JP5833793B2 - 無線通信システムおよび無線通信方法 - Google Patents
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Description
本発明は、一次利用システムが利用していないホワイトスペースを利用する無線通信システムに係り、特に一次利用システムに対する干渉を低減することができる無線通信システムに関する。
［先行技術の説明］ 周波数スペクトルを有効利用するために、ホワイトスペースを活用した無線通信システムがある。
ホワイトスペースを活用した無線通信システムでは、割り当てられた周波数を使用する免許を有する既存の無線システム（一次利用システム）と、免許を持たず、一次利用システムが利用していない周波数スペクトル（ホワイトスペース）を、一時的若しくは限定された地域において利用する二次利用システムとがある。
ホワイトスペースを活用した無線通信システムでは、割り当てられた周波数を使用する免許を有する既存の無線システム（一次利用システム）と、免許を持たず、一次利用システムが利用していない周波数スペクトル（ホワイトスペース）を、一時的若しくは限定された地域において利用する二次利用システムとがある。
周波数利用の調整を行うため、ホワイトスペースを活用した無線通信システムには、データベース（ＤＢ）が設けられている。
そのデータベースには、二次利用システムが周波数スペクトルを使用するための情報（許可情報）が格納され、二次利用システムの基地局は、データベースにアクセスして、許可された条件で周波数スペクトラムを利用する。
そのデータベースには、二次利用システムが周波数スペクトルを使用するための情報（許可情報）が格納され、二次利用システムの基地局は、データベースにアクセスして、許可された条件で周波数スペクトラムを利用する。
［従来のチャネル決定・送信電力決定シーケンス；図６］ 二次利用システムにおける従来のチャネル決定・送信電力決定のシーケンスについて図６を用いて説明する。図６は、二次利用システムにおける従来のチャネル決定・送信電力決定のシーケンスを示すフローチャートである。
図６に示すように、二次利用システムの基地局は、データベースにアクセスし（Ｓ５０１）、データベースから空きチャネル情報として利用可能なチャネル及びそのチャネルで送信してよい送信電力の情報（例えばＥＩＲＰ: Effective Isotropic Radiated Power）等を取得する。
基地局は、取得した情報に基づいて空きチャネルリストを生成すると共に、基地局送信電力を決定する（Ｓ５０２）。
図６に示すように、二次利用システムの基地局は、データベースにアクセスし（Ｓ５０１）、データベースから空きチャネル情報として利用可能なチャネル及びそのチャネルで送信してよい送信電力の情報（例えばＥＩＲＰ: Effective Isotropic Radiated Power）等を取得する。
基地局は、取得した情報に基づいて空きチャネルリストを生成すると共に、基地局送信電力を決定する（Ｓ５０２）。
そして、基地局は、空きチャネルリストに基づいて、上りチャネル及び下りチャネルを決定し（Ｓ５０３）、決定された下りチャネルを用いて、処理Ｓ５０２で決定された送信電力で下り信号を送信する（Ｓ５０４）。
端末局では、基地局からの下り信号の受信を待ち受け（Ｓ６０１）、下り信号を検出したかどうかを判断し（Ｓ６０２）、下り信号を検出した場合には、初期レンジングを送信する（Ｓ６０３）。
尚、端末局が独自にセンシングを行い、自局が利用可能な空きチャネルを検出することもある。
尚、端末局が独自にセンシングを行い、自局が利用可能な空きチャネルを検出することもある。
基地局は、端末局からの初期レンジングを受信する（Ｓ５０５）と、初期レンジングの受信電力に基づいて、端末局送信電力を決定する（Ｓ５０６）。
このようにして、従来の二次利用システムにおけるチャネル決定・送信電力決定のシーケンスが行われる。
このようにして、従来の二次利用システムにおけるチャネル決定・送信電力決定のシーケンスが行われる。
［二次利用システムによる一次利用システムへの干渉：図７］ 次に、二次利用システムによる一次利用システムへの干渉が発生してしまう場合について図７を用いて説明する。図７は、二次利用システムによる一次利用システムへの干渉を示す模式説明図である。
図７に示すように、一次利用システムがカバーする一次利用者エリア４に近接して２次利用システムの基地局１がカバーする二次利用者エリア３がある場合を考える。
二次利用システムの基地局１は、データベースから取得した空きチャネル情報を元に上り／下りチャネルを決定する。
それと共に、端末局２はセンシングを行って、周囲で利用されているチャネルを確認する。
図７に示すように、一次利用システムがカバーする一次利用者エリア４に近接して２次利用システムの基地局１がカバーする二次利用者エリア３がある場合を考える。
二次利用システムの基地局１は、データベースから取得した空きチャネル情報を元に上り／下りチャネルを決定する。
それと共に、端末局２はセンシングを行って、周囲で利用されているチャネルを確認する。
しかし、一次利用システムの端末局５が、例えばテレビ受信機等の受信専用端末である場合、センシングによる検出が不可能であるため、図７に示すように、二次利用システムのエリア端に位置する端末局２の上り送信波が、一次利用システムの端末局５に干渉を与える可能性がある。
また、可搬型のホワイトスペース利用の無線システムにおいては、基地局１がインターネットに接続しない形態も考えられ、その場合にはデータベースへのアクセスが困難となるため、二次利用システムの基地局１からの下り送信波も同様に一次利用システムの端末局５に干渉を与える可能性がある。
更に、二次利用システムでは、端末局の送信電力を基地局における受信電力に基づいて制御することが一般的であるが、マルチパスの影響で受信電力が減衰している場合には、端末局上り送信電力を上げる方向に制御するため、一次利用システムに干渉を与える可能性が大きくなる。
［関連技術］ 尚、ホワイトスペースを利用した無線通信システムに関する技術としては、例えば非特許文献１がある。
非特許文献１では、一次利用者によって未利用の周波数スペクトラムを二次利用者が使用している状態で、一次利用者の復帰があった場合、二次利用者が迅速に退避するためのプロトコルが提案されている。
非特許文献１では、一次利用者によって未利用の周波数スペクトラムを二次利用者が使用している状態で、一次利用者の復帰があった場合、二次利用者が迅速に退避するためのプロトコルが提案されている。
Xin Liu and Zhi Ding，：ESCAPE: A Channel Evacuation Protocol for Spectrum-Agile NetworksIn: IEEE DySPAN， pp292-302(April 2007)
このように、従来の無線通信システムでは、２次利用システムにおいて基地局と端末局との間で同期確立する間に、一時利用システムに対して干渉を与えてしまうことがあり、また、適切な送信電力制御ができずに干渉を与えてしまうことがあるという問題点があった。
本発明は、上記実状に鑑みて為されたもので、一次利用システムに対する与干渉を回避することができる無線通信システムを提供することを目的とする。
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、基地局と端末局との間でホワイトスペースを利用して無線通信を行う無線通信システムであって、基地局が、利用可能なチャネルの情報として基地局空きチャネルリストを生成して記憶しておくと共に、自己の位置情報を取得して記憶しておき、端末局が、利用可能なチャネルの情報として端末局空きチャネルリストを生成して記憶しておくと共に、自己の位置情報を取得して記憶しておき、端末局が、同期確立時に、基地局から下り信号を受信すると、基地局に対して、端末局の位置情報と端末局空きチャネルリストとを微弱無線通信で送信し、基地局が、端末局から微弱無線通信で上り信号を受信すると、受信信号に含まれる端末局の位置情報と基地局の位置情報とに基づいて基地局と端末局との間の距離を算出し、距離に基づいて端末局の上り送信電力を決定し、端末局空きチャネルリストと基地局空きチャネルリストとを比較して、同一の空きチャネルがある場合には、当該同一の空きチャネルを上りチャネル及び下りチャネルとして決定し、同一の空きチャネルが無い場合には、上りチャネルと下りチャネルを異なるチャネルとして決定することを特徴としている。
また、本発明は、上記無線通信システムにおいて、基地局が、利用可能なチャネルの情報を管理するデータベースにアクセスして、データベースから当該基地局が利用可能なチャネルの情報を取得して、基地局空きチャネルリストを生成することを特徴としている。
また、本発明は、上記無線通信システムにおいて、基地局が、センシングによって利用可能なチャネルを特定して、基地局空きチャネルリストを生成し、微弱無線通信によって端末局に下り信号を送信することを特徴としている。
また、本発明は、上記無線通信システムにおいて、基地局が、端末局空きチャネルリストと基地局空きチャネルリストとを比較して、端末局空きチャネルリストと基地局空きチャネルリストに共通の空きチャネルが無い場合には、端末局空きチャネルリストに基づいて上りチャネルを決定し、基地局空きチャネルリストに基づいて下りチャネルを決定することを特徴としている。
本発明によれば、基地局と端末局との間でホワイトスペースを利用して無線通信を行う無線通信システムであって、基地局が、利用可能なチャネルの情報として基地局空きチャネルリストを生成して記憶しておくと共に、自己の位置情報を取得して記憶しておき、端末局が、利用可能なチャネルの情報として端末局空きチャネルリストを生成して記憶しておくと共に、自己の位置情報を取得して記憶しておき、端末局が、同期確立時に、基地局から下り信号を受信すると、基地局に対して、端末局の位置情報と端末局空きチャネルリストとを微弱無線通信で送信し、基地局が、端末局から微弱無線通信で上り信号を受信すると、受信信号に含まれる端末局の位置情報と基地局の位置情報とに基づいて基地局と端末局との間の距離を算出し、距離に基づいて端末局の上り送信電力を決定し、端末局空きチャネルリストと基地局空きチャネルリストとを比較して、同一の空きチャネルがある場合には、当該同一の空きチャネルを上りチャネル及び下りチャネルとして決定し、同一の空きチャネルが無い場合には、上りチャネルと下りチャネルを異なるチャネルとして決定する無線通信システムとしているので、基地局−端末局間の距離に応じて適切な端末局上り送信電力を決定し、端末局上り送信電力を過大に設定するのを防ぎ、また、周囲のシステムが利用していないチャネルを用いて上り／下りの通信を行って、一次利用システムに対する与干渉を抑えることができる効果がある。
また、本発明によれば、基地局が、利用可能なチャネルの情報を管理するデータベースにアクセスして、データベースから当該基地局が利用可能なチャネルの情報を取得して、基地局空きチャネルリストを生成する上記無線通信システムとしているので、簡易な処理で基地局空きチャネルリストを生成できる効果がある。
また、本発明によれば、基地局が、センシングによって利用可能なチャネルを特定して、基地局空きチャネルリストを生成し、微弱無線通信によって端末局に下り信号を送信する上記無線通信システムとしているので、データベースからの情報が利用できない場合でも、端末上り送信電力及び上り／下りチャネルを適切に決定し、一次利用システムに干渉を与えないようにすることができる効果がある。
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。［実施の形態の概要］ 本発明の実施の形態に係る無線通信システムは、ホワイトスペースを利用する無線通信システムの二次利用システムとして用いられ、基地局及び端末局が、広域無線通信が可能な第１の通信処理部と、スペクトラム拡散信号を用いた微弱無線通信を行う第２の通信処理部とを備え、基地局と端末局との間での同期確立時には送信電力の小さい微弱無線通信を行って、一時利用システムに対する与干渉を抑えることができるものである。
また、本発明の実施の形態に係る無線通信システムは、基地局及び端末局が経度緯度の位置情報を取得し、端末局が、同期確立時に基地局に自己の位置情報を通知し、基地局が、取得した基地局の位置情報と受信した端末局の位置情報とに基づいて基地局−端末局間の距離を算出し、当該距離に基づいて端末局上り送信電力の制御を行うものであり、マルチパスの影響によって送信電力を過大に設定してしまうのを防ぎ、一次利用システムに対する与干渉を抑えることができるものである。
また、本発明の実施の形態に係る無線通信システムは、端末局が、センシングによって端末局空きチャネル情報を取得して、同期確立時に基地局に通知し、基地局が、データベースから取得した空きチャネル情報又はセンシングによって取得した基地局空きチャネル情報と、受信した端末局の空きチャネル情報とを比較して、共通する空きチャネルが存在しない場合には、上り／下りで異なるチャネルを使用するものである。
［実施の形態に係る無線通信システムの概略構成：図１］ 本発明の実施の形態に係る無線通信システムの概略構成について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る無線通信システムの概略構成図である。
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る無線通信システム（本システム）は、一次利用者システム５０が使用しないホワイトスペースを利用する二次利用システムであり、エリア１０をカバーするシステムには、基地局１１と端末局１２とが設けられ、エリア２０をカバーするシステムには、基地局２１と端末局２２とが設けられている。
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る無線通信システム（本システム）は、一次利用者システム５０が使用しないホワイトスペースを利用する二次利用システムであり、エリア１０をカバーするシステムには、基地局１１と端末局１２とが設けられ、エリア２０をカバーするシステムには、基地局２１と端末局２２とが設けられている。
また、本システムには、ネットワーク３０に接続するデータベース４０が設けられ、二次利用システムの使用を許可する許可情報として空きチャネル情報を記憶している。データベース４０は、二次利用システム全体の管理者によって管理されている。
基地局１１は、ネットワーク３０を介してデータベース４０にアクセス可能である。
また、基地局２１は、ネットワークに接続せず、データベース４０を利用しないものである。
基地局１１は、ネットワーク３０を介してデータベース４０にアクセス可能である。
また、基地局２１は、ネットワークに接続せず、データベース４０を利用しないものである。
ここでは、エリア１０をカバーする基地局１１と、エリア１０内の端末局１２と、ネットワーク３０、データベース４０とを有する二次利用システムを第１の無線通信システム（第１のシステム）とし、エリア２０をカバーする基地局２１と、エリア２０内の端末２２を備えた二次利用システムを第２の無線通信システム（第２のシステム）として説明する。
つまり、第１のシステムは、本実施の形態の内、データベースを利用可能なシステムの形態であり、第２のシステムはデータベースを利用しない形態である。
つまり、第１のシステムは、本実施の形態の内、データベースを利用可能なシステムの形態であり、第２のシステムはデータベースを利用しない形態である。
［第１のシステムにおける基地局の構成：図２］ 次に、第１のシステムにおける基地局１１の概略構成について図２を用いて説明する。図２は、第１のシステムにおける基地局の概略構成ブロック図である。尚、第２のシステムの基地局２１の構成も基本的には図２と同様である。
図２に示すように、第１のシステムの基地局１１は、制御部３１と、記憶部３２と、無線部３３と、微弱無線部３４と、ＧＰＳ部３５と、インタフェース部３６とを備えている。
制御部３１は、プログラム動作によって実現される処理手段として、通信制御手段と、チャネル決定手段と、送信電力決定手段と、センシング手段とを備えている。
図２に示すように、第１のシステムの基地局１１は、制御部３１と、記憶部３２と、無線部３３と、微弱無線部３４と、ＧＰＳ部３５と、インタフェース部３６とを備えている。
制御部３１は、プログラム動作によって実現される処理手段として、通信制御手段と、チャネル決定手段と、送信電力決定手段と、センシング手段とを備えている。
各構成部分について説明する。
記憶部３２は、制御部３１における処理プログラムを記憶すると共に、制御部３１によって生成された基地局空きチャネルリストを記憶する。
また、本システムの特徴として、端末局１２と自局との間の距離に応じて、基地局下り送信電力及び端末局上り送信電力を決定するための情報を記憶している。この情報については後述する。
記憶部３２は、制御部３１における処理プログラムを記憶すると共に、制御部３１によって生成された基地局空きチャネルリストを記憶する。
また、本システムの特徴として、端末局１２と自局との間の距離に応じて、基地局下り送信電力及び端末局上り送信電力を決定するための情報を記憶している。この情報については後述する。
無線部３３は、従来と同様に、端末局１２との間で無線信号の送受信を行う。無線部３３は、微弱無線部３４よりも大きい電力での送受信を行う。
微弱無線部３４は、本システムの特徴部分であり、低電力の微弱無線による送受信を行う。
ＧＰＳ部３５は、人工衛星を利用して自己の位置情報（経度緯度の情報）を取得する。
インタフェース部３６は、ネットワーク３０に接続する。
微弱無線部３４は、本システムの特徴部分であり、低電力の微弱無線による送受信を行う。
ＧＰＳ部３５は、人工衛星を利用して自己の位置情報（経度緯度の情報）を取得する。
インタフェース部３６は、ネットワーク３０に接続する。
制御部３１は、基地局１１全体の制御を行い、従来と同様に端末局１２との通信制御を行うと共に、本システムの特徴として、一次利用システムに干渉を与えないように上り／下りチャネルを決定する処理や、距離に応じて送信電力を決定する処理を行う。
制御部３１の各処理手段について説明する。
通信制御手段は、従来と同様の端末局１２との通信に伴う信号処理に加えて、本システムの特徴として、端末局１２との同期確立時には微弱無線通信に伴うスペクトラム拡散／逆拡散処理を行う。
通信制御手段は、従来と同様の端末局１２との通信に伴う信号処理に加えて、本システムの特徴として、端末局１２との同期確立時には微弱無線通信に伴うスペクトラム拡散／逆拡散処理を行う。
チャネル決定手段は、記憶部３２に記憶されている基地局空きチャネルリストと、端末局１２から受信した端末局空きチャネルリストとを比較して、上りチャネル／下りチャネルを決定する。
本システムでは、双方に共通の空きチャネルが無い場合には上りチャネルと下りチャネルとを異なるチャネルとして決定する。これにより、一次利用システムに対する干渉を与えにくくするものである。
本システムでは、双方に共通の空きチャネルが無い場合には上りチャネルと下りチャネルとを異なるチャネルとして決定する。これにより、一次利用システムに対する干渉を与えにくくするものである。
送信電力決定手段は、基地局１１の下り送信電力と、端末局１２の上り送信電力を決定する。
第１のシステムの特徴として、送信電力決定手段は、基地局１１と端末局１２との間の距離と、端末局受信電力とに基づいて基地局１１の下り送信電力を決定する。
また、送信電力決定手段は、当該距離に基づいて端末局１２の上り送信電力を決定する。
送信電力決定については、後述する。
第１のシステムの特徴として、送信電力決定手段は、基地局１１と端末局１２との間の距離と、端末局受信電力とに基づいて基地局１１の下り送信電力を決定する。
また、送信電力決定手段は、当該距離に基づいて端末局１２の上り送信電力を決定する。
送信電力決定については、後述する。
センシング手段は、一次利用システム及び二次利用システムの信号をセンシングする。センシングの方法は、既知の方法でよい。
第２のシステムにおける基地局２１のように、データベースからの空きチャネル情報を利用できない場合には、制御部３１が、センシング手段１２４におけるセンシングの結果に基づいて空きチャネルリストを生成する。
第２のシステムにおける基地局２１のように、データベースからの空きチャネル情報を利用できない場合には、制御部３１が、センシング手段１２４におけるセンシングの結果に基づいて空きチャネルリストを生成する。
［端末局の構成：図３］ 次に、端末局１２の構成について図３を用いて説明する。図３は、端末局１２の構成ブロック図である。
図３に示すように、端末局１２は、制御部４１と、記憶部４２と、無線部４３と、微弱無線部４４と、ＧＰＳ部４５とを備えている。
図３に示すように、端末局１２は、制御部４１と、記憶部４２と、無線部４３と、微弱無線部４４と、ＧＰＳ部４５とを備えている。
制御部４１は、端末局１２全体の制御を行い、基地局１１との通信制御や、センシングに基づく空きチャネルリストの生成等を行う。
記憶部４２は、制御部４１における処理プログラムを記憶すると共に、制御部４１によって生成された端末局空きチャネルリストを記憶する。
無線部４３は、基地局１１と無線通信を行う。
微弱無線部４４は、同期確立時に低電力の微弱無線による送受信を行う。
ＧＰＳ部４５は、自己の位置情報を取得する。
端末局１２の動作については、後述するシーケンスの中で説明する。
記憶部４２は、制御部４１における処理プログラムを記憶すると共に、制御部４１によって生成された端末局空きチャネルリストを記憶する。
無線部４３は、基地局１１と無線通信を行う。
微弱無線部４４は、同期確立時に低電力の微弱無線による送受信を行う。
ＧＰＳ部４５は、自己の位置情報を取得する。
端末局１２の動作については、後述するシーケンスの中で説明する。
［第１のシステムにおけるチャネル決定及び送信電力決定のシーケンス：図４］ 次に、第１のシステムにおけるチャネル決定及び送信電力決定のシーケンスについて図４を用いて説明する。図４は、第１のシステムにおけるチャネル決定及び送信電力決定のシーケンスの説明図である。
上述したように、第１のシステムでは、基地局１１がデータベース４０にアクセス可能となっており、図４に示すように、基地局１１は、データベース４０にアクセスして、データベース４０から利用可能なチャネル及び許可される送信電力の情報（例えばＥＩＲＰ）等を含む空きチャネル情報を取得する（Ｓ１０１）。
上述したように、第１のシステムでは、基地局１１がデータベース４０にアクセス可能となっており、図４に示すように、基地局１１は、データベース４０にアクセスして、データベース４０から利用可能なチャネル及び許可される送信電力の情報（例えばＥＩＲＰ）等を含む空きチャネル情報を取得する（Ｓ１０１）。
そして、基地局１１は、取得した情報に基づいて基地局空きチャネルリストを生成して記憶部３２に格納すると共に、許容ＥＩＲＰ以内となるよう基地局下り送信電力を決定する（Ｓ１０２）。基地局下り送信電力は、無線部３３からの送信電力である。
ここでは、ある程度の伝搬路損失を見込んで、多少余裕を持った送信電力値に決定する。
そして、基地局１１は、基地局空きチャネルリストに基づいて下りチャネルを決定し（Ｓ１０３）、下り信号を送信する（Ｓ１０４）。
ここでは、ある程度の伝搬路損失を見込んで、多少余裕を持った送信電力値に決定する。
そして、基地局１１は、基地局空きチャネルリストに基づいて下りチャネルを決定し（Ｓ１０３）、下り信号を送信する（Ｓ１０４）。
一方、端末局１２では、センシングを行って利用可能なチャネルをサーチすると共に、基地局からの下り信号を待ち受ける（Ｓ２０１）。また、ＧＰＳ部４５で自己の位置情報を取得し、記憶しておく。
端末局１２の制御部４１は、センシングの結果に基づいて端末局空きチャネルリストを生成して記憶部４２に記憶する（Ｓ２０２）。
端末局１２の制御部４１は、センシングの結果に基づいて端末局空きチャネルリストを生成して記憶部４２に記憶する（Ｓ２０２）。
そして、端末局１２は、基地局１１からの下り信号を検出すると（Ｓ２０３）、受信したチャネルを用いて、端末局基本情報をスペクトル拡散信号で低電力上り信号として基地局１１に送信する。端末局基本情報としては、端末局空きチャネルリストと、端末局１２の位置情報が含まれる。
端末局１２からの上り信号を微弱無線通信とすることで、同期確立時における一次利用システムに対する与干渉を防ぐものである。
端末局１２からの上り信号を微弱無線通信とすることで、同期確立時における一次利用システムに対する与干渉を防ぐものである。
基地局１１は、端末局１２から端末局基本情報を受信すると（Ｓ１０５）、端末局基本情報に含まれる端末局空きチャネルリストと、記憶部３２に記憶されている基地局空きチャネルリストとを比較する（Ｓ１０６）。
そして、基地局１１は、端末局空きチャネルリストと基地局空きチャネルリストとで同一の空きチャネルが存在するか否かを判断する（Ｓ１０７）。
処理Ｓ１０７において、同一の空きチャネルが存在する場合（Yesの場合）には、基地局１１は、上りチャネルと下りチャネルを当該同一の空きチャネルに決定する。つまり、基地局１１と端末局１２とで共通の空きチャネルがあれば、上り／下りチャネルを同一チャネルとする（Ｓ１０８）。
これにより、干渉を起こすことなく周波数資源を有効活用できるものである。
処理Ｓ１０７において、同一の空きチャネルが存在する場合（Yesの場合）には、基地局１１は、上りチャネルと下りチャネルを当該同一の空きチャネルに決定する。つまり、基地局１１と端末局１２とで共通の空きチャネルがあれば、上り／下りチャネルを同一チャネルとする（Ｓ１０８）。
これにより、干渉を起こすことなく周波数資源を有効活用できるものである。
また、処理Ｓ１０７で同一の空きチャネルが存在しない場合（Noの場合）には、基地局１１は、上りチャネルと下りチャネルを別チャネルとして決定し、下りチャネルは基地局空きチャネルリストに基づいて決定し、上りチャネルは端末局空きチャネルリストに基づいて決定する（Ｓ１１１）。
これにより、共通の空きチャネルが無い場合でも、基地局１１、端末局１２の送信信号が干渉を与えないようにするものである。
これにより、共通の空きチャネルが無い場合でも、基地局１１、端末局１２の送信信号が干渉を与えないようにするものである。
更に、基地局１１は、処理Ｓ１０５で受信した端末局基本情報から端末局１２の位置情報を読み出すと共に、ＧＰＳ３５から自己の位置情報を取得し、基地局１１の位置情報と端末局１２の位置情報から基地局１１と端末局１２との間の距離（基地局−端末局間距離）を算出する（Ｓ１１０）。
そして、基地局１１は、処理Ｓ１１０で算出された距離に基づいて、端末局上り送信電力を決定する（Ｓ１１１）。その際に処理Ｓ１０５における上り信号の受信電力（基地局受信電力）も考慮する。
第１のシステムでは、基地局１１の記憶部３２に、端末局上り送信電力を決定するための情報として、例えば、基地局−端末局間距離とデフォルトの端末局上り送信電力とを対応付けて記憶しておき、算出された基地局−端末局間距離に対応する送信電力を読み出して端末局上り送信電力として決定する。
第１のシステムでは、基地局１１の記憶部３２に、端末局上り送信電力を決定するための情報として、例えば、基地局−端末局間距離とデフォルトの端末局上り送信電力とを対応付けて記憶しておき、算出された基地局−端末局間距離に対応する送信電力を読み出して端末局上り送信電力として決定する。
更に、基地局１１の記憶部３２には、基地局−端末局間距離に対応して、微弱無線通信における適正な基地局受信電力の範囲が記憶されており、処理Ｓ１０５における基地局受信電力が適正な範囲から外れている場合には、基地局１１は、端末上り送信電力をデフォルトの値よりも大きい値又は小さい値として決定する。
また、基地局１１は、同期確立後の通信時においても、基地局受信電力が適切な範囲となるよう端末上り送信電力を制御するようにしてもよい。
例えば、基地局受信電力をPriとすると、その信号を端末局が規定の電力Ptiで送信しているとすれば、伝搬減衰量Hは、H＝Pri／Pti と表される。
そして、同期確立後の実際の通信で端末に受信させたい電力をPrとすれば、必要な送信電力Ptは、 Pt＝Pr／H となる。
このようにして、端末局上り送信電力が決定される。
例えば、基地局受信電力をPriとすると、その信号を端末局が規定の電力Ptiで送信しているとすれば、伝搬減衰量Hは、H＝Pri／Pti と表される。
そして、同期確立後の実際の通信で端末に受信させたい電力をPrとすれば、必要な送信電力Ptは、 Pt＝Pr／H となる。
このようにして、端末局上り送信電力が決定される。
但し、基地局受信電力だけで決めると、マルチパスの影響等で、距離が近いにもかかわらず過大な電力を要求する端末局が現れる可能性があるので、その場合には、距離により決まる送信電力と基地局受信電力で決まる送信電力との中間値を採る等して、電力を抑え気味に制御する。
このようにして第１のシステムにおけるチャネル決定及び送信電力決定のシーケンスが行われる。
このようにして第１のシステムにおけるチャネル決定及び送信電力決定のシーケンスが行われる。
［第２のシステムにおけるチャネル決定及び送信電力決定のシーケンス：図５］ 次に、第２のシステムにおけるチャネル決定及び送信電力決定のシーケンスについて図５を用いて説明する。図５は、第２のシステムにおけるチャネル決定及び送信電力決定のシーケンスの説明図である。
第２のシステムは、基地局２１がデータベース４０にアクセスできない場合の形態であり、データベース４０からの情報を利用しないものである。
そのため、図５に示すように、基地局２１は、センシングを行って、チャネルの使用状況を確認する（Ｓ３０１）。
そして、基地局２１は、センシングの結果に基づいて、基地局（ＢＳ：Base Station）空きチャネルリストを生成して記憶する（Ｓ３０２）。
第２のシステムは、基地局２１がデータベース４０にアクセスできない場合の形態であり、データベース４０からの情報を利用しないものである。
そのため、図５に示すように、基地局２１は、センシングを行って、チャネルの使用状況を確認する（Ｓ３０１）。
そして、基地局２１は、センシングの結果に基づいて、基地局（ＢＳ：Base Station）空きチャネルリストを生成して記憶する（Ｓ３０２）。
基地局２１は、基地局空きチャネルリストに基づいて、下りチャネルを決定する（Ｓ３０３）。
そして、第２のシステムの特徴として、基地局２１は、スペクトル拡散信号を用いた低電力送信により、下り同期信号を送信する（Ｓ３０４）。第２のシステムでは、許容される送信電力が不明であるため、他のシステムに干渉を与えないよう、できるだけ小さい電力で送信することが必要であり、基地局２１も微弱無線通信を行う。
そして、第２のシステムの特徴として、基地局２１は、スペクトル拡散信号を用いた低電力送信により、下り同期信号を送信する（Ｓ３０４）。第２のシステムでは、許容される送信電力が不明であるため、他のシステムに干渉を与えないよう、できるだけ小さい電力で送信することが必要であり、基地局２１も微弱無線通信を行う。
端末局２２は、第１のシステムと同様にセンシングを行い、下り同期信号を待ち受け（Ｓ４０１）、センシングの結果に基づいて端末局空きチャネルリストを生成して記憶する（Ｓ４０２）。
そして、端末局２２は、基地局１１からの下り信号を検出すると（Ｓ４０３）、受信したチャネルで、端末局２２の情報として、ＣＰＥ（Customer Premises Equipment）基本情報（端末局基本情報）をスペクトル拡散信号で低電力送信する。ＣＰＥ基本情報としては、端末局空きチャネルリスト、位置情報、ＣＩＮＲ（Carrier to Interference and Noise Ratio；搬送波レベル対干渉・雑音比）、端末受信電力の情報がある。
ＣＩＮＲは、スペクトル拡散信号を受信する際に必然的に生成されるものである。
そして、端末局２２は、基地局１１からの下り信号を検出すると（Ｓ４０３）、受信したチャネルで、端末局２２の情報として、ＣＰＥ（Customer Premises Equipment）基本情報（端末局基本情報）をスペクトル拡散信号で低電力送信する。ＣＰＥ基本情報としては、端末局空きチャネルリスト、位置情報、ＣＩＮＲ（Carrier to Interference and Noise Ratio；搬送波レベル対干渉・雑音比）、端末受信電力の情報がある。
ＣＩＮＲは、スペクトル拡散信号を受信する際に必然的に生成されるものである。
基地局２１は、端末局２２からのＣＰＥ基本情報を含む上り信号を受信すると（Ｓ３０５）、受信したＣＰＥ基本情報に含まれる端末局空きチャネルリストと、記憶部に記憶されている基地局空きチャネルリストとを比較して（Ｓ３０６）、基地局２１と端末局２２とで同一の空きチャネルが存在するかどうかを判断する（Ｓ３０７）。
ここで、基地局２１は、ＣＰＥ基本情報に含まれるＣＩＮＲを用いて、端末局空きチャネルリストの確認を行うことができる。
ＣＩＮＲは、端末局２２が実際にスペクトラム拡散信号を受信して測定したものであり、受信信号レベルを除算（対数なら減算）すれば、干渉波の電力を把握することができる。
つまり、端末局２２の位置において、そのチャネルが空いているかどうか、より正確に判断することができるものである。
ＣＩＮＲは、端末局２２が実際にスペクトラム拡散信号を受信して測定したものであり、受信信号レベルを除算（対数なら減算）すれば、干渉波の電力を把握することができる。
つまり、端末局２２の位置において、そのチャネルが空いているかどうか、より正確に判断することができるものである。
基地局２１と端末局２２とで同一の空きチャネルが存在する場合（Yesの場合）には、基地局２１は、当該空きチャネルを上り／下りチャネルとして決定する（Ｓ３０８）。
また、基地局２１と端末局２２とで同一の空きチャネルが存在しない場合には、基地局２１は、上りチャネルと下りチャネルを別々のチャネルとして決定する（Ｓ３０９）。
また、基地局２１と端末局２２とで同一の空きチャネルが存在しない場合には、基地局２１は、上りチャネルと下りチャネルを別々のチャネルとして決定する（Ｓ３０９）。
また、基地局２１は、処理Ｓ３０５でＣＰＥ基本情報を受信すると、基地局２１の位置情報と端末局２２の位置情報とに基づいて、基地局−端末局間距離を算出する（Ｓ３１０）。
そして、基地局２１は、端末局受信電力の情報及び基地局−端末局間距離に基づいて、下り送信電力を決定する（Ｓ３１１）。
そして、基地局２１は、端末局受信電力の情報及び基地局−端末局間距離に基づいて、下り送信電力を決定する（Ｓ３１１）。
更に、基地局２１は、基地局受信電力の情報と、基地局−端末端末局間距離に基づいて、端末局上り送信電力を決定する（Ｓ３１２）。
また、基地局２１は、基地局受信電力以外にも、ＣＩＮＲを用いて必要十分な端末局上り送信電力を決定してもよいし、更に、基地局受信電力の情報の代わりに端末局受信電力の情報を用いることも可能である。
また、基地局２１は、基地局受信電力以外にも、ＣＩＮＲを用いて必要十分な端末局上り送信電力を決定してもよいし、更に、基地局受信電力の情報の代わりに端末局受信電力の情報を用いることも可能である。
そして、いずれの場合でも、端末局上り送信電力を上げる制御を行う場合には、基地局端末局間距離を参照して、距離に応じた適切な範囲を超えないように制御する。
同期確立後は、ＣＩＮＲのフィードバックにより、相手が信号を受信するのに必要な最小限の電力で通信が行われる。
このようにして、第２のシステムにおけるチャネル決定・送信電力決定のシーケンスが行われるものである。
同期確立後は、ＣＩＮＲのフィードバックにより、相手が信号を受信するのに必要な最小限の電力で通信が行われる。
このようにして、第２のシステムにおけるチャネル決定・送信電力決定のシーケンスが行われるものである。
［実施の形態の効果］ 本発明の実施の形態に係る第１の無線通信システムによれば、基地局１１が二次利用システムのデータベース４０にアクセス可能であり、基地局１１及び端末局１２がそれぞれ自局の位置情報を取得しておき、同期確立時に、端末局１２が微弱無線通信で端末局空きチャネルリストと自己の位置情報を送信し、基地局１１が、データベース４０に基づいて生成した基地局空きチャネルリストと、端末局１２からの端末局空きチャネルリストとを比較して、共通の空きチャネルがあれば当該空きチャネルを上り／下りチャネルとして決定し、共通の空きチャネルがなければ上りチャネルと下りチャネルを異なるチャネルとして決定し、基地局１１の位置情報と端末局１２の位置情報から基地局−端末局間の距離を算出して、当該距離に基づいて端末局上り送信電力を決定する無線通信システムとしているので、上り通信の送信電力を必要以上に大きくしないようにして、一次利用システムに対する与干渉を回避することができる効果がある。
また、本発明の実施の形態に係る第得の無線通信システムによれば、基地局２１がＤＢ４０にアクセスできない場合に、基地局２１及び端末局２２がそれぞれ自局の位置情報を取得しておき、同期確立時に、端末局２２が微弱無線通信で端末局空きチャネルリストと自己の位置情報を送信し、基地局２１が、センシングに基づいて生成した基地局空きチャネルリストと、端末局２２からの端末局空きチャネルリストとを比較して、共通の空きチャネルがあれば当該空きチャネルを上り／下りチャネルとして決定し、共通の空きチャネルがなければ上りチャネルと下りチャネルを異なるチャネルとして決定し、基地局２１の位置情報と端末局２２の位置情報から基地局−端末局間の距離を算出して、当該距離に基づいて端末局上り送信電力を決定する無線通信システムとしているので、上り通信の送信電力を必要以上に大きくしないようにして、一次利用システムに対する与干渉を回避することができる効果がある。
本発明は、一次利用システムに対する与干渉を回避することができる無線通信システムに適している。
１，１１，２１...基地局、 ２，５，１２，２２...端末局、 ３，１０，２０...二次利用者エリア、 ４，５０...一次利用者エリア、 ３０...ネットワーク、 ４０...データベース、 ３１，４１...制御部、 ３２，４２...記憶部、 ３３，４３...無線部、 ３４，４４...微弱無線部、 ３５,４５...ＧＰＳ部、 ３６...インタフェース部
Claims (12)
- 基地局と端末局との間でホワイトスペースを利用して無線通信を行う無線通信システムであって、
前記基地局が、利用可能なチャネルの情報として基地局空きチャネルリストを生成して記憶しておくと共に、自己の位置情報を取得して記憶しておき、
前記端末局が、利用可能なチャネルの情報として端末局空きチャネルリストを生成して記憶しておくと共に、自己の位置情報を取得して記憶しておき、
前記端末局が、同期確立時に、前記基地局から下り信号を受信すると、前記基地局に対して、前記端末局の位置情報と前記端末局空きチャネルリストとを微弱無線通信で送信し、
前記基地局が、前記端末局から微弱無線通信で上り信号を受信すると、前記受信信号に含まれる前記端末局の位置情報と前記基地局の位置情報とに基づいて前記基地局と前記端末局との間の距離を算出し、前記距離に基づいて前記端末局の上り送信電力を決定し、前記端末局空きチャネルリストと前記基地局空きチャネルリストとを比較して、同一の空きチャネルがある場合には、当該同一の空きチャネルを上りチャネル及び下りチャネルとして決定し、同一の空きチャネルが無い場合には、上りチャネルと下りチャネルを異なるチャネルとして決定することを特徴とする無線通信システム。 - 基地局が、利用可能なチャネルの情報を管理するデータベースにアクセスして、前記データベースから当該基地局が利用可能なチャネルの情報を取得して、基地局空きチャネルリストを生成することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
- 基地局が、センシングによって利用可能なチャネルを特定して、基地局空きチャネルリストを生成し、微弱無線通信によって端末局に下り信号を送信することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
- 基地局が、端末局空きチャネルリストと基地局空きチャネルリストとを比較して、前記端末局空きチャネルリストと前記基地局空きチャネルリストに共通の空きチャネルが無い場合には、前記端末局空きチャネルリストに基づいて上りチャネルを決定し、前記基地局空きチャネルリストに基づいて下りチャネルを決定することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
- 基地局が、端末局空きチャネルリストと基地局空きチャネルリストとを比較して、前記端末局空きチャネルリストと前記基地局空きチャネルリストに共通の空きチャネルが無い場合には、前記端末局空きチャネルリストに基づいて上りチャネルを決定し、前記基地局空きチャネルリストに基づいて下りチャネルを決定することを特徴とする請求項２記載の無線通信システム。
- 基地局が、端末局空きチャネルリストと基地局空きチャネルリストとを比較して、前記端末局空きチャネルリストと前記基地局空きチャネルリストに共通の空きチャネルが無い場合には、前記端末局空きチャネルリストに基づいて上りチャネルを決定し、前記基地局空きチャネルリストに基づいて下りチャネルを決定することを特徴とする請求項３記載の無線通信システム。
- 基地局と端末局との間でホワイトスペースを利用して無線通信を行う無線通信方法であって、
前記基地局が、利用可能なチャネルの情報として基地局空きチャネルリストを生成して記憶しておくと共に、自己の位置情報を取得して記憶しておき、
前記端末局が、利用可能なチャネルの情報として端末局空きチャネルリストを生成して記憶しておくと共に、自己の位置情報を取得して記憶しておき、
前記端末局が、同期確立時に、前記基地局から下り信号を受信すると、前記基地局に対して、前記端末局の位置情報と前記端末局空きチャネルリストとを微弱無線通信で送信し、
前記基地局が、前記端末局から微弱無線通信で上り信号を受信すると、前記受信信号に含まれる前記端末局の位置情報と前記基地局の位置情報とに基づいて前記基地局と前記端末局との間の距離を算出し、前記距離に基づいて前記端末局の上り送信電力を決定し、前記端末局空きチャネルリストと前記基地局空きチャネルリストとを比較して、同一の空きチャネルがある場合には、当該同一の空きチャネルを上りチャネル及び下りチャネルとして決定し、同一の空きチャネルが無い場合には、上りチャネルと下りチャネルを異なるチャネルとして決定することを特徴とする無線通信方法。 - 基地局が、利用可能なチャネルの情報を管理するデータベースにアクセスして、前記データベースから当該基地局が利用可能なチャネルの情報を取得して、基地局空きチャネルリストを生成することを特徴とする請求項７記載の無線通信方法。
- 基地局が、センシングによって利用可能なチャネルを特定して、基地局空きチャネルリストを生成し、微弱無線通信によって端末局に下り信号を送信することを特徴とする請求項７記載の無線通信方法。
- 基地局が、端末局空きチャネルリストと基地局空きチャネルリストとを比較して、前記端末局空きチャネルリストと前記基地局空きチャネルリストに共通の空きチャネルが無い場合には、前記端末局空きチャネルリストに基づいて上りチャネルを決定し、前記基地局空きチャネルリストに基づいて下りチャネルを決定することを特徴とする請求項７記載の無線通信方法。
- 基地局が、端末局空きチャネルリストと基地局空きチャネルリストとを比較して、前記端末局空きチャネルリストと前記基地局空きチャネルリストに共通の空きチャネルが無い場合には、前記端末局空きチャネルリストに基づいて上りチャネルを決定し、前記基地局空きチャネルリストに基づいて下りチャネルを決定することを特徴とする請求項８記載の無線通信方法。
- 基地局が、端末局空きチャネルリストと基地局空きチャネルリストとを比較して、前記端末局空きチャネルリストと前記基地局空きチャネルリストに共通の空きチャネルが無い場合には、前記端末局空きチャネルリストに基づいて上りチャネルを決定し、前記基地局空きチャネルリストに基づいて下りチャネルを決定することを特徴とする請求項９記載の無線通信方法。
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