JP4510075B2 - 周波数共用方法および送信局 - Google Patents

Description

本発明は、同一周波数を複数の無線システムが共用する周波数共用無線システムにおける周波数共用方法に関するものであり、特に、既存のシステムへの干渉を回避しつつ新規のシステムを構築する場合の周波数共用方法に関するものである。

周波数資源の有効利用を図る効果的な従来技術として、たとえば、周波数共用無線がある。これは、１つの周波数を複数のシステムが共有し、周波数が他ユーザに使用されていない場合に、その周波数を用いて通信を行う手法である。

下記特許文献１には、上記周波数共用無線を実現するための技術が記載されている。この特許文献１においては、自無線通信システムと他無線通信システムの干渉測定によりチャネル使用状況を調査し、この調査結果に基づいてチャネルを選択し、周波数共用無線を実現している。

また、周波数共用無線の使用法としては、次の３つの方法が考えられる。
１．単一ユーザへの周波数割り当て
２．割り当てを行わず、自由に利用可能な周波数帯域として解放
３．利用に優先順位を設定した複数ユーザへの周波数割り当て

上記２に示す周波数共用無線システムでは、既に周波数を利用している既存システムが存在する場合、新たに設営する新システムは、既存システムに対して干渉を与えることを避ける必要がある。また、３に示す周波数共用無線システムにおいても、既存システムが新システムより周波数利用に関する優先順位が上の場合、新システムは、既存システムに対して干渉を与えることを避ける必要がある。

特開２００２−１８６０１９号公報

しかしながら、従来の周波数共用無線においては、既存システムが周波数を使用中であるにも関わらず、新規に追加されるシステムにおいて干渉が測定されず、上記既存システムに対して干渉を与える場合がある、という問題があった。

以下、この問題を詳細に説明する。たとえば、既存システムとして１ｓｔシステムがあり、新システムとして２ｎｄシステムを新たに設営する場合を考える。この場合、優先権は１ｓｔシステムが保有することになり、２ｎｄシステムは１ｓｔシステムに干渉を与えないことが要求される。また、１ｓｔシステムにおいて、送信側１ｓｔ通信装置が送信中で、受信側１ｓｔ通信装置がその電波を受信中であることを想定し、この場合、２ｎｄシステムでは、送信側２ｎｄ通信装置が送信した電波を受信側２ｎｄ通信装置において受信するために、周波数の空き状況を確認する必要がある。

この状態で、送信側２ｎｄ通信装置は、周波数が空いているかどうかを確認するため、干渉測定を行う。たとえば、送信側１ｓｔ通信装置と送信側２ｎｄ通信装置の距離が遠い場合、送信側１ｓｔ通信装置の電波は送信側２ｎｄ通信装置には届かず、送信側２ｎｄ通信装置は干渉を検知できない。その結果、送信側２ｎｄ通信装置は、測定した周波数において他システムの利用がないと判断することになり、その周波数において受信側２ｎｄ通信装置に向けた電波を送信することになる。

しかしながら、上記の場合において、たとえば、受信側１ｓｔ通信装置が送信側１ｓｔ通信装置と送信側２ｎｄ通信装置との間に存在する場合には、受信側１ｓｔ通信装置は、送信側１ｓｔ通信装置の電波とともに、送信側２ｎｄ通信装置の電波をも受信する可能性がある。すなわち，送信側２ｎｄ通信装置の電波は、受信側１ｓｔ通信装置にとって干渉となる可能性があり、この場合、１ｓｔシステムは２ｎｄシステムからの干渉を受けることになる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、周波数共用無線システムにおいて、既存無線システムに対して影響を与えないように、新無線システムを構築するための周波数共用方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる周波数共用方法は、特定の周波数を複数のシステムが共有する周波数共用無線システムにおいて、既に特定の周波数を使用している既存システムが存在する状態で、同一周波数を使用して新規にシステム（新システム）を構築する場合の周波数共用方法であって、前記既存システムの受信局が、当該既存システムの送信局から特定の送信周波数で信号を受信した場合に、自局の受信範囲を示す信号（ビーコン信号）を前記送信周波数で送信するビーコン送信ステップと、前記新システムの送信局が、他のシステムの受信局が送信するビーコン信号の検出処理を行い、当該検出結果に基づいて信号送信の可否を判断するビーコン受信ステップと、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、新システムの送信局が、既存システムの送信信号およびビーコン信号を検知することとした。すななち、既存システムの受信局の受信範囲を検出することとした。

この発明によれば、新システムの送信局が送信処理を行うことによって生じる既存システムへの影響を推定できるので、既存システムに与える干渉を回避することができる。すなわち、既存システムに影響を与えることなく新システムを構築することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１−１は、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態１の構成例を示す図である。図１−１において、１ｓｔシステムは既存システムを表し、２ｎｄシステムは新規に同一周波数を使用してシステムを構築する新システムを表している。また、１ｓｔＴＸ１，１ｓｔＲＸ２は、それぞれ１ｓｔシステムにおける送信局，受信局を表している。また、２ｎｄＴＸ３，２ｎｄＲＸ４は、それぞれ２ｎｄシステムにおける送信局，受信局を表している。

なお、本実施の形態の周波数共用無線システムにおいては、既存システムである１ｓｔシステムに影響を与えずに、新システムである２ｎｄシステムを構築する。すなわち、本実施の形態の周波数共用無線システムにおいては、２ｎｄＴＸ３の送信信号が、１ｓｔシステムの１ｓｔＲＸ２の干渉とならないようにする。

つづいて、図１−１を用いて、本実施の形態の周波数共用無線システムの動作を説明する。１ｓｔシステムにおいて、１ｓｔＲＸ２は、１ｓｔＴＸ１から信号を受信した場合（１ｓｔシステム成立）、自局の受信範囲を示す信号を１ｓｔＴＸ１の送信周波数にて送信する。以下、この信号をビーコン信号と呼ぶ。１ｓｔＴＸ１の送信信号と１ｓｔＲＸ２のビーコン信号は、たとえば、時間多重を用いて多重送信される。

一方、２ｎｄシステムにおいて、２ｎｄＴＸ３は、２ｎｄシステムの信号を送信するために、特定期間にわたって干渉検知を行う。たとえば、２ｎｄＴＸ３では、一定期間の受信処理を行うことによって、他システムにおける送信局の送信信号と受信局のビーコン信号とを検知する。そして、２ｎｄＴＸ３が自局位置で送信した場合における、１ｓｔＴＸ１，１ｓｔＲＸ２への影響を推定し、送信の可否を判断する。たとえば、２ｎｄＴＸ３は、受信電力が十分小さい周波数を使用して、１ｓｔシステムに影響を与えない、送信電力が十分小さい信号を送信し、２ｎｄＲＸ４が、２ｎｄＴＸ３からの信号を受信する。

図１−２は、１ｓｔシステムにおける１ｓｔＴＸ１の送信範囲，１ｓｔＲＸ２の受信範囲を模擬的に表した図であり、破線で示される円が１ｓｔＴＸ１の送信範囲（１ｓｔＴＸエリア）であり、実線で示される円が１ｓｔＲＸ２の受信範囲（１ｓｔＲＸビーコンエリア）である。図１−２において、２ｎｄシステムの２ｎｄＴＸ３は、１ｓｔＲＸ２の受信範囲に存在するため、すなわち、２ｎｄＴＸ３が送信した場合には１ｓｔＲＸ２に干渉を与えるため、ここでは、たとえば、送信処理を行わない。

また、図１−３〜図１−６は、それぞれ１ｓｔＴＸ１，１ｓｔＲＸ２，２ｎｄＴＸ３，２ｎｄＲＸ４の装置構成例を示す図である。

図１−３に示す１ｓｔＴＸ１では、送信制御回路１１が、自システムにおいて採用している変調に関する情報（変調情報）を変調回路１２に対して出力し、変調回路１２が、受け取った変調情報に基づいて送信データを変調し、送信信号を作成している。

また、図１−４に示す１ｓｔＲＸ２では、復調回路２１が、受信信号を電力検出回路２２に対して出力し、復調後の受信データをビーコン制御回路２３に対して出力する。電力検出回路２２は、受信信号の電力を検出し、電力検出情報をビーコン制御回路２３に対して出力する。ビーコン制御回路２３は、受信データと受信電力情報に基づいてビーコン情報を作成し、そのビーコン情報をビーコン生成回路２４に対して出力する。たとえば、このビーコン制御回路２３は、自局がデータを受信し、かつ受信電力情報が特定のしきい値を超えている場合に、ビーコン送信指示を行うためのビーコン情報を作成する。ビーコン生成回路２４は、ビーコン情報に基づいて自システムの送信信号と同一形式のビーコン信号を受信周波数において間欠的に送信する。

また、図１−５に示す２ｎｄＴＸ３は、復調回路３１が、既存システムのビーコン信号を復調し、ビーコン信号を電力検出回路３２に対して出力する。電力検出回路３２は、ビーコン信号の電力を検出し、ビーコン電力情報を送信制御回路に対して出力する。送信制御回路３３は、ビーコン電力情報に基づいて送信可否指示を行うための送信制御情報を作成し、その送信制御情報を変調回路３４に対して出力する。変調回路３４は、送信制御情報に基づいて送信データを変調し、変調後の信号を送信する。

また、図１−６に示す２ｎｄＲＸ４は、復調回路４１が、自システムの送信局からの信号を受信し、復調する。

このように、本実施の形態においては、２ｎｄシステムの送信局が、１ｓｔシステムの送信信号およびビーコン信号を検知することとした。すななち、１ｓｔシステムの送信局が送信する信号を検出する処理に加えて、さらに、１ｓｔシステムの受信局の受信範囲を検出することとした。これにより、２ｎｄシステムの送信局が送信処理を行うことによって生じる１ｓｔシステムへの影響を推定できるので、１ｓｔシステムに与える干渉を回避することができる。すなわち、上記処理により、１ｓｔシステムに影響を与えることなく２ｎｄシステムを構築することができる。

実施の形態２．
図２−１は、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態２の構成例を示す図である。図２−１において、１ｓｔＴＸ１，１ｓｔＲＸ２ａ−１，１ｓｔＲＸ２ａ−２は既存システム（１ｓｔシステム）を表し、２ｎｄＴＸ３，２ｎｄＲＸ４，２ｎｄＴＸ５，２ｎｄＲＸ６は新規に同一周波数を使用してシステムを構築する新システム（２ｎｄシステム）を表している。既存システムにおいて、１ｓｔＴＸ１から送信される送信信号は、複数の１ｓｔＲＸ２ａ−１，１ｓｔＲＸ２ａ−２により受信される。また、本実施の形態では、新システムにおいて、２ｎｄＴＸ３，２ｎｄＲＸ４間、および２ｎｄＴＸ５，２ｎｄＲＸ６間で、通信を行うことを想定する。

上記システム構成において、本実施の形態では、前述した実施の形態１の処理に加えて、さらに、自システムからの送信局の受信電力に応じて、受信局がビーコン信号の電力を制御する機能を有する。

つづいて、本実施の形態の周波数共用無線システムの動作を、図２−１を用いて説明する。１ｓｔＲＸ２ａ−１，１ｓｔＲＸ２ａ−２は、１ｓｔＴＸ１の信号が受信できた場合（１ｓｔシステム成立）、その信号の受信電力に応じたビーコン信号を１ｓｔＴＸ１の送信周波数で送信する。このとき、図２−１に示すように、１ｓｔＲＸ２ａ−１では、１ｓｔＴＸ１が送信した信号の受信電力が小さいため、１ｓｔＴＸ１からの距離が遠いと判断し、１ｓｔＴＸ１において十分受信可能な大きな電力を用いてビーコン信号を送信する。したがって、１ｓｔＲＸ２ａ−１の受信範囲（ＲＸ２ａ−１ビーコンエリア）は広範囲となる。一方、１ｓｔＲＸ２ａ−２では、１ｓｔＴＸ１が送信した信号の受信電力が大きいため、１ｓｔＴＸ１からの距離が近いと判断し、１ｓｔＴＸ１において十分受信可能な小さな電力を用いてビーコン信号を送信する。したがって、１ｓｔＲＸ２ａ−２の受信範囲（ＲＸ２ａ−２ビーコンエリア）は狭範囲となる。

また、上記１ｓｔシステムの動作に伴って、２ｎｄシステムの２ｎｄＴＸ３は、１ｓｔＲＸ２ａ−１の受信範囲に存在するため、送信が不可となる。一方、２ｎｄシステムの２ｎｄＴＸ５は、１ｓｔＲＸ２ａ−１，１ｓｔＲＸ２ａ−２の受信範囲外に存在するため、送信が可能となる。

図２−２は、１ｓｔＲＸ２ａ−１および１ｓｔＲＸ２ａ−２の装置構成例を示す図である。なお、その他の装置構成については、前述した実施の形態１と同様である。また、１ｓｔＲＸ２ａ−１および１ｓｔＲＸ２ａ−２の構成において、前述した１ｓｔＲＸ２と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図２−２において、ビーコン制御回路２３ａは、前述した実施の形態１の処理に加えて、受信データと受信電力情報に基づいて送信電力情報を作成する。たとえば、１ｓｔシステムの１ｓｔＲＸ２ａ（２ａ−１または２ａ−２に相当）において受信電力が大きい場合、この１ｓｔＲＸ２ａは干渉に対する耐性が高いため、ビーコン信号の送信電力を小さくし、ビーコン信号を用いて２ｎｄシステムの送信局に対して指示する受信範囲を狭くする。一方、１ｓｔＲＸ２ａにおいて受信電力が小さい場合、この１ｓｔＲＸ２ａは干渉に対する耐性が低いため、ビーコン信号の送信電力を大きくし、ビーコン信号を用いて指示する受信範囲を広くする。すなわち、本実施の形態では、適切にビーコン信号の送信電力を制御することによって、１ｓｔシステムの受信局が、必要最小限の受信範囲を確保するビーコン信号を送信する。

また、送信電力制御回路２５ａは、ビーコン制御回路２３ａから出力される送信電力情報に基づいて、ビーコン生成回路２４から出力されるビーコン信号に対して送信電力制御を行い、適切な電力でビーコン信号を送信する。

このように、本実施の形態においては、前述した実施の形態１の特徴に加えて、さらに、１ｓｔシステムの受信局が、自システムの送信局が送信した信号の受信電力に応じてビーコン信号の送信電力制御を行い、適切な電力のビーコン信号を送信することとした。これにより、１ｓｔシステムの受信局のビーコン信号が示す受信範囲を必要最小限にすることができるため、２ｎｄシステムを構築する上で、より高効率な周波数共用無線システムを実現できる。

実施の形態３．
図３−１は、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態３の特徴であるビーコン信号の構成を示す図である。図３−１において、ビーコン信号は、たとえば、変調多値数等を含む変調情報，送信電力情報，自システムの優先度情報等から構成されたビーコン情報を変調した信号である。本実施の形態においては、ビーコン信号として、上記ビーコン情報を変調した信号を用いることを特徴とする。なお、本実施の形態においては、上記ビーコン信号を前述した実施の形態１または２の構成に適用した場合について説明する。

ここで、本実施の形態の周波数共用無線システムの動作を説明する。前述した実施の形態１または２において、１ｓｔＲＸ（２，２ａ−１，２ａ−２）は、ビーコン信号として、図３−１に示すビーコン信号を送信する。そして、２ｎｄＴＸ３においては、ビーコン信号を復調し、上記ビーコン情報を得る。ビーコン情報には、変調情報，送信電力情報，優先度情報等が含まれるため、２ｎｄＴＸ３では、１ｓｔＲＸの属するシステムの情報が得られる。たとえば、変調情報から、１ｓｔシステムにおいて用いられている変調多値数を知ることが可能であり、干渉に対するロバスト性が予測可能となる。また、送信電力情報から、２ｎｄＴＸ３に許容される送信電力を予測することが可能となる。また、優先度情報から、１ｓｔシステムのシステム優先度を得ることができ、自システム優先度との比較により送信の可否の判断が可能となる。

つづいて、本実施の形態の周波数共用無線システムにおける各装置の動作について説明する。なお、前述した実施の形態１または２と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、前述した実施の形態１または２と異なる処理についてのみ説明する。

図１−４および図２−２に示すビーコン制御回路（２３，２３ａ）では、ビーコン情報として、たとえば、ビーコン送信指示に加えて、変調情報，送信電力情報，優先度情報をビーコン生成回路２４に通知する。そして、ビーコン生成回路２４は、上記ビーコン情報を変調した信号をビーコン信号として送信する。

また、図３−２は、２ｎｄＴＸ３の装置構成例を示す図である。復調回路３１ｂは、ビーコン信号を復調し、抽出したビーコン情報を送信制御回路３３ｂに通知する。このビーコン情報には、たとえば、変調情報，送信電力情報，優先度情報等が含まれている。そして、送信制御回路３３ｂは、ビーコン電力情報に加え、変調情報，送信電力情報，優先度情報を含むビーコン情報に基づいて、より高精度な送信可否判定，送信電力制御を行うための送信制御情報を作成する。たとえば、変調情報から既存受信局における耐雑音能力、送信電力情報から既存受信局における受信電力、優先度情報から既存システムの優先度、を得ることができる。

このように、本実施の形態においては、１ｓｔシステムの受信局が、上記ビーコン情報を変調したビーコン信号を送信することによって、この受信局が属するシステムの情報を、受信範囲に存在する他局に対して通知することとした。これにより、システム情報をビーコン信号毎に送信することが可能となり、ビーコン毎にシステム情報を変更可能な適応性を有する周波数共用無線システムを実現できる。

実施の形態４．
図４−１は、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態４の構成例を示す図である。１ｓｔＡＴＸ１−Ａ，１ｓｔＡＲＸ２−Ａ，１ｓｔＢＴＸ１−Ｂ，１ｓｔＢＲＸ２−Ｂは、それぞれ既存システム（１ｓｔシステム）を表し、２ｎｄＴＸ３ｃ，２ｎｄＲＸ４は、新規にシステムを構築する新システム（２ｎｄシステム）を表す。また、１ｓｔＡＴＸ１−Ａ，１ｓｔＢＴＸ１−Ｂにおいては、それぞれ周波数ｆ₁，ｆ₂で送信を行うこととする。なお、前述した実施の形態１、２または３と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、１ｓｔＡＴＸ１−Ａ，１ｓｔＢＴＸ１−Ｂは、前述した実施の形態１、２または３の１ｓｔＴＸと同様の処理を行う。また、１ｓｔＡＲＸ２−Ａ，１ｓｔＢＲＸ２−Ｂは、前述した実施の形態１、２または３の１ｓｔＲＸと同様の処理を行う。

本実施の形態では、２ｎｄシステムの２ｎｄＴＸが、前述した実施の形態１、２または３の処理に加えて、複数周波数帯域のビーコンを受信し、送信可否判断およびチャネル選択を行う。

ここで、本実施の形態の周波数共用無線システムの動作を説明する。１ｓｔＡＴＸ１−Ａ，１ｓｔＢＴＸ１−Ｂは、それぞれ周波数ｆ₁，ｆ₂で送信する。また、１ｓｔＡＲＸ２−Ａ，１ｓｔＢＲＸ２−Ｂは、それぞれ周波数ｆ₁，ｆ₂の信号を受信し、周波数ｆ₁，ｆ₂でビーコン信号を送信する。一方、２ｎｄＴＸ３ｃにおいては、周波数ｆ₁，ｆ₂で送信されたビーコン信号を受信し、周波数ｆ₁，ｆ₂における１ｓｔＡシステム，１ｓｔＢシステムへの影響を推定する。２ｎｄＴＸ３ｃでは、この推定に基づいて利用可能な周波数を用いて２ｎｄシステムを構築する。

たとえば、図４−１において、２ｎｄＴＸ３ｃは、１ｓｔＡＲＸ２−Ａの受信範囲であるが、１ｓｔＢＲＸ２−Ｂの受信範囲外である。そのため、周波数ｆ₁による送信は不可能であると判断し、周波数ｆ₂による送信が可能であると判断する。

図４−２は、２ｎｄＴＸ３ｃの装置構成例を示す図である。この２ｎｄＴＸ３ｃは、受信信号を帯域分割する帯域分割回路３５ｃを備え、送信制御回路３３ｃが、送信制御情報に加えて送信周波数情報を出力することを特徴としている。なお、前述した実施の形態１、２または３と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、前述した実施の形態１、２または３と異なる処理についてのみ説明する。

帯域分割回路３５ｃは、受信信号を帯域分割し、複数の周波数で送られてくるビーコン信号を分離する。復調回路３１ｃでは、帯域分割回路３５ｃで分割された複数のビーコン信号をそれぞれ復調し、また、複数のビーコン信号を電力検出回路３２ｃへ出力する。

電力検出回路３２ｃでは、復調回路３１ｃから受け取った複数のビーコン信号の電力をそれぞれ検出し、ビーコン電力情報を送信制御回路３３ｃに出力する。送信制御回路３３ｃでは、複数のビーコン電力情報に基づいて送信制御情報，送信周波数情報を作成し、変調回路３４に出力する。送信制御回路３３ｃの動作としては、たとえば、最もビーコン電力が低い周波数を送信周波数情報とすることが考えられる。また、利用可能な周波数が複数ある場合は、複数の周波数を用いて通信を行うことが考えられる。

このように、本実施の形態においては、２ｎｄシステムの送信局が、複数の周波数帯域のビーコン信号を受信可能な構成とし、送信可否判断および周波数選択を行うこととした。これにより、さらに高効率な周波数共用無線システムを実現できる。

実施の形態５．
図５−１は、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態５の構成例を示す図である。図５−１においては、マルチパスが生じている環境で動作し、フェージングゾーンが形成されている場合を想定する。本実施の形態では、フェージングゾーンにおいて、２ｎｄＴＸ３ｄが移動する場合について説明する。なお、１ｓｔシステムを構成する各装置および２ｎｄシステムの２ｎｄＲＸ４は、前述した実施の形態１、２または３と同様の処理を行う。

本実施の形態では、２ｎｄシステムの２ｎｄＴＸ３ｄが、前述した実施の形態１〜４の処理に加えて、さらに、複数回のビーコン信号を受信し、ビーコン信号のピーク電力を検出する。

ここで、本実施の形態の周波数共用無線システムの動作を説明する。１ｓｔシステムの１ｓｔＲＸ（２，２ａ−１，２ａ−２に相当）から送信されるビーコン信号は、マルチパス環境により、２ｎｄＴＸ３ｄ近辺においてフェージングゾーンを形成する。このフェージングゾーン内を２ｎｄＴＸ３ｄが移動する場合、２ｎｄＴＸ３ｄの位置により、１ｓｔＲＸ出力のビーコン信号が変動する。

図５−２は、２ｎｄＴＸ３ｄの移動に伴うビーコン信号の変動を示す図である。１回目のビーコン信号は、フェージングの落ち込みによりほぼ受信電力が得られていないが、２，３回目のビーコン信号は、受信電力が得られている。このような環境では、１ｓｔＲＸから送られてくるビーコン信号が受信できない条件が発生していることがわかる。したがって、本実施の形態では、２ｎｄＴＸ３ｄが、複数回のビーコン信号を受信し、ビーコン信号のピーク電力を検出することにより１ｓｔＲＸを検知する。

図５−３は、２ｎｄＴＸ３ｄの装置構成例を示す図である。この２ｎｄＴＸ３ｄは、電力平均回路３６ｄを有することを特徴としている。なお、前述した実施の形態１〜４の２ｎｄＴＸと同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、前述した実施の形態１〜４と異なる処理についてのみ説明する。

電力平均回路３６ｄは、電力検出回路３２で検出されたビーコン電力を平均化する。平均化の手法に関しては、たとえば、複数のビーコン信号のピークを検出する方法や、複数のビーコン信号の移動平均をとる方法等が考えられる。これにより、時間的にビーコン電力が変動する場合であっても、１ｓｔシステムの１ｓｔＲＸの存在を安定して検知することができる。

このように、本実施の形態においては、２ｎｄシステムの送信局が、複数回のビーコン信号検出処理を行い、その結果を平均化することとした。これにより、時間とともに変動するビーコン信号を受信する場合であっても、ビーコン信号の変動に左右されずに、２ｎｄシステムの送信局が１ｓｔシステムの受信局を検知できるので、１ｓｔシステムへの干渉を回避することができる。

実施の形態６．
図６−１は、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態６の構成例を示す図である。図６−１においては、１ｓｔシステムに複数の受信局（図示の１ｓｔＲＸ２ｅ−１，１ｓｔＲＸ２ｅ−２に相当）が存在し、さらに、１ｓｔＲＸ２ｅ−１と１ｓｔＲＸ２ｅ−２のビーコン電力がほぼ同振幅で到来する環境で、ビートゾーンが形成される場合を想定する。本実施の形態では、ビートゾーンに２ｎｄＴＸ３ｄが存在する場合について説明する。なお、１ｓｔシステムの１ｓｔＴＸ１および２ｎｄシステムを構成する各装置は、前述した実施の形態５と同様の処理を行う。

本実施の形態では、前述した実施の形態５の処理に加えて、１ｓｔシステムの各１ｓｔＲＸが、ビーコン信号送信毎にランダムな位相を用いて送信する機能を有する。

ここで、本実施の形態の周波数共用無線システムの動作を説明する。たとえば、１ｓｔＲＸ２ｅ−１，１ｓｔＲＸ２ｅ−２から送信されるビーコン信号がビートゾーンにおいてほぼ同振幅で到来し、２つのビーコン信号の位相が逆相となる場合、それらのビーコン信号は打ち消しあい、その地点に２ｎｄＴＸ１が存在する場合であっても、ビーコン電力の検知ができない場合がある。そこで、本実施の形態では、１ｓｔＲＸ２ｅ−１，１ｓｔＲＸ２ｅ−２が、ビーコン信号送信毎にランダムな位相を用いて送信処理を行う。

図６−２は、２ｎｄＴＸ３ｄが受信するビーコン信号の変動を示す図である。１回目のビーコン信号は、１ｓｔＲＸ２ｅ−１と１ｓｔＲＸ２ｅ−２との間で逆相となりほぼ受信電力が得られない。一方、２，３回目のビーコン信号については、１ｓｔＲＸ２ｅ−１，１ｓｔＲＸ２ｅ−２がビーコン信号の初期位相をランダムにして送信することによって、位相が逆相となることが回避され、２ｎｄＴＸ３ｄにおいて受信電力が得られる。このように、２ｎｄＴＸ１は、複数回のビーコン信号を受信し、ビーコン信号のピーク電力を検出することによって、１ｓｔＲＸを検知する。

図６−３は、１ｓｔＲＸ２ｅ−１，１ｓｔＲＸ２ｅ−２の装置構成例を示す図である。これらの１ｓｔＲＸは、初期位相付与回路２６ｅを備え、ビーコン制御回路２３ｅが、ビーコン情報に加えて、初期位相情報を出力することを特徴としている。なお、前述した実施の形態１の１ｓｔＲＸと同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、本実施の形態では、上記ビーコン制御回路２３ｅおよび初期位相付与回路２６ｅを実施の形態１の１ｓｔＲＸの構成に適用しているが、これに限らず、実施の形態２または３の１ｓｔＲＸの構成に対しても同様に適用可能である。ここでは、前述した実施の形態１、２または３と異なる処理についてのみ説明する。

ビーコン制御回路２３ｅは、前述したビーコン情報とともに、初期位相情報を初期位相付与回路２６ｅに通知する。初期位相情報としては、たとえば、ビーコン送信毎にランダムに変化する初期位相を与えることが考えられる。そして、初期位相付与回路２６ｅは、ビーコン制御回路２３ｅから通知された初期位相情報に基づいて、ビーコン生成回路２４出力の送信信号に対して初期位相を与える。

このように、本実施の形態においては、１ｓｔシステムの各受信局が、それぞれ初期位相がランダムなビーコン信号を送信し、２ｎｄシステムの送信局が、複数回のビーコン信号検出処理を行い、その結果を平均化することとした。これにより、ビートゾーンが生成される場合であっても、ビーコン信号の位相関係に左右されずに、２ｎｄシステムの送信局が１ｓｔシステムの受信局を検知できるので、１ｓｔシステムへの干渉を回避することができる。

実施の形態７．
図７−１は、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態７の構成例を示す図である。１ｓｔＴＸ１，１ｓｔＲＸ２ｆは既存システム（１ｓｔシステム）を表し、２ｎｄＴＸ（３、３ｃ、または３ｄ），２ｎｄＲＸ４は新システム（２ｎｄシステム）を表す。また、図７−１においては、１ｓｔＲＸ２ｆが指向性アンテナを備える場合を想定する。なお、システムを構成する１ｓｔＲＸ２ｆ以外の装置については、前述した実施の形態１〜６と同様の処理を行う。

ここで、本実施の形態の周波数共用無線システムの動作を説明する。たとえば、１ｓｔＲＸ２ｆは、指向性アンテナを備え、図示のように、１ｓｔＴＸ１方向の受信範囲を広く設定し、その他の方向の受信範囲を狭く設定する。そして、１ｓｔＲＸ２ｆでは、受信時に実現する指向性パターンと同一の指向性パターンを用いてビーコン信号を送信する。また、ビーコン信号は、指向性パターンに基づいた電波伝搬を行う。これにより、ビーコン信号は、図７−１に示す１ｓｔＲＸビーコンエリアと示す受信範囲を実現する。したがって、図７−１において、２ｎｄＴＸは、指向性を有する１ｓｔＲＸ２ｆの受信範囲外となり、送信可能となる。

図７−２は、１ｓｔＲＸ２ｆの装置構成例を示す図である。この１ｓｔＲＸ２ｆは、アンテナとして指向性アンテナ２７ｆを有することを特徴としている。なお、前述した実施の形態１の１ｓｔＲＸと同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、本実施の形態では、指向性アンテナ２７ｆを実施の形態１の１ｓｔＲＸの構成に適用しているが、これに限らず、実施の形態２、３または６の１ｓｔＲＸの構成に対しても同様に適用可能である。ここでは、前述した実施の形態１〜６と異なる処理についてのみ説明する。

たとえば、指向性アンテナ２７ｆは、アンテナ放射特性に指向性パターンを持たせる機能を備え、この指向性パターンに基づいて受信した信号を復調回路２１に対して出力する。また、ビーコン生成回路２４が指向性アンテナ２７ｆに送信信号を出力した場合、指向性アンテナ２７ｆは、受信と同一の指向性パターンに基づいて送信を行う。すなわち、図７−２の構成においては、受信時に実現する指向性パターンと同一の指向性パターンを用いてビーコン信号を送信する。

また、図７−３は、上記図７−２とは異なる構成で同等の処理を実現する、１ｓｔＲＸ２ｆの装置構成例を示す図である。この１ｓｔＲＸ２ｆは、アンテナとして複数のアンテナ２８ｆと、受信アンテナ制御回路２９ｆと、送信アンテナ制御回路３０ｆと、を備えることを特徴としている。

たとえば、複数のアンテナ２８ｆは、それぞれのアンテナの受信信号を受信アンテナ制御回路２９ｆに対して出力する。受信アンテナ制御回路２９ｆでは、複数のアンテナ２８ｆから受け取った受信信号を信号処理により合成することによって指向性パターンを生成し、合成した受信信号を復調回路２１に対して出力し、さらに、信号処理に用いたアンテナ制御データをビーコン制御回路２３ｆに対して出力する。

ビーコン制御回路２３ｆでは、前述した受信データおよび受信電力情報とともに、受信アンテナ制御回路２９ｆから受け取ったアンテナ制御データに基づいて、受信時と同一の指向性パターンを実現するアンテナ制御データを送信アンテナ制御回路３０ｆに対して出力する。送信アンテナ制御回路３０ｆでは、ビーコン制御回路２３ｆから受け取ったアンテナ制御データに基づいて、ビーコン生成回路２４出力の送信信号に指向性パターンを作成し、複数のアンテナ２８ｆに出力する。

このように、本実施の形態においては、１ｓｔシステムの受信局が、指向性パターンを有するアンテナを備え、受信と同一の指向性パターンを用いてビーコン信号を送信することとした。これにより、１ｓｔシステムの送信局以外の方向の受信範囲を狭く設定することができるので、２ｎｄシステムを構築できる可能性が高くなる。

実施の形態８．
図８−１は、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態８の特徴であるビーコン信号の電力推定処理の一例を示す図である。図８−１において、ｆ₁，ｆ₂は２ｎｄＴＸが受信するビーコン信号の周波数を示し、ｆ_xは２ｎｄＴＸが送信する周波数を示している。本実施の形態においては、前述した実施の形態１〜７において用いているビーコン信号が２ｎｄＴＸの送信周波数と異なる場合において、送信周波数ｆ_xにおけるビーコン信号の電力を推定する。

ここで、本実施の形態の周波数共用無線システムの動作を説明する。前述した実施の形態１〜７において、１ｓｔＲＸが送信するビーコン信号の周波数は、２ｎｄＴＸの送信周波数と同一であった。本実施の形態においては、１ｓｔＲＸが送信するビーコン信号の周波数ｆ_k（ｋ＝１，２，…）が、２ｎｄＴＸの送信周波数ｆ_xと異なる場合について説明する。この場合、２ｎｄＴＸは、１ｓｔＲＸが周波数ｆ_kにおいて送信するビーコン信号をもとに、１ｓｔＴＸと２ｎｄＴＸが用いる周波数ｆ_xにおける周波数共用を実現する。図８−１においては、２つのビーコン信号の周波数ｆ₁，ｆ₂の電力に基づいて、送信周波数ｆ_xにおけるビーコン信号の電力を推定し、推定ビーコン電力情報を用いて、前述した実施の形態１〜７と同様の周波数共用無線システムを構築する。

図８−２は、本実施の形態の２ｎｄＴＸの装置構成例を示す図である。この２ｎｄＴＸは、ｆ_k電力検出回路３２ｇと、ｆ_x電力推定回路３７ｇと、を備えることを特徴としている。なお、前述した実施の形態１〜７の２ｎｄＴＸと同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、前述した実施の形態１〜７と異なる処理についてのみ説明する。また、本実施形態においては、一例として、実施の形態１の構成に適用する場合について記載するが、同様の構成を用いることにより実施の形態２〜７においても適用可能である。

ｆ_k電力検出回路３２ｇは、復調回路３１から出力される受信信号に基づいて、周波数ｆ_k（ｋ＝１，２，…）のビーコン信号の電力を検出し、ビーコン電力情報をｆ_x電力推定回路３７ｇへ出力する。ｆ_x電力推定回路３７ｇでは、ｆ_k電力検出回路３２ｇから出力されるビーコン電力情報に基づいて、周波数ｆ_xにおけるビーコン電力を推定する。たとえば、周波数ｆ_kと周波数ｆ_xの間に大きな周波数選択性が存在しない場合、周波数ｆ_k（ｋ＝１，２，…，ｎ）のデータに対してｎ次補間を用いることによって周波数ｆ_xのビーコン電力を一意に推定することができる。以降、送信制御回路３３では、前述した実施の形態と同様の処理で送信制御情報を生成する。

このように、本実施の形態においては、１ｓｔシステムの受信局のビーコン周波数と、２ｎｄシステムの送信局の送信周波数が異なる場合において、２ｎｄシステムの送信局が、受信したビーコン電力から送信周波数のビーコン電力を推定することとした。これにより、１ｓｔシステムに影響を与えることなく２ｎｄシステムを構築することができる。

実施の形態９．
図９−１は、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態９の特徴であるビーコン信号および送信信号のスペクトルの一例を示す図である。上段は、２ｎｄＴＸで受信したときの１ｓｔＲＸ出力のビーコン信号を示し、下段は、２ｎｄＴＸの送信信号を示している。本実施の形態では、１ｓｔシステムの周波数帯域を分割し、各周波数帯域においてビーコン信号を受信し、２ｎｄシステムにおいて複数の周波数帯域を用いた送信を行う。

一例として、１ｓｔシステムが、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式，マルチキャリア方式を採用する場合を想定する。この場合、１ｓｔシステムの受信局は、サブキャリア毎にビーコン信号を送信する。

ここで、本実施の形態の周波数共用無線システムの動作を説明する。たとえば、１ｓｔＲＸから送信されるビーコン信号がマルチキャリア信号の場合、２ｎｄＴＸでは、帯域分割を行うことによって各周波数帯域におけるビーコン信号を受信する。たとえば、周波数フェージングを想定する場合、図９−１に示すように、２ｎｄＴＸが各周波数帯域において受信したビーコン電力に差が生じる。このとき、２ｎｄＴＸでは、ビーコン電力の十分小さい複数の周波数帯域を用いた送信が可能となる。

図９−２は、本実施の形態の２ｎｄＴＸの装置構成例を示す図である。この２ｎｄＴＸは、帯域分割回路３５ｈおよび帯域合成回路３８ｈを備え、送信制御回路３３ｈにより送信周波数情報を出力することを特徴としている。なお、前述した実施の形態１〜８の２ｎｄＴＸと同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、前述した実施の形態１〜８と異なる処理についてのみ説明する。また、本実施の形態においては、一例として、実施の形態１の構成に適用する場合について記載するが、同様の構成を用いることにより実施の形態２〜７においても適用可能である。

帯域分割回路３５ｈは、受信信号を帯域分割し、複数の周波数で受信されるビーコン信号を分離する。たとえば、想定する受信信号がＯＦＤＭ信号の場合、帯域分割回路３５はフーリエ変換回路（ＦＦＴ）により実現できる。

送信制御回路３３ｈは、前述した送信制御情報に加えて、さらに、複数の周波数におけるビーコン電力情報に基づいて２ｎｄシステムで利用可能な周波数を算出し、その結果として送信周波数情報を生成する。送信周波数情報は帯域合成回路３８ｈに出力され、送信制御情報は変調回路３４に出力される。

帯域合成回路３８ｈは、送信制御回路３３ｈから出力される送信周波数情報に基づいて、変調回路３４により生成される送信信号を帯域合成し、マルチキャリア信号を生成する。想定する変調方式をＯＦＤＭ信号とする場合、帯域合成回路３８ｈは逆フーリエ変換回路（ＩＦＦＴ）により実現できる。

このように、本実施の形態においては、２ｎｄシステムで利用可能な周波数のみに信号を送信する送信局を構成することとした。すなわち、１ｓｔシステムがマルチキャリア方式を採用し、１ｓｔシステムの受信局がサブキャリア毎のビーコン信号を送信する場合、２ｎｄシステムの送信局が、サブキャリア毎のビーコン信号を検出し、利用可能な周波数帯域を検出し、この周波数帯域を用いて信号を送信することとした。これにより、周波数選択性フェージングが発生する場合において、１ｓｔシステムに影響を与えることなく２ｎｄシステムを構築することができる。

実施の形態１０．
図１０−１は、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態１０の特徴であるビーコン信号および送信信号のスペクトルの一例を示す図である。上段は、２ｎｄＴＸで受信したときの１ｓｔＲＸ出力のビーコン信号を示し、下段は、２ｎｄＴＸの送信信号を示している。本実施の形態では、２ｎｄシステムの２ｎｄＴＸが、１ｓｔシステムの使用周波数帯域に対して、十分狭帯域かつ電力が十分小さい信号を送信する。

一例として、１ｓｔシステムが、広帯域変調方式（超広帯域無線（ＵＷＢ：UltraWideBand），周波数拡散（ＳＳ：Spread Spectrum）方式，周波数ホッピング（ＦＨ：FrequencyHopping），符号分割多重（ＣＤＭ：Code Division Multiplexing）方式等）を採用する場合を想定する。この場合、１ｓｔシステムの受信局は、ビーコン信号としてシステムの全帯域にわたるビーコン信号を送信する。

ここで、本実施の形態の周波数共用無線システムの動作を説明する。たとえば、１ｓｔＲＸから送信されるビーコン信号が広帯域信号の場合、２ｎｄＴＸでは、帯域分割を行うことによって各周波数帯域におけるビーコン信号を受信する。そして、各周波数帯域におけるビーコン信号を合成することによって１ｓｔＲＸが受信する全信号電力を算出する。２ｎｄＴＸでは、１ｓｔＲＸが受信する広帯域信号に対して十分狭い帯域で、かつ、１ｓｔＲＸが受信する全信号電力に比べて十分小さい、信号を送信する。このとき、２ｎｄＴＸが送信する狭帯域信号は、１ｓｔＲＸへの干渉となる可能性がある。しかしながら、この干渉は、１ｓｔＲＸが受信する全信号電力に比べて十分小さいので、１ｓｔシステムでは、広帯域信号の特徴を利用することによって干渉の影響を回避することができる。

図１０−２は、本実施の形態の２ｎｄＴＸの装置構成例を示す図である。この２ｎｄＴＸは、電力加算回路３９ｉを備えることを特徴としている。なお、前述した実施の形態１〜９の２ｎｄＴＸと同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、前述した実施の形態１〜９と異なる処理についてのみ説明する。また、本実施形態においては、一例として、実施の形態１の構成に適用する場合について記載するが、同様の構成を用いることにより実施の形態２〜７においても適用可能である。

電力加算回路３９ｉは、電力検出回路３２ｃから出力される複数の周波数に対応するビーコン電力情報を加算し、送信制御回路３３ｉへビーコン電力合計情報を出力する。このビーコン電力合計情報は、１ｓｔシステムの１ｓｔＲＸが受信する全信号電力に相当する。

送信制御回路３３ｉは、電力検出回路３２ｃから得られる複数の周波数に対応するビーコン電力情報に基づいてビーコン信号の帯域を求め、許容される２ｎｄシステムの帯域を算出する。また、電力加算回路３９ｉから得られるビーコン電力合成情報に基づいて、許容される２ｎｄシステムの送信電力を算出する。そして、得られた情報から送信制御情報を作成し、変調回路３４へ出力する。

このように、本実施の形態においては、２ｎｄシステムの送信局が、１ｓｔシステムより十分狭い帯域で、かつ、１ｓｔシステムの受信局が受信する全信号電力に比べて十分小さい、信号を送信することとした。すなわち、１ｓｔシステムが広帯域変調方式を採用し、１ｓｔシステムの受信局が広帯域信号のビーコン信号を送信する場合、２ｎｄシステムの送信局が、ビーコンの全信号電力を検出し、１ｓｔシステムの使用帯域に対して十分狭い帯域で、かつ、検出した全信号電力に比べて十分小さい、信号を送信することとした。これにより、１ｓｔシステムが広帯域変調方式を採用する場合において、１ｓｔシステムに影響を与えることなく２ｎｄシステムを構築することができる。

実施の形態１１．
図１１−１は、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態１１の特徴であるビーコン信号および送信信号のスペクトルの一例を示す図である。上段は、２ｎｄＴＸで受信したときの１ｓｔＲＸ出力のビーコン信号を示し、下段は、２ｎｄＴＸの送信信号を示している。本実施の形態では、２ｎｄシステムの２ｎｄＴＸが、１ｓｔシステムの使用帯域よりも十分広帯域な信号を送信する。

一例として、２ｎｄシステムが、広帯域変調方式（超広帯域無線（ＵＷＢ：UltraWideBand），周波数拡散（ＳＳ：Spread Spectrum）方式，周波数ホッピング（ＦＨ：FrequencyHopping），符号分割多重（ＣＤＭ：Code Division Multiplexing）方式等）を採用する場合を想定する。

ここで、本実施の形態の周波数共用無線システムの動作を説明する。たとえば、１ｓｔＲＸから送信されるビーコン信号が狭帯域信号の場合、２ｎｄＴＸでは、送信を行う帯域（広帯域）に対して帯域分割を行い、各周波数帯域におけるビーコン信号を受信する。そして、各周波数帯域に含まれるビーコン信号に基づいて１ｓｔＲＸ出力のビーコン信号の帯域を推定する。２ｎｄＴＸでは、１ｓｔＲＸが受信する狭帯域信号（１ｓｔシステムにおいて使用する帯域）と比較して十分広い帯域で信号を送信する。このとき、２ｎｄＴＸは、１ｓｔＲＸが受信する全信号電力に比べて十分小さい信号を送信する。これにより、「２ｎｄＴＸの全送信電力が、１ｓｔＲＸが受信する全信号電力に比べて十分小さい」という条件を満たさない可能性はあるが、１ｓｔＲＸにおいては、１ｓｔシステムで使用する狭帯域のみを受信するため、２ｎｄシステムからの広帯域信号は干渉とならない。

図１１−２は、本実施の形態の２ｎｄＴＸの装置構成例を示す図である。この２ｎｄＴＸは、帯域推定回路４０ｊを備えることを特徴としている。なお、前述した実施の形態１〜１０の２ｎｄＴＸと同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、前述した実施の形態１〜１０と異なる処理についてのみ説明する。また、本実施形態においては、一例として、実施の形態１の構成に適用する場合について記載するが、同様の構成を用いることにより実施の形態２〜７においても適用可能である。

帯域推定回路４０ｊは、電力検出回路３２ｃから出力される複数の周波数に対応するビーコン電力情報に基づいて、１ｓｔシステムのビーコン信号の帯域を推定し、その推定結果としてビーコン帯域情報を送信制御回路３３ｊに対して出力する。

送信制御回路３３ｊは、電力検出回路３２ｃから得られる複数の周波数に対応するビーコン電力情報に基づいて、利用可能な周波数帯域を推定する。また、帯域推定回路４０ｊから得られるビーコン帯域情報に基づいて、２ｎｄシステムにおいて送信可能な信号帯域と信号電力を算出する。そして、これらの情報に基づいて送信制御情報を作成し、変調回路３４へ出力する。

このように、本実施の形態においては、２ｎｄシステムの送信局が、１ｓｔシステムより十分広い帯域で、１ｓｔシステムの受信局に干渉を与えない信号を送信することとした。すなわち、２ｎｄシステムが広帯域変調方式を採用する場合、２ｎｄシステムの送信局が、広帯域にわたってビーコン信号を検出し、１ｓｔシステムのビーコン信号の帯域を推定し、１ｓｔシステムの使用帯域に対して十分広い帯域の信号を送信することとした。これにより、１ｓｔシステムが狭帯域変調方式を採用する場合において、１ｓｔシステムに影響を与えることなく２ｎｄシステムを構築することができる。

実施の形態１２．
図１２−１は、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態１２の構成例を示す図である。１ｓｔＲＸ２ｋ−１，１ｓｔＲＸ２ｋ−２は、ビーコン送信機能を保有しない１ｓｔシステムの受信局であり、１ｓｔビーコン局１５−１，１ｓｔビーコン１５−２は、ビーコン送信機能を保有する１ｓｔシステムの受信局である。本実施の形態では、さらに、ビーコン送信機能を保有しない１ｓｔシステムの受信局と、ビーコン送信機能を保有する１ｓｔシステムの受信局と、を備えることを特徴としている。なお、前述した実施の形態１〜１１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

一例として、１ｓｔシステムが、テレビ放送等の放送系のシステムである場合を想定する。その場合、１ｓｔＲＸ２ｋ−１，１ｓｔＲＸ２ｋ−２は、各家庭にあるテレビ等に相当し、ビーコン送信機能を保有しないことが予想される。このような場合には、たとえば、ビーコン送信機能を保有する１ｓｔビーコン局１５−１，１ｓｔビーコン局１５−２を別途設置する。

ここで、本実施の形態の周波数共用無線システムの動作を説明する。たとえば、１ｓｔＲＸ２ｋ−１，１ｓｔＲＸ２ｋ−２は、１ｓｔＴＸ１の信号を受信する機能はあるが、それに対応するビーコン信号の送信機能を持っていない。一方、１ｓｔビーコン局１５−１，１ｓｔビーコン局１５−２は、１ｓｔＴＸ１の信号を受信し、それに対応するビーコン信号を送信する機能を持っている。このようなビーコン送信機能を保有する受信局は、一例として、１ｓｔＴＸエリアのエリア端，ビーコン送信機能を保有しない受信局の近辺，１ｓｔＴＸエリア内ランダム位置、等に設置することが考えられる。

上記から、２ｎｄＴＸでは、ビーコン送信機能を保有しない１ｓｔＲＸ２ｋ−１，１ｓｔＲＸ２ｋ−２について検知することができない。しかしながら、ビーコン送信機能を保有する１ｓｔビーコン局１５−１，１ｓｔビーコン局１５−２の検知は可能であることから、たとえば、１ｓｔビーコン局をある一定の割合で分布させることにより、周波数共有システムが実現可能となる。

なお、図１２−２は、１ｓｔＲＸ２ｋ−１，１ｓｔＲＸ２ｋ−２の装置構成例を示す図であり、本実施の形態の１ｓｔＲＸは、受信処理としては復調回路２１だけが必要となり、電力検出回路，ビーコン制御回路，ビーコン生成回路等の回路を必要としない。また、１ｓｔビーコン局１５−１，１ｓｔビーコン局１５−２は、前述した図１−４と同様に構成される。

このように、本実施の形態においては、たとえば、１ｓｔシステムにおいて、ビーコン送信機能を保有しない受信局が存在する場合であっても、ビーコン送信機能を保有する受信局を１ｓｔＴＸエリア内にある一定の割合で分布させることとした。これにより、１ｓｔシステムに影響を与えることなく２ｎｄシステムの構築を実現した周波数共用無線システムを提供することができる。

以上のように、本発明にかかる周波数共用方法は、周波数資源の有効利用を図る周波数共用無線システムに有用であり、特に、既存のシステムへの干渉を回避しながら新規のシステムを構築する周波数共用無線システムに適している。

図１−１は、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態１の構成例を示す図である。 図１−２は、１ｓｔＴＸの送信範囲，１ｓｔＲＸの受信範囲を模擬的に表した図である。 図１−３は、１ｓｔＴＸの装置構成例を示す図である。 図１−４は、１ｓｔＲＸの装置構成例を示す図である。 図１−５は、２ｎｄＴＸの装置構成例を示す図である。 図１−６は、２ｎｄＲＸの装置構成例を示す図である。 図２−１は、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態２の構成例を示す図である。 図２−２は、１ｓｔＲＸの装置構成例を示す図である。 図３−１は、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態３の特徴であるビーコン信号の構成を示す図である。 図３−２は、２ｎｄＴＸの装置構成例を示す図である。 図４−１は、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態４の構成例を示す図である。 図４−２は、２ｎｄＴＸの装置構成例を示す図である。 図５−１は、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態５の構成例を示す図である。 図５−２は、２ｎｄＴＸの移動に伴うビーコン信号の変動を示す図である。 図５−３は、２ｎｄＴＸの装置構成例を示す図である。 図６−１は、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態６の構成例を示す図である。 図６−２は、２ｎｄＴＸが受信するビーコン信号の変動を示す図である。 図６−３は、１ｓｔＲＸの装置構成例を示す図である。 図７−１は、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態７の構成例を示す図である。 図７−２は、１ｓｔＲＸの装置構成例を示す図である。 図７−３は、１ｓｔＲＸの装置構成例を示す図である。 図８−１は、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態８の特徴であるビーコン信号の電力推定処理の一例を示す図である。 図８−２は、２ｎｄＴＸの装置構成例を示す図である。 図９−１は、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態９の特徴であるビーコン信号および送信信号のスペクトルの一例を示す図である。 図９−２は、２ｎｄＴＸの装置構成例を示す図である。 図１０−１は、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態１０の特徴であるビーコン信号および送信信号のスペクトルの一例を示す図である。 図１０−２は、２ｎｄＴＸの装置構成例を示す図である。 図１１−１は、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態１１の特徴であるビーコン信号および送信信号のスペクトルの一例を示す図である。 図１１−２は、２ｎｄＴＸの装置構成例を示す図である。 図１２−１は、本発明にかかる周波数共用無線システムの実施の形態１２の構成例を示す図である。 図１２−２は、１ｓｔＲＸの装置構成例を示す図である。

１ １ｓｔＴＸ
１−Ａ １ｓｔＡＴＸ
１−Ｂ １ｓｔＢＴＸ
２，２ａ−１，２ａ−２，２ａ，２ｅ−１，２ｅ−２，２ｆ，２ｋ−１，２ｋ−２ １ｓｔＲＸ
２−Ａ １ｓｔＡＲＸ
２−Ｂ １ｓｔＢＲＸ
３，３ｄ，５ ２ｎｄＴＸ
４，６ ２ｎｄＲＸ
１１ 送信制御回路
１２ 変調回路
１５−１，１５−２ １ｓｔビーコン局
２１ 復調回路
２２ 電力検出回路
２３，２３ａ，２３ｅ，２３ｆ ビーコン制御回路
２４ ビーコン生成回路
２５ａ 送信電力制御回路
２６ｅ 初期位相付与回路
２７ｆ 指向性アンテナ
２８ｆ 複数のアンテナ
２９ｆ 受信アンテナ制御回路
３０ｆ 送信アンテナ制御回路
３１，３１ｂ，３１ｃ 復調回路
３２，３２ｃ 電力検出回路
３２ｇ ｆ_k電力検出回路
３３，３３ｂ，３３ｃ，３３ｈ，３３ｉ，３３ｊ 送信制御回路
３４ 変調回路
３５ｃ，３５ｈ 帯域分割回路
３６ｄ 電力平均回路
３７ｇ ｆ_x電力推定回路
３８ｈ 帯域合成回路
３９ｉ 電力加算回路
４０ｊ 帯域推定回路
４１ 復調回路

Claims (10)

1. 特定の周波数を複数のシステムが共有する周波数共用無線システムにおいて、既に特定の周波数を使用している既存システムが存在する状態で、同一周波数を使用して新規にシステム（以下、新システムと呼ぶ）を構築する場合の周波数共用方法であって、
   前記既存システムの受信局が、当該既存システムの送信局から特定の送信周波数で信号を受信した場合に、自局の受信範囲を示す信号（以下、ビーコン信号と呼ぶ）を前記送信周波数で送信するビーコン送信ステップと、
   前記新システムの送信局が、他のシステムの受信局が送信するビーコン信号の検出処理を行い、当該検出結果に基づいて信号送信の可否を判断するビーコン受信ステップと、
   を含み、
   前記ビーコン送信ステップでは、前記既存システムの受信局が、ビーコン信号に既存システムに関する情報（以下、ビーコン情報と呼ぶ）を含めて送信し、
   前記ビーコン受信ステップでは、前記新システムの送信局が、ビーコン信号から得られるビーコン情報を用いてより高精度に送信制御を行い、
   異なる周波数を使用している既存システムが複数存在する場合、
   前記ビーコン受信ステップでは、前記新システムの送信局が、前記既存システム毎に異なる周波数のビーコン信号の検出処理を行い、前記複数の既存システムにおける各受信局が送信したビーコン信号の中で最も低い電力で検出されたビーコン信号の送信周波数を、信号送信が可能な周波数であると判断することを特徴とする周波数共用方法。
2. 前記ビーコン受信ステップでは、前記新システムの送信局が、ビーコン信号の検出処理を複数回にわたって行った結果を平均化し、その平均化結果に基づいて前記信号送信の可否を判断することを特徴とする請求項１に記載の周波数共用方法。
3. 前記ビーコン送信ステップでは、前記既存システムの受信局が、ビーコン信号を送信単位にランダムな位相で送信することを特徴とする請求項１または２に記載の周波数共用方法。
4. 前記ビーコン送信ステップでは、前記既存システムの受信局が、当該既存システムの送信局方向の受信範囲を広く設定し、その他の方向の受信範囲を狭く設定する、特定の指向性パターンを作成し、さらに受信時と同一の指向性パターンを用いてビーコン信号を送信することを特徴とする請求項１、２または３に記載の周波数共用方法。
5. 特定の周波数を複数のシステムが共有する周波数共用無線システムにおいて、既に特定の周波数を使用している既存システムが存在する状態で、同一周波数を使用して新規にシステム（以下、新システムと呼ぶ）を構築する場合の周波数共用方法であって、
   前記既存システムの受信局が、当該既存システムの送信局から特定の送信周波数で信号を受信した場合に、自局の受信範囲を示す信号（以下、ビーコン信号と呼ぶ）を前記送信周波数で送信するビーコン送信ステップと、
   前記新システムの送信局が、他のシステムの受信局が送信するビーコン信号の検出処理を行い、当該検出結果に基づいて信号送信の可否を判断するビーコン受信ステップと、
   を含み、
   異なる周波数を使用している既存システムが複数存在する場合、
   前記ビーコン受信ステップでは、前記新システムの送信局が、前記既存システム毎に異なる周波数のビーコン信号の検出処理を行い、前記複数の既存システムにおける各受信局が送信したビーコン信号の中で最も低い電力で検出されたビーコン信号の送信周波数を、信号送信が可能な周波数であると判断することを特徴とする周波数共用方法。
6. 前記ビーコン送信ステップでは、前記既存システムの受信局が、ビーコン信号を送信単位にランダムな位相で送信することを特徴とする請求項５に記載の周波数共用方法。
7. 前記ビーコン送信ステップでは、前記既存システムの受信局が、当該既存システムの送信局方向の受信範囲を広く設定し、その他の方向の受信範囲を狭く設定する、特定の指向性パターンを作成し、さらに受信時と同一の指向性パターンを用いてビーコン信号を送信することを特徴とする請求項５または６に記載の周波数共用方法。
8. 前記ビーコン送信ステップでは、前記既存システムの受信局が、当該既存システムの送信局から受信した信号の受信電力に応じた電力でビーコン信号を送信することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の周波数共用方法。
9. 前記既存システム内にビーコン信号の送信機能を持たない受信局が存在する場合、
   ビーコン送信機能を保有する前記受信局を、前記既存システム内に一定の割合で分布させることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の周波数共用方法。
10. 特定の周波数を複数のシステムが共有する周波数共用無線システムにおいて、既に特定の周波数を使用している既存システムが存在する状態で、同一周波数を使用して新規にシステム（以下、新システムと呼ぶ）を構築する場合の、前記新システムの送信局において、
    前記既存システムの受信局が当該既存システムの使用周波数で送信した「自局の受信範囲を示す信号（以下、ビーコン信号と呼ぶ）」を検出し、当該検出結果に基づいて信号送信の可否を判断し、その判断結果を含む送信制御情報を生成する送信制御手段と、
    前記送信制御情報に基づいて所望の信号を送信する送信手段と、
    を備え、
    異なる周波数を使用している既存システムが複数存在する場合、
    前記送信制御手段は、前記既存システム毎に異なる周波数のビーコン信号の検出処理を行い、前記複数の既存システムにおける各受信局が送信したビーコン信号の中で最も低い電力で検出されたビーコン信号の送信周波数を、信号送信が可能な周波数であると判断することを特徴とする送信局。

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