JP5699569B2 - Wireless communication device - Google Patents

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Description

本発明は、無線通信装置に関し、特にプライマリーユーザが存在する状況でプライマリーユーザに干渉を与えない範囲でセカンダリーユーザが同一周波数を使って通信を行うアンダーレイコグニティブ無線システムを構成する無線通信装置に関する。   The present invention relates to a radio communication apparatus, and more particularly, to a radio communication apparatus that constitutes an underlay cognitive radio system in which a secondary user communicates using the same frequency within a range that does not interfere with the primary user in a situation where the primary user exists.

無線周波数の利用効率を高めるために、電波環境を認識・認知して無線通信に利用する周波数や方式などを適応的に判断するコグニティブ無線が検討されている。コグニティブ無線には2つの方法が考えられる。1つは、周波数を2次的に利用しようとする2次利用者(セカンダリーユーザ)が、1次利用者(プライマリーユーザ)の信号の存在を検知し、プライマリーユーザが存在しない場合のみ、その周波数を利用する方法である。この方法は、オーバーレイコグニティブ無線と呼ばれることがある。もう1つの方法は、プライマリーユーザが存在する状況でも、プライマリーユーザに干渉を与えない範囲で同一の周波数を使って通信を行う方法である。この方法は、アンダーレイコグニティブ無線システムとも呼ばれる。   In order to increase the use efficiency of radio frequency, cognitive radio that recognizes and recognizes the radio wave environment and adaptively determines the frequency and method used for radio communication has been studied. There are two possible methods for cognitive radio. One is that the secondary user (secondary user) who intends to use the frequency secondarily detects the presence of the signal of the primary user (primary user), and the frequency only when the primary user does not exist. It is a method of using. This method may be referred to as overlay cognitive radio. The other method is a method of performing communication using the same frequency in a range in which interference does not occur to the primary user even in a situation where the primary user exists. This method is also referred to as an underlay cognitive radio system.

上記2つの方法を比較すると、オーバーレイコグニティブ無線システムではプライマリーユーザへ干渉を与えることが(理論的には)ないが、周波数利用効率がそれほど高くない。プライマリーユーザへの干渉を適切に抑えることができれば、アンダーレイコグニティブ無線システムの方が周波数利用効率を高めることができる。   Comparing the above two methods, the overlay cognitive radio system does not interfere with the primary user (theoretically), but the frequency utilization efficiency is not so high. If the interference with the primary user can be appropriately suppressed, the underlay cognitive radio system can improve the frequency utilization efficiency.

アンダーレイコグニティブ無線システムでは、プライマリーユーザへの干渉を避けるために、プライマリーユーザからチャネル状態情報(CSI: Channel State Information)を通信することを前提としている。しかしながら、これはプライマリーユーザがセカンダリーユーザに協力することを前提としているため、現実的ではない。   In the underlay cognitive radio system, in order to avoid interference with the primary user, it is assumed that channel state information (CSI) is communicated from the primary user. However, this is not realistic because it assumes that the primary user cooperates with the secondary user.

特開平11−285062号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-285062

L. B. Le and E. Hossain, “Resource Allocation for spectrum underlay in cognitive radio networks”, IEEE Transactions on Wireless Communications., vol. 7, no. 12, pp. 5306-5315, 2008.L. B. Le and E. Hossain, “Resource Allocation for spectrum underlay in cognitive radio networks”, IEEE Transactions on Wireless Communications., Vol. 7, no. 12, pp. 5306-5315, 2008.

プライマリーユーザに与える干渉を推定できれば、セカンダリーユーザは、プライマリーユーザが許容可能な干渉レベルの範囲内でプライマリーユーザと同一の周波数を使って通信可能とすることができる。本発明は、プライマリーユーザからチャネル情報を得ることなく、セカンダリーユーザがプライマリーユーザに与える干渉を推定できる技術を提供することを目的とする。   If the interference given to the primary user can be estimated, the secondary user can communicate using the same frequency as the primary user within the range of the interference level that the primary user can tolerate. An object of this invention is to provide the technique which can estimate the interference which a secondary user gives to a primary user, without acquiring channel information from a primary user.

上記の課題を解決するために、本発明にかかるコグニティブ無線通信装置は、第1の周波数チャネルで位置情報を含む制御メッセージを送信した後に、第2の周波数チャネルでデータ送信を行う他の無線通信装置の存在下で、前記第2の周波数を用いてデータ送信を
行うコグニティブ無線通信装置であって、位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記他の無線通信装置が前記第1の周波数チャネルで送信する制御メッセージの受信電力を測定する制御チャネル受信手段と、前記位置情報取得手段から取得される位置情報および前記制御メッセージに含まれる位置情報に基づいて、前記第2の周波数でデータ送信する際の前記他の無線通信装置に及ぼす与干渉量を推定する与干渉量推定手段と、前記推定される与干渉量に応じて前記第2の周波数における送信出力を制御する送信出力制御手段と、を備える。
In order to solve the above-described problem, the cognitive radio communication apparatus according to the present invention transmits another control message including position information on the first frequency channel and then performs data transmission on the second frequency channel. A cognitive radio communication apparatus that performs data transmission using the second frequency in the presence of an apparatus, wherein the position information acquisition means for acquiring position information, and the other radio communication apparatus includes the first frequency channel. Control channel receiving means for measuring the received power of the control message to be transmitted in the base station, and data transmission at the second frequency based on the position information acquired from the position information acquiring means and the position information included in the control message Interference amount estimating means for estimating the amount of interference exerted on the other wireless communication device at the time, and the second according to the estimated amount of interference It includes a transmission output control means for controlling the transmission output in wave number, the.

与干渉量を推定する具体的な方法としては、例えば、以下の方法がある。   Specific methods for estimating the amount of interference include the following methods, for example.

第1の方法として、与干渉量推定手段は、送受信間の距離と送信周波数をパラメータとする電波伝搬モデルに、前記位置情報取得手段から取得される位置情報および前記制御メッセージに含まれる位置情報に基づいて得られる前記他の無線通信装置との距離と、前記第2の周波数とを適用することで、前記第2の周波数でデータ送信する際の前記他の無線通信装置に及ぼす与干渉量を推定する。   As a first method, the interference amount estimation means includes a radio wave propagation model using a distance between transmission and reception and a transmission frequency as parameters, position information acquired from the position information acquisition means, and position information included in the control message. By applying the distance to the other wireless communication device obtained based on the second frequency and the second frequency, the amount of interference exerted on the other wireless communication device when data is transmitted at the second frequency is reduced. presume.

第2の方法として、与干渉量推定手段は、送受信間の距離と送信周波数と道路またはその周辺の建物に関する情報をパラメータとする電波伝搬モデルに、前記位置情報取得手段から取得される位置情報および前記制御メッセージに含まれる位置情報に基づいて得られる前記他の無線通信装置との距離と、前記第2の周波数と、前記地図データベースから取得される道路幅、道路角、または建物高さとを適用することで、前記第2の周波数でデータ送信する際の前記他の無線通信装置に及ぼす与干渉量を推定する。この場合、無線通信装置は、少なくとも道路幅、道路角、建物高さのいずれかを含む地図データベースを備える必要がある。   As a second method, the interference amount estimation means includes a position information acquired from the position information acquisition means in a radio wave propagation model using information on a distance between transmission and reception, a transmission frequency, and information on roads or surrounding buildings as parameters. Applying the distance from the other wireless communication device obtained based on the position information included in the control message, the second frequency, and the road width, road angle, or building height acquired from the map database By doing so, the amount of interference exerted on the other wireless communication apparatus when data is transmitted at the second frequency is estimated. In this case, the wireless communication apparatus needs to include a map database including at least one of a road width, a road angle, and a building height.

第3の方法として、与干渉量推定手段は、前記制御チャネルの受信電力と、前記位置情報取得手段から取得される位置情報および前記制御メッセージに含まれる位置情報に基づいて得られる前記他の無線通信装置との距離と、から第1の周波数における伝搬損失を推定し、その結果から第2の周波数における伝搬損失を推定して、第2の周波数でデータ送信する際の前記他の無線通信装置に及ぼす与干渉量を推定することができる。   As a third method, the interference amount estimation means includes the other radio obtained based on the received power of the control channel, the position information acquired from the position information acquisition means, and the position information included in the control message. The other wireless communication device when estimating the propagation loss at the first frequency from the distance to the communication device, estimating the propagation loss at the second frequency from the result, and transmitting data at the second frequency Can be estimated.

第4の方法として、与干渉量推定手段は、送受信間の距離と送信周波数と未知パラメータとをパラメータとする電波伝搬モデルにおいて、前記位置情報取得手段から取得される位置情報および前記制御メッセージに含まれる位置情報に基づいて得られる前記他の無線通信装置との距離と、前記第1の周波数と、前記制御メッセージの送信電力と受信電力とから、前記電波伝搬モデルにおける未知パラメータを決定し、該電波伝搬モデルを用いて第2の周波数でデータ送信する際の前記他の無線通信装置に及ぼす与干渉量を推定することができる。この場合、無線通信装置は、前記他の無線通信装置が前記第1の周波数で送信する制御メッセージの送信電力を予め記憶しているか、または該送信電力を取得できる必要がある。   As a fourth method, the amount of interference estimation unit includes the position information acquired from the position information acquisition unit and the control message in a radio wave propagation model using the distance between transmission and reception, the transmission frequency, and an unknown parameter as parameters. Determining an unknown parameter in the radio wave propagation model from the distance to the other wireless communication device obtained based on the position information obtained, the first frequency, the transmission power and the reception power of the control message, It is possible to estimate the amount of interference exerted on the other wireless communication device when data is transmitted at the second frequency using the radio wave propagation model. In this case, the wireless communication apparatus needs to store the transmission power of the control message transmitted by the other wireless communication apparatus at the first frequency in advance or obtain the transmission power.

上記第4の方法を採用する場合には、前記与干渉量推定手段が求めた前記電波伝搬モデルの未知パラメータと、前記他の無線通信装置との距離とを、第2の無線通信装置に送信し、第2の無線通信装置から未知パラメータおよび前記他の無線通信装置との距離とを受信し、第2の無線通信装置から受信した未知パラメータおよび自らが決定した未知パラメータのそれぞれを、前記他の無線通信装置までの距離が近いほど大きな重み付け係数をかけた加重平均を算出し、加重平均された未知パラメータを該電波伝搬モデルに適用して、第2の周波数でデータ送信する際の前記他の無線通信装置に及ぼす与干渉量を推定する。   When the fourth method is employed, the unknown parameter of the radio wave propagation model obtained by the interference amount estimation unit and the distance to the other wireless communication device are transmitted to the second wireless communication device. And receiving the unknown parameter and the distance from the other wireless communication device from the second wireless communication device, and changing the unknown parameter received from the second wireless communication device and the unknown parameter determined by itself to the other The weighted average multiplied by a larger weighting factor is calculated as the distance to the wireless communication device is closer, and the unknown parameter subjected to the weighted average is applied to the radio wave propagation model to transmit the data at the second frequency. The amount of interference exerted on the wireless communication apparatus is estimated.

また、本発明において、指向性を制御可能なアンテナを有しており、前記他の無線通信
装置から受信する制御メッセージに含まれる位置情報と、前記位置情報取得手段から得られる位置情報に基づいて、前記他の無線通信装置が位置する方向に電波を送出しないように前記アンテナの指向性を制御する、ことも好ましい。
In the present invention, the antenna has an antenna capable of controlling directivity, and is based on position information included in a control message received from the other wireless communication apparatus and position information obtained from the position information acquisition means. It is also preferable to control the directivity of the antenna so as not to transmit radio waves in the direction in which the other wireless communication device is located.

なお、本発明は、上記手段の少なくとも一部を有する無線通信装置として捉えることができる。また、本発明は、上記処理の少なくとも一部を含む無線通信方法、およびこの方法を実行するプログラムとして捉えることもできる。上記手段および処理の各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。   The present invention can be understood as a wireless communication apparatus having at least a part of the above means. The present invention can also be understood as a wireless communication method including at least a part of the above processing and a program for executing the method. Each of the above means and processes can be combined with each other as much as possible to constitute the present invention.

本発明によれば、プライマリーユーザからチャネル情報を得ることなく、セカンダリーユーザがプライマリーユーザに与える干渉を推定でき、プライマリーユーザに悪影響を与えない範囲で同一周波数を使った通信が可能となる。   According to the present invention, it is possible to estimate interference that a secondary user gives to the primary user without obtaining channel information from the primary user, and it is possible to perform communication using the same frequency as long as the primary user is not adversely affected.

本実施形態にかかるコグニティブ無線通信装置の機能ブロックを示す図である。It is a figure which shows the functional block of the cognitive radio | wireless communication apparatus concerning this embodiment. 第1の実施形態にかかるコグニティブ無線通信装置の送信出力決定処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the transmission output determination process of the cognitive radio | wireless communication apparatus concerning 1st Embodiment. 第1の実施形態におけるコグニティブ無線通信装置の送信出力を説明する図である。It is a figure explaining the transmission output of the cognitive radio | wireless communication apparatus in 1st Embodiment. 第1の実施形態における与干渉量推定処理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 interference amount estimation process in 1st Embodiment. 第1の実施形態における与干渉量推定処理の別の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows another example of the interference amount estimation process in 1st Embodiment. 第1の実施形態における与干渉量推定処理の別の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows another example of the interference amount estimation process in 1st Embodiment. 第1の実施形態における与干渉量推定処理の別の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows another example of the interference amount estimation process in 1st Embodiment. 第2の実施形態にかかるコグニティブ無線通信装置の送信出力決定処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the transmission output determination process of the cognitive radio | wireless communication apparatus concerning 2nd Embodiment. 第2の実施形態におけるコグニティブ無線通信装置の送信出力を説明する図である。It is a figure explaining the transmission output of the cognitive radio | wireless communication apparatus in 2nd Embodiment. 第3の実施形態にかかるコグニティブ無線通信装置の送信方法決定処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the transmission method determination process of the cognitive radio | wireless communication apparatus concerning 3rd Embodiment. 第3の実施形態におけるコグニティブ無線通信装置の送信方法を説明する図である。It is a figure explaining the transmission method of the cognitive radio | wireless communication apparatus in 3rd Embodiment.

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
〈システム概要〉
本実施形態にかかるコグニティブ無線通信システムは、既存システム(プライマリーユーザ)との間で周波数を共用する。コグニティブ無線通信装置(セカンダリユーザ)は、プライマリーユーザと同一の周波数を使って、プライマリーユーザに干渉を与えないような送信出力で通信を行う。すなわち、本実施形態に係るコグニティブ無線通信システムは、いわゆるアンダーレイ型のコグニティブシステムである。
(First embodiment)
<System overview>
The cognitive radio communication system according to the present embodiment shares a frequency with an existing system (primary user). The cognitive radio communication device (secondary user) uses the same frequency as the primary user and performs communication with a transmission output that does not interfere with the primary user. That is, the cognitive radio communication system according to the present embodiment is a so-called underlay type cognitive system.

ここでは、既存システムおよびコグニティブシステムのいずれもが車車間通信システム
であることを想定して説明するが、既存システムおよびコグニティブシステムのいずれも任意の形態の無線通信システムであってかまわない。
Here, description will be made assuming that both the existing system and the cognitive system are vehicle-to-vehicle communication systems, but both the existing system and the cognitive system may be wireless communication systems of any form.

既存システムはキャリアセンスを用いる多元接続方式であるCSMA/CA方式を採用し、RTS/CTSの制御信号を用いて与干渉を回避している。送信ノードがRTS(Request To Send: 送信要求)メッセージを送信し、受信ノードは受信可能であればCTS
(Clear To Send: 受信準備完了)メッセージを送信する。周囲のノードはRTS/CT
Sメッセージを監視しているので、他ノードがデータ送信している間はデータ送信を控えることで衝突が防止される。ここで、既存システムは、RTS/CTS制御を行う周波数(制御チャネル)と、通信を実際に行う周波数(データチャネル)が異なっている。また、本実施形態においては、RTSメッセージおよびCTSメッセージには、そのメッセージを送信するノードの位置情報が含まれることを想定する。位置情報は、典型的にはGPS装置から取得される緯度・経度情報である。なお必須ではないが、制御チャネルで送信されるメッセージだけでなく、データチャネルで送信されるメッセージにも位置情報が含まれる。
The existing system employs the CSMA / CA method, which is a multiple access method using carrier sense, and avoids interference by using RTS / CTS control signals. If the sending node sends an RTS (Request To Send) message and the receiving node is able to receive it, CTS
(Clear To Send: ready to receive) Send a message. Surrounding nodes are RTS / CT
Since the S message is monitored, collision is prevented by refraining from data transmission while other nodes are transmitting data. Here, in the existing system, a frequency (control channel) for performing RTS / CTS control is different from a frequency (data channel) for actually performing communication. In the present embodiment, it is assumed that the RTS message and the CTS message include location information of a node that transmits the message. The position information is typically latitude / longitude information acquired from a GPS device. Although not essential, the position information is included not only in the message transmitted through the control channel but also in the message transmitted through the data channel.

コグニティブシステムは、少なくとも既存システムのデータチャネルと同じ周波数を利用して通信を行う。したがって、データチャネルでの通信によって既存システムに干渉を与えないように送信出力を制御する必要がある。ここでコグニティブシステムにおける無線通信装置は、既存システムから送信される制御チャネルに基づいて、データチャネルにおいて自らの送信が既存システムに与える干渉量を推定し、与干渉量が許容レベル以下になるように送信出力を制御する。   The cognitive system performs communication using at least the same frequency as the data channel of the existing system. Therefore, it is necessary to control the transmission output so that the existing system is not interfered by communication on the data channel. Here, the wireless communication device in the cognitive system estimates the amount of interference that the transmission of the data channel gives to the existing system based on the control channel transmitted from the existing system, so that the amount of interference is below the allowable level. Controls transmission output.

〈装置構成〉
図1は、本実施形態にかかるコグニティブ無線通信システムを構成する、無線通信装置(コグニティブ無線通信装置)の機能構成を示す概略図である。無線通信装置1は、アンテナ2、高周波部3、AD変換部4、デジタル信号処理部5、GPS装置6および地図データベース7を備える。高周波部3は、無線信号を受信してデジタル信号処理が行いやすい周波数帯に変換したり、送信信号を実際に送信する周波数に変換したりする。AD変換部4は、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換し、送信するデジタル信号をアナログ信号に変換する。なお、無線通信装置1は、アンテナ2から受信した広帯域の信号(例えば、900MHz〜5GHz)を、一括してAD変換して、チャネル選択などを含めて復調処理等はデジタル信号処理部5で実現する。
<Device configuration>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a functional configuration of a radio communication device (cognitive radio communication device) constituting the cognitive radio communication system according to the present embodiment. The wireless communication device 1 includes an antenna 2, a high frequency unit 3, an AD conversion unit 4, a digital signal processing unit 5, a GPS device 6, and a map database 7. The high-frequency unit 3 receives a radio signal and converts it to a frequency band that facilitates digital signal processing, or converts a transmission signal to a frequency that is actually transmitted. The AD conversion unit 4 converts the received analog signal into a digital signal, and converts the digital signal to be transmitted into an analog signal. Note that the wireless communication apparatus 1 collectively AD-converts a wideband signal (for example, 900 MHz to 5 GHz) received from the antenna 2 and realizes demodulation processing including channel selection in the digital signal processing unit 5. To do.

デジタル信号処理部5は、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ダイナミック・リコンフィギュラブルプロセッサなどによっ
て構成することができる。デジタル信号処理部5は、その機能部として、通信制御部51および受信電力測定部52を含む。デジタル信号処理部5は、その他にも変復調等のための機能部を要するが、これらは公知であるため詳しい説明は省略する。
The digital signal processing unit 5 can be configured by a DSP (Digital Signal Processor), an FPGA (Field Programmable Gate Array), a dynamic reconfigurable processor, or the like. The digital signal processing unit 5 includes a communication control unit 51 and a received power measurement unit 52 as functional units. The digital signal processing unit 5 requires other functional units for modulation / demodulation and the like, but these are well-known and will not be described in detail.

通信制御部51は、接続確立処理や、データの送受信処理、チャネルの使用状況を通信相手に通知する処理、利用するチャネルを選択する処理などを行う。受信電力測定部52は、プライマリーユーザの制御チャネルを受信してその受信電力を測定する。   The communication control unit 51 performs a connection establishment process, a data transmission / reception process, a process for notifying a communication partner of a channel usage status, a process for selecting a channel to be used, and the like. The received power measuring unit 52 receives the control channel of the primary user and measures the received power.

GPS装置6は、GPS衛星などからGPS信号を受信して位置情報(緯度・経度情報)を取得するものである。地図データベース7には、道路の幅や交差点における道路の接続角度、建物の位置や高さなどの情報が含まれる。   The GPS device 6 receives a GPS signal from a GPS satellite or the like and acquires position information (latitude / longitude information). The map database 7 includes information such as road width, road connection angle at intersections, and the position and height of buildings.

〈処理フロー〉
図2は、本実施形態にかかるコグニティブ無線通信装置が送信出力を決定する処理の流
れを示すフローチャートである。まず、プライマリーユーザの制御チャネルを受信して、受信電力測定部52が、その受信電力を測定する(S100)。次に、通信制御部51が、所定の送信出力でデータチャネルを送信した場合にプライマリーユーザへ与える干渉量を推定する(S102)。具体的な与干渉量の推定方法については後述する。また、所定の送信出力とは無線通信装置1が送信可能な最大送信出力とすることが典型であるが、最大送信出力以内の任意の出力であってもかまわない。
<Processing flow>
FIG. 2 is a flowchart showing a process flow in which the cognitive radio communication apparatus according to the present embodiment determines the transmission output. First, the control channel of the primary user is received, and the received power measuring unit 52 measures the received power (S100). Next, the communication control unit 51 estimates the amount of interference given to the primary user when the data channel is transmitted with a predetermined transmission output (S102). A specific method for estimating the amount of interference will be described later. The predetermined transmission output is typically the maximum transmission output that can be transmitted by the wireless communication device 1, but may be any output within the maximum transmission output.

次に、推定された与干渉量がプライマリーユーザの許容レベル以上であるか否か判断する(S104)。プライマリーユーザが許容できる干渉レベルは、無線通信装置1は予め知っているものとする。与干渉量が許容レベル以内であれば(S104−NO)、予め定められた送信出力でデータチャネルを送信する。一方、与干渉量が許容レベル以上となる場合(S104−YES)は、与干渉量が許容レベル以内となるように送信出力を変更する(S106)。   Next, it is determined whether the estimated amount of interference is equal to or greater than the allowable level of the primary user (S104). It is assumed that the radio communication apparatus 1 knows in advance the interference level that can be accepted by the primary user. If the amount of interference is within an allowable level (S104-NO), the data channel is transmitted with a predetermined transmission output. On the other hand, when the amount of interference exceeds the allowable level (S104-YES), the transmission output is changed so that the amount of interference falls within the allowable level (S106).

なお、セカンダリーユーザ同士の接続確立は種々の方法によって行うことができる。コグニティブシステムにおいても、制御チャネルとデータチャネルとを異なる周波数としても良いし、一つの周波数チャネルのみを利用しても良い。制御チャネルとデータチャネルを異ならせる場合は、制御チャネルの周波数とプライマリーユーザの周波数と異ならせるのであれば任意の送信出力で制御チャネルを送信することができるが、プライマリーユーザと同一の制御チャネルを用いるのであればこれもプライマリーユーザに干渉を与えない出力で送信する必要がある。そして、プライマリーユーザと同一の周波数であるデータチャネルの送信では、上記で求めた送信出力で送信を行う。   Note that connection establishment between secondary users can be performed by various methods. Also in the cognitive system, the control channel and the data channel may have different frequencies, or only one frequency channel may be used. When the control channel and the data channel are different, the control channel can be transmitted with an arbitrary transmission output as long as the control channel frequency and the primary user frequency are different, but the same control channel as the primary user is used. If this is the case, it is also necessary to transmit at an output that does not interfere with the primary user. And in the transmission of the data channel which is the same frequency as a primary user, it transmits with the transmission output calculated | required above.

図3は、本実施形態にかかるアンダーレイコグニティブ無線通信を説明する図である。図中、ノードNが本無線通信装置1(セカンダリーユーザ)であり、ノードA,Bが既存システムの無線通信装置(プライマリーユーザ)である。点線で示した円11はプライマリーユーザAの制御チャネルの無線通信範囲を示し、点線で示した円12はプライマリーユーザBの制御チャネルの無線通信範囲を示す。セカンダリーユーザNは、プライマリーユーザAから受信する制御チャネルから、データチャネルでプライマリーユーザに与える干渉量が許容レベル以上になる範囲21にプライマリーユーザAが含まれないように、送信出力を決定する。セカンダリーユーザNは同様に、プライマリーユーザBから受信する制御チャネルから、データチャネルでプライマリーユーザに与える干渉量が許容レベル以上になる範囲22にプライマリーユーザが含まれないように、送信出力を決定する。図3の場合では、2つのプライマリーユーザから制御チャネルを受信するので、送信出力も2つ決定されることになるが、いずれのプライマリーユーザにも許容レベル以上の干渉を与えてはいけないので、より小さい方の送信出力が選択される。すなわち、図3に示す例ではデータチャネルの与干渉範囲が円21に示す範囲となるような送信出力が選択される。   FIG. 3 is a diagram for explaining underlay cognitive radio communication according to the present embodiment. In the figure, node N is the wireless communication device 1 (secondary user), and nodes A and B are wireless communication devices (primary users) of the existing system. A circle 11 indicated by a dotted line indicates the wireless communication range of the control channel of the primary user A, and a circle 12 indicated by a dotted line indicates the wireless communication range of the control channel of the primary user B. The secondary user N determines the transmission output from the control channel received from the primary user A so that the primary user A is not included in the range 21 in which the amount of interference given to the primary user on the data channel is greater than or equal to the allowable level. Similarly, the secondary user N determines the transmission output from the control channel received from the primary user B so that the primary user is not included in the range 22 in which the amount of interference given to the primary user on the data channel is greater than or equal to the allowable level. In the case of FIG. 3, since the control channels are received from the two primary users, two transmission outputs are also determined. However, since any primary user should not be given interference above the allowable level, The smaller transmission output is selected. That is, in the example shown in FIG. 3, the transmission output is selected so that the interference range of the data channel is the range indicated by the circle 21.

〈与干渉量推定方法〉
次に、プライマリーユーザへの与干渉量の推定方法について説明する。この推定方法としていくつかの手法が考えられるが、本実施形態においてはプライマリーユーザの制御チャネルに含まれる位置情報および、自端末のGPS装置6から得られる位置情報を利用することを特徴とする。以下、それぞれの推定方法を説明する。
<Method of estimating the amount of interference>
Next, a method for estimating the amount of interference with the primary user will be described. Although several methods can be considered as this estimation method, the present embodiment is characterized in that the position information included in the control channel of the primary user and the position information obtained from the GPS device 6 of the own terminal are used. Hereinafter, each estimation method will be described.

第1の推定方法は、送受信間距離および周波数をパラメータとする電波伝搬モデルを用いて算出される伝搬損失を利用する方法である。図4Aは第1の推定方法のフローチャートを示す。   The first estimation method is a method that uses a propagation loss calculated using a radio wave propagation model using the distance between transmission and reception and the frequency as parameters. FIG. 4A shows a flowchart of the first estimation method.

まず、プライマリーユーザの制御チャネルに含まれる位置情報と、セカンダリーユーザがGPS装置6から得た位置情報とから、プライマリーユーザとセカンダリーユーザの間
の距離(送受信間距離)を算出する(S210)。
First, a distance (inter-transmission / reception distance) between the primary user and the secondary user is calculated from the position information included in the control channel of the primary user and the position information obtained from the GPS device 6 by the secondary user (S210).

次に、電波伝搬モデルに基づいて与干渉量を推定する(S212)。ここで利用する電波伝搬モデルは、例えば、

Figure 0005699569
と表される。ここで、A、B、Cは定数であり、dは送受信間距離[m]、fは送信周波数[Hz]である。なお、伝搬モデルでは送受信装置のアンテナ高を考慮することが多いが、車車間通信においてはアンテナ高がほぼ一定となることから定数Cにアンテナ高が含まれると考えても良い。このような電波伝搬モデルとして、奥村−奏モデル、Walfisch−池上モデル、坂上モデルなどを例に挙げることができる。 Next, the amount of interference is estimated based on the radio wave propagation model (S212). The radio wave propagation model used here is, for example,
Figure 0005699569
It is expressed. Here, A, B, and C are constants, d is a distance between transmission and reception [m], and f is a transmission frequency [Hz]. In the propagation model, the antenna height of the transmission / reception apparatus is often taken into account, but in vehicle-to-vehicle communication, the antenna height may be considered to be included in the constant C because the antenna height is substantially constant. Examples of such radio wave propagation models include the Okumura-Kana model, the Walfisch-Ikegami model, the Sakagami model, and the like.

ここで、送受信間距離dは、ステップS200で求めた距離を適用する。また、送信周波数fは、データチャネルの周波数を適用する。そして、無線通信装置1(セカンダリーユーザ)の所定の送信出力をPt2とすると、プライマリーユーザに与える干渉量Zは、

Figure 0005699569
と推定することができる。 Here, the distance obtained in step S200 is applied to the distance d between transmission and reception. The transmission frequency f is the frequency of the data channel. And if the predetermined transmission output of the wireless communication device 1 (secondary user) is Pt2, the interference amount Z given to the primary user is
Figure 0005699569
Can be estimated.

第2の推定方法は、第1の方法と同様に電波伝搬モデルを用いる点では同じであるが、道路幅、道路角、建物高さなどを考慮するモデルを用いる点が異なる。このような電波伝搬モデルとして、拡張坂上モデル、多賀モデルなどを例に挙げることができる。図4Bに第2の推定方法のフローチャートを示す。   The second estimation method is the same as the first method in that a radio wave propagation model is used, but differs in that a model that considers road width, road angle, building height, and the like is used. As such a radio wave propagation model, an extended Sakagami model, Taga model, etc. can be cited as examples. FIG. 4B shows a flowchart of the second estimation method.

この方法では周囲の道路や建物などの情報が必要となるので、位置情報を元に地図データベース7からこれらの情報を取得する。その他については第1の方法と同様なので詳細な説明は省略する。   In this method, information such as surrounding roads and buildings is required, and therefore such information is acquired from the map database 7 based on the position information. Others are the same as those in the first method, and thus detailed description thereof is omitted.

なお、第1,第2の方法では電波伝搬モデル(伝搬損失推定式)を用いているが、電波伝搬シミュレーションを行ってデータチャネルでプライマリーユーザに与える干渉量を推定してもかまわない。プライマリーユーザおよびセカンダリーユーザの位置情報はそれぞれ取得できるので、シミュレーションに必要なその他の情報(例えば地図データ)を本無線通信装置1に格納しておけば、電波伝搬シミュレーションを行うことができる。   Although the radio wave propagation model (propagation loss estimation formula) is used in the first and second methods, the amount of interference given to the primary user in the data channel may be estimated by performing a radio wave propagation simulation. Since the position information of the primary user and the secondary user can be acquired respectively, radio wave propagation simulation can be performed if other information (for example, map data) necessary for the simulation is stored in the wireless communication device 1.

第3の推定方法は、制御チャネルにおける伝搬損失を推定し、これに基づいてデータチャネルでの伝搬損失を推定する方法である。図4Cに第3の推定方法のフローチャートを示す。   The third estimation method is a method of estimating the propagation loss in the control channel and estimating the propagation loss in the data channel based on this. FIG. 4C shows a flowchart of the third estimation method.

まず制御チャネルに含まれる位置情報とGPS装置6から得られる位置情報に基づいてプライマリーユーザとの間の距離を求める点は第1,第2の方法と同様である(S230)。次に、プライマリーユーザの制御チャネルの受信電力と伝搬モデルから、制御チャネル周波数における伝搬損失を推定する(S232)。そして、制御チャネルでの伝搬損失から算出できるデータチャネルでの伝搬損失を用いて、データチャネルでの与干渉量を推定する(S234)。 First, the point of obtaining the distance between the primary user based on the position information included in the control channel and the position information obtained from the GPS device 6 is the same as in the first and second methods (S230). Next, the propagation loss at the control channel frequency is estimated from the received power of the primary user control channel and the propagation model (S232). Then, the amount of interference in the data channel is estimated using the propagation loss in the data channel that can be calculated from the propagation loss in the control channel (S234).

プライマリーユーザの送信電力Pt1とセカンダリーユーザでの制御チャネルの受信電力Pの間には、l(fc,d)を制御周波数がfcで距離d離れた場合の自由損失、l
rayをレイリー損失、nを雑音電力として、

Figure 0005699569
の関係がある。したがって、制御チャネルでの伝搬損失P/Pt1が求まる。一方、伝搬損失は周波数の2乗に比例するので、セカンダリーユーザがデータチャネルを送信出力Pt2で送信した場合に、プライマリーユーザに与える干渉量Zは、
Figure 0005699569
と表せる。このようにして、データチャネルにおいてプライマリーユーザに与える干渉量を推定することもできる。 Between the transmission power Pt1 of the primary user and the reception power P of the control channel of the secondary user, l f (fc, d) is a free loss when the control frequency is fc and the distance is d, l
ray Rayleigh loss, a n c as noise power,
Figure 0005699569
There is a relationship. Therefore, the propagation loss P / Pt1 in the control channel is obtained. On the other hand, since the propagation loss is proportional to the square of the frequency, when the secondary user transmits the data channel at the transmission output Pt2, the interference amount Z given to the primary user is
Figure 0005699569
It can be expressed. In this way, the amount of interference given to the primary user in the data channel can also be estimated.

第4の推定方法は、プライマリーユーザの制御チャネルの送信出力が既知の場合に適用可能な方法である。この制御チャネルの送信出力は、セカンダリユーザ(無線通信装置1)があらかじめ知っていてもよいし、制御チャネル内に情報として含められていても良い。この場合、制御チャネルのプライマリー・セカンダリー間での伝搬損失が分かるので、電波伝搬モデルに1つの未知パラメータが存在しても、この未知パラメータを算出することができる。   The fourth estimation method is a method applicable when the transmission output of the control channel of the primary user is known. The transmission output of this control channel may be known in advance by the secondary user (wireless communication apparatus 1), or may be included as information in the control channel. In this case, since the propagation loss between the primary and secondary of the control channel is known, even if there is one unknown parameter in the radio wave propagation model, this unknown parameter can be calculated.

図4Dに第4の推定方法のフローチャートを示す。位置情報に基づいてプライマリーユーザとの距離を算出する点(S240)は第1〜第3の方法と同様である。次に、プライマリーユーザの制御チャネルの送信出力と、セカンダリーユーザでの受信電力から電波伝搬モデルのパラメータを推定する(S242)。例えば、上記の式(1)において、定数Aを未知パラメータとみなして、制御チャネルの伝搬損失から定数Aを決定するようにしても良い。また、道路幅をパラメータとして用いる電波伝搬モデルを使用する場合であって、本無線通信装置1が地図データベースを備えていない場合に、道路幅をモデルパラメータとして推定することができる。   FIG. 4D shows a flowchart of the fourth estimation method. The point of calculating the distance to the primary user based on the position information (S240) is the same as in the first to third methods. Next, the parameter of the radio wave propagation model is estimated from the transmission output of the control channel of the primary user and the received power of the secondary user (S242). For example, in the above equation (1), the constant A may be regarded as an unknown parameter, and the constant A may be determined from the propagation loss of the control channel. Further, when the radio wave propagation model using the road width as a parameter is used and the wireless communication apparatus 1 does not include a map database, the road width can be estimated as a model parameter.

なお、複数のプライマリーユーザからの制御チャネルを受信する場合は、それぞれの受信電力に基づいてモデルパラメータを推定することができる。推定されるモデルパラメータは本来同一の値となるべきであるが、誤差などの影響により同じ値とならない。そこで、複数のモデルパラメータが推定された場合には、平均値を利用することも好ましい。ここでは、単純な平均(相加平均)でも良いし、プライマリーユーザとの距離が近いほど大きな重みを付けた加重平均(例えば、距離の逆数の重み付け係数とした加重平均)であっても良い。プライマリーユーザとの距離が近いほど、そのプライマリーユーザからの制御チャネルの受信電力に基づくモデルパラメータは精度良く求められていると考えられるからである。   When receiving control channels from a plurality of primary users, model parameters can be estimated based on the received power. The model parameters to be estimated should originally be the same value, but do not have the same value due to the influence of error or the like. Therefore, when a plurality of model parameters are estimated, it is also preferable to use an average value. Here, a simple average (arithmetic average) may be used, or a weighted average (for example, a weighted average using a weighting coefficient of the reciprocal of the distance) may be used as the distance from the primary user is closer. This is because it is considered that the model parameter based on the received power of the control channel from the primary user is obtained more accurately as the distance from the primary user is closer.

モデルパラメータが推定された後は、第1,第2の推定方法と同様に、電波伝搬モデルを適用してデータチャネルでの与干渉量を推定する(S244)。   After the model parameters are estimated, the amount of interference in the data channel is estimated by applying the radio wave propagation model as in the first and second estimation methods (S244).

〈本実施形態の作用/効果〉
本実施形態によれば、プライマリーユーザ(既存システム)と同一の周波数を用いて通信を行う場合に、プライマリーユーザに与える干渉を抑制できる。この際、既存システムからチャネル情報を送信する必要がないので、既存システムに特別な変更を加える必要がない。そして、プライマリーユーザと同一の周波数が使えることで、周波数の利用効率が向上する。
<Operation / Effect of this embodiment>
According to the present embodiment, when communication is performed using the same frequency as the primary user (existing system), interference given to the primary user can be suppressed. At this time, since it is not necessary to transmit channel information from the existing system, it is not necessary to make a special change to the existing system. And the use efficiency of a frequency improves by using the same frequency as a primary user.

(第2の実施形態)
本実施形態では、与干渉量推定を1つだけのコグニティブ無線通信装置で行うと正確ではないため、複数のコグニティブ無線通信装置が協調しあうことで精度を向上させる。これは、第1の実施形態で説明した、電波伝搬モデルのモデルパラメータを制御チャネルの受信電力に基づいて推定する方法(図4D。第4の推定方法)を用いるときに有効である。すなわち、各コグニティブ無線通信装置で推定したモデルパラメータを装置間で通知しあうことで、より正確なモデルパラメータを取得し、これに基づいて与干渉量を推定することで、推定の精度が向上する。
(Second Embodiment)
In this embodiment, since it is not accurate if the amount of interference estimation is performed with only one cognitive radio communication device, the accuracy is improved by cooperation of a plurality of cognitive radio communication devices. This is effective when using the method (FIG. 4D, the fourth estimation method) for estimating the model parameter of the radio wave propagation model based on the received power of the control channel described in the first embodiment. In other words, the model parameters estimated by each cognitive radio communication device are notified between the devices, so that more accurate model parameters are obtained, and the amount of interference is estimated based on this, thereby improving the accuracy of the estimation. .

図5は、本実施形態にかかるコグニティブ無線通信装置が送信出力を決定する処理の流れを示すフローチャートである。図6は、本実施形態にかかるコグニティブ無線通信装置が送信出力を決定する処理を説明する図である。   FIG. 5 is a flowchart showing a flow of processing in which the cognitive radio communication apparatus according to the present embodiment determines the transmission output. FIG. 6 is a diagram for explaining processing in which the cognitive radio communication apparatus according to the present embodiment determines the transmission output.

コグニティブ無線通信装置(セカンダリーユーザ)は、プライマリーユーザが送信する制御チャネルを受信して、その受信電力を測定する(S300)。ここでは、セカンダリーユーザがプライマリーユーザの制御チャネルの送信電力を予め知っているか、もしくはプライマリーユーザの制御チャネルに送信電力が含まれていることを前提とする。すなわち、セカンダリーユーザはプライマリーユーザの制御チャネルの送信電力を知っていることを前提とする。   The cognitive radio communication device (secondary user) receives the control channel transmitted by the primary user and measures the received power (S300). Here, it is assumed that the secondary user knows in advance the transmission power of the primary user's control channel or that the primary user's control channel includes the transmission power. That is, it is assumed that the secondary user knows the transmission power of the control channel of the primary user.

次に、セカンダリーユーザは、上述した第1の実施形態の第4の推定方法と同様に、電波伝搬モデルのモデルパラメータを推定する(S304)。例えば、上記の式(1)における定数Aを推定する。ここで、セカンダリーユーザとプライマリーユーザの距離や位置情報が必要であれば、制御チャネルに含まれる位置情報を利用すればよい。セカンダリーユーザが複数のプライマリーユーザからの制御チャネルを受信できる場合も、上記第1の実施形態の第4の推定方法で説明した方法と同様に扱えばよい。なお、この場合、周囲に送信するプライマリーユーザとの距離は、複数のプライマリーユーザとの距離の平均としても良いし、最も近いプライマリーユーザの距離としても良い。   Next, the secondary user estimates the model parameter of the radio wave propagation model in the same manner as the fourth estimation method of the first embodiment described above (S304). For example, the constant A in the above equation (1) is estimated. Here, if the distance and position information between the secondary user and the primary user are necessary, the position information included in the control channel may be used. Even when the secondary user can receive control channels from a plurality of primary users, it may be handled in the same manner as the method described in the fourth estimation method of the first embodiment. In this case, the distance to the primary user transmitted to the surroundings may be the average of the distances with a plurality of primary users, or may be the distance of the nearest primary user.

セカンダリーユーザは、推定したモデルパラメータとプライマリーユーザまでの距離とを周囲のセカンダリーユーザに通知する(S304)。この通知は、プライマリーユーザに干渉を与えない方法であれば任意の方法で行えばよい。例えば、プライマリーユーザの制御チャネルと同一の周波数で、かつ、プライマリーユーザに干渉を与えないような送信出力で送信しても良い。この場合、制御チャネルの受信電力に基づいて、セカンダリーからプライマリーへの与干渉量を推定する。また、例えば、プライマリーユーザが利用する周波数とは別の周波数を使って送信してもかまわない。例えば、図6において、セカンダリーユーザNn(n=1〜3)が推定したモデルパラメータをIn、セカンダリーユーザNnと最も近いプライマリーユーザとの距離をrnとする。セカンダリーユーザN1は、モデルパラメータI1と距離r1は自ら推定し、モデルパラメータI2,I3と距離r2,r3はそれぞれセカンダリーユーザN2,N3から取得する。他のセカンダリーユーザについても同様である。そして、セカンダリーユーザは、与干渉量推定に用いるモデルパラメータを、

Figure 0005699569
として決定する。なお、ここでは距離の逆数を重み付け係数とする加重平均を用いたが、距離が近いほど重みが大きくなるような加重平均であれば他の手法を採用してもかまわない。このようにして、全てのセカンダリーユーザにおいて、同一のモデルパラメータIを導くことができる。 The secondary user notifies the surrounding secondary users of the estimated model parameters and the distance to the primary user (S304). This notification may be performed by any method as long as it does not interfere with the primary user. For example, transmission may be performed at the same frequency as the control channel of the primary user and with a transmission output that does not interfere with the primary user. In this case, the amount of interference from the secondary to the primary is estimated based on the received power of the control channel. Further, for example, transmission may be performed using a frequency different from the frequency used by the primary user. For example, in FIG. 6, the model parameter estimated by the secondary user Nn (n = 1 to 3) is In, and the distance between the secondary user Nn and the nearest primary user is rn. The secondary user N1 estimates the model parameter I1 and the distance r1 by itself, and acquires the model parameters I2 and I3 and the distances r2 and r3 from the secondary users N2 and N3, respectively. The same applies to other secondary users. And the secondary user uses the model parameter used for the amount of interference estimation,
Figure 0005699569
Determine as. Here, the weighted average using the reciprocal of the distance as a weighting coefficient is used. However, other methods may be adopted as long as the weight is larger as the distance is closer. In this way, the same model parameter I can be derived for all secondary users.

セカンダリーユーザは、距離に応じた重み付けをして求めたモデルパラメータIを電波伝搬モデルに当てはめて、所定の送信出力でデータチャネルを送信した場合のプライマリーユーザへの与干渉量を推定する(S308)。この与干渉量がプライマリーユーザの許容レベル以上であるか否か判断する(S310)。プライマリーユーザが許容できる干渉レベルは、セカンダリーユーザが予め知っているものとする。与干渉量が許容レベル以内であれば(S310−NO)、予め定められた送信出力でデータチャネルを送信する。一方、与干渉量が許容レベル以上となる場合(S310−YES)は、与干渉量が許容レベル以内となるように送信出力を変更する。   The secondary user applies the model parameter I obtained by weighting according to the distance to the radio wave propagation model, and estimates the amount of interference to the primary user when the data channel is transmitted with a predetermined transmission output (S308). . It is determined whether the amount of interference is equal to or greater than the allowable level of the primary user (S310). Assume that the secondary user knows in advance the interference level that the primary user can tolerate. If the amount of interference is within an allowable level (S310-NO), the data channel is transmitted with a predetermined transmission output. On the other hand, when the amount of interference exceeds the allowable level (S310-YES), the transmission output is changed so that the amount of interference is within the allowable level.

本実施形態に依れば、複数のセカンダリーユーザが協調してモデルパラメータを推定するため、より正確なモデルパラメータの推定が行え、結果としてプライマリーユーザへの与干渉量の推定の精度が向上する。したがって、プライマリーユーザへの与干渉をより効果的に防止することができる。   According to this embodiment, since a plurality of secondary users cooperate to estimate model parameters, more accurate model parameters can be estimated, and as a result, the accuracy of estimating the amount of interference to the primary user is improved. Therefore, interference with the primary user can be prevented more effectively.

(第3の実施形態)
本実施形態では、アンテナ2として指向性が調整可能なアレイアンテナを採用し、プライマリーユーザの位置への電波送出を除くように指向性を調整する。
(Third embodiment)
In this embodiment, an array antenna whose directivity is adjustable is adopted as the antenna 2 and the directivity is adjusted so as to exclude transmission of radio waves to the position of the primary user.

図7は、本実施形態にかかるコグニティブ無線通信装置が送信方法を決定する処理の流れを示すフローチャートである。図8は、本実施形態にかかるコグニティブ無線通信装置が送信方法を決定する処理を説明する図である。   FIG. 7 is a flowchart showing a process flow in which the cognitive radio communication apparatus according to the present embodiment determines a transmission method. FIG. 8 is a diagram for explaining processing in which the cognitive radio communication apparatus according to the present embodiment determines a transmission method.

コグニティブ無線通信装置(セカンダリーユーザ)は、プライマリーユーザが送信する制御チャネルを受信して、その受信電力を測定する(S400)。次に、制御チャネルに含まれるプライマリーユーザの位置情報、および自ノードの位置情報、さらには他のセカンダリーノードから送信される位置情報に基づいて、プライマリーユーザの方向を電波送出範囲から除外しても他のセカンダリーユーザとの通信が可能な位置関係であるか判断する(S402)。プライマリーユーザ方向を除外すると他のセカンダリーユーザと通信できない場合(S402−NO)は、ステップS404に進み、第1の実施形態と同様にして送信出力を決定する。なお、プライマリーユーザ方向を除外すると他のセカンダリーユーザと通信できない場合とは、他のセカンダリーユーザとプライマリーユーザが同じ方向に位置している場合である。   The cognitive radio communication device (secondary user) receives the control channel transmitted by the primary user and measures the received power (S400). Next, even if the primary user's direction is excluded from the radio wave transmission range based on the position information of the primary user included in the control channel, the position information of the own node, and the position information transmitted from another secondary node. It is determined whether the positional relationship is such that communication with other secondary users is possible (S402). If the primary user direction is excluded and communication with other secondary users cannot be performed (S402-NO), the process proceeds to step S404, and the transmission output is determined in the same manner as in the first embodiment. In addition, when a primary user direction is excluded, the case where it cannot communicate with another secondary user is a case where another secondary user and a primary user are located in the same direction.

一方、プライマリーユーザの方向を電波送出範囲から除外しても他のセカンダリーユーザとの通信できる場合(S402−YES)は、ステップS410に進み、所定の送信出力を利用し(S410)、かつプライマリーユーザの位置を除くようにアンテナの指向性を制御する(S412)。プライマリーユーザの方向を除外しても他のセカンダリーユーザと通信ができる場合とは、典型的には図8に示すような場合であり、セカンダリーユーザN1〜N3は、それぞれプライマリーユーザA,Bの方向を除外しても互いに通信できる。   On the other hand, if communication with another secondary user is possible even if the direction of the primary user is excluded from the radio wave transmission range (S402-YES), the process proceeds to step S410, the predetermined transmission output is used (S410), and the primary user The directivity of the antenna is controlled so as to exclude the position (S412). The case where communication with other secondary users is possible even if the direction of the primary user is excluded is typically the case as shown in FIG. 8, and the secondary users N1 to N3 are in the directions of the primary users A and B, respectively. You can communicate with each other even if you exclude.

このように、指向性を調整することでプライマリーユーザに干渉を与えずに、より大きな送信出力でセカンダリーユーザがデータチャネルを送信することができるので、より効率的に周波数を利用することができる。   In this way, by adjusting the directivity, the secondary user can transmit the data channel with a larger transmission output without causing interference to the primary user, so that the frequency can be used more efficiently.

(変形例)
上記第1〜第3の実施形態は適宜組み合わせて実施することができる。たとえば、第3の実施形態において、指向性制御による対応ができない場合に、第2の実施形態と同様の方法によって送信出力を決定しても良い。
(Modification)
The first to third embodiments can be implemented in combination as appropriate. For example, in the third embodiment, when it is not possible to cope with directivity control, the transmission output may be determined by the same method as in the second embodiment.

また、第3の実施形態における指向性制御は、第2の実施形態における推定してモデルパラメータとプライマリーユーザの距離を周囲のセカンダリーノードに通知するとき(図5のステップS304)でのみ適用するようにしても良い。このようにすると、モデルパラメータ等をより多くのセカンダリーユーザと交換することができ、より正確な与干渉量の推定ができる。   In addition, the directivity control in the third embodiment is applied only when the estimation in the second embodiment and the distance between the model parameter and the primary user are notified to the surrounding secondary nodes (step S304 in FIG. 5). Anyway. In this way, model parameters and the like can be exchanged with a larger number of secondary users, and the amount of interference can be estimated more accurately.

1 無線通信装置
2 アンテナ
3 高周波部
4 AD変換部
5 デジタル信号処理部
6 GPS装置
7 地図データベース
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wireless communication apparatus 2 Antenna 3 High frequency part 4 AD conversion part 5 Digital signal processing part 6 GPS apparatus 7 Map database

Claims (5)

第1の周波数チャネルで位置情報を含む制御メッセージを送信した後に、第2の周波数チャネルでデータ送信を行う他の無線通信装置の存在下で、前記第2の周波数を用いてデータ送信を行う無線通信装置であって、
位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記他の無線通信装置が前記第1の周波数チャネルで送信する制御メッセージの受信電力を測定する制御チャネル受信手段と、
前記位置情報取得手段から取得される位置情報および前記制御メッセージに含まれる位置情報に基づいて、前記第2の周波数でデータ送信する際の前記他の無線通信装置に及ぼす与干渉量を推定する与干渉量推定手段と、
前記推定される与干渉量に応じて前記第2の周波数における送信出力を制御する送信出力制御手段と、
を備え、
前記他の無線通信装置が前記第1の周波数チャネルで送信する制御メッセージの送信電力を予め記憶しているか、または該送信電力を取得し、
前記与干渉量推定手段は、送受信間の距離と送信周波数と未知パラメータとをパラメータとする電波伝搬モデルにおいて、前記位置情報取得手段から取得される位置情報および前記制御メッセージに含まれる位置情報に基づいて得られる前記他の無線通信装置との距離と、前記第1の周波数と、前記制御メッセージの送信電力と受信電力とから、前記電波伝搬モデルにおける未知パラメータを決定し、該電波伝搬モデルを用いて第2の周波数でデータ送信する際の前記他の無線通信装置に及ぼす与干渉量を推定する、
無線通信装置。
Radio that transmits data using the second frequency in the presence of another wireless communication device that transmits data on the second frequency channel after transmitting a control message including position information on the first frequency channel A communication device,
Position information acquisition means for acquiring position information;
Control channel receiving means for measuring received power of a control message transmitted by the other wireless communication device on the first frequency channel;
Based on the position information acquired from the position information acquisition means and the position information included in the control message, the amount of interference exerted on the other wireless communication device when data is transmitted at the second frequency is estimated. Interference amount estimation means;
Transmission output control means for controlling the transmission output at the second frequency in accordance with the estimated amount of interference;
With
The other wireless communication device stores in advance the transmission power of the control message transmitted by the first frequency channel, or acquires the transmission power,
The interference amount estimation means is based on position information acquired from the position information acquisition means and position information included in the control message in a radio wave propagation model using a distance between transmission and reception, a transmission frequency, and an unknown parameter as parameters. The unknown parameter in the radio wave propagation model is determined from the distance to the other wireless communication device obtained in the above, the first frequency, the transmission power and the reception power of the control message, and the radio wave propagation model is used. Estimating the amount of interference exerted on the other radio communication device when transmitting data at the second frequency
Wireless communication device.
前記与干渉量推定手段が求めた前記電波伝搬モデルの未知パラメータと、前記他の無線通信装置との距離とを、第2の無線通信装置に送信し、
第2の無線通信装置から未知パラメータおよび前記他の無線通信装置との距離とを受信し、
第2の無線通信装置から受信した未知パラメータおよび自らが決定した未知パラメータのそれぞれを、前記他の無線通信装置までの距離が近いほど大きな重み付け係数をかけた加重平均を算出し、
加重平均された未知パラメータを該電波伝搬モデルに適用して、第2の周波数でデータ送信する際の前記他の無線通信装置に及ぼす与干渉量を推定する、
請求項に記載の無線通信装置。
Transmitting the unknown parameter of the radio wave propagation model obtained by the interference amount estimating means and the distance to the other wireless communication device to a second wireless communication device;
Receiving an unknown parameter and a distance from the other wireless communication device from a second wireless communication device;
Each of the unknown parameter received from the second wireless communication device and the unknown parameter determined by itself is calculated as a weighted average multiplied by a larger weighting factor as the distance to the other wireless communication device is closer,
Applying a weighted average unknown parameter to the radio wave propagation model to estimate the amount of interference exerted on the other wireless communication device when transmitting data at a second frequency;
The wireless communication apparatus according to claim 1 .
第1の周波数チャネルで位置情報を含む制御メッセージを送信した後に、第2の周波数チャネルでデータ送信を行う他の無線通信装置の存在下で、前記第2の周波数を用いてデータ送信を行う無線通信装置であって、
位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記他の無線通信装置が前記第1の周波数チャネルで送信する制御メッセージの受信電力を測定する制御チャネル受信手段と、
前記位置情報取得手段から取得される位置情報および前記制御メッセージに含まれる位置情報に基づいて、前記第2の周波数でデータ送信する際の前記他の無線通信装置に及ぼす与干渉量を推定する与干渉量推定手段と、
前記推定される与干渉量に応じて前記第2の周波数における送信出力を制御する送信出力制御手段と、
を備え
前記与干渉量推定手段は、前記第1の周波数チャネルの受信電力と、前記位置情報取得手段から取得される位置情報および前記制御メッセージに含まれる位置情報に基づいて得られる前記他の無線通信装置との距離と、から第1の周波数における伝搬損失を推定し、その結果から第2の周波数における伝搬損失を推定して、第2の周波数でデータ送信する際の前記他の無線通信装置に及ぼす与干渉量を推定する、
無線通信装置。
Radio that transmits data using the second frequency in the presence of another wireless communication device that transmits data on the second frequency channel after transmitting a control message including position information on the first frequency channel A communication device,
Position information acquisition means for acquiring position information;
Control channel receiving means for measuring received power of a control message transmitted by the other wireless communication device on the first frequency channel;
Based on the position information acquired from the position information acquisition means and the position information included in the control message, the amount of interference exerted on the other wireless communication device when data is transmitted at the second frequency is estimated. Interference amount estimation means;
Transmission output control means for controlling the transmission output at the second frequency in accordance with the estimated amount of interference;
Equipped with a,
The interference amount estimating means is the other radio communication apparatus obtained based on the received power of the first frequency channel, the position information acquired from the position information acquiring means and the position information included in the control message. The propagation loss at the first frequency is estimated from the distance to the first frequency, the propagation loss at the second frequency is estimated from the result, and the data is transmitted to the other radio communication device at the second frequency. Estimating the amount of interference,
Wireless communication device.
複数の他の無線通信装置のそれぞれについて、前記与干渉量推定手段によって与干渉量を推定し、
前記送信出力制御手段は、前記複数の他の無線通信装置のいずれに対しても所定の与干渉量以下となるように前記第2の周波数における送信出力を決定する、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の無線通信装置。
For each of a plurality of other wireless communication devices, the amount of interference is estimated by the amount of interference estimation means,
The transmission output control means determines the transmission output at the second frequency so as to be equal to or less than a predetermined amount of interference for any of the plurality of other wireless communication devices.
The wireless communication apparatus according to any one of claims 1 to 3 .
指向性を制御可能なアンテナを有しており、
前記他の無線通信装置から受信する制御メッセージに含まれる位置情報と、前記位置情報取得手段から得られる位置情報に基づいて、前記他の無線通信装置が位置する方向に電波を送出しないように前記アンテナの指向性を制御する、
請求項1〜のいずれかに記載の無線通信装置。
It has an antenna that can control the directivity,
Based on the position information included in the control message received from the other wireless communication device and the position information obtained from the position information acquisition unit, the radio waves are not transmitted in the direction in which the other wireless communication device is located. Control antenna directivity,
The radio | wireless communication apparatus in any one of Claims 1-4 .
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