JP5674101B2 - 異種のコグニティブ無線システムを共存させる方法 - Google Patents

Description

本発明は、ホワイトスペース周波数帯における、異種のコグニティブ無線システムを共存させる方法に関する。

現在、ホワイトスペース周波数帯における動作を目指したいくつかのタイプのコグニティブ無線システムが開発の途上にある。例として、ＥＣＭＡ ３９２、ＩＥＥＥ ８０２．２２、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａｆがある。それらが供用されればすぐにこの発明を応用することができ、そしてこれらのシステムの共存が可能になる。

無線通信において、スペクトラムは非常に限られた資源である。ＦＣＣ（米連邦通信委員会）の測定では、多くの免許周波数帯において、９０％の時間、使われていないことが示されている（文献１：FCC Spectrum Policy Task Force, “Report of the Spectrum Efficiency Working Group”, Nov. 2002, http://www.fcc.gov/sptf/files/SEWGFinalReport_1.pdf.）。このことは、無線システムに、一時的に不使用のスペクトラムを検出して使用する好機を提供する。このような機会の利用を可能にするためには、２つの必要条件が満たされるべきことになろう。１）無線システムが、一時的に不使用のスペクトラム部分を検出し使用する能力をもつ。２）無線規則が、無線システムに、その一時的に不使用のスペクトラム部分で動作することを許可する。

第１の必要条件は、現状の無線通信技術、特にコグニティブ無線システムを使うことで満足され得る。コグニティブ無線システムは、“システムに、その動作のおよび地理的な環境の認知、確立された方法の認知、および内部状態の認知を取得せしめ、あらかじめ定められた目的を達成するために、その動作パラメータとプロトコルとをその取得された認知に従い、動的にかつ自律的に変化せしめ、そして得られた結果から学習せしめる技術を採用した無線システム”と定義される（文献２：Definitions of Software Defined Radio (SDR) and Cognitive Radio System (CRS), Report ITU-R SM.2152, September 2009.）。

上記定義から分かるように、コブニティブ無線システムは動作環境の認知を得ることができる。このことは、一時的に使用されていない、免許周波数帯の部分について認知を得ることを含む。また、このことは、確立された方法、すなわち、これらの一時的に不使用のスペクトラム部分で動作するために従わなければならない無線規則の認知を得ることを含む。

コグニティブ無線システムは、また、その動作パラメータおよびプロトコルを動的にかつ自律的に調整することができる。このことは、以下の動作パラメータ：送信電力、動作周波数と帯域幅、変調タイプ、無線アクセス技術、を変化させる能力を含む。動作パラメータのこのリストは、コグニティブ無線システムが、検知された不使用スペクトラムを利用することに融通性高くかつ効率的に順応し得ることを意味する。

第２の必要条件は、現在、いくつかの国で満足されている。“ＴＶ放送帯における免許外動作事項における第２の報告と命令”がＦＣＣによって２００８年１１月に発行された（文献３：FCC 08-260, “Second Report and Order in the Matter of Unlicensed Operation in the TV Broadcast Bands”, Nov. 14, 2008.）。米国市場を統制するこの文書は、可搬性のデバイスのため、ＴＶホワイトスペースにおける二次的な動作を容認する。現状、ほかの国々、例えば、連合王国、カナダ、シンガポール、欧州のいくつかの国が同様の行動を考慮中である。

無線規則がコグニティブ無線システムに一時的不使用のこれらの周波数帯部分で動作することを容認している周波数帯は、典型的に、“ホワイトスペース周波数帯”と呼ばれる。ここで、“ホワイトスペース”という言葉は、一時的不使用の周波数帯部分を言っている。これらの周波数帯が割り当てられる無線システムは、“一次的無線システム”あるいは“一次ユーザ”と呼ばれる。これらの周波数帯のホワイトスペースで動作するコグニティブ無線システムは“二次的無線システム”または“二次ユーザ”と呼ばれる。米国無線規則（文献３）を例として用いて、ＴＶ放送システムは一次ユーザである一方、コグニティブ無線システムは二次ユーザである。この例において、ホワイトスペース周波数帯は、ＴＶ周波数帯におけるいくつかのチャンネルに制限されている。

免許帯で動作する無線システムの定例の機能性（ユーザトラフィックの受け渡し）に加わって、ホワイトスペース周波数帯で動作するコグニティブ無線システムは、２つの付加的機能、１）一次ユーザ保護、２）ほかの２次ユーザとの共存、を持つことになろう。

第１の機能は、無線規則で要求されるように典型的に義務的である。理由は、コグニティブ無線システムは二次ユーザとして動作することである。このことは、それが、ホワイトスペース周波数帯の一時的不使用の部分（ホワイトスペース）でのみ動作が許されていることを意味する。

第１に、コグニティブ無線システムは、ホワイトスペースを検出すること、および、このスペクトラム部分が、与えられた場所、時間においてどの一次ユーザにもその動作のために必要とはされないと保証することを可能としよう。これは、種々の方法でなされ得、典型的には、ホワイトスペースデータベースアクセスとスペクトラムセンシングとの組み合わせによってなされる。動作を始める前に、コグニティブ無線システムは、ホワイトスペースデータベースに、例えばインターネット接続を用い、アクセスする。コグニティブ無線システムは、ホワイトスペースデータベースに要求を送る。ホワイトスペースデータベースでは、このような要求はそのコグニティブ無線システムの位置を示している。ホワイトスペースデータベースは、そのコグニティブ無線システムに、このコグニティブ無線システムのその位置で、現状不使用のスペクトラム部分（ホワイトスペース）を示す応答を返す。コグニティブ無線システムがホワイトスペースデータベースから応答を受けたあと、それは、ホワイトスペースデータベースによって示されたホワイトスペースのどこかでの動作の開始を決めることができる。しかしながら、動作を始める前に、コグニティブ無線システムは、典型的に、動作を始めようとするそのホワイトスペースでスペクトラムセンシングを行うであろう。仮にスペクトラムセンシングの結果が、どの一次ユーザもこれらのホワイトスペースに検出されないことを示すなら、コグニティブ無線システムはこれらのホワイトスペースでの動作開始を許される。

第２に、コグニティブ無線システムは、それがその動作のため使うホワイトスペースにおける一次ユーザの動作を検出することを可能としよう。仮に一次ユーザがホワイトスペースで検出されたら、コグニティブ無線システムは、そのホワイトスペースでのその動作を直ちにやめる必要がある。この一次ユーザ検出もまた、典型的に、ホワイトスペースデータベースアクセスとスペクトラムセンシングとの組み合わせによりなされる。コグニティブ無線システムは、時間を置いてホワイトスペースデータベースにアクセスし、時間を置いてスペクトラムセンシングを行う。

２番目の機能、すなわち、ほかのコグニティブ無線システムとの共存は、無線規則では要求されない。この機能を持つことの理由は、以下のようである。ホワイトスペースは、ひとつの特定のコグニティブ無線システムに排他的に割り当てられていない。一次ユーザ保護のための無線規則を満足するどのコグニティブ無線システムもホワイトスペースを使うことができる。その結果、１つ以上のコグニティブ無線システムがその動作のため同じホワイトスペースを選択できる。このような場合、同じホワイトスペースで動作するいくつかのコグニティブ無線システムは、パフォーマンス低下やあるいは動作継続不能にさえ至る、互いへの妨害を発生する可能性がある。コグニティブ無線システムにこのような状況を回避させる仕組みは、“共存の仕組み”と呼ばれる。

共存の仕組みは、２つのグループ、１）同種のコグニティブ無線システム間での共存の仕組み、２）異種のコグニティブ無線システム間での共存の仕組み、にカテゴリー化され得る。

第１グループの共存の仕組みは、“自己共存の仕組み”とも呼ばれる、同種のコグニティブ無線システム間での共存の仕組みである。同種のコグニティブ無線システムは、同じ無線通信規格に従う動作のコグニティブ無線システムを意味する。ホワイトスペース周波数帯で動作が可能な無線システムを定義する無線通信規格の例は、ＩＥＥＥ ８０２．２２、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａｆ、ＥＣＭＡ ３９２である。典型的には、自己共存の仕組みは、無線通信規格に組み入れられる。この結果、この規格に従い動作するコグニティブ無線システムによって使用され得る。

特許文献１は、フレームの自己共存窓部分および共存ビーコンプロトコルに基づき、８０２．２２無線システムの、異なる基地局の共存を可能にする方法を記載する。

特許文献２は、送信電力制御、動的な周波数選択、およびオンデマンドスペクトラムコンテンションに基づき、異なる８０２．２２基地局の共存を可能にする方法を記載する。この方法は、協調的な共存方法を実現する。異なる基地局が、ブリッジカスタマプレミス機器を介してまたはバックホール接続を介して、互いの共存のため必要とされる情報の交換を行う。

自己共存の仕組みは、同じ無線通信規格に従い動作するコグニティブ無線システムでの、共存の課題を解決する種々の仕組みを提供する。しかしながら、このような仕組みは、異なる無線通信規格に従い動作するコグニティブ無線システムでの、その共存の課題を解決するためには使用され得ない。

特許文献３は、周波数帯で分かれた異種の無線デバイス（異なる通信規格に従いトラフィックを送受する無線デバイス）の共存を可能にするシステムと方法を記載する。この方法は、次の５つのステップを有する。１）分かれた周波数帯における無線周波数エネルギを監視する。２）パフォーマンスに劣化があるときを決定する。３）この劣化が妨害信号で引き起こされるかどうか決定する。４）監視結果に基づき、妨害信号を分類する。５）いかにして劣化を小さくすることに順応するかの勧告を発する。そのシステムは、無線デバイスとこの無線デバイスに結合された計算デバイスとを有する。

特許文献３の方法およびシステムは、非協調／自律的な共存解決を実現する。このことは、コグニティブ無線システムのそれぞれは、共存の課題をいかに解決するかについて独立した決定を下すことを意味する。

特許文献４は、免許された帯域での異なる無線システム（異なる通信規格に従うトラフィックの送受を行う無線システム）の共存を可能にする方法を記載する。その方法は、異なる無線システムが同じ分け与えられた放送チャンネルを使用して、互いの共存に必要な情報を交換し、協調的な共存解決を可能にする。このような情報には、搬送周波数、帯域幅、特定の無線システムによるトラフィック送信で使われる通信規格、デューティーサイクル、送信電力などを含むことができる。この情報は、ひとつの無線システムで使用されて、別の無線システムからの（への）妨害を小さくする。

特許文献４の方法は、協調的共存解決を実現する。それは、自律的共存解決のみを実現する特許文献３の方法より、よい結果を得ることになろう。しかしながら、特許文献４の方法は、次の不利益がある。共存に必要な情報を交換するため使用される、分け与えられた放送チャンネルは、幾分かのスペクトラムを消費する。それは、ユーザのトラフィック送信に使われ得る。また、そのようなスペクトラムは、いつも使えるわけではない。最後に、特許文献４の方法は、すべてのコグニティブ無線システムが、その分け与えられた放送チャンネルのフォーマットをサポートすることができるソフトウエアとハードウエアとを持つことを要求される。それは、コグニティブ無線システムにおける無線機器のコスト増の結果を招く。

米国特許出願公開２０１０／０００８２９７号明細書 米国特許出願公開２００８／００８９２７９号明細書 米国特許第７４２４２６８号明細書 米国特許第７４８０４９０号明細書

本発明は、ホワイトスペース周波数帯において、異種のコグニティブ無線システム（異なる無線通信規格に従うトラフィックを送信および受信する無線システム）を共存させるための向上した解決策を有し、これによりスペクトラム利用の効率を向上した、異種のコグニティブ無線システムを共存させる方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の一態様である、異種のコグニティブ無線システムを共存させる方法は、互いに共存を必要とすべき、ホワイトスペース周波数帯で動作する近隣のコグニティブ無線システムである第１、２のコグニティブ無線システムのうちの少なくとも第１のコグニティブ無線システムをあらかじめ共存発見サーバに登録し、前記共存発見サーバにアクセスして、前記第１のコグニティブ無線システムを発見し、前記第１のコグニティブ無線システムとの共存に必要な情報のひとつとして、前記第１のコグニティブ無線システムが有する再構成可能な無線機から情報を、共存情報サーバを仲介として用いて取得し、前記第１のコグニティブ無線システムとの共存に必要な前記情報に基づき、共存のための決定を行い、前記第２のコグニティブ無線システムを前記決定に対応するように再構成する。

本発明によれば、ホワイトスペース周波数帯において、異種のコグニティブ無線システムを共存させるための向上した解決策を有し、これによりスペクトラム利用の効率を向上した、異種のコグニティブ無線システムを共存させる方法を提供することができる。

互いに共存を必要とすべき、ホワイトスペース周波数帯で動作する異種のコグニティブ無線システムの展開例を示す配置図。 共存システムを示す構成図。 互いに共存を必要とすべき、２つのコグニティブ無線システムＣＲＳ１、ＣＲＳ２による共存システムの展開シナリオを示す相関図。 図２中に示したインターフェースＡの例示的な参照モデルを示す図。 図２中に示したインターフェースＢ１の例示的な参照モデルを示す図。 図２中に示したインターフェースＢ２の例示的な参照モデルを示す図。 図２中に示したインターフェースＢ４の例示的な参照モデルを示す図。 図２中に示したインターフェースＣの、共存情報サーバを伴った例示的な参照モデルを示す図。 図２中に示したインターフェースＣの、共存マネージャ（ＣＭ）を伴った例示的な参照モデルを示す図。 図２中に示したインターフェースＢ３の例示的な参照モデルを示す図。 共存マネージャ、共存発見サーバ、および共存情報サーバの参照モデルを示す図。 共存実現器の参照モデルを示す図。

以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、互いに共存を必要とすべき、ホワイトスペース周波数帯で動作する異種のコグニティブ無線システムの展開例を図解している。

この例では、第１のコグニティブ無線システムＣＲＳ１が、２つの端末Ｔ１１、Ｔ１２と通信する第１の基地局ＢＳ１１と、２つの端末Ｔ１３、Ｔ１４と通信する第２の基地局ＢＳ１２とを有する。第２のコグニティブ無線システムＣＲＳ２は、２つの端末Ｔ２１、Ｔ２２と通信するひとつの基地局ＢＳ２１を有する。第３のコグニティブ無線システムＣＲＳ３は、２つの端末Ｔ３１、Ｔ３２と通信する基地局ＢＳ３１を有する。

また、この例では、第１のコグニティブ無線システムＣＲＳ１は、送受領域ＣＡ１を持ち、第２のコグニティブ無線システムＣＲＳ２は、送受領域ＣＡ２を持ち、第３のコグニティブ無線システムＣＲＳ３は、送受領域ＣＡ３を持つ。

送受領域は、無線システムがそのユーザにサービスを提供できる領域である。これは、送受領域内にある端末で受信される基地局からの信号強度が信頼性のある受信ができるぐらいに高く、また、基地局で受信される、送受領域内にある端末からの信号強度が信頼性のある受信ができるぐらいに高いことを意味する。

この例では、コグニティブ無線システムＣＲＳ２の送受領域ＣＡ２は、その全体がコグニティブ無線システムＣＡ１の送受領域ＣＡ１の中にある。これは、もしコグニティブ無線システムＣＲＳ１と同ＣＲＳ２とがそれらの動作のため同じホワイトスペースを使うならば、それらが互いに妨害し合うことを意味する。このような状況を避けるため、それらは互いに共存すべきものであり、例えば、それらの動作のため異なるホワイトスペースを選択すればよい。同様に、コグニティブ無線システムＣＲＳ１と同ＣＲＳ３とでは、それらの送受領域ＣＡ１と同ＣＡ３とが部分的に重なっており、よってそれらも互いに共存すべきものである。コグニティブ無線システムＣＲＳ２と同ＣＲＳ３とでは、それらの送受領域ＣＡ２と同ＣＡ３とで互いに重なりがなく、よって互いに共存すべきものとはならない。

要約すれば、この例では、コグニティブ無線システムＣＲＳ１は、コグニティブ無線システムＣＲＳ２および同ＣＲＳ３と共存する必要がある一方、コグニティブ無線システムＣＲＳ２と同ＣＲＳ３とは互いに共存する必要がない。

この例は、実際的な状況における、ひとつの典型的な展開シナリオと考えられる。コグニティブ無線システムＣＲＳ１は、大きな送受領域を伴うＩＥＥＥ ８０２．２２システムとすることができ、コグニティブ無線システムＣＲＳ２および同ＣＲＳ３は、それぞれ小さな送受領域を伴うＩＥＥＥ ８０２．１１ａｆシステムとすることができる。

ホワイトスペース周波数帯において、異種のコグニティブ無線システム間の共存を可能にする方法は、例えば、図２に示される共存システムを用いて実施され得る。

この共存システムは、４つの機器と６つのインターフェースとを有する。以下に説明する。

この共存システムが有する機器は以下である。
・共存実現器（ＣＥ；付加機器；被管理機器；被管理サブシステム）２
・共存マネージャ（ＣＭ；管理機器；管理サブシステム）１
・共存発見サーバ４
・共存情報サーバ５

この共存システムが有するインターフェースは以下である。
・ＣＥ２と再構成可能な無線機３とのインターフェースＡ
・ＣＥ２とＣＭ１とのインターフェースＢ１
・ＣＭ１と共存発見サーバ４とのインターフェースＢ２
・ＣＭ１間のインターフェースＢ３
・ＣＭ１と共存情報サーバ５とのインターフェースＢ４
・ＴＶホワイトスペースデータベース６とＣＭ１との間、またはＴＶホワイトスペースデータベース６と共存情報サーバ５との間のインターフェースＣ

ＣＥ２は以下の機能を担う機器である。
・このＣＥ２よりサービスを受ける再構成可能な無線機３から、共存に必要な情報を取得する。
・このＣＥ２が位置するコグニティブ無線システムにサービス提供を行うＣＭ１によってなされた共存のための決定に従い、上記の再構成可能な無線機３を再構成することを要求する。
ここで、再構成可能な無線機３は、ホワイトスペース周波数帯における無線通信を担っているコグニティブ無線システムの一部と理解する。例えば、基地局、端末、基地局と端末の組、基地局といくつかの端末との組、いくつかの基地局といくつかの端末の組、いくつかの端末、などである。

ＣＭ１は以下の機能を担う機器である。
・このＣＭ１によってサービスを受けるコグニティブ無線システムとの共存を必要とすべき、ホワイトスペース周波数帯で動作する近隣のコグニティブ無線システムの発見を行う。
・共存のための決定を行う。
・共存に必要な情報を、ほかのコグニティブ無線システムにサービス提供している別のＣＭとの間で交換する。
・ＴＶホワイトスペースデータベース６から、共存に必要な情報を得る。

共存発見サーバ４は、互いに共存を必要とすべき、ホワイトスペース周波数帯で動作する近隣のコグニティブ無線システムの発見をサポートする機能を担う機器である。

共存情報サーバ５は、共存に必要な情報を収集し、統合し、提供する機能を担う機器である。

ＣＥ２と再構成可能な無線機３との間のインターフェースＡは、次の機能を担う。
・再構成可能な無線機３から、共存に必要な情報を得る。
・再構成可能なこの無線機３を再構成することを要求する。

ＣＥ２とＣＭ１との間のインターフェースＢ１は、次の機能を担う。
・再構成可能な無線機３から得た共存に必要な情報をＣＭ１に提供する。
・共存のための決定に対応する再構成コマンドをＣＥ２に提供する。

ＣＭ１と共存発見サーバ４との間のインターフェースＢ２は、次の機能を担う。
・このＣＭ１によってサービス提供を受けるコグニティブ無線システムを共存発見サーバに登録する。
・このＣＭ１によってサービス提供を受けるコグニティブ無線システムと共存すべき、近隣のコグニティブ無線システムに関する情報を得るため、ＣＭ１により共存発見サーバにアクセスする。

ＣＭ１と別の異なるＣＭとの間のインターフェースＢ３は、これらのＣＭ間で、共存に必要な情報を交換する機能を担う。

ＣＭ１と共存情報サーバ５との間のインターフェースＢ４は、次の機能を担う。
・ＣＭ１から得られた共存に必要な情報を、共存情報サーバ５に提供する。
・共存に必要な情報を、共存情報サーバ５から得る。
・共存情報サーバ５によってＴＶホワイトスペースデータベース６から得られた情報を、ＣＭ１に提供する。

ＴＶホワイトスペースデータベース６とＣＭ１との間、またはＴＶホワイトデータベース６と共存情報サーバ５との間のインターフェースＣは、ＣＭ１によってサービス提供を受けるコグニティブ無線システムがある位置でのその動作に利用できるＴＶチャンネルに関する情報を得る機能を有する。

図３は、互いに共存を必要とすべき、２つのコグニティブ無線システムＣＲＳ１、ＣＲＳ２における共存システムの展開シナリオを図解している。

図３の展開例では、互いに共存を必要とすべき、２つのコグニティブ無線システムＣＲＳ１、ＣＲＳ２が存在する。コグニティブ無線システムＣＲＳ１は、２つの基地局ＢＳ１１、ＢＳ１２と、４つの端末Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４とを含む。基地局ＢＳ１１は、端末Ｔ１１、Ｔ１２と通信する。基地局ＢＳ１２は、端末Ｔ１３、Ｔ１４と通信する。コグニティブ無線システムＣＲＳ２は、基地局ＢＳ２１と、２つの端末Ｔ２１、Ｔ２２とを含む。基地局ＢＳ２１は、端末Ｔ２１、Ｔ２２と通信する。

この展開シナリオの例では、各ＣＥは、基地局内に展開される。ＣＥ１１は、ＢＳ１１内に展開され、ＣＥ１２はＢＳ１２内に展開され、ＣＥ２１は、ＢＳ２１内に展開される。これらのＣＥは、基地局内で動作するソフトウエアと考えることができる。これに対応して、各ＣＥと再構成可能な各無線機との間のインターフェースＡもまた基地局内にある。インターフェースＡの３つの適用例が、Ａ＿１１、Ａ＿１２、Ａ＿２１として、図３に示される。

インターフェースＡの例示的な実装を記述する、ＣＥ２の例示的な参照モデルが図４に示される。

図４の左側は、物理レイヤ、ＭＡＣサブレイヤ、およびコンバージェンスサブレイヤの、データ、制御、管理の各プレーンを含む無線インターフェースの典型的な参照モデルを示す。これは、例えば、ＩＥＥＥ ８０２．２２、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａｆ、あるいはＥＣＭＡ ３９２の無線インターフェースとすることができる。図４の中間部分は、基地局管理機能部Ａａを示す。図４の右側はＣＥ２を示す。

典型的に、無線インターフェースは、基地局管理機能部Ａａに対する管理インターフェースを提供するように実装される。図４において、この無線インターフェースは、物理レイヤ、ＭＡＣサブレイヤ、およびコンバージェンスサブレイヤに対応する、３つのサービスアクセスポイントＰＨＹ＿ＭＥ＿ＳＡＰ、ＭＡＣ＿ＭＥ＿ＳＡＰ、ＣＳ＿ＭＥ＿ＳＡＰで表わされる。このサービスアクセスポイントは、無線インターフェースから情報を得るため、そして無線インターフェースの再構成を要求するために使われ得る。対応して、ＣＥ２は、これらのサービスアクセスポイントを使って、インターフェースＡを実装することができる。図４において、このインターフェースは、サービスアクセスポイントＣＯＥＸ＿ＭＥＤＩＡ＿ＳＡＰで表わされる。無線インターフェース管理サービスアクセスポイントＰＨＹ＿ＭＥ＿ＳＡＰ、ＭＡＣ＿ＭＥ＿ＳＡＰ、ＣＳ＿ＭＥ＿ＳＡＰと、ＣＥサービスアクセスポイントＣＯＥＸ＿ＭＥＤＩＡ＿ＳＡＰとの間の通信は、基地局管理機能部Ａａを介してなされ得る。

図３の展開例では、コグニティブ無線システムのそれぞれは、おのおのひとつのＣＭによってサービスを受けている。コグニティブ無線システムＣＲＳ１は、ＣＭ１０によりサービスを受け、コグニティブ無線システムＣＲＳ２は、ＣＭ２０によりサービスを受ける。これらのＣＭは、例えば汎用のコンピュータの内部で動作するソフトウエアと考えることができる。ＣＥ２とＣＭ１との間のインターフェースＢ１は、ＩＰベースのネットワーク、例えばインターネットを使って実現され得る。インターフェースＢ１の３つの適用例が、図３に示されるＢ１＿１１、Ｂ１＿１２、Ｂ１＿２１である。

インターフェースＢ１の例示的な実装を示す、ＣＥ２およびＣＭ１の例示的な参照モデルが図５に示される。

インターフェースＢ１を介してＣＥ２とＣＭ１との間で交換される、共存に必要な情報および再構成コマンドは、送信のため、トランスポートレイヤ、例えばＴＣＰに送られる。これは、ＣＥ２、ＣＭ１のＣＯＥＸ＿ＴＲ＿ＳＡＰサービスアクセスポイントを介してなされる。

図３の展開例では、ひとつの共存発見サーバ４によっていくつかのＣＭがサービスを受ける。共存発見サーバ４は、例えば汎用のコンピュータ内で動作するソフトウエアと考えることができる。ＣＭ１と共存発見サーバ４との間のインターフェースＢ２は、ＩＰベースのネットワーク、例えばインターネットを使って実現され得る。インターフェースＢ２の２つの適用例が、図３に示されているＢ２＿１、Ｂ２＿２である。

インターフェースＢ２の例示的な実装を示す、ＣＭ１および共存発見サーバ４の例示的な参照モデルが図６に示される。

インターフェースＢ２を介してＣＭ１と共存発見サーバ４との間で交換される情報は、送信のため、トランスポートレイヤ、例えばＴＣＰに送られる。これは、ＣＭ１および共存発見サーバ４のＣＯＥＸ＿ＴＲ＿ＳＡＰサービスアクセスポイントを介してなされる。

図３の展開例では、ひとつの共存情報サーバ５によっていくつかのＣＭがサービスを受ける。共存情報サーバ５は、例えば汎用のコンピュータの内部で動作するソフトウエアと考えることができる。ＣＭ１と共存発見サーバ４との間のインターフェースＢ４は、ＩＰベースのネットワーク、例えばインターネットを使って実現され得る。インターフェースＢ４の２つの適用例が、図３に示されているＢ４＿１、Ｂ４＿２である。

インターフェースＢ４の例示的な実装を示す、ＣＭ１および共存情報サーバ５の例示的な参照モデルが図７に示される。

インターフェースＢ４を介してＣＭ１と共存情報サーバ５との間で交換される情報は、送信のため、トランスポートレイヤ、例えばＴＣＰに送られる。これは、ＣＭ１および共存情報サーバ５のＣＯＥＸ＿ＴＲ＿ＳＡＰサービスアクセスポイントを介して行われる。

ＣＭ１は、共存のための決定を行うために、そのコグニティブ無線システムが置かれる位置でのその動作に利用できるＴＶチャンネルに関する情報を必要とする。この情報は、インターフェースＣを使ってＴＶホワイトデータベース６から得られる。図３の展開例では、インターフェースＣの２つのオプションを示す。ひとつは、ＣＭ１とＴＶホワイトスペースデータベース６との間に設けられ、別のものは、共存情報サーバ５とＴＶホワイトスペースデータベース６との間に設けられる。後者では、ＣＭ１は、ＴＶホワイトスペースデータベース６から、共存情報サーバ５を介して情報を得る。

インターフェースＣの例示的な実装を示す、共存情報サーバ５の例示的な参照モデルが図８に示される。

インターフェースＣの例示的な実装を示す、ＣＭ１の例示的な参照モデルが図９に示される。

インターフェースＣを介して交換される、ＣＭ１または共存情報サーバ５と、ＴＶホワイトスペースデータベース６との間の情報は、送信のため、トランスポートレイヤ、例えばＴＣＰに送られる。これは、ＣＭ１および共存情報サーバ５のＣＯＥＸ＿ＴＲ＿ＳＡＰサービスアクセスポイントを介して行われる。

図３の展開例では、異なるＣＭが異なるコグニティブ無線システムにサービス提供を行う。これらのコグニティブ無線システムは、共存のために必要な情報の交換を必要とする可能性がある。この情報を交換するひとつの方法は、上記のように共存情報サーバ５を経由することである。もうひとつの方法が、ＣＭ１間のインターフェースＢ３を使うものである。

インターフェースＢ３の例示的な実装を示す、ＣＭ１の例示的な参照モデルが図１０に示される。

インターフェースＢ３を介して交換される、異なるＣＭ１間の情報は、送信のため、トランスポートレイヤ、例えばＴＣＰに送られる。これは、ＣＭのＣＯＥＸ＿ＴＲ＿ＳＡＰサービスアクセスポイントを介して行われる。

図１１は、共存マネージャ１、共存発見サーバ４、および共存情報サーバ５の参照モデルを要約し示している。

これらの機器のそれぞれは、ひとつのＣＯＥＸ＿ＴＲ＿ＳＡＰサービスアクセスポイントを有する。このサービスアクセスポイントは、下にあるレイヤからトランスポートサービスを受けるため使われる。このレイヤは、図５ないし図１０に示されるようなトランスポートレイヤには限られない。下にあるレイヤは、アプリケーションレイヤ、トランスポートレイヤ、ネットワークレイヤ、リンクレイヤとすることもできる。

図１２は、共存実現器２の参照モデルを要約し示している。

共存実現器２は、ひとつのＣＯＥＸ＿ＴＲ＿ＳＡＰサービスアクセスポイントとひとつのＣＯＥＸ＿ＭＥＤＩＡ＿ＳＡＰサービスアクセスポイントとを有する。ＣＯＥＸ＿ＴＲ＿ＳＡＰサービスアクセスポイントは、下にあるレイヤからトランスポートサービスを受けるために使われる。このレイヤは、図５に示されるトランスポートレイヤに限られない。下にあるレイヤは、アプリケーションレイヤ、トランスポートレイヤ、ネットワークレイヤ、リンクレイヤとすることもできる。ＣＯＥＸ＿ＭＥＤＩＡ＿ＳＡＰサービスアクセスポイントは、例えば図４に示されるように、（共存に必要な情報を得る目的で）情報サービスを受けるため、また、（共存のための決定に相当する再構成を要求する目的で）無線機のインターフェースから再構成サービスを受けるため使われる。

提案方法の例示的な実現を、図３を参照して以下説明する。図３に示す展開例では、２つのコグニティブ無線システムＣＲＳ１、ＣＲＳ２が互いに共存を必要とする。

コグニティブ無線システムＣＲＳ１、ＣＲＳ２は互いの発見を行う。ＣＲＳ１にサービス提供を行うＣＭ１０は、インターフェースＢ２＿１を介して共存発見サーバにアクセスし、ＣＲＳ１を登録する。ＣＲＳ２にサービス提供を行うＣＭ２０は、インターフェースＢ２＿２を介して共存発見サーバにアクセスし、ＣＲＳ２を登録する。この目的のため、共存発見サーバ４は、既知のネットワークアドレス、例えばＩＰまたはＨＴＴＰのアドレスを持っている。

登録のため、ＣＭ１０は、そのネットワークアドレス、ＣＲＳ１識別子、およびＣＲＳ１位置を、共存発見サーバ４に提供する。ＣＭ２０は、そのネットワークアドレス、ＣＲＳ２識別子、およびＣＲＳ２位置を、共存発見サーバ４に提供する。

ＣＲＳ１にサービス提供を行うＣＭ１０は、インターフェースＢ２＿１を介して共存発見サーバ４にアクセスし、このＣＲＳ１と共存を必要とすべき近隣のコグニティブ無線システムに関する情報（存在情報）を得る。結果として、ＣＭ１０は、ＣＲＳ２に関する情報を受け取る。この情報は、ＣＲＳ２識別子、ＣＭ２０ネットワークアドレスを含む。この情報を用いて、ＣＭ１０は、共存のため、ＣＭ２０にアクセスすることができる。

ＣＲＳ２にサービス提供を行うＣＭ２０は、インターフェースＢ２＿２を介して共存発見サーバ４にアクセスし、このＣＲＳ２と共存を必要とすべき近隣のコグニティブ無線システムに関する情報を得る。結果として、ＣＭ２０は、ＣＲＳ１に関する情報（存在情報）を受け取る。この情報は、ＣＲＳ１識別子、ＣＭ１０ネットワークアドレスを含む。この情報を用いて、ＣＭ２０は、共存のため、ＣＭ１０にアクセスすることができる。

コグニティブ無線システムＣＲＳ１、ＣＲＳ２は、共存に必要な情報を得る。ＣＥ１１は、インターフェースＡ＿１１を介して、ＣＲＳ１の、再構成可能な無線機ＲＲ１１から構成情報を得る。この情報は、基地局ＢＳ１１からの情報には限られず、端末Ｔ１１、Ｔ１２からの情報を含んでもよい。ＣＲＳ１の、再構成可能な無線機ＲＲ１１からの情報は、スペクトラムセンシング情報、位置情報、送信電力情報、動作周波数および帯域幅の情報、動作無線アクセス技術情報、再構成能力を含み得る。ＣＥ１２は、同様に、インターフェースＡ＿１２を介して、ＣＲＳ１の、再構成可能な無線機ＲＲ１２から情報を得る。ＣＥ１１は、再構成可能な無線機ＲＲ１１から得られたこの情報を、インターフェースＢ１＿１１を介してＣＭ１に提供する。ＣＥ１２は、再構成可能な無線機ＲＲ１２から得られた情報を、インターフェースＢ１＿１２を介してＣＭ１０に提供する。

ＣＥ２１は、同様に、インターフェースＡ＿２１を介して、ＣＲＳ２の、再構成可能な無線機ＲＲ２１から構成情報を得る。ＣＥ２１は、再構成可能な無線機ＲＲ２１から得られたこの情報を、インターフェースＢ１＿２１を介してＣＭ２０に提供する。

ＣＭ１０は、ＴＶホワイトスペースデータベース６から情報を得る。ＣＭ１０は、インターフェースＣ＿１経由で直接にこの情報を得ることができ、または、インターフェースＢ４＿１経由で共存情報サーバ５を介してこの情報を得ることができる。共存情報サーバ５では、インターフェースＣを介してＴＶホワイトスペースデータベース６から情報を得ることができる。ＴＶホワイトスペースデータベース６からの情報は、ＣＲＳ１が置かれている位置でその動作に利用できるＴＶチャンネルに関する情報を含む。

ＣＭ２０は、同様に、ＴＶホワイトスペースデータベース６から情報を得る。ＴＶホワイトスペースデータベース６からの情報は、ＣＲＳ２が置かれている位置でその動作に利用できるＴＶチャンネルに関する情報を含む。

コグニティブ無線システムＣＲＳ１、ＣＲＳ２は、共存に必要な情報を互いの間で交換することができる。このような情報交換は、ＣＭ１０とＣＭ２０との間のインターフェースＢ３を介して直接に行うことができる。また、この情報交換は、共存情報サーバ５を介して行うこともできる。この場合、ＣＭ１０は、インターフェースＢ４＿１を介して、ＣＲＳ１に関する情報（構成情報）を共存情報サーバ５に提供する。ＣＭ２０は、インターフェースＢ４＿２を介して、ＣＲＳ２に関する情報（構成情報）を共存情報サーバ５に提供する。ＣＭ１０は、共存情報サーバ５からＣＲＳ２に関する情報を、インターフェースＢ４＿１を介して得る。ＣＭ２０は、共存情報サーバ５からＣＲＳ１に関する情報を、インターフェースＢ４＿２を介して得る。

コグニティブ無線システムＣＲＳ１、ＣＲＳ２は、得られた各情報に基づき、共存のための決定を行う。共存のためのこの決定は、ＣＲＳ１においてはＣＭ１０によってなされ、ＣＲＳ２においてはＣＭ２０によってなされる。

ＣＭ１０によってなされるＣＲＳ１に対する、共存のための決定は、送信電力を変更するという決定、動作周波数を変更するという決定、動作帯域幅を変更するという決定、無線アクセス技術を変更するという決定、送信スケジュールを変更するという決定のうち少なくともひとつの決定を含むとすることができる。決定は、再構成コマンドとして反映される。

ＣＭ２０によってなされるＣＲＳ２に対する、共存のための決定は、送信電力を変更するという決定、動作周波数を変更するという決定、動作帯域幅を変更するという決定、無線アクセス技術を変更するという決定、送信スケジュールを変更するという決定のうち少なくともひとつの決定を含むとすることができる。決定は、再構成コマンドとして反映される。

共存のための決定を行う間は、ＣＭ１０、ＣＭ２０は、インターフェースＢ３を介して互いに交信することができる。

以上、実施形態を説明したが、有用性のある実施形態は上記説明のものに限られるわけではない。

１…共存マネージャ、２…共存実現器、３…再構成可能な無線機、４…共存発見サーバ、５…共存情報サーバ、６…ＴＶホワイトスペースデータベース、Ａ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｃ…インターフェース、Ａａ…基地局管理機能部、ＣＥ１１，ＣＥ１２，ＣＥ２１…共存実現器、ＣＭ１０，ＣＭ２０…共存マネージャ、ＢＳ１１，ＢＳ１２，ＢＳ２１，ＢＳ３１…基地局、ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３…送受領域、ＣＲＳ１，ＣＲＳ２，ＣＲＳ３…コグニティブ無線システム、ＲＲ１１，ＲＲ１２，ＲＲ２１…再構成可能な無線機、Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ３１，Ｔ３２…端末。

Claims (9)

1. 互いに共存を必要とすべき、ホワイトスペース周波数帯で動作する近隣のコグニティブ無線システムである第１、２のコグニティブ無線システムのうちの少なくとも第１のコグニティブ無線システムをあらかじめ共存発見サーバに登録し、
   前記共存発見サーバにアクセスして、前記第１のコグニティブ無線システムを発見し、
   前記第１のコグニティブ無線システムとの共存に必要な情報のひとつとして、前記第１のコグニティブ無線システムが有する再構成可能な無線機から情報を、共存情報サーバを仲介として用いて取得し、
   前記第１のコグニティブ無線システムとの共存に必要な前記情報に基づき、共存のための決定を行い、
   前記第２のコグニティブ無線システムを前記決定に対応するように再構成する、
   異種のコグニティブ無線システムを共存させる方法。
2. 第１のコグニティブ無線システムをあらかじめ共存発見サーバに登録することが、該第１のコグニティブ無線システムの識別子、該第１のコグニティブ無線システムの位置、該第１のコグニティブ無線システムのネットワークアドレスのうちの少なくともひとつを前記共存発見サーバに送ることを含む請求項１記載の方法。
3. 前記共存発見サーバにアクセスして、前記第１のコグニティブ無線システムを発見することが、前記第１のコグニティブ無線システムの識別子および該第１のコグニティブ無線システムのネットワークアドレスを少なくとも得ることによってなされる請求項１記載の方法。
4. 前記第１のコグニティブ無線システムとの共存に必要な前記情報が、
   前記第２のコグニティブ無線システムが有する再構成可能な無線機から得た情報、
   ＴＶホワイトスペースに関する情報を保持するデータベースであるＴＶホワイトスペースデータベースから得た情報、
   前記第１のコグニティブ無線システムと情報を交換して得た情報、
   のうちの少なくともひとつをさらに含む請求項１記載の方法。
5. 前記第２のコグニティブ無線システムが有する再構成可能な無線機からの前記情報が、スペクトラムセンシング情報、位置情報、送信電力情報、動作周波数および帯域幅の情報、動作無線アクセス技術情報、再構成能力のうちの少なくとも１つを含む請求項４記載の方法。
6. ＴＶホワイトスペースデータベースから得た前記情報が、前記第２のコグニティブ無線システムの位置での動作に利用できるＴＶチャンネルについての情報である請求項４記載の方法。
7. 前記第１のコグニティブ無線システムとの共存に必要な前記情報の別のひとつとして、前記共存情報サーバを仲介として用いて、前記ＴＶホワイトスペースデータベースから前記第１のコグニティブ無線システムが得た情報、および前記第１のコグニティブ無線システムとは別のコグニティブ無線システムから前記第１のコグニティブ無線システムが得た情報のうちの少なくともひとつをさらに取得する請求項１記載の方法。
8. 前記第１のコグニティブ無線システムが有する再構成可能な無線機からの前記情報が、スペクトラムセンシング情報、位置情報、送信電力情報、動作周波数および帯域幅の情報、動作無線アクセス技術情報、再構成能力のうちの少なくとも１つを含む請求項１記載の方法。
9. 共存のための決定を行うことが、送信電力を変えることの決定、動作周波数を変えることの決定、動作帯域幅を変えることの決定、動作無線アクセス技術を変えることの決定、送信スケジュールを変えることの決定のうちの少なくともひとつの決定を行う請求項１記載の方法。

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