の通信サービスが運用される一次システム102、並びにそれぞれ第2の通信サービスが運用される二次システム202a及び202bが示されている。このうち、一次システム102は、管理ノード100及び複数の一次利用ノード104を含む。   Referring to FIG. 8, a primary system 102 in which the first communication service is operated and secondary systems 202a and 202b in which the second communication service is operated are shown. Among these, the primary system 102 includes a management node 100 and a plurality of primary usage nodes 104.

管理ノード100は、第1の通信サービスに割当てられた周波数帯の二次利用を管理する役割を有する一次利用ノードである。図8の例では、管理ノード100として基地局を示しているが、管理ノード100は、かかる例に限定されない。即ち、管理ノード100は、基地局以外の一次利用ノードであってもよく、又は基地局と有線若しくは無線で接続される他のノード(例えばデータサーバなど)であってもよい。本実施形態において、管理ノード100は、一次システム102に含まれる一次利用ノードの位置を表す位置データを保持しているデータベース106にアクセスすることができる。   The management node 100 is a primary usage node having a role of managing secondary usage of the frequency band assigned to the first communication service. In the example of FIG. 8, a base station is shown as the management node 100, but the management node 100 is not limited to this example. That is, the management node 100 may be a primary usage node other than a base station, or may be another node (for example, a data server) connected to the base station by wire or wireless. In the present embodiment, the management node 100 can access the database 106 that holds position data representing the position of the primary usage node included in the primary system 102.

一次利用ノード104は、一次システム102において、第1の通信サービスのための無線信号を送受信するノードである。一次利用ノード104が一次システム102に加入すると、その位置を表す位置データがデータベース106に登録される。   The primary usage node 104 is a node that transmits and receives a radio signal for the first communication service in the primary system 102. When the primary usage node 104 joins the primary system 102, location data representing the location is registered in the database 106.

データベース106は、典型的には、地理位置情報データベースとして実装される。本実施形態において、データベース106は、管理ノード100からの要求に応じて、一次利用ノードごとの位置データを管理ノード100へ出力する。なお、データベース106は、管理ノード100と一体に構成されてもよく、又は管理ノード100とは別体の装置として構成されてもよい。   Database 106 is typically implemented as a geolocation database. In the present embodiment, the database 106 outputs location data for each primary usage node to the management node 100 in response to a request from the management node 100. The database 106 may be configured integrally with the management node 100, or may be configured as a separate device from the management node 100.

一方、二次システム202aは、SSC200a及び複数のSUE204aを含む。同様に、二次システム202bは、SSC200b及び複数のSUE204bを含む。   On the other hand, the secondary system 202a includes an SSC 200a and a plurality of SUEs 204a. Similarly, the secondary system 202b includes an SSC 200b and a plurality of SUEs 204b.

SSC200a及び200bは、第2の通信サービスを制御する上述したコーディネータの役割を有する二次利用ノードである。即ち、SSC200a及び200bは、それぞれ、所定のスペクトラムポリシーに従って二次利用の可否を判断し、管理ノード100から送信電力の割当てを受けて、SUE204a又は204bと共に第2の通信サービスを開始する。SSC200a及び200bは、例えば、コグニティブ無線のためのエンジン(CE:Cognitive Engine)として動作してもよい。   The SSCs 200a and 200b are secondary usage nodes having the above-described coordinator role for controlling the second communication service. That is, each of the SSCs 200a and 200b determines whether secondary usage is possible according to a predetermined spectrum policy, receives transmission power allocation from the management node 100, and starts the second communication service together with the SUE 204a or 204b. The SSCs 200a and 200b may operate as an engine for cognitive radio (CE), for example.

SUE204a及び204bは、二次システム202a及び202bにおいてそれぞれ第2の通信サービスのための無線信号を送受信する二次利用ノード(あるいは端末装置、又はUE)である。   The SUEs 204a and 204b are secondary usage nodes (or terminal devices or UEs) that transmit and receive radio signals for the second communication service in the secondary systems 202a and 202b, respectively.

なお、本明細書の以降の説明においては、特にSSC200aと200bとを相互に区別する必要がない場合には、符号の末尾のアルファベットを省略してSSC200と総称する。また、二次システム202aと202b(二次システム202)、SUE204aと204b(SUE204)についても同様とする。   In the following description of the present specification, when it is not necessary to distinguish the SSCs 200a and 200b from each other, the alphabet at the end of the code is omitted and the SSC 200 is generically named. The same applies to secondary systems 202a and 202b (secondary system 202) and SUEs 204a and 204b (SUE 204).

[2−2.管理ノードの構成例]
(各機能ブロックの説明)
図9は、図8に示した管理ノード100の論理的な構成の一例を示すブロック図である。図9を参照すると、管理ノード100は、通信部110、データベース入出力部120、記憶部130、及び制御部140を備える。
[2-2. Example of management node configuration]
(Description of each functional block)
FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a logical configuration of the management node 100 illustrated in FIG. Referring to FIG. 9, the management node 100 includes a communication unit 110, a database input / output unit 120, a storage unit 130, and a control unit 140.

通信部110は、第1の通信サービスの所定の通信方式に従い、アンテナ、RF回路、及びベースバンド回路等を含み得る通信インタフェースを用いて、一次利用ノード104との間で無線信号を送受信する。また、通信部110は、後にさらに説明するように、SSC200から当該SSC200の位置データを受信し、受信した位置データを制御部140へ出力する。   The communication unit 110 transmits and receives radio signals to and from the primary usage node 104 using a communication interface that may include an antenna, an RF circuit, a baseband circuit, and the like, according to a predetermined communication method of the first communication service. Communication unit 110 receives position data of SSC 200 from SSC 200 and outputs the received position data to control unit 140, as will be further described later.

データベース入出力部120は、制御部140によるデータベース106へのアクセスを仲介する。即ち、データベース入出力部120は、制御部140からの要求に応じて一次利用ノード104の位置を表す位置データをデータベース106から取得し、取得した位置データを制御部140へ出力する。また、データベース入出力部120は、新たに一次システム102に加入した一次利用ノード104から通信部110を介して位置データが受信されると、その位置データをデータベース106に登録する。さらに、データベース入出力部120は、外部装置からの問い合わせに応じてデータベース106に記憶されている位置データを取得して出力してもよい。   The database input / output unit 120 mediates access to the database 106 by the control unit 140. That is, the database input / output unit 120 acquires position data representing the position of the primary usage node 104 from the database 106 in response to a request from the control unit 140, and outputs the acquired position data to the control unit 140. Further, when the location data is received from the primary usage node 104 newly joined to the primary system 102 via the communication unit 110, the database input / output unit 120 registers the location data in the database 106. Further, the database input / output unit 120 may acquire and output position data stored in the database 106 in response to an inquiry from an external device.

記憶部130は、例えばハードディスク又は半導体メモリなどの記録媒体を用いて、管理ノード100の各部の動作のために使用されるプログラム及びデータを記憶している。さらに、本実施形態において、記憶部130は、上述した干渉制御モデルに従った送信電力の計算に必要とされる各種パラメータを記憶する。記憶部130に記憶されるパラメータには、例えば、第1の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質に関するパラメータ(例えば、要求される無線信号の受信レベル、及び信号対干渉及び雑音比)、及び第1の通信サービスにおける干渉又は雑音レベルに関するパラメータが含まれ得る。なお、これらパラメータの値は、動的に更新されてもよい。例えば、要求される無線信号の品質の値は、一次利用ノードに提供されるべきアプリケーションの種類などに応じて動的に更新され得る。また、例えば、干渉又は雑音レベルの値は、通信部110を介したセンシングにより動的に更新され得る。   The storage unit 130 stores programs and data used for the operation of each unit of the management node 100 using a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory. Furthermore, in the present embodiment, the storage unit 130 stores various parameters required for transmission power calculation according to the above-described interference control model. The parameters stored in the storage unit 130 include, for example, parameters related to the quality of radio signals required in the first communication service (for example, required radio signal reception level, signal-to-interference and noise ratio), and Parameters regarding interference or noise level in the first communication service may be included. Note that the values of these parameters may be updated dynamically. For example, the required radio signal quality value may be dynamically updated according to the type of application to be provided to the primary usage node. Further, for example, the value of the interference or noise level can be dynamically updated by sensing via the communication unit 110.

制御部140は、例えばCPU(Central Processing Unit)などの制御装置を用いて、管理ノード100の機能全般を制御する。また、本実施形態において、制御部140は、SSC200が第1の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する場合に、上述した干渉制御モデルに従って第2の通信サービスに許容する送信電力を決定する。制御部140が行う送信電力決定処理については、後により具体的に説明する。さらに、制御部140は、2以上の第2の通信サービスが存在する場合には、決定した送信電力を当該2以上の第2の通信サービスに分配する。制御部140が行う送信電力分配処理については、後により具体的に説明する。そして制御部140は、決定し又は分配した送信電力値を通信部110を介して各SSC200に通知する。   The control unit 140 controls the overall functions of the management node 100 using a control device such as a CPU (Central Processing Unit). In the present embodiment, the control unit 140 determines the transmission power allowed for the second communication service according to the above-described interference control model when the SSC 200 secondarily uses the frequency band assigned to the first communication service. decide. The transmission power determination process performed by the control unit 140 will be described in detail later. Furthermore, when there are two or more second communication services, the control unit 140 distributes the determined transmission power to the two or more second communication services. The transmission power distribution process performed by the control unit 140 will be described in detail later. Then, the control unit 140 notifies each SSC 200 of the determined or distributed transmission power value via the communication unit 110.

(送信電力決定処理の流れ)
図10は、管理ノード100の制御部140により第2の通信サービスに許容する送信電力を決定するための送信電力決定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
(Transmission power decision process flow)
FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of a flow of transmission power determination processing for determining transmission power allowed for the second communication service by the control unit 140 of the management node 100.

図10を参照すると、まず、制御部140は、通信部110を介して、SSC200から当該SSC200の位置データを受信する(ステップS102)。本明細書において、位置データとは、例えば、GPS機能を用いて測定される緯度及び経度の値、又は到来方向推定アルゴリズムなどを応用して測定される所定の基準点を原点とした座標値などを含んでよい。また、制御部140は、SSC200の位置データだけではなく、各SUE204の位置データをSSC200から受信してもよい。   Referring to FIG. 10, first, the control unit 140 receives the position data of the SSC 200 from the SSC 200 via the communication unit 110 (step S102). In this specification, the position data refers to, for example, latitude and longitude values measured using the GPS function, or coordinate values based on a predetermined reference point measured by applying an arrival direction estimation algorithm, etc. May be included. Further, the control unit 140 may receive not only the position data of the SSC 200 but also the position data of each SUE 204 from the SSC 200.

次に、制御部140は、データベース入出力部120を介して、データベース106から一次利用ノードの位置データを取得する。また、制御部140は、記憶部130から必要なパラメータを取得する(ステップS104)。なお、図2Aに示した例のように、OFDMA方式のアップリンクチャネルが二次利用される場合には、被干渉ノードは基地局のみである。そのため、かかる場合には、ステップS104において、制御部140は、一次利用ノードの位置データとして基地局である管理ノード100の位置データのみを取得すればよい。また、ステップS104における必要なパラメータとは、例えば、上述した第1の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質、及び第1の通信サービスにおける干渉若しくは雑音レベル(又はこれらレベルを計算するためのパラメータ)などに相当する。   Next, the control unit 140 acquires the location data of the primary usage node from the database 106 via the database input / output unit 120. The control unit 140 acquires necessary parameters from the storage unit 130 (step S104). Note that, as in the example illustrated in FIG. 2A, when the OFDMA uplink channel is secondarily used, the interfered node is only the base station. Therefore, in such a case, in step S104, the control unit 140 may acquire only the position data of the management node 100 that is the base station as the position data of the primary usage node. The necessary parameters in step S104 are, for example, the quality of the radio signal required in the first communication service described above, and the interference or noise level in the first communication service (or parameters for calculating these levels). ) Etc.

次に、制御部140は、ステップS102において受信し、ステップS104において取得した位置データ及びパラメータに基づいて、第2の通信サービスに許容される干渉電力を決定する(ステップS106)。より具体的には、制御部140は、例えば、上述した干渉制御モデルにおける式(9)に従って、第2の通信サービスに許容される干渉電力を決定することができる。その際、例えば、第1の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質は、式(9)のPrx_primary,primary/SINRrequiredの項に対応する。また、干渉又は雑音レベルは式(9)のNPrimaryの項に対応する。さらに、式(9)の経路損失Lpath_tx_secondary,iの値は、一次利用ノードの位置データ及び各SSC200の位置データから導かれる距離dを用いて、式(6)に従ってそれぞれ算出され得る。なお、制御部140は、例えば、個々の経路損失Lpath_tx_secondary,iの値を位置データから算出する代わりに、ステップS102において各SSC200から個々の経路損失Lpath_tx_secondary,iの値を受信してもよい。経路損失Lpath_tx_secondary,iの値は、例えば、基地局からのダウンリンク信号の送信電力値と各SSC200における当該ダウンリンク信号の受信レベルとの差として計算され得る。 Next, the control unit 140 determines the interference power allowed for the second communication service based on the position data and parameters received in step S102 and acquired in step S104 (step S106). More specifically, the control unit 140 can determine the interference power allowed for the second communication service, for example, according to the equation (9) in the above-described interference control model. At that time, for example, the quality of the radio signal required in the first communication service corresponds to the term P rx_primary, primary / SINR required in Equation (9). The interference or noise level corresponds to the N Primary term in equation (9). Furthermore, the value of the path loss L path_tx_secondary, i in Expression (9) can be calculated according to Expression (6) using the distance d derived from the position data of the primary usage node and the position data of each SSC 200. For example, instead of calculating the value of each path loss L path_tx_secondary, i from the position data, the control unit 140 may receive the value of each path loss L path_tx_secondary, i from each SSC 200 in step S102. . The value of the path loss L path_tx_secondary, i can be calculated, for example, as the difference between the transmission power value of the downlink signal from the base station and the reception level of the downlink signal in each SSC 200.

次に、制御部140は、送信電力の値を分配する必要があるか否かを判定する(ステップS108)。例えば、図8に例示したように、2以上のSSC200により二次利用が行われる場合には、制御部140は、送信電力の値を当該2以上のSSC200の間で分配する必要があると判定される。その場合、処理はステップS110へ移動し、制御部140により送信電力分配処理が行われる(ステップS110)。一方、例えば二次利用を行うSSC200が1つのみ存在し、送信電力の値を分配する必要がない場合には、ステップS110はスキップされ得る。   Next, the control unit 140 determines whether or not it is necessary to distribute the transmission power value (step S108). For example, as illustrated in FIG. 8, when secondary use is performed by two or more SSCs 200, the control unit 140 determines that the transmission power value needs to be distributed among the two or more SSCs 200. Is done. In that case, the process moves to step S110, and the transmission power distribution process is performed by the control unit 140 (step S110). On the other hand, for example, when there is only one SSC 200 that performs secondary usage and there is no need to distribute the value of transmission power, step S110 may be skipped.

そして、制御部140は、決定され又は分配された送信電力の値を、通信部110を介して各SSC200へ通知する(ステップ112)。なお、このとき、制御部140は、周波数帯の二次利用に際して二次利用ノードが順守すべきポリシー(例えば送信スペクトラムマスク、変調方法など)などの追加情報を、送信電力の値と共に各SSC200へ通知してもよい。その後、SSC200と各SUE204との間で、第2の通信サービスが開始され得る。   Then, the control unit 140 notifies the determined or distributed transmission power value to each SSC 200 via the communication unit 110 (step 112). At this time, the control unit 140 sends additional information such as a policy (for example, a transmission spectrum mask, a modulation method, etc.) to be observed by the secondary usage node in the secondary usage of the frequency band to each SSC 200 together with the value of the transmission power. You may be notified. Thereafter, a second communication service may be initiated between the SSC 200 and each SUE 204.

(送信電力分配処理の流れ)
図11は、2以上のSSC200が存在する場合、即ち、同一のセル内で2以上の第2の通信サービスが運用される場合の、管理ノード100の制御部140による送信電力分配処理の流れの一例を示すフローチャートである。
(Transmission power distribution process flow)
FIG. 11 shows a flow of transmission power distribution processing by the control unit 140 of the management node 100 when two or more SSCs 200 exist, that is, when two or more second communication services are operated in the same cell. It is a flowchart which shows an example.

図11を参照すると、まず、制御部140は、図10のステップS106において決定された許容される干渉電力に応じた送信電力(許容送信電力)を、第1の基準に従って分配する(ステップS202)。次に、制御部140は、ステップS202と同じ干渉電力に応じた送信電力を、第2の基準に従って分配する(ステップS204)。ここでの第1の基準及び第2の基準は、例えば、それぞれ上述した均等型の送信電力分配基準及び非均等型の送信電力分配基準であってよい。   Referring to FIG. 11, first, control unit 140 distributes transmission power (allowable transmission power) according to the allowable interference power determined in step S106 of FIG. 10 according to the first criterion (step S202). . Next, the control unit 140 distributes the transmission power corresponding to the same interference power as in step S202 according to the second criterion (step S204). Here, the first reference and the second reference may be, for example, the above-described equal transmission power distribution standard and non-uniform transmission power distribution standard, respectively.

次に、制御部140は、第1の基準に従って分配された送信電力、及び第2の基準に従って分配された送信電力を、所定の評価条件により評価する(ステップS206)。所定の評価条件とは、例えば、結果的に全てのSSC200に与えられる合計通信容量であってもよい。その場合、合計通信容量Cは、次式に従って評価され得る。   Next, the control unit 140 evaluates the transmission power distributed according to the first criterion and the transmission power distributed according to the second criterion based on a predetermined evaluation condition (step S206). The predetermined evaluation condition may be, for example, a total communication capacity that is eventually given to all the SSCs 200. In that case, the total communication capacity C can be evaluated according to the following equation.

Figure 2014014117
Figure 2014014117

ここで、Ptx_secondary,iはi番目のSSC200に分配された送信電力、Nはi番目のSSC200の雑音レベルを表す。 Here, P tx_secondary, i is the i-th transmission power distributed to the SSC200, N i denotes the noise level of the i th SSC200.

また、制御部140は、式(13)において、n個のSSC200のうち、優先度が高いSSC200のみを通信容量の集計の対象としてもよい。ここでの優先度とは、例えば、第2の通信サービスの種類又は内容などによって与えられ得る。例えば、動画配信又は通信型のゲームなど、低遅延が要求されるサービスについて高い優先度が定義されてもよい。また、一定のサービス品質が保証されるようにサービス料が高く設定されたサービスについて高い優先度が定義されてもよい。そして、当該優先度は、例えば、図10のステップS102において、SSC200の位置データと共に受信され得る。   Moreover, the control part 140 is good also considering only SSC200 with a high priority among n SSC200 in Formula (13) as an object of totalization of communication capacity. Here, the priority may be given, for example, according to the type or content of the second communication service. For example, a high priority may be defined for a service that requires low delay, such as video distribution or a communication game. Further, a high priority may be defined for a service for which a high service charge is set so as to guarantee a certain service quality. Then, for example, the priority can be received together with the position data of the SSC 200 in step S102 of FIG.

また、制御部140は、ステップS206において、式(13)のような通信容量の代わりに、分配された送信電力を使用して確立することのできる第2の通信サービスのリンクの総数を評価してもよい。その場合、まず、各SSC200に分配された送信電力に応じて、通信を希望する個々の二次利用ノードのペアが通信を確立することができるか否かが判定される。そして、通信を確立することができると判定されたリンクの数が、第2の通信サービスのリンクの総数として集計され得る。   Further, in step S206, the control unit 140 evaluates the total number of links of the second communication service that can be established using the distributed transmission power instead of the communication capacity as in Expression (13). May be. In that case, it is first determined whether or not each pair of secondary usage nodes that desires communication can establish communication according to the transmission power distributed to each SSC 200. Then, the number of links determined to be able to establish communication can be aggregated as the total number of links of the second communication service.

次に、制御部140は、ステップS206で評価した通信容量又はリンク総数を比較することにより、第1の基準と第2の基準のいずれが適しているかを判定する(ステップS208)。例えば、第1の基準に従って分配した送信電力の方が、第2の基準に従って分配した送信電力よりも多くの通信容量を達成できる場合には、第1の基準の方が適していると判定され得る。また、第2の基準に従って分配した送信電力の方が、第1の基準に従って分配した送信電力よりも多くの通信容量を達成できる場合には、第2の基準の方が適していると判定され得る。ここで、第1の基準の方が適していると判定された場合には、処理はステップS210へ進む。一方、第2の基準の方が適していると判定された場合には、処理はステップS212へ進む。   Next, the control unit 140 determines which of the first standard and the second standard is appropriate by comparing the communication capacity or the total number of links evaluated in step S206 (step S208). For example, if the transmission power distributed according to the first standard can achieve a larger communication capacity than the transmission power distributed according to the second standard, it is determined that the first standard is more suitable. obtain. If the transmission power distributed according to the second standard can achieve a larger communication capacity than the transmission power distributed according to the first standard, it is determined that the second standard is more suitable. obtain. If it is determined that the first reference is more suitable, the process proceeds to step S210. On the other hand, if it is determined that the second reference is more suitable, the process proceeds to step S212.

ステップS210では、より適していると判定された第1の基準に従って分配された送信電力が、各SSC200に割当てられる(ステップS210)。一方、ステップS212では、より適していると判定された第2の基準に従って分配された送信電力が、各SSC200に割当てられる(ステップS212)。そして、図11に示した送信電力分配処理は終了する。   In step S210, the transmission power distributed according to the first criterion determined to be more suitable is allocated to each SSC 200 (step S210). On the other hand, in step S212, the transmission power distributed according to the second criterion determined to be more suitable is allocated to each SSC 200 (step S212). Then, the transmission power distribution process shown in FIG. 11 ends.

なお、ここでは、特に均等型と非均等型とに相当し得る第1の基準と第2の基準とを、通信容量又は確立できるリンク数の観点で評価する例について説明した。しかしながら、かかる例に限定されず、例えば、均等型及び非均等型以外の送信電力分配基準が採用されてもよい。また、3つ以上の送信電力分配基準について評価がなされてもよい。   Note that, here, an example has been described in which the first standard and the second standard that can correspond to the uniform type and the non-uniform type are evaluated in terms of communication capacity or the number of links that can be established. However, the present invention is not limited to this example. For example, transmission power distribution standards other than the uniform type and the non-uniform type may be adopted. Also, evaluations may be made for three or more transmission power distribution criteria.

[2−3.二次利用ノード(SSC)の構成例]
(各機能ブロックの説明)
図12は、図8に示したSSC200の論理的な構成の一例を示すブロック図である。図12を参照すると、SSC200は、第1通信部210、第2通信部220、記憶部230、及び制御部240を備える。本実施形態において、SSC200は、第1通信部210を介して管理ノード100との間で通信できると共に、第2通信部220を介して第2の通信サービスのための無線信号を送受信することができる。
[2-3. Configuration example of secondary usage node (SSC)]
(Description of each functional block)
FIG. 12 is a block diagram illustrating an example of a logical configuration of the SSC 200 illustrated in FIG. Referring to FIG. 12, the SSC 200 includes a first communication unit 210, a second communication unit 220, a storage unit 230, and a control unit 240. In the present embodiment, the SSC 200 can communicate with the management node 100 via the first communication unit 210, and can transmit and receive a radio signal for the second communication service via the second communication unit 220. it can.

第1通信部210は、所定の通信方式に従い、管理ノード100との間で通信を行う。第1通信部210と管理ノード100との間の通信に使用されるチャネルは、例えば、制御用チャネルであるコグニティブパイロットチャネル(CPC)などであってもよい。CPCは、例えば、既存の通信システム(例えば一次システム102)においてCPC情報が外挿されるインバンドCPC、又はCPC情報が内挿される専用のチャネルであるアウトバンドCPCを含み得る。   The first communication unit 210 communicates with the management node 100 according to a predetermined communication method. The channel used for communication between the first communication unit 210 and the management node 100 may be, for example, a cognitive pilot channel (CPC) that is a control channel. The CPC may include, for example, an in-band CPC in which CPC information is extrapolated in an existing communication system (eg, the primary system 102) or an out-band CPC that is a dedicated channel in which CPC information is interpolated.

例えば、第1通信部210は、周波数帯の二次利用の開始等の指示(ユーザによる指示操作又は他のノードからの要求)に応じて、自装置の位置を表す位置データを管理ノード100へ送信する。自装置の位置を表す位置データは、例えば、GPS(Global Positioning System)機能を用いて測定されたデータなどであってよい。その後、第1通信部210は、上述した手法に従って決定された許容送信電力の値を管理ノード100から受信し、制御部240へ出力する。また、第1通信部210は、二次利用が開始された場合に干渉を受ける被干渉ノードの位置データを管理ノード100から受信し、制御部240へ出力する。なお、本実施形態において、二次利用が開始された場合に干渉を受ける被干渉ノードとは、一次システム102の基地局である管理ノード100に相当する。   For example, the first communication unit 210 sends position data representing the position of its own device to the management node 100 in response to an instruction to start secondary use of the frequency band (an instruction operation by a user or a request from another node). Send. The position data representing the position of the device itself may be data measured using a GPS (Global Positioning System) function, for example. Thereafter, the first communication unit 210 receives the value of the allowable transmission power determined according to the above-described method from the management node 100, and outputs the value to the control unit 240. In addition, the first communication unit 210 receives the location data of the interfered node that receives interference from the management node 100 when the secondary use is started, and outputs the received location data to the control unit 240. In the present embodiment, the interfered node that receives interference when secondary use is started corresponds to the management node 100 that is a base station of the primary system 102.

第2通信部220は、所定の通信方式に従い、SUE204との間で無線信号を送受信する。例えば、第2通信部220は、まず、第1の通信サービスの無線信号をセンシングし、アップリンクチャネルの同期を獲得する。そして、第2通信部220は、同期を獲得した当該アップリンクチャネルを使用して、周囲のSUE204へ定期的にビーコンを送信する。このとき、第2通信部220により使用される送信電力は、制御部240からの制御を受けて、一次利用ノードへ実質的な干渉を与えない範囲内に制限される。また、周囲のSUE204へ送信されるビーコンには、上記第1通信部210により受信された許容干渉電力の値、並びに、被干渉ノード及びSSC200の位置データが含められる。これら許容干渉電力の値及び各位置データは、後にさらに説明するように、SUE204による送信電力制御処理のために使用される。   The second communication unit 220 transmits and receives radio signals to and from the SUE 204 according to a predetermined communication method. For example, the second communication unit 220 first senses a radio signal of the first communication service and acquires uplink channel synchronization. And the 2nd communication part 220 transmits a beacon regularly to the surrounding SUE204 using the said uplink channel which acquired the synchronization. At this time, the transmission power used by the second communication unit 220 is limited to a range in which no substantial interference is given to the primary usage node under the control of the control unit 240. In addition, the beacon transmitted to the surrounding SUE 204 includes the value of the allowable interference power received by the first communication unit 210 and the location data of the interfered node and the SSC 200. These allowable interference power values and position data are used for transmission power control processing by the SUE 204, as will be further described later.

なお、第1通信部210と管理ノード100との間の通信リンクが無線リンクである場合には、第1通信部210及び第2通信部220は、アンテナ、RF回路、及びベースバンド回路等を含み得る物理的に同一の通信インタフェースを共用してもよい。第1通信部210と管理ノード100との間の通信リンクは、バックホールリンクと呼ばれる場合がある。   When the communication link between the first communication unit 210 and the management node 100 is a wireless link, the first communication unit 210 and the second communication unit 220 include an antenna, an RF circuit, a baseband circuit, and the like. The same physical communication interface that may be included may be shared. A communication link between the first communication unit 210 and the management node 100 may be referred to as a backhaul link.

記憶部230は、例えばハードディスク又は半導体メモリなどの記録媒体を用いて、SSC200の各部の動作のために使用されるプログラム及びデータを記憶している。さらに、本実施形態において、記憶部230は、第2の通信サービスの運用及び送信電力の制御のための各種パラメータを記憶する。記憶部230に記憶されるパラメータには、例えば、自装置(及び、必要に応じて第2の通信サービスに加入する他の二次利用ノード)の位置データ、並びに管理ノード100から通知された許容送信電力、スペクトラムマスク、及び変調方法などが含まれ得る。   The storage unit 230 stores programs and data used for the operation of each unit of the SSC 200 using a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory. Further, in the present embodiment, the storage unit 230 stores various parameters for operation of the second communication service and transmission power control. The parameters stored in the storage unit 230 include, for example, the location data of the own device (and other secondary usage nodes that subscribe to the second communication service as necessary), and the permission notified from the management node 100. Transmission power, spectrum mask, modulation method, and the like may be included.

制御部240は、例えばCPUなどの制御装置を用いて、SSC200の機能全般を制御する。例えば、本実施形態において、制御部240は、第2通信部220により無線信号の送信に使用される送信電力の値を、管理ノード100から通知された許容送信電力の範囲内の値に設定する。そして、制御部240は、第2通信部220から、上述した許容干渉電力の値及び各位置データを含むビーコンを送信させる。さらに、制御部240は、当該ビーコンを受信したSUE204から第2の通信サービスに対する接続要求を受信すると、その接続要求の認証、及びSUE204のスケジューリング(スロットの割当て)などを行なう。   The control unit 240 controls the overall functions of the SSC 200 using a control device such as a CPU, for example. For example, in the present embodiment, the control unit 240 sets the value of the transmission power used for transmitting the radio signal by the second communication unit 220 to a value within the allowable transmission power range notified from the management node 100. . Then, the control unit 240 causes the second communication unit 220 to transmit a beacon including the above-described allowable interference power value and each position data. Further, when receiving a connection request for the second communication service from the SUE 204 that has received the beacon, the control unit 240 performs authentication of the connection request, scheduling of the SUE 204 (slot allocation), and the like.

(二次利用開始処理の流れ)
図13は、SSC200による二次利用開始処理の流れの一例を示すフローチャートである。
(Secondary usage start processing flow)
FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of the flow of secondary usage start processing by the SSC 200.

図13において、例えば二次利用の開始の指示が検知されると、第1通信部210は、管理ノード100へSSC200の位置データを送信する(ステップS302)。このとき、SSC200の位置データだけではなく、他のSUE204の位置データが管理ノード100へ送信されてもよい。   In FIG. 13, for example, when an instruction to start secondary usage is detected, the first communication unit 210 transmits the position data of the SSC 200 to the management node 100 (step S302). At this time, not only the position data of the SSC 200 but also the position data of another SUE 204 may be transmitted to the management node 100.

次に、第1通信部210は、上述した干渉制御モデルに従って決定された許容送信電力の値、及び、想定される被干渉ノードである管理ノード100の位置データを、当該管理ノード100から受信する(S304)。また、例えば、許容送信電力に加えて、送信スペクトラムマスク及び変調方法などの追加情報が受信されてもよい。   Next, the first communication unit 210 receives the value of the allowable transmission power determined according to the above-described interference control model and the position data of the management node 100 that is an assumed interfered node from the management node 100. (S304). For example, in addition to the allowable transmission power, additional information such as a transmission spectrum mask and a modulation method may be received.

次に、制御部240は、一次信号観測区間内で一次信号をセンシングし、第1の通信サービスのアップリンクチャネルの同期を獲得する(ステップS306)。また、制御部240は、二次信号観測区間内で二次信号をセンシングし、周囲の通信装置から二次信号が送信されていないことを確認する(ステップS308)。ここで、周囲の通信装置からの二次信号が検知された場合には、処理はステップS316へ進む。一方、周囲の通信装置からの二次信号が検知されない場合には、処理はステップS312へ進む。   Next, the control unit 240 senses the primary signal within the primary signal observation period, and acquires synchronization of the uplink channel of the first communication service (step S306). In addition, the control unit 240 senses the secondary signal within the secondary signal observation section, and confirms that the secondary signal is not transmitted from the surrounding communication device (step S308). Here, if a secondary signal from a surrounding communication device is detected, the process proceeds to step S316. On the other hand, if a secondary signal from a surrounding communication device is not detected, the process proceeds to step S312.

ステップS312では、制御部240は、ステップS304において受信された許容送信電力の範囲内の送信電力を用いて、制御フレーム送信区間内で、第2通信部220から第2の通信サービスのためのビーコンを送信させる(ステップS312)。かかるビーコンには、第2の通信サービスに割当てられた上記許容送信電力の値、並びに被干渉ノード及びSSC200の位置データが含められる。   In step S312, the control unit 240 uses the transmission power within the range of the allowable transmission power received in step S304, and the beacon for the second communication service from the second communication unit 220 within the control frame transmission period. Is transmitted (step S312). The beacon includes the value of the allowable transmission power allocated to the second communication service, and the location data of the interfered node and the SSC 200.

次に、制御部240は、接続及びスケジューリング区間内で、第2通信部220を介してSUE204から第2の通信サービスへの接続要求を受信すると、その接続要求を認証し、SUE204をスケジューリングする(ステップS314)。それにより、SUE204は、データ通信区間内で、第2の通信サービスによるデータ通信を行うことが可能となる。このとき、SUE204は、ステップS312においてSSC200から送信されたビーコンに含まれる許容送信電力の値及び各位置データに基づいて、第2の通信サービスのための無線信号の送信に使用する送信電力を制御する。なお、ここでのSUE204による送信電力制御処理については、後にさらに説明する。   Next, when receiving a connection request from the SUE 204 to the second communication service via the second communication unit 220 within the connection and scheduling interval, the control unit 240 authenticates the connection request and schedules the SUE 204 ( Step S314). As a result, the SUE 204 can perform data communication using the second communication service within the data communication period. At this time, the SUE 204 controls the transmission power used for transmission of the radio signal for the second communication service based on the value of the allowable transmission power and each position data included in the beacon transmitted from the SSC 200 in step S312. To do. Note that the transmission power control processing by the SUE 204 here will be further described later.

一方、ステップS316では、制御部240は、他の通信装置から送信される二次信号と自ら送信するビーコンとが衝突することを避けるために、所定の時間だけ待機する(ステップS316)。その後、処理はステップS306へ戻る。   On the other hand, in step S316, the control unit 240 waits for a predetermined time in order to avoid a collision between the secondary signal transmitted from another communication device and the beacon transmitted by itself (step S316). Thereafter, the process returns to step S306.

このような二次利用開始処理により、SSC200は、自ら送信するビーコン及びSUEから送信される二次信号の送信電力を一次システムに実質的な干渉を与えない範囲に抑制すると共に、二次信号同士の衝突を回避することができる。   By such secondary use start processing, the SSC 200 suppresses the transmission power of the beacon transmitted by itself and the secondary signal transmitted from the SUE to a range that does not substantially interfere with the primary system, and between the secondary signals. Collisions can be avoided.

[2−4.二次利用ノード(SUE)の構成例]
上述したように、本実施形態において、SUE204は、第2の通信サービスのためのビーコンをSSC200から受信する。そして、SUE204は、受信したビーコンに含まれるSSC200及び被干渉ノードの位置データ等に基づき、接続及びスケジューリング区間内で送信する接続要求、並びにデータ通信区間内で送信するデータ信号の送信電力を制御する。そこで、本節では、まず、図14Aを用いて、SUE204による上記位置データに基づく送信電力制御の概要について説明する。
[2-4. Configuration example of secondary usage node (SUE)]
As described above, in the present embodiment, the SUE 204 receives a beacon for the second communication service from the SSC 200. Then, the SUE 204 controls the connection power to be transmitted within the connection and scheduling interval, and the transmission power of the data signal to be transmitted within the data communication interval, based on the SSC 200 and the location data of the interfered node included in the received beacon. . Therefore, in this section, first, an overview of transmission power control based on the position data by the SUE 204 will be described using FIG. 14A.

図14Aは、二次利用ノード(SUE)による位置に基づく送信電力制御の概要について説明するための説明図である。また、図14Bは、二次利用ノード(SUE)の位置の分類について説明するための説明図である。   FIG. 14A is an explanatory diagram for describing an overview of transmission power control based on a position by a secondary usage node (SUE). FIG. 14B is an explanatory diagram for describing the classification of the position of the secondary usage node (SUE).

図14Aの左上には、本実施形態において第2の通信サービスにより干渉を受ける管理ノード100(被干渉ノードである側面に着目する場合には、主に基地局100と言及される)が示されている。基地局100は、部分的に示された境界101に囲まれるセル内に、第1の通信サービスを提供する。また、図14Aには、第2の通信サービスのコーディネータであるSSC200も示されている。SSC200は、基地局100との間で距離D1を有する。そして、SSC200は、上述した干渉制御モデルに従って決定された許容送信電力を超えない送信電力を用いて、境界201に囲まれる範囲内で受信可能な第2の通信サービスのためのビーコンを送信する。   In the upper left of FIG. 14A is shown a management node 100 that is interfered by the second communication service in this embodiment (mainly referred to as the base station 100 when focusing on the side that is the interfered node). ing. The base station 100 provides a first communication service in a cell surrounded by the boundary 101 partially shown. FIG. 14A also shows an SSC 200 that is a coordinator of the second communication service. The SSC 200 has a distance D <b> 1 with the base station 100. Then, the SSC 200 transmits a beacon for the second communication service that can be received within the range surrounded by the boundary 201 using the transmission power that does not exceed the allowable transmission power determined according to the above-described interference control model.

さらに、図14Aには、複数のSUE204(204−1〜204−4)が示されている。SUE204は、基地局100及びSSC200との間の位置関係に応じて、4つのタイプ(タイプ1〜4)に分類される。   Furthermore, FIG. 14A shows a plurality of SUEs 204 (204-1 to 204-4). The SUE 204 is classified into four types (types 1 to 4) according to the positional relationship between the base station 100 and the SSC 200.

(タイプ1)
タイプ1に分類されるのは、被干渉ノード(即ち基地局100)から自装置までの距離が被干渉ノードからビーコンの送信元ノード(即ちSSC200)までの距離よりも長く、かつ上記ビーコンを受信可能な領域に位置するSUEである。例えば、図14Aにおいて、基地局100とSSC200との間の距離はD1である。また、SSC200から送信されるビーコンを受信可能な位置とは、境界201の内部の位置である。従って、図14Bにおいて斜線で網掛けした領域R1に位置するSUE204は、タイプ1に分類される。
(Type 1)
The type 1 is classified as the distance from the interfered node (that is, the base station 100) to the own device is longer than the distance from the interfered node to the beacon transmission source node (that is, the SSC 200) and receives the beacon SUE located in a possible area. For example, in FIG. 14A, the distance between the base station 100 and the SSC 200 is D1. Further, the position where the beacon transmitted from the SSC 200 can be received is a position inside the boundary 201. Therefore, the SUE 204 located in the region R1 shaded with diagonal lines in FIG. 14B is classified as type 1.

より具体的には、図14Aに示されたSUE204−1a及び204−1b(SUE204−1と総称する)は、タイプ1に分類される。SUE204−1は、SSC200と比較して基地局100から遠くに位置するため、SSC200から受信されるビーコンの送信電力と同等の送信電力を使用して、基地局100に干渉を与えることなく二次信号を送信することができる。また、SUE204−1は、例えば、SSC200からのビーコンを受信できないUEに対し、アドホック通信により二次信号をリレー(中継)するゲートウェイとして動作してもよい。   More specifically, SUEs 204-1a and 204-1b (collectively referred to as SUE 204-1) shown in FIG. 14A are classified as type 1. Since the SUE 204-1 is located farther from the base station 100 than the SSC 200, the SUE 204-1 uses the transmission power equivalent to the transmission power of the beacon received from the SSC 200, and does not interfere with the base station 100. A signal can be transmitted. Further, the SUE 204-1 may operate as a gateway that relays (relays) a secondary signal by ad hoc communication, for example, to a UE that cannot receive a beacon from the SSC 200.

(タイプ2)
次に、タイプ2及びタイプ3も、上記ビーコンを受信可能な領域に位置するSUEである。このうち、タイプ2に分類されるのは、被干渉ノードから自装置までの距離が、被干渉ノードからビーコンの送信元ノードまでの距離よりも近く、かつ被干渉ノードから自装置までの距離が、自装置からビーコンの送信元ノードまでの距離よりも遠い領域に位置するSUEである。例えば、図14Aにおいて、上述したように、基地局100とSSC200との間の距離はD1である。また、点線D2は、基地局100への距離とSSC200への距離が等しい位置を辿る直線である。従って、図14Bにおいてドットで網掛けした領域R2に位置するSUE204は、タイプ2に分類される。
(Type 2)
Next, type 2 and type 3 are also SUEs located in an area where the beacon can be received. Of these, the type 2 classification is that the distance from the interfered node to the own device is closer than the distance from the interfered node to the beacon transmission source node, and the distance from the interfered node to the own device is The SUE is located in a region farther than the distance from the own device to the beacon transmission source node. For example, in FIG. 14A, as described above, the distance between the base station 100 and the SSC 200 is D1. A dotted line D2 is a straight line that follows a position where the distance to the base station 100 and the distance to the SSC 200 are equal. Accordingly, the SUE 204 located in the region R2 shaded with dots in FIG. 14B is classified as type 2.

より具体的には、図14Aに示されたSUE204−2は、タイプ2に分類される。SUE204−2は、SSC200から受信されるビーコンの送信電力と同等の送信電力を使用すると、基地局100に許容し得ないレベルの干渉を与えるリスクが生じる。しかし、SUE204−2は、ビーコンの送信電力よりも小さい適切な送信電力を使用することで、基地局100に干渉を与えることなく二次信号を送信することができる。また、SUE204−2は、例えば、より基地局100の近くに位置するUEに対し、アドホック通信により二次信号をリレーするゲートウェイとして動作してもよい。   More specifically, the SUE 204-2 shown in FIG. 14A is classified as type 2. When the SUE 204-2 uses a transmission power equivalent to the transmission power of the beacon received from the SSC 200, there is a risk of giving an unacceptable level of interference to the base station 100. However, the SUE 204-2 can transmit the secondary signal without causing interference to the base station 100 by using an appropriate transmission power smaller than the transmission power of the beacon. Further, the SUE 204-2 may operate as a gateway that relays a secondary signal by ad hoc communication to a UE that is located closer to the base station 100, for example.

(タイプ3)
また、タイプ3に分類されるのは、被干渉ノードから自装置までの距離が、被干渉ノードからビーコンの送信元ノードまでの距離よりも近く、かつ被干渉ノードから自装置までの距離が、自装置からビーコンの送信元ノードまでの距離よりも近い領域に位置するSUEである。即ち、図14Bにおいて横線で網掛けした領域R3に位置するSUE204は、タイプ3に分類される。
(Type 3)
Also, the type 3 is classified as follows: the distance from the interfered node to the own device is closer than the distance from the interfered node to the transmission source node of the beacon, and the distance from the interfered node to the own device is The SUE is located in a region closer to the distance from the own device to the beacon transmission source node. That is, the SUE 204 located in the region R3 shaded with a horizontal line in FIG. 14B is classified as type 3.

より具体的には、図14Aに示されたSUE204−3は、タイプ3に分類される。SUE204−3は、SSC200へ二次信号を直接送信すると、基地局100に許容し得ない干渉を与える可能性がある。そのため、SUE204−3は、SSC200からビーコンを受信できたとしても、そのビーコンに直接応答しないことが望ましい。そこで、SUE204−3は、SSC200と自装置との中間に位置する他のノード(例えば図14AのSUE204−2)が検知されるまで、ビーコンへの応答の送信を待機する。そして、SUE204−3は、例えば、SUE204−2から送信されるリレー用のビーコンを受信すると、SUE204−2のみに受信可能な低い送信電力を用いて、当該リレー用のビーコンへの応答を送信する。この場合、SUE204−2がSUE204−3からの応答をSSC200へリレーすることにより、SUE204−3も第2の通信サービスに加入することが出来る。なお、SUE204−2からのリレー用のビーコンは、例えば、二次信号をリレーするためのアドホック通信により、被干渉ノードに干渉を与えないレベルの低い送信電力を用いて送信され得る。   More specifically, the SUE 204-3 shown in FIG. 14A is classified as type 3. If the SUE 204-3 directly transmits the secondary signal to the SSC 200, the SUE 204-3 may cause unacceptable interference to the base station 100. Therefore, even if the SUE 204-3 can receive a beacon from the SSC 200, it is desirable that the SUE 204-3 does not directly respond to the beacon. Therefore, the SUE 204-3 waits for transmission of a response to the beacon until another node (for example, the SUE 204-2 in FIG. 14A) located between the SSC 200 and the own device is detected. For example, when the SUE 204-3 receives a relay beacon transmitted from the SUE 204-2, the SUE 204-3 transmits a response to the relay beacon using low transmission power that can be received only by the SUE 204-2. . In this case, the SUE 204-2 relays the response from the SUE 204-3 to the SSC 200, so that the SUE 204-3 can also subscribe to the second communication service. Note that the relay beacon from the SUE 204-2 can be transmitted using low-level transmission power that does not interfere with the interfered node, for example, by ad hoc communication for relaying the secondary signal.

(タイプ4)
次に、タイプ4に分類されるのは、上記ビーコンを受信することができない領域に位置するSUEである。より具体的には、図14Aに示されたSUE204−4は、タイプ4に分類される。SUE204−4は、SSC200からビーコンを受信することができないため、直接的には第2の通信サービスに加入することができない。そこで、SUE204−4は、二次信号をリレーする他のノード(例えば図14AのSUE204−1b)が検知されるまで待機する。そして、SUE204−4は、例えば、SUE204−1bから送信されるリレー用のビーコンを受信すると、当該リレー用のビーコンへの応答を送信する。この場合、SUE204−1bがSUE204−4からの応答をSSC200へリレーすることにより、SUE204−4も第2の通信サービスに加入することが出来る。なお、SUE204−1bからのリレー用のビーコンもまた、例えば、二次信号をリレーするためのアドホック通信により、被干渉ノードに干渉を与えないレベルの低い送信電力を用いて送信され得る
(Type 4)
Next, SUEs that are classified in type 4 are located in an area where the beacon cannot be received. More specifically, the SUE 204-4 shown in FIG. 14A is classified as type 4. Since the SUE 204-4 cannot receive a beacon from the SSC 200, it cannot directly subscribe to the second communication service. Therefore, the SUE 204-4 waits until another node that relays the secondary signal (for example, the SUE 204-1b in FIG. 14A) is detected. And SUE204-4 will transmit the response to the beacon for relay concerned, for example, if the beacon for relay transmitted from SUE204-1b is received. In this case, the SUE 204-1b relays the response from the SUE 204-4 to the SSC 200, so that the SUE 204-4 can also subscribe to the second communication service. Note that the beacon for relay from the SUE 204-1b can also be transmitted using low transmission power that does not interfere with the interfered node, for example, by ad hoc communication for relaying the secondary signal.

このように、SUE204は、典型的には4つのタイプに分類される基地局100及びSSC200との間の位置関係に応じて送信電力を制御することで、基地局100に干渉を与えることなく、安全に第2の通信サービスのための接続要求又はデータ信号を送信することができる。   As described above, the SUE 204 controls the transmission power according to the positional relationship between the base station 100 and the SSC 200 that are typically classified into four types without causing interference to the base station 100. A connection request or data signal for the second communication service can be transmitted securely.

(各機能ブロックの説明)
図15は、上述した考え方に従って構成されるSUE204の論理的な構成の一例を示すブロック図である。図15を参照すると、SUE204は、通信部205、記憶部206、及び制御部207を備える。
(Description of each functional block)
FIG. 15 is a block diagram illustrating an example of a logical configuration of the SUE 204 configured according to the above-described concept. Referring to FIG. 15, the SUE 204 includes a communication unit 205, a storage unit 206, and a control unit 207.

通信部205は、所定の通信方式に従い、第2の通信サービスのためのビーコンをSSC200から受信することができる。また、通信部205は、制御部207からの制御を受けて、一次利用ノードへ実質的な干渉を与えない範囲の送信電力を用いて、接続要求又はデータ信号を送信する。   The communication unit 205 can receive a beacon for the second communication service from the SSC 200 according to a predetermined communication method. In addition, the communication unit 205 receives a control from the control unit 207 and transmits a connection request or a data signal using transmission power in a range that does not substantially interfere with the primary usage node.

記憶部206は、例えばハードディスク又は半導体メモリなどの記録媒体を用いて、SUE204の各部の動作のために使用されるプログラム及びデータを記憶している。さらに、本実施形態において、記憶部206は、例えば、通信部205により受信されるビーコンに含まれる送信電力の値、及び位置データなどを記憶する。   The storage unit 206 stores programs and data used for the operation of each unit of the SUE 204 using a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory. Further, in the present embodiment, the storage unit 206 stores, for example, a value of transmission power included in a beacon received by the communication unit 205, position data, and the like.

制御部207は、例えばCPUなどの制御装置を用いて、SUE204の機能全般を制御する。例えば、本実施形態において、制御部207は、通信部205により二次信号の送信に使用される送信電力の値を、上述したように、基地局100及びSSC200との間の位置関係に応じて制御する。制御部207による具体的な送信電力制御処理の流れについては、図16を用いて説明する。   The control unit 207 controls the overall functions of the SUE 204 using a control device such as a CPU, for example. For example, in this embodiment, the control unit 207 determines the value of the transmission power used for transmission of the secondary signal by the communication unit 205 according to the positional relationship between the base station 100 and the SSC 200 as described above. Control. A specific flow of transmission power control processing by the control unit 207 will be described with reference to FIG.

(送信電力制御処理の流れ)
図16は、SUE204による送信電力制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。
(Transmission power control process flow)
FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of the flow of transmission power control processing by the SUE 204.

図16において、例えば二次利用の開始の指示が検知されると、SUE204の制御部207は、通信部205における第2の通信サービスのビーコンの受信を待ち受ける(ステップS352)。この間、制御部207は、通信部205を介して二次信号をセンシングし、第2の通信サービスの通信状況に関するデータ(例えばSINRなど)を取得してもよい。そして、所定の期間の間、第2の通信サービスのビーコンが受信されない場合には、処理はステップS356へ進む。一方、例えばSSC200から送信されるビーコンが通信部205により受信された場合には、処理はステップS358へ進む(ステップS354)。   In FIG. 16, for example, when an instruction to start secondary usage is detected, the control unit 207 of the SUE 204 waits for reception of a beacon of the second communication service in the communication unit 205 (step S352). During this time, the control unit 207 may sense the secondary signal via the communication unit 205 and acquire data (eg, SINR) regarding the communication status of the second communication service. If the beacon of the second communication service is not received for a predetermined period, the process proceeds to step S356. On the other hand, for example, when a beacon transmitted from the SSC 200 is received by the communication unit 205, the process proceeds to step S358 (step S354).

ステップS356では、制御部207は、第2の通信サービスのビーコンが受信されなかったことから、上述したタイプ4に従った処理として、二次信号を送信することなく、リレー用のビーコンの受信を待ち受ける(ステップS356)。なお、図16には示していないが、制御部207は、ビーコンが受信されなかった原因が二次信号の衝突であると判断した場合には、リレー用のビーコンの受信を待ち受ける代わりに、二次信号の衝突が発生したことをSSC200へ通知してもよい。   In step S356, since the beacon of the second communication service has not been received, the control unit 207 receives the relay beacon without transmitting the secondary signal as the process according to type 4 described above. Wait (step S356). Although not shown in FIG. 16, when the control unit 207 determines that the cause of the beacon not being received is a secondary signal collision, instead of waiting for the reception of the relay beacon, The SSC 200 may be notified that a next signal collision has occurred.

一方、ステップS358では、制御部207は、通信部205により受信されたビーコンに含まれるSSC200及び基地局100の位置を表す位置データを取得する(ステップS358)。   On the other hand, in step S358, the control unit 207 acquires position data indicating the positions of the SSC 200 and the base station 100 included in the beacon received by the communication unit 205 (step S358).

次に、制御部207は、取得した位置データ及び自装置の位置データを用いて、被干渉ノードである基地局100から自装置までの距離が、基地局100からSSC200までの距離よりも遠いか否かを判定する(ステップS360)。ここで、基地局100から自装置までの距離の方が遠い場合には、処理はステップS364へ進む。一方、基地局100から自装置までの距離の方が近い場合には、処理はステップS362へ進む。   Next, the control unit 207 uses the acquired position data and its own position data to determine whether the distance from the base station 100 that is the interfered node to the own apparatus is longer than the distance from the base station 100 to the SSC 200. It is determined whether or not (step S360). If the distance from the base station 100 to the own apparatus is far, the process proceeds to step S364. On the other hand, if the distance from the base station 100 to the own apparatus is shorter, the process proceeds to step S362.

ステップS362では、制御部207は、通信部205からビーコンへの応答としての二次信号をSSC200へ直接送信すると、基地局100に実質的な干渉を与えることとなるか否かを判定する(ステップS362)。例えば、基地局100から自装置までの距離が自装置からSSC200までの距離よりも近い場合には、二次信号をSSC200へ直接送信すれば基地局100に実質的な干渉を与えると判定され得る。その場合、処理はステップS374へ進む。一方。ビーコンの送信電力よりも小さい送信電力を使用して、基地局100に実質的な干渉を与えることなく二次信号をSSC200へ直接送信できると判定される場合には、処理はステップS366へ進む。   In step S362, the control unit 207 determines whether or not substantial interference is caused to the base station 100 when the secondary signal as a response to the beacon is directly transmitted from the communication unit 205 to the SSC 200 (step S362). S362). For example, when the distance from the base station 100 to the own apparatus is shorter than the distance from the own apparatus to the SSC 200, it can be determined that if the secondary signal is directly transmitted to the SSC 200, the base station 100 is substantially interfered. . In that case, the process proceeds to step S374. on the other hand. If it is determined that the secondary signal can be directly transmitted to the SSC 200 without causing substantial interference to the base station 100 using a transmission power smaller than the transmission power of the beacon, the process proceeds to step S366.

ステップS364では、基地局100から自装置までの距離が基地局100からSSC200までの距離よりも遠いことから、制御部207は、自装置が上述したタイプ1に分類されることを認識する。この場合、制御部207は、SSC200から受信したビーコンと同等の送信電力を通信部205に設定する(ステップS364)。   In step S364, since the distance from the base station 100 to the own apparatus is longer than the distance from the base station 100 to the SSC 200, the control unit 207 recognizes that the own apparatus is classified into the type 1 described above. In this case, the control unit 207 sets transmission power equivalent to the beacon received from the SSC 200 in the communication unit 205 (step S364).

また、ステップ366では、基地局100から自装置までの距離が基地局100からSSC200までの距離よりも近いものの、二次信号をSSC200へ直接送信できることから、制御部207は、自装置が上述したタイプ2に分類されることを認識する。この場合、制御部207は、SSC200から受信したビーコンよりも小さい送信電力を通信部205に設定する(ステップS364)。ここで設定される送信電力の値は、基地局100には実質的な干渉を与えない一方で、SSC200により二次信号を受信することのできる値である。   In step 366, although the distance from the base station 100 to the own apparatus is closer than the distance from the base station 100 to the SSC 200, the secondary signal can be directly transmitted to the SSC 200. Recognize that it is classified as type 2. In this case, the control unit 207 sets transmission power smaller than the beacon received from the SSC 200 in the communication unit 205 (step S364). The value of the transmission power set here is a value at which the secondary signal can be received by the SSC 200 while not giving substantial interference to the base station 100.

次に、制御部207は、ステップS364又はステップ366において設定された送信電力を用いて、ビーコンに対する応答として、SSC200へ第2の通信サービスへの接続要求を送信する。そうすると、SSC200による認証及びスケジューリングの後、制御部207は、SSC200から送信されるスケジューリング情報を受信する。その後、SUE204は、データ通信区間内の割当てられたスロットにおいて、第2の通信サービスによるデータ通信を行うことができる(ステップ368)。   Next, using the transmission power set in step S364 or step 366, control unit 207 transmits a connection request for the second communication service to SSC 200 as a response to the beacon. Then, after authentication and scheduling by the SSC 200, the control unit 207 receives scheduling information transmitted from the SSC 200. Thereafter, the SUE 204 can perform data communication using the second communication service in the allocated slot in the data communication period (step 368).

さらに、制御部207は、例えば、自装置の周囲に位置する他のSUE204(例えばSUE204−3又はSUE204−4)に対するアドホックゲートウェイとして動作するために、リレー用のビーコンを周囲に送信してもよい(ステップS370)。   Further, the control unit 207 may transmit a relay beacon to the surroundings in order to operate as an ad hoc gateway for other SUEs 204 (for example, the SUE 204-3 or the SUE 204-4) located around the own device, for example. (Step S370).

一方、ステップS374では、制御部207は、二次信号をSSC200へ直接送信すれば基地局100に実質的な干渉を与えてしまうことから、自装置が上述したタイプ3に分類されることを認識する。この場合、制御部207は、二次信号を送信することなく、リレー用のビーコンの受信を待ち受ける(ステップS374)。   On the other hand, in step S374, the control unit 207 recognizes that the own apparatus is classified into the above-described type 3 because the secondary signal is directly transmitted to the SSC 200, which causes substantial interference to the base station 100. To do. In this case, the control unit 207 waits for reception of a relay beacon without transmitting a secondary signal (step S374).

次に、制御部207は、リレー用のビーコンの受信を待ち受けている状況(即ち、タイプ3又はタイプ4の場合)において、通信部205によりリレー用のビーコンが受信されると、そのビーコンへの応答として、第2の通信サービスへの接続要求を送信する。ここでの接続要求の送信に使用される送信電力は、基地局100へ実質的な干渉を与えないレベルの値に設定される。そうすると、接続要求は、アドホックゲートウェイとして動作する他のSUE204により、SSC200へリレーされる。そして、SSC200による認証及びスケジューリングの後、制御部207は、SSC200から送信され他のSUE204により中継されるスケジューリング情報を受信する。その後、SUE204は、データ通信区間内の割当てられたスロットにおいて、第2の通信サービスによるデータ通信を行うことができる(ステップ378)。   Next, when the communication unit 205 receives a relay beacon in a situation where the control unit 207 is waiting for reception of a relay beacon (that is, in the case of type 3 or type 4), the control unit 207 As a response, a connection request to the second communication service is transmitted. Here, the transmission power used for transmission of the connection request is set to a value that does not give substantial interference to the base station 100. Then, the connection request is relayed to the SSC 200 by another SUE 204 operating as an ad hoc gateway. Then, after authentication and scheduling by the SSC 200, the control unit 207 receives scheduling information transmitted from the SSC 200 and relayed by another SUE 204. Thereafter, the SUE 204 can perform data communication using the second communication service in the assigned slot in the data communication interval (step 378).

[2−5.第1の実施形態のまとめ]
ここまで、図8〜図16を用いて、本発明の第1の実施形態について説明した。本実施形態によれば、SSC200は、図4〜図7Bを用いて説明した二次利用のためのフレームワークに従って、第2の通信サービスを制御する。より具体的には、SSC200は、例えば、周波数帯の二次利用に際して、一次信号観測区間(第1の区間)内で一次信号を受信し、受信した当該一次信号に基づいて、二次信号の送信に使用する送信電力、周波数、又は変調の次数などのパラメータ値を決定する。そして、SSC200は、二次信号観測区間(第2の区間)内で二次信号が検知されなかった場合に、制御フレーム送信区間(第3の区間)内で、上述したパラメータ値に基づいて、第2の通信サービスのためのビーコンを送信する。それにより、周波数帯の二次利用に際して、一次信号と二次信号、又は二次信号同士の信号の衝突を回避すると共に、干渉を効果的に抑制することができる。
[2-5. Summary of First Embodiment]
Up to this point, the first embodiment of the present invention has been described with reference to FIGS. According to the present embodiment, the SSC 200 controls the second communication service in accordance with the framework for secondary use described with reference to FIGS. 4 to 7B. More specifically, the SSC 200 receives the primary signal within the primary signal observation section (first section), for example, in the secondary usage of the frequency band, and based on the received primary signal, A parameter value such as transmission power, frequency, or modulation order used for transmission is determined. When the secondary signal is not detected in the secondary signal observation section (second section), the SSC 200, based on the parameter value described above, in the control frame transmission section (third section), A beacon for the second communication service is transmitted. Thereby, in the secondary use of a frequency band, while avoiding the collision of a primary signal and a secondary signal, or the signal of secondary signals, interference can be suppressed effectively.

また、上述した干渉制御モデルによれば、SSC200から送信されるビーコンの送信電力は、第1の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質、第1の通信サービスにおける干渉又は雑音レベル、及び1以上の二次利用ノードについての通信経路上の経路損失に基づいて、被干渉ノードにおける干渉が許容される範囲内となるように決定される。それにより、一部の一次利用ノードにおいて局所的に一次信号の受信が困難となるリスクをなくす(又は少なくとも緩和する)ことができる。   Further, according to the above-described interference control model, the transmission power of the beacon transmitted from the SSC 200 is the radio signal quality required in the first communication service, the interference or noise level in the first communication service, and one or more. Based on the path loss on the communication path for the secondary usage node, the interference at the interfered node is determined to be within an allowable range. Thereby, it is possible to eliminate (or at least mitigate) the risk of difficulty in receiving the primary signal locally at some primary usage nodes.

また、本実施形態によれば、SUE204は、制御フレーム送信区間(第3の区間)内で送信されたビーコンを受信する。そして、SUE204は、受信したビーコンに含まれる位置データに基づいて認識される位置関係に応じて、接続及びスケジューリング区間(第4の区間)内で送信する接続要求、又はデータ通信区間(第5の区間)内で送信するデータ信号の送信電力を制御する。それにより、SUE204は、ビームフォーミング技術などを用いることなく、簡易な仕組みで一次システムに与える干渉を抑制することができる。   Moreover, according to this embodiment, SUE204 receives the beacon transmitted within the control frame transmission area (3rd area). Then, the SUE 204 transmits a connection request or a data communication section (fifth) in the connection and scheduling section (fourth section) according to the positional relationship recognized based on the position data included in the received beacon. The transmission power of the data signal transmitted within (section) is controlled. Thereby, SUE204 can suppress the interference given to a primary system by a simple mechanism, without using a beam forming technique etc.

なお、本実施形態では、第2の通信サービスの開始の際の通信の制御の一例について主に説明した。しかしながら、上述した二次利用のためのフレームワーク及び送信電力制御の手法は、第2の通信サービスの開始の後のどの時点についても適用可能である。   In the present embodiment, an example of communication control at the start of the second communication service has been mainly described. However, the framework for secondary use and the transmission power control method described above can be applied at any time after the start of the second communication service.

また、本実施形態では、第1の通信サービスのアップリンクチャネルが二次利用される場合、即ち、第1の通信サービスの基地局のみを被干渉ノードとして考慮すればよい例について説明した。しかしながら、被干渉ノードが複数存在する場合にも本発明が適用可能であることは言うまでもない。   Further, in the present embodiment, an example has been described in which the uplink channel of the first communication service is secondarily used, that is, only the base station of the first communication service may be considered as an interfered node. However, it goes without saying that the present invention is also applicable when there are a plurality of interfered nodes.

<3.第2の実施形態>
本発明の第1の実施形態では、第2の通信サービスに割当てられる許容送信電力は、一次利用ノードの位置データを保持するデータベースにアクセス可能な一次利用ノード(管理ノード)により決定された。これは、SSCの視点からは受動的な手法である。これに対し、SSCが必要なパラメータを取得し、第2の通信サービスのために許容される送信電力を能動的に決定することもできる。そこで、本節では、本発明の第2の実施形態として、二次利用を行う端末装置が能動的に許容される送信電力を決定する例について説明する。
<3. Second Embodiment>
In the first embodiment of the present invention, the allowable transmission power allocated to the second communication service is determined by the primary usage node (management node) that can access the database holding the location data of the primary usage node. This is a passive technique from the viewpoint of SSC. On the other hand, the SSC can acquire necessary parameters and actively determine the transmission power allowed for the second communication service. Therefore, in this section, an example in which a terminal device that performs secondary usage determines actively allowable transmission power will be described as a second embodiment of the present invention.

[3−1.通信システムの概要]
図17は、本発明の第2の実施形態に係る通信システムの概要について説明するための説明図である。
[3-1. Overview of communication system]
FIG. 17 is an explanatory diagram for explaining an overview of a communication system according to the second embodiment of the present invention.

図17を参照すると、第1の通信サービスが運用される一次システム302、並びにそれぞれ第2の通信サービスが運用される二次システム402a及び402bが示されている。このうち、一次システム302は、管理ノード300及び複数の一次利用ノード104を含む。   Referring to FIG. 17, a primary system 302 in which a first communication service is operated, and secondary systems 402a and 402b in which a second communication service is operated are shown. Among these, the primary system 302 includes a management node 300 and a plurality of primary usage nodes 104.

管理ノード300は、第1の通信サービスに割当てられた周波数帯の二次利用を管理する役割を有する一次利用ノードである。図17の例では、管理ノード300として基地局を示しているが、管理ノード300は、かかる例に限定されない。本実施形態において、管理ノード300は、一次システム302に含まれる一次利用ノードの位置を表す位置データを保持しているデータベース106にアクセスすることができる。   The management node 300 is a primary usage node having a role of managing secondary usage of the frequency band assigned to the first communication service. In the example of FIG. 17, a base station is shown as the management node 300, but the management node 300 is not limited to such an example. In the present embodiment, the management node 300 can access the database 106 that holds location data representing the location of the primary usage node included in the primary system 302.

一方、二次システム402aは、SSC400a及び複数のSUE204aを含む。同様に、二次システム402bは、SSC400b及び複数のSUE204bを含む。   On the other hand, the secondary system 402a includes an SSC 400a and a plurality of SUEs 204a. Similarly, the secondary system 402b includes an SSC 400b and a plurality of SUEs 204b.

SSC400(400a及び400b)は、第2の通信サービスを制御する上述したコーディネータの役割を有する二次利用ノードである。即ち、SSC400は、それぞれ、所定のスペクトラムポリシーに従って二次利用の可否を判断し、管理ノード100から必要なパラメータを取得して許容される送信電力を決定した後、第2の通信サービスのためのビーコンを周囲のSUE204へ送信する。SSC400は、例えば、コグニティブ無線のためのエンジン(CE)として動作してもよい。   The SSC 400 (400a and 400b) is a secondary usage node having the above-described coordinator role that controls the second communication service. That is, the SSC 400 determines whether or not secondary usage is possible according to a predetermined spectrum policy, obtains necessary parameters from the management node 100, determines allowable transmission power, and then performs the second communication service. A beacon is transmitted to surrounding SUEs 204. For example, the SSC 400 may operate as an engine (CE) for cognitive radio.

[3−2.管理ノードの構成例]
図18は、図17に示した管理ノード300の論理的な構成の一例を示すブロック図である。図18を参照すると、管理ノード300は、通信部310、データベース入出力部120、記憶部130、及び制御部340を備える。
[3-2. Example of management node configuration]
FIG. 18 is a block diagram illustrating an example of a logical configuration of the management node 300 illustrated in FIG. Referring to FIG. 18, the management node 300 includes a communication unit 310, a database input / output unit 120, a storage unit 130, and a control unit 340.

通信部310は、第1の通信サービスの所定の通信方式に従い、アンテナ、RF回路、及びベースバンド回路等を含み得る通信インタフェースを用いて、一次利用ノード104との間で無線信号を送受信する。また、通信部310は、後にさらに説明するように、データベース106に記憶されている一次利用ノード104の位置データ、及びデータベース106又は記憶部130に記憶されている送信電力の決定に使用されるパラメータを、SSC400へ送信する。   The communication unit 310 transmits and receives radio signals to and from the primary usage node 104 using a communication interface that may include an antenna, an RF circuit, a baseband circuit, and the like, according to a predetermined communication method of the first communication service. Further, as will be further described later, the communication unit 310 uses the parameters used for determining the position data of the primary usage node 104 stored in the database 106 and the transmission power stored in the database 106 or the storage unit 130. Is transmitted to the SSC 400.

制御部340は、例えばCPUなどの制御装置を用いて、管理ノード300の機能全般を制御する。また、本実施形態において、制御部340は、SSC400が上述した干渉制御モデルに従って許容送信電力を決定する際に使用する上記位置データ及びパラメータを、通信部310(又は他のバックホールリンク)を介してSSC400へ送信させる。位置データ及びパラメータの送信は、例えば、CPCなどの所定のチャネルを使用して定期的に行われてもよい。その代わりに、位置データ及びパラメータの送信は、例えば、SSC400からの送信要求への応答として行われてもよい。   The control unit 340 controls the overall functions of the management node 300 using a control device such as a CPU, for example. In this embodiment, the control unit 340 transmits the position data and parameters used when the SSC 400 determines the allowable transmission power according to the interference control model described above via the communication unit 310 (or other backhaul link). To transmit to the SSC 400. The transmission of the position data and parameters may be performed periodically using a predetermined channel such as CPC, for example. Instead, transmission of position data and parameters may be performed as a response to a transmission request from the SSC 400, for example.

[3−3.二次利用ノード(SSC)の構成例]
(各機能ブロックの説明)
図19は、図17に示したSSC400の論理的な構成の一例を示すブロック図である。図19を参照すると、SSC400は、第1通信部410、第2通信部220、記憶部430、及び制御部440を備える。
[3-3. Configuration example of secondary usage node (SSC)]
(Description of each functional block)
FIG. 19 is a block diagram illustrating an example of a logical configuration of the SSC 400 illustrated in FIG. Referring to FIG. 19, the SSC 400 includes a first communication unit 410, a second communication unit 220, a storage unit 430, and a control unit 440.

第1通信部410は、所定の通信方式に従い、管理ノード300から送信される上記データ及びパラメータを含む無線信号を受信する。第1通信部410と管理ノード300との間の通信に使用されるチャネルは、制御用のチャネルである上述したCPCなどであってもよい。   The first communication unit 410 receives a radio signal including the data and parameters transmitted from the management node 300 according to a predetermined communication method. The channel used for communication between the first communication unit 410 and the management node 300 may be the above-described CPC, which is a control channel.

より具体的には、第1通信部410は、例えば周波数帯の二次利用の開始等の指示に応じて、管理ノード300から送信電力の決定に使用されるデータ及びパラメータの受信を試みる。送信電力の決定に使用されるデータ及びパラメータには、例えば、被干渉ノードの位置データ、並びに第1の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質、及び第1の通信サービスにおける干渉又は雑音レベルなどが含まれ得る。また、送信電力の決定に使用されるデータには、他の二次利用ノードの位置を表す位置データが含まれていてもよい。そして、第1通信部410は、これらデータ及びパラメータを管理ノード300から受信すると、受信した当該データ及びパラメータを制御部440へ出力する。また、第1通信部410は、信号の受信環境が良好でないなどの理由で必要なデータ及びパラメータを受信できない場合には、その旨を制御部440へ通知する。   More specifically, the first communication unit 410 attempts to receive data and parameters used for determining transmission power from the management node 300 in response to an instruction such as start of secondary usage of a frequency band, for example. The data and parameters used to determine the transmission power include, for example, location data of the interfered node, radio signal quality required in the first communication service, and interference or noise level in the first communication service. Can be included. Further, the data used for determining the transmission power may include position data indicating the position of another secondary usage node. When the first communication unit 410 receives these data and parameters from the management node 300, the first communication unit 410 outputs the received data and parameters to the control unit 440. In addition, when the first communication unit 410 cannot receive necessary data and parameters for reasons such as poor signal reception environment, the first communication unit 410 notifies the control unit 440 to that effect.

記憶部430は、例えばハードディスク又は半導体メモリなどの記録媒体を用いて、SSC400の各部の動作のために使用されるプログラム及びデータを記憶している。さらに、本実施形態において、記憶部430は、第2の通信サービスのための許容送信電力の決定及び送信電力の制御のための各種パラメータを記憶する。記憶部430に記憶されるパラメータには、例えば、自装置(及び、必要に応じて第2の通信サービスに加入する他の二次利用ノード)の位置データ、並びに管理ノード300から第1通信部410を介して受信される上記パラメータなどが含まれ得る。   The storage unit 430 stores programs and data used for the operation of each unit of the SSC 400 using a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory. Further, in the present embodiment, the storage unit 430 stores various parameters for determining the allowable transmission power for the second communication service and controlling the transmission power. The parameters stored in the storage unit 430 include, for example, the location data of the own device (and other secondary usage nodes that subscribe to the second communication service as necessary), and the management node 300 to the first communication unit. Such parameters received via 410 may be included.

制御部440は、例えばCPUなどの制御装置を用いて、SSC400の機能全般を制御する。例えば、本実施形態において、制御部440は、第1の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する場合に、上述した干渉制御モデルに従って第2の通信サービスのための許容送信電力を決定する。その際、制御部440は、管理ノード300からの無線信号を受信できず一次利用ノードの最新の位置データ及び必要なパラメータを取得できない場合には、一次利用ノードに干渉を与える可能性を低減するためのマージンを算入して許容送信電力を決定する。そして、制御部440は、第2通信部220により第2の通信サービスのためのビーコン、及び他の二次信号の送信に使用される送信電力の値を、決定した許容送信電力の範囲内に制御する。   The control unit 440 controls the overall functions of the SSC 400 using a control device such as a CPU. For example, in the present embodiment, the control unit 440 determines the allowable transmission power for the second communication service according to the above-described interference control model when the frequency band assigned to the first communication service is secondarily used. To do. At this time, if the control unit 440 cannot receive the radio signal from the management node 300 and cannot acquire the latest location data and necessary parameters of the primary usage node, the control unit 440 reduces the possibility of causing interference to the primary usage node. The allowable transmission power is determined by including the margin for Then, the control unit 440 sets the value of the transmission power used for transmitting the beacon for the second communication service and other secondary signals by the second communication unit 220 within the determined allowable transmission power range. Control.

(二次利用開始処理の流れ)
図20は、SSC400による二次利用開始処理の流れの一例を示すフローチャートである。
(Secondary usage start processing flow)
FIG. 20 is a flowchart illustrating an example of the flow of secondary usage start processing by the SSC 400.

図20を参照すると、まず、制御部440は、通信部410を介して管理ノード300から無線信号(一次信号)を受信することが可能か否かを判定する(ステップS502)。ここで、管理ノード300からの無線信号を受信できる場合には、処理はステップS504へ進む。一方、管理ノード300からの無線信号を受信できない場合には、処理はステップS508へ進む。   Referring to FIG. 20, first, the control unit 440 determines whether it is possible to receive a radio signal (primary signal) from the management node 300 via the communication unit 410 (step S502). Here, when the radio signal from the management node 300 can be received, the process proceeds to step S504. On the other hand, if the wireless signal from the management node 300 cannot be received, the process proceeds to step S508.

ステップS504では、制御部440は、通信部410を介して管理ノード300から受信された被干渉ノードとなる一次利用ノードの位置データを取得する。また、制御部440は、同様に管理ノード300から受信されたパラメータを取得する(ステップS504)。なお、図2Aに示した例のように、OFDMA方式のアップリンクチャネルが二次利用される場合には、被干渉ノードは基地局のみである。そのため、かかる場合には、制御部440は、一次利用ノードの位置データとして基地局である管理ノード300の位置データのみを取得すればよい。また、ステップS504における必要なパラメータとは、例えば、上述した第1の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質、及び第1の通信サービスにおける干渉若しくは雑音レベル(又はこれらレベルを計算するためのパラメータ)などに相当する。   In step S504, the control unit 440 acquires the location data of the primary usage node that is the interfered node received from the management node 300 via the communication unit 410. Similarly, the control unit 440 acquires parameters received from the management node 300 (step S504). Note that, as in the example illustrated in FIG. 2A, when the OFDMA uplink channel is secondarily used, the interfered node is only the base station. Therefore, in such a case, the control unit 440 may acquire only the position data of the management node 300 that is the base station as the position data of the primary usage node. The necessary parameters in step S504 are, for example, the quality of the radio signal required in the first communication service and the interference or noise level in the first communication service (or parameters for calculating these levels). ) Etc.

次に、制御部440は、ステップS504において受信された位置データ及びパラメータに基づいて、第2の通信サービスに許容される干渉電力に応じた送信電力を決定する(ステップS506)。より具体的には、制御部440は、例えば、上述した干渉制御モデルにおける式(9)に従って、第2の通信サービスに許容される干渉電力に応じた送信電力を決定することができる。その際、例えば、第1の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質は、式(9)のPrx_primary,primary/SINRrequiredの項に対応する。また、干渉又は雑音レベルは式(9)のNPrimaryの項に対応する。さらに、式(9)の経路損失Lpath_tx_secondary,iの値は、一次利用ノードの位置データ及びSSC400の位置データから導かれる距離dを用いて、式(6)に従って算出され得る。なお、制御部440は、例えば、経路損失Lpath_tx_secondary,iの値を位置データから算出する代わりに、経路損失Lpath_tx_secondary,iの値を基地局からのダウンリンク信号の送信電力値と当該ダウンリンク信号の受信レベルとの差として計算してもよい。さらに、制御部440は、他の第2の通信サービスが存在している場合には、均等型の式(10)、又は非均等型の式(11)に従って、送信電力を分配してもよい。 Next, the control unit 440 determines transmission power according to the interference power allowed for the second communication service based on the position data and parameters received in step S504 (step S506). More specifically, the control unit 440 can determine the transmission power according to the interference power allowed for the second communication service, for example, according to the equation (9) in the above-described interference control model. At that time, for example, the quality of the radio signal required in the first communication service corresponds to the term P rx_primary, primary / SINR required in Equation (9). The interference or noise level corresponds to the N Primary term in equation (9). Furthermore, the value of the path loss L path_tx_secondary, i in Equation (9) can be calculated according to Equation (6) using the distance d derived from the position data of the primary usage node and the position data of the SSC 400. For example, instead of calculating the value of the path loss L path_tx_secondary, i from the position data, the control unit 440 determines the value of the path loss L path_tx_secondary, i from the transmission power value of the downlink signal from the base station and the downlink. You may calculate as a difference with the reception level of a signal. Furthermore, when there is another second communication service, the control unit 440 may distribute the transmission power according to the equal expression (10) or the non-equal expression (11). .

一方、管理ノード300からの無線信号を受信できない場合には、ステップS508において、制御部440は、送信電力を決定するための位置データ及びパラメータを記憶部430から取得する(ステップS508)。例えば、制御部440は、管理ノード300との間の通信が可能となった時に第1通信部を介して被干渉ノードの位置データ及び必要なパラメータを受信し、それらを後の使用のために記憶部430に記憶させておくことができる。また、例えば、二次利用の対象とする第1の通信サービスの種類が予めいくつかの候補に限定されている場合には、当該第1の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質などを表すパラメータを既定値として記憶部430に記憶させておいてもよい。   On the other hand, when the radio signal from the management node 300 cannot be received, in step S508, the control unit 440 acquires position data and parameters for determining transmission power from the storage unit 430 (step S508). For example, the control unit 440 receives the location data of the interfered node and necessary parameters via the first communication unit when communication with the management node 300 becomes possible, and uses them for later use. It can be stored in the storage unit 430. Also, for example, when the type of the first communication service that is the target of secondary use is limited to some candidates in advance, it represents the quality of the radio signal required in the first communication service. The parameter may be stored in the storage unit 430 as a default value.

次に、制御部440は、ステップS508において取得された位置データ及びパラメータに基づいて、第2の通信サービスに許容される干渉電力に応じた送信電力を決定する(ステップS510)。但し、この場合、送信電力の決定に使用できるパラメータは、最新のものではない可能性がある。そのため、制御部440は、一次利用ノードに干渉を与える可能性を低減するために、送信電力の値に所定のマージンを算入する。より具体的には、制御部440は、例えば、上述した与干渉マージン低減型の式(12)に従って送信電力を決定することができる。式(12)におけるNestimaionの値は、例えば、第2の通信サービスへの加入が見込まれるSUE204の数に応じて、余剰数を含むように決定される。 Next, the control unit 440 determines transmission power according to interference power allowed for the second communication service based on the position data and parameters acquired in step S508 (step S510). However, in this case, the parameters that can be used for determining the transmission power may not be the latest. Therefore, the control unit 440 adds a predetermined margin to the value of the transmission power in order to reduce the possibility of causing interference to the primary usage node. More specifically, the control unit 440 can determine the transmission power according to the above-described interference margin reduction type equation (12), for example. The value of N estimaion in Expression (12) is determined so as to include a surplus number, for example, according to the number of SUEs 204 that are expected to subscribe to the second communication service.

次に、制御部440は、管理ノード300からの一次信号を受信できる場合には、一次信号をセンシングして第1の通信サービスのアップリンクチャネルの同期を獲得する(ステップS516)。管理ノード300からの一次信号を受信できない場合には、ステップS516はスキップされ得る。次に、制御部440は、二次信号観測区間内で二次信号をセンシングし、周囲の通信装置から二次信号が送信されていないことを確認する(ステップS518)。ここで、周囲の通信装置からの二次信号が検知された場合には、処理はステップS526へ進む。一方、周囲の通信装置からの二次信号が検知されない場合には、処理はステップS522へ進む(ステップ520)。   Next, when the primary signal can be received from the management node 300, the control unit 440 senses the primary signal and acquires the synchronization of the uplink channel of the first communication service (step S516). If the primary signal from the management node 300 cannot be received, step S516 can be skipped. Next, the control unit 440 senses the secondary signal within the secondary signal observation section, and confirms that the secondary signal is not transmitted from the surrounding communication device (step S518). Here, if a secondary signal from a surrounding communication device is detected, the process proceeds to step S526. On the other hand, if the secondary signal from the surrounding communication device is not detected, the process proceeds to step S522 (step 520).

ステップS522では、制御部440は、ステップS506又はステップS510において決定した送信電力を用いて、制御フレーム送信区間内で、第2通信部220から第2の通信サービスのためのビーコンを送信させる(ステップS522)。かかるビーコンには、第2の通信サービスに割当てられた上記許容送信電力の値、並びに被干渉ノード及びSSC400の位置データが含められる。   In Step S522, the control unit 440 causes the second communication unit 220 to transmit a beacon for the second communication service within the control frame transmission period using the transmission power determined in Step S506 or Step S510 (Step S522). S522). The beacon includes the value of the allowable transmission power allocated to the second communication service, and the location data of the interfered node and the SSC 400.

次に、制御部440は、接続及びスケジューリング区間内で、第2通信部220を介してSUE204から第2の通信サービスへの接続要求を受信すると、その接続要求を認証し、SUE204をスケジューリングする(ステップS524)。それにより、SUE204は、データ通信区間内で、第2の通信サービスによるデータ通信を行うことが可能となる。このとき、SUE204は、ステップS522においてSSC400から送信されたビーコンに含まれる許容送信電力の値及び各位置データに基づいて、接続要求及びデータ信号の送信電力を決定する。   Next, when receiving a connection request from the SUE 204 to the second communication service via the second communication unit 220 within the connection and scheduling interval, the control unit 440 authenticates the connection request and schedules the SUE 204 ( Step S524). As a result, the SUE 204 can perform data communication using the second communication service within the data communication period. At this time, the SUE 204 determines the connection request and the transmission power of the data signal based on the allowable transmission power value and each position data included in the beacon transmitted from the SSC 400 in step S522.

一方、ステップS526では、制御部440は、他の通信装置から送信される二次信号と自ら送信するビーコンとが衝突することを避けるために、所定の時間だけ待機する(ステップS526)。その後、処理はステップS516(管理ノード300からの一次信号を受信できない場合にはステップS518)へ戻る。   On the other hand, in step S526, control unit 440 waits for a predetermined time in order to avoid a collision between a secondary signal transmitted from another communication device and a beacon transmitted by itself (step S526). Thereafter, the process returns to step S516 (step S518 when the primary signal from the management node 300 cannot be received).

このような二次利用開始処理により、SSC400は、自ら送信するビーコン及びSUEから送信される二次信号の送信電力を一次システムに実質的な干渉を与えない範囲に抑制すると共に、二次信号同士の衝突を回避することができる。   By such secondary use start processing, the SSC 400 suppresses the transmission power of the beacon transmitted by itself and the secondary signal transmitted from the SUE to a range that does not substantially interfere with the primary system, and between the secondary signals. Collisions can be avoided.

[3−4.第2の実施形態のまとめ]
ここまで、図17〜図20を用いて、本発明の第2の実施形態について説明した。本実施形態によれば、第1の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第2の通信サービスにおいて許容される送信電力が、上述した干渉制御モデルに従い、第2の通信サービスのコーディネータの役割を有するSSC400により決定される。それにより、SSC400は、第2の通信サービスに使用する送信電力を能動的に決定した上で、一次信号と二次信号、又は二次信号同士の信号の衝突を回避すると共に、干渉を効果的に抑制することができる。
[3-4. Summary of Second Embodiment]
Up to this point, the second embodiment of the present invention has been described with reference to FIGS. According to the present embodiment, the transmission power allowed in the second communication service that secondarily uses the frequency band allocated to the first communication service is in accordance with the above-described interference control model, and the coordinator of the second communication service. Is determined by the SSC 400 having the role of As a result, the SSC 400 actively determines the transmission power used for the second communication service, avoids collision between the primary signal and the secondary signal, or signals between the secondary signals, and effectively prevents interference. Can be suppressed.

また、SSC400が管理ノード300からの無線信号を受信できず一次利用ノードの最新の位置データを取得できない場合には、許容される送信電力は、一次利用ノードに干渉を与える可能性を低減するためのマージンを算入して決定される。それにより、SSC400がシャドウイング(遮蔽)又はフェージングなどの影響により信号の受信状況が比較的良好でない領域に位置している場合であっても、SSC400は、自律的かつ安全に周波数帯の二次利用を開始することができる。   In addition, when the SSC 400 cannot receive the radio signal from the management node 300 and cannot acquire the latest location data of the primary usage node, the allowable transmission power reduces the possibility of causing interference to the primary usage node. It is determined by including the margin. As a result, even when the SSC 400 is located in a region where the signal reception status is relatively poor due to the influence of shadowing (fading) or fading, the SSC 400 autonomously and safely uses the secondary frequency band. You can start using it.

[4.TVバンドへの適用]
図21は、上述した第1又は第2の実施形態のTVバンドへの適用について説明するための説明図である。図21の例において、一次利用ノード900は、テレビジョン放送の放送局である。また、一次利用ノード910a〜910cは、テレビジョン放送の受信局である。一次利用ノード900は、境界902又は904の内部に位置する一次利用ノード910a〜910cに、周波数帯F1上でデジタルTV放送サービスを提供する。境界902の内部は、デジタルTV放送サービスのサービスエリアである。また、斜線で示された境界902と境界904との間の領域は、周波数帯の二次利用が制限されるガードエリアである。一方、境界904と境界906との間の領域はTVホワイトスペースである。二次利用ノード920a〜920cは、かかるTVホワイトスペースに位置し、例えば周波数帯F1とは異なる周波数帯F3上で第2の通信サービスを運用する。しかし、例えば第1の通信サービスの周波数帯F1と第2の通信サービスの周波数帯F3との間にガードバンドを設けたとしても、例えば位置P0において二次システムのみならず一次システムへの致命的な干渉が生じるリスクがある。このようなリスクは、例えば、ガードエリアの幅を拡張することにより低減される。しかし、ガードエリアの幅を拡張することは、周波数帯の二次利用機会の減少を意味する。これに対し、上述した第1又は第2の実施形態に従って第2の通信サービスに使用する送信電力を制御することにより、ガードエリアの幅を過度に拡張することなく、一次システムに与える干渉を許容される範囲内に抑制することができる。
[4. Application to TV band]
FIG. 21 is an explanatory diagram for explaining application of the first or second embodiment described above to a TV band. In the example of FIG. 21, the primary usage node 900 is a television broadcasting station. The primary usage nodes 910a to 910c are television broadcast receiving stations. The primary usage node 900 provides a digital TV broadcast service on the frequency band F1 to the primary usage nodes 910a to 910c located inside the boundary 902 or 904. Inside the boundary 902 is a service area of a digital TV broadcast service. A region between the boundary 902 and the boundary 904 indicated by diagonal lines is a guard area where secondary use of the frequency band is restricted. On the other hand, the area between the boundary 904 and the boundary 906 is a TV white space. The secondary usage nodes 920a to 920c are located in the TV white space, and operate the second communication service on a frequency band F3 different from the frequency band F1, for example. However, even if a guard band is provided between the frequency band F1 of the first communication service and the frequency band F3 of the second communication service, for example, not only the secondary system but also the primary system is fatal at the position P0. There is a risk of unwanted interference. Such a risk is reduced, for example, by expanding the width of the guard area. However, expanding the width of the guard area means reducing the secondary usage opportunity of the frequency band. In contrast, by controlling the transmission power used for the second communication service according to the first or second embodiment described above, it is possible to allow interference given to the primary system without excessively expanding the width of the guard area Can be suppressed within the range.

なお、本明細書において説明した第1、及び第2の実施形態に係る一連の処理をハードウェアで実現するかソフトウェアで実現するかは問わない。一連の処理又はその一部をソフトウェアで実行させる場合には、ソフトウェアを構成するプログラムが、例えばROM(Read Only Memory)などの記録媒体に予め記憶され、RAM(Random Access Memory)に読み込まれた後、CPUを用いて実行される。   Note that it does not matter whether a series of processing according to the first and second embodiments described in this specification is realized by hardware or software. When a series of processes or a part thereof is executed by software, a program constituting the software is stored in advance in a recording medium such as a ROM (Read Only Memory) and read into a RAM (Random Access Memory). , Executed using a CPU.

本明細書において説明した各実施形態の要旨は、上述したように様々な二次利用の形態に広く適用可能である。例えば、上述したように、第1の通信サービスのスペクトラムホールをカバーするためのリレーノード又はフェムトセルの運用は、周波数帯の二次利用の一形態ということができる。また、互いに共通する周波数帯を使用するマクロセル、RRH(Remote Radio Head)、Hotzone、リレーノード又はフェムトセルなどの相互の関係も、周波数帯の二次利用の一形態(例えば、ヘテロジーニアスネットワークなど)を形成し得る。   The gist of each embodiment described in the present specification can be widely applied to various secondary usage modes as described above. For example, as described above, the operation of the relay node or the femtocell for covering the spectrum hole of the first communication service can be said to be a form of secondary use of the frequency band. In addition, the mutual relationship between a macro cell, a RRH (Remote Radio Head), a Hotzone, a relay node, or a femto cell using a common frequency band is also a form of secondary use of the frequency band (for example, heterogeneous network). Can be formed.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属すものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. These are naturally understood to belong to the technical scope of the present invention.

100,300 管理ノード
102,302 一次システム
104 一次利用ノード
106 データベース
200,400 二次利用ノード(SSC)
210,220,410 第1/第2通信部(SSC)
230,430 記憶部(SSC)
240,440 制御部(SSC)
202,402 二次システム
204 二次利用ノード(SUE)
100,300 Management node 102,302 Primary system 104 Primary usage node 106 Database 200,400 Secondary usage node (SSC)
210, 220, 410 First / second communication unit (SSC)
230,430 storage unit (SSC)
240,440 control unit (SSC)
202, 402 Secondary system 204 Secondary usage node (SUE)

Claims (13)

第1の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第2の通信サービスの通信を制御するための方法であって、通信装置を用いて:
前記第1の通信サービスのために送信される無線信号を時間軸上の第1の区間内で受信するステップと;
前記第1の区間内で受信された前記無線信号に基づいて、前記第2の通信サービスの通信の制御のために使用されるパラメータ値を決定するステップと;
前記第1の区間に続く第2の区間内で前記第2の通信サービスのために送信される無線信号を観測するステップと;
前記第2の区間内で前記第2の通信サービスのための無線信号が検知されなかった場合に、前記第2の区間に続く第3の区間内で前記パラメータ値に基づいて前記第2の通信サービスのためのビーコンを送信するステップと;
を含む方法。
A method for controlling communication of a second communication service that secondary uses a frequency band assigned to a first communication service, using a communication device:
Receiving a radio signal transmitted for the first communication service within a first interval on a time axis;
Determining a parameter value used for controlling communication of the second communication service based on the radio signal received in the first interval;
Observing a radio signal transmitted for the second communication service in a second interval following the first interval;
When the radio signal for the second communication service is not detected in the second section, the second communication is performed based on the parameter value in the third section following the second section. Sending a beacon for the service;
Including methods.
前記パラメータ値を決定するステップは、前記第1の区間において受信された前記無線信号に基づいて、前記第3の区間内で送信される前記ビーコンの送信電力を決定することを含む、請求項1に記載の方法。   The step of determining the parameter value includes determining a transmission power of the beacon transmitted in the third interval based on the radio signal received in the first interval. The method described in 1. 前記ビーコンを受信した二次利用ノードから、前記第3の区間に続く第4の区間内で前記第2の通信サービスへの接続要求を受信するステップ、をさらに含む、請求項1又は請求項2に記載の方法。   The method further comprises a step of receiving a connection request to the second communication service within a fourth period following the third period from the secondary usage node that has received the beacon. The method described in 1. 前記第4の区間内で前記二次利用ノードから送信される前記接続要求の送信電力は、前記第3の区間内で前記通信装置から送信される前記ビーコンに含まれるデータに基づいて決定される、請求項3に記載の方法。   The transmission power of the connection request transmitted from the secondary usage node within the fourth interval is determined based on data included in the beacon transmitted from the communication device within the third interval. The method according to claim 3. 前記第4の区間内で受信された前記接続要求の送信元の各二次利用ノードに対し、前記第4の区間に続く第5の区間に含まれるスロットを当該二次利用ノードによるデータ送信のために割当てるステップ、をさらに含む、請求項3に記載の方法。   For each secondary usage node that is the transmission source of the connection request received in the fourth interval, the slot included in the fifth interval following the fourth interval is used for data transmission by the secondary usage node. 4. The method of claim 3, further comprising assigning for. 前記ビーコンは、ビーコン周期を示すデータを含み、
前記第1の区間、前記第2の区間、前記第3の区間、前記第4の区間及び前記第5の区間は、前記ビーコン周期に相当する周期をもって繰り返される、請求項5に記載の方法。
The beacon includes data indicating a beacon period;
The method according to claim 5, wherein the first interval, the second interval, the third interval, the fourth interval, and the fifth interval are repeated with a period corresponding to the beacon period.
前記第2の通信サービスについて要求されるデータレートが変化した場合に、前記ビーコン周期を変更するステップ、をさらに含む、請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, further comprising changing the beacon period when a required data rate for the second communication service changes. 前記第5の区間の後に、さらにガードインターバルが設けられる、請求項6に記載の方法。   The method according to claim 6, wherein a guard interval is further provided after the fifth interval. 前記第3の区間内で送信された前記ビーコンと他の無線信号との衝突が二次利用ノードにより検知された場合に、前記第4の区間内で、ビーコンの衝突が発生したことを示す通知を当該二次利用ノードから受信するステップ、をさらに含む、請求項3に記載の方法。   Notification indicating that a beacon collision has occurred in the fourth section when a collision between the beacon transmitted in the third section and another radio signal is detected by a secondary usage node The method of claim 3, further comprising: receiving from the secondary usage node. 前記第4の区間内で、二次利用ノードから、当該二次利用ノードにおいて観測された第1の通信サービス又は第2の通信サービスの通信状況に関するデータを受信するステップ、をさらに含む、請求項3に記載の方法。   The method further comprises: receiving data on the communication status of the first communication service or the second communication service observed at the secondary usage node from the secondary usage node within the fourth interval. 3. The method according to 3. 前記第1の区間内で、前記通信装置の外部のノードから、複数の通信装置の間で区間を同期させるための基準信号を受信するステップ、をさらに含む、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, further comprising: receiving a reference signal for synchronizing intervals between a plurality of communication devices from a node outside the communication device within the first interval. 第1の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第2の通信サービスのための無線信号を送受信可能な通信部と、
前記通信部による通信を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第1の通信サービスのために送信される無線信号を時間軸上の第1の区間内で前記通信部に受信させ;
前記第1の区間内で受信された前記無線信号に基づいて、前記第2の通信サービスの通信の制御のために使用するパラメータ値を決定し;
前記第1の区間に続く第2の区間内で前記第2の通信サービスのために送信される無線信号を前記通信部を介して観測し;
前記第2の区間内で前記第2の通信サービスのための無線信号が検知されなかった場合に、前記第2の区間に続く第3の区間内で前記パラメータ値に基づいて前記第2の通信サービスのためのビーコンを前記通信部に送信させる;
通信装置。
A communication unit capable of transmitting and receiving a radio signal for the second communication service that secondarily uses the frequency band allocated to the first communication service;
A control unit for controlling communication by the communication unit;
With
The controller is
Causing the communication unit to receive a radio signal transmitted for the first communication service within a first section on a time axis;
Determining a parameter value to be used for controlling communication of the second communication service based on the radio signal received in the first interval;
Observing, via the communication unit, a radio signal transmitted for the second communication service in a second section following the first section;
When the radio signal for the second communication service is not detected in the second section, the second communication is performed based on the parameter value in the third section following the second section. Causing the communication unit to transmit a beacon for service;
Communication device.
第1の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第2の通信サービスのための無線信号を送受信可能な通信部、を備える通信装置を制御するコンピュータを:
前記通信部による通信を制御する制御部であって、
前記第1の通信サービスのために送信される無線信号を時間軸上の第1の区間内で前記通信部に受信させ;
前記第1の区間内で受信された前記無線信号に基づいて、前記第2の通信サービスの通信の制御のために使用するパラメータ値を決定し;
前記第1の区間に続く第2の区間内で前記第2の通信サービスのために送信される無線信号を前記通信部を介して観測し;
前記第2の区間内で前記第2の通信サービスのための無線信号が検知されなかった場合に、前記第2の区間に続く第3の区間内で前記パラメータ値に基づいて前記第2の通信サービスのためのビーコンを前記通信部に送信させる;
制御部、として機能させるためのプログラム。
A computer that controls a communication device comprising a communication unit capable of transmitting and receiving a radio signal for a second communication service that secondary uses a frequency band assigned to the first communication service:
A control unit for controlling communication by the communication unit,
Causing the communication unit to receive a radio signal transmitted for the first communication service within a first section on a time axis;
Determining a parameter value to be used for controlling communication of the second communication service based on the radio signal received in the first interval;
Observing, via the communication unit, a radio signal transmitted for the second communication service in a second section following the first section;
When the radio signal for the second communication service is not detected in the second section, the second communication is performed based on the parameter value in the third section following the second section. Causing the communication unit to transmit a beacon for service;
A program for functioning as a control unit.
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