JP5896029B2 - 周波数通知装置、無線装置、管理装置、および方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置と、無線通信の管理に係る情報処理装置及び情報処理方法と、に関する。

近年、無線トラフィックが急速に増大し続けており、有限な資源である周波数に対する需要が増え続けている。周波数の有効利用を図る手段の１つとして、周囲の電波環境を認知して通信を行うコグニティブ無線技術に関する検討が進んでいる（例えば、非特許文献1参照）。例えば、ホワイトスペース型（あるいは周波数共用型）コグニティブ無線が注目されている。ホワイトスペース型コグニティブ無線は、各周波数を優先的に使用できるシステムに干渉することなく、時間、場所等に応じた周波数の空きを用いて通信を行う機能である。この周波数の空きは、ホワイトスペースと呼ばれる。例えば、米国では２０１０年９月に、米国ＦＣＣ（Federal Communications Commission）によりＴＶホワイトスペース（ＴＶＷＳ）の通信利用に関する最終ルール（非特許文献２）が発表されている。

ホワイトスペース型コグニティブ無線技術では、周波数を使用する優先権のあるシステムは、１次システム、又は、プライマリシステムと称される。１次システムに割り当てられている周波数帯域のホワイトスペースを見つけて使用するシステムは、２次システム、又は、セカンダリシステムと称される。ＴＶＷＳの場合、ＴＶ放送が１次システムとなる。ＴＶ放送にはＵＨＦ帯などで広い周波数帯域が割り当てられており、地域によって実際に使われている周波数、例えば、物理的なＴＶチャネルが異なる。さらに、ＴＶＷＳは、時間方向の変動が少ない特徴がある。このような準静的なＴＶＷＳを見つける方法としては、上記ＦＣＣのルールでも採用されているデータベースアクセス方式が有望視されている。データベースアクセス方式では、ネットワーク上に置かれたデータベースに、１次システムの置局情報と対１次システム干渉回避基準に基づいて求められた二次システムの使用可能ホワイトスペースとが格納される。ホワイトスペースを利用したい二次システムは自身の位置情報を以てデータベースに照会し、自身が使用可能な空き周波数のリストを得る。空き周波数は、ホワイトスペース周波数とも称される。

特開２０１１−１７６５０６号公報 特開２００７−８８９４０号公報

S. Haykin, "Cognitive radio: Brain-empowered wireless communications",IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 23, No.2 , Feb. 2005 FCC 10-174, "Second Memorandum Opinion and order", Sep. 23, 2010

空き周波数を利用する通信システムとして、マスター―スレーブ型システムを例示できる。マスター―スレーブ型システムでは、マスターデバイスは、データベースにアクセスして、マスターデバイスが通信に利用できる空き周波数のリストを得る。一方、スレーブデバイスはマスターデバイスから提供された空き周波数のリストを用いて、マスターデバイスと通信する。

しかしながら、マスターデバイスとスレーブデバイスとは、１次システムへの影響が異なる。例えば、マスターデバイスで使用できる空き周波数と、スレーブデバイスで使用できる空き周波数が異なることがある。このため、マスターデバイスとスレーブデバイスとが通信において、十分に空き周波数を活用できない場合がある。そこで、開示の実施形態の課題は、マスターデバイスとスレーブデバイスとを含むシステムにおいて、空き周波数を有効活用できる技術を提供することにある。

開示の実施形態の一側面は、周波数通知装置によって例示される。周波数通知装置は、所定の通信エリアにおいて無線装置による使用が制限される制限周波数と通信エリアにおいて無線装置による使用が制限されない周波数とを含む使用可能周波数を記憶する周波数記憶部と、通信エリア内の無線装置に対して使用可能周波数を通知するときに、制限周波数を用いた通信前に制限周波数の使用の可否を確認することを要求する信号を通知する通知部と、を備える。

本通信システムによれば、マスターデバイスとしての周波数通知装置と、スレーブデバイスとしての無線装置とを含むシステムにおいて、通信エリアにおいて使用が制限される制限周波数の使用の可能性を高め、空き周波数を有効活用することができる。

図１は、ホワイトスペース（以下、ＷＳ）を利用するコグニティブ通信システムを例示する図である。 図２は、通信システムの構成例を示す図である。 図３は、マスターデバイスとＷＳデータベース・サーバとの通信シーケンスを例示する図である。 図４は、マスターデバイスとＷＳデータベース・サーバとの通信シーケンスを例示する図である。 図５は、スレーブデバイスがセルラーネットワークを介してＷＳデータベース・サーバにアクセスする信号のフローを例示する図である。 図６は、マスターデバイスの装置構成を例示する図である。 図７は、スレーブデバイスの装置構成を例示する図である。 図８は、ＷＳデータベース・サーバの装置構成を例示する図である。 図９は、マスターデバイスのＷＳ周波数を用いた通信に関連する機能の構成を例示する図である。 図１０は、スレーブデバイスのＷＳ周波数と通信エリアに関連する機能の構成を例示する図である。 図１１は、ＷＳデータベース・サーバの構成を例示する図である。 図１２は、ＷＳデータベースを例示する図である。 図１３は、ＷＳデータベース・サーバが実行する処理のフローチャートを例示する図である。 図１４は、マスターデバイスが実行する処理のフローチャートを例示する図である。 図１５は、スレーブデバイスが実行する処理のフローチャートを例示する図である。 図１６は、実施例２に係るマスターデバイスの処理を例示する図である。 図１７は、実施例２に係るマスターデバイスの処理を例示する図である。 図１８は、実施例２に係るスレーブデバイスの処理を例示する図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）に係る通信システムについて説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成には限定されない。

図１は、ホワイトスペース（以下、ＷＳ）を利用するコグニティブ通信システムを例示する。図１では、１次システムであるテレビジョン放送のサービスエリアＡ０と、２次システムの通信エリアＡ１、Ａ２との関係が例示されている。また、図１では、ＷＳを利用するコグニティブ通信システムとして、マスター―スレーブ型システムが例示されている。

図１において、マスターデバイス２−１は通信エリアＡ１の全体において使用可能なＷＳ周波数を用いてスレーブデバイス３−１と通信する。このため、通信エリアＡ１では、スレーブデバイス３−１はマスターデバイス２−１が使用しているＷＳ周波数をそのまま用いて送信することができる。すなわち、マスターデバイス２−１とスレーブデバイス３−１は、例えば、周波数ｆ１を用いたテレビジョン放送のサービスエリアＡ０から、最小分離距離以上離れている。したがって、マスターデバイス２−１とスレーブデバイス３−１は、周波数ｆ１を用いて相互に通信することが可能である。最小分離距離は、通信エリアＡ１でのマスターデバイス２−１とスレーブデバイス３−１との通信が、テレビジョン放送のサービスエリアＡ０に干渉しないために設けられる距離の一例である。

ところで、ＷＳ周波数は場所によって異なるため、マスターデバイスの通信エリアの一部において使用可能であり、一部において使用の制限のあるＷＳ周波数も存在する。例えば、図１における通信エリアＡ２の一部においては、周波数ｆ１を用いたマスターデバイス２−２とスレーブデバイス３−２との通信がＴＶ放送に干渉を与えてしまう。そのため通信エリアＡ２では、ＴＶ放送に干渉を極力排除しようとすると、マスターデバイス２−２は周波数ｆ１を使用できない。

今、例えば、通信エリアＡ２は、マスターデバイス２−２が周波数ｆ１の無線信号を送信しても１次システムであるテレビジョン放送のサービスエリアＡ０に干渉を与えない通信エリアであると仮定する。しかしながら、通信エリアＡ２とテレビジョン放送のサービスエリアＡ０との距離が最小分離距離より短いと、干渉が生じ得る。例えば、通信エリアＡ２のうち、テレビジョン放送のサービスエリアＡ０に近いハッチングされた部分エリアにおいて、スレーブデバイス３−２がマスターデバイス２−２へ周波数ｆ１の無線信号を送信すると、干渉基準を満たさない場合が生じ得る。このため、通信エリアＡ２では、マスターデバイス２−２は、単純には周波数ｆ１を使用可能なＷＳ周波数とすることはできない。

なお、図１では、マスターデバイス２−１、２−２とスレーブデバイス３−１、３−２とが同じ送信電力、同じアンテナ高を持つと仮定する。このため、図１では、ＴＶ放送に影響を与えない最小分離距離は、マスターデバイス２−１、２−２とスレーブデバイス３−１、３−２とについて、同じである。

そこで、実施例１では、例えば、通信エリアＡ２のように１次システムからの距離が最小分離距離未満となる部分領域を含む通信エリアにおいて、マスターデバイス２−２が周波数ｆ１を使用してスレーブデバイス３−２との間で通信できる可能性を高める通信システムが例示される。本通信システムによれば、１次システムからの距離が同一の地点において、使用可能なＷＳ周波数を従来よりも増加させる効果がある。また、本通信システムによれば、同一のＷＳ周波数を使用可能な通信エリアを拡大させる効果がある。

以下、図２から図１５の図面を参照して、実施例１に係る通信システムを説明する。図２は、本通信システムの構成例を示す図である。なお、本通信システムは、図１に例示するように、ＷＳデータベース・サーバ１と、マスターデバイス２−１、２−２等と、スレーブデバイス３−１、３−２等とを含む。なお、マスターデバイス２−１、２−２等を総称する場合には、単にマスターデバイス２という。また、スレーブデバイス３−１、３−２等を総称する場合には、単にスレーブデバイス３という。

ＷＳデータベース・サーバ１は、場所や時間に応じたＷＳ周波数をマスターデバイス２に、外部ネットワーク４、例えば、公衆ネットワークを通じて提供する。ここで、外部ネットワーク４は、マスターデバイス２とスレーブデバイス３との間のＷＳ周波数を利用した通信を行うネットワーク以外のネットワークである。外部ネットワーク４は、例えば、インターネット等の公衆ネットワークである。ただし、外部ネットワーク４は、例えば、１次システムで使用される周波数と異なる周波数を利用するネットワーク、例えば、セルラーネットワークであってもよい。マスターデバイス２−１、２−２等は、それぞれＷＳデータベース・サーバ１から提供を受けたＷＳ周波数を利用して、スレーブデバイス３−１、３−２等の間で通信ネットワークを形成する。

マスターデバイス２はスレーブデバイス３が使用できる周波数の候補として自らの通信エリア全体において送信できるＷＳ周波数と、一部においてのみ送信できるＷＳ周波数に関する情報を主記憶装置に保持する。マスターデバイス２は、スレーブデバイス３が使用できる周波数の候補（以下、候補周波数）の情報をスレーブデバイス３に送信する。実施例１では、マスターデバイス２は、候補周波数送信の際に、スレーブデバイス３が候補周波数を使用するに当たり所在位置において使用可能かどうかを事前確認することを要求する。すなわち、マスターデバイス２は、候補周波数送信時に、事前確認を要求する指示情報をスレーブデバイス３に送信する。

スレーブデバイス３はＷＳ周波数に関する指示情報を受信することで、候補周波数を使用するに当たり、所在位置において使用可能かどうかを問い合わせる要求を認識する。そこで、スレーブデバイス３は、指示情報で事前確認を要求されている候補周波数以外の周波数を用いて、ＷＳデータベース・サーバ１に問い合わせを行う。そして、スレーブデバイス３は、ＷＳデータベース・サーバ１によって、所在位置において使用可能と確認された周波数を利用する。ここで、候補周波数以外の周波数を用いるとは、例えば、セルラーネットワークを用いることをいう。

さらに、具体的には、マスターデバイス２は、例えば、外部ネットワーク４を通じて、自らの所在位置をＷＳデータベース・サーバ１に入力する。 一方、ＷＳデータベース・サーバ１は、マスターデバイス２の位置情報、送信電力、アンテナ利得、アンテナ高からマスターデバイス２が送信に使用できる使用可能ＷＳ周波数のリストを作成し、マスターデバイス２に通知する。以上の手順で、マスターデバイス２は、使用可能ＷＳ周波数のリストを取得する。そして、マスターデバイス２は使用可能ＷＳ周波数のリストから、使用するＷＳ周波数を選択し、自らの通信ネットワークにて使用する。

マスターデバイス２の送信電力、アンテナ利得、アンテナ高、スレーブデバイスの所要受信電力などからマスターデバイス２からの信号をスレーブデバイス３が誤りなく受信できる通信エリアが決まる。以下では通信エリアをマスターデバイス２からの信号をスレーブデバイス３が誤りなく受信できるエリアとして説明を行う。

マスターデバイス２は、スレーブデバイス３の情報とともに、選択したＷＳ周波数の通信エリアをＷＳデータベース・サーバ１に通知する。すると、ＷＳデータベース・サーバ１は、スレーブデバイス３の情報を基に、マスターデバイス２から通知されたＷＳ周波数が通信エリア全体で使用できる周波数かあるいは通信エリアの一部で使用できる周波数かを判定する。そして、ＷＳデータベース・サーバ１は、判定結果をマスターデバイス２に返信する。以上の手順で、マスターデバイス２はＷＳ周波数が通信エリア全体で使用できる周波数かあるいは通信エリアの一部で使用できる周波数かに関する情報を受信する。

図３に、マスターデバイス２が使用可能ＷＳ周波数のリストと、リストに含まれるＷＳ周波数の使用可能範囲および通信エリアの関係とをＷＳデータベース・サーバ１から取得する通信シーケンスを例示する。例えば、マスターデバイス２は、外部ネットワーク４を通じて、マスターデバイス２の所在位置と、マスターデバイス情報とをＷＳデータベース・サーバ１に送信する。ここで、マスターデバイス情報はマスターデバイス２の送信電力、アンテナ高等を示す情報である。マスターデバイス情報は、マスターデバイス２からのＷＳ周波数の送信が１次システムへ与える影響の程度に係る情報ということができる。マスターデバイス情報に含まれるパラメータにより１次システムから離れなければいけない最小分離距離が決まり、使用可能なＷＳ周波数が決まる。例えば、図１に例示したテレビジョン放送のサービスエリアＡ０から最小分離距離以上離れている通信エリアにおいては、ＷＳデータベース・サーバ１は、外部ネットワーク４を通じて、マスターデバイス２に、通信エリア全体において送信できるＷＳ周波数のリストを通知する。

一方、スレーブデバイス３が送信に使用できるＷＳ周波数はスレーブデバイス３の送信電力とアンテナ高などに依存する。このため、マスターデバイス２は、通知された、通信エリア全体において送信できるＷＳ周波数のリストからＷＳ周波数を選択する。また、マスターデバイス２は、スレーブデバイス３と通信する通信エリアを算出する。そして、マスターデバイス２は、選択したＷＳ周波数、算出した通信エリア、およびスレーブデバイス情報をＷＳデーベース・サーバ１に送信し、使用可能範囲の確認を依頼する。ここで、スレーブデバイス情報は、スレーブデバイス３の送信可能電力等を含む。スレーブデバイス情報は、スレーブデバイス３からのＷＳ周波数の送信が１次システムへ与える影響の程度に係る情報ということができる。スレーブデバイス情報は、無線装置による他の無線通信への影響の程度に係る情報の一例である。

すると、ＷＳデータベース・サーバ１は通信エリアとスレーブデバイス情報を用いて通信エリア全体で使用できる周波数かそれとも通信エリアの一部でのみ使用できる周波数かを判定する。そして、ＷＳデータベース・サーバ１は、外部ネットワーク４を通じてマスターデバイス２から依頼されたＷＳ周波数について、判定した判定結果、あるいはＷＳ周波数の使用可能範囲等の情報をマスターデバイス２に返信する。

なお、規格などによりマスターデバイス２の種類によりスレーブデバイス３の種類が決まっていて、かつＷＳデータベース・サーバ１においてその関係を把握している場合は、図３のようにマスターデバイス２からデータベースにスレーブデバイス３の情報を送る必要がない。

図４は、マスターデバイス２が使用可能なＷＳ周波数と、その使用可能範囲との関係をＷＳデータベース・サーバ１から取得する他の通信シーケンスを例示する。図４のように、マスターデバイス２が２次デバイス（マスターデバイス２、スレーブデバイス３）の情報とともに通信エリアの範囲をＷＳデータベース・サーバ１に通知して、通信エリア内で使用できるＷＳ周波数とその使用可能範囲をＷＳデータベース・サーバ１から取得してもよい。その場合、ＷＳデータベース・サーバ１は、利用しうるＷＳ周波数のうち最も使用可能範囲の広いＷＳ周波数と、使用可能範囲を通知するようにしてもよい。最も使用可能範囲の広いＷＳ周波数を通知することで、ＷＳデータベース・サーバ１は、周波数のリストの全周波数について、使用可能範囲を通知することに比べて、送信する情報量を減らすことが可能である。

マスターデバイス２は使用可能なＷＳ周波数のリストから使用する周波数を選択し、スレーブデバイス３に通知する。使用可能なＷＳ周波数のうち、スレーブデバイス３が送信するできる使用可能範囲が制限されるＷＳ周波数を通知する場合、マスターデバイス２は、スレーブデバイス３の所在位置において使用可能かどうかを確認することを要求する指示情報をスレーブデバイス３に報知する。なお、所在位置において使用可能かどうかを確認することを要求するため、マスターデバイス２は、例えば、アクセス制限フラグと呼ばれるフラグを用いればよい。マスターデバイス２は、スレーブデバイス３に問い合わせを要求する場合、フラグをＯＮにし、要求しない場合、フラグをＯＦＦにする。

使用可能なＷＳ周波数が１つしかない場合もあるため、マスターデバイス２とスレーブデバイス３との間の多重通信方式としてはまず時間分割多重方式（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ）が考えられる。マスターデバイス２は使用している周波数に関するアクセス制限フラグを報知する。スレーブデバイス３はマスターデバイス２からの信号を受信し、フラグがＯＦＦの場合、その周波数を用いてマスターデバイス２に接続要求を行い、通信を開始する。フラグがＯＮの場合、スレーブデバイス３は、該当周波数以外の周波数によるネットワーク、例えば、セルラーネットワークを用いてＷＳデータベース・サーバ１にアクセスし、所在位置において該当周波数が使用可能であることを確認する。そして、スレーブデバイス３は、使用可能であることを確認した上で、確認できたＷＳ周波数を用いてマスターデバイス２と通信を行う。

ただし、自らの位置を把握できないスレーブデバイス３、あるいは該当周波数以外の周波数を利用する手段を持たないスレーブデバイス３はフラグがＯＦＦの周波数を利用すればよい。

図５に、スレーブデバイス３がセルラーネットワークを介してＷＳデータベース・サーバ１にアクセスする信号のフローを例示する。図５の例では、マスターデバイス２がＷＳデータベース・サーバ１からＷＳ周波数のリストを取得する手順は、図３または図４の場合と同様である（矢印Ａ１）。次に、マスターデバイス２がＷＳ周波数リストのうち、スレーブデバイス３による使用可能範囲が制限されるＷＳ周波数をアクセス制限フラグとともに、通信エリア内のスレーブデバイス３に報知する（矢印Ａ２）。

次に、スレーブデバイス３は、セルラーネットワークを通じて、ＷＳデータベース・サーバ１にアクセスする。すなわち、スレーブデバイス３は、ＷＳ周波数、スレーブデバイス３の位置情報、およびスレーブデバイス情報等をＷＳデータベース・サーバ１に送信し、マスターデバイス２が報知したＷＳ周波数がスレーブデバイス３の位置においても使用可能かどうかを確認する。（矢印Ａ３）すると、ＷＳデータベース・サーバ１は、セルラーネットワークを通じて、確認を依頼されたＷＳ周波数が使用可能かどうかをスレーブデバイス３に返信する（矢印Ａ４）。 あるいは別の例としてスレーブデバイス３は位置情報とスレーブデバイス情報をＷＳデータベース・サーバ１に送信し、ＷＳデータベース・サーバ１はその位置における使用可能ＷＳ周波数を返信する。スレーブデバイス３はマスターデバイス２から報知されたＷＳ周波数とＷＳデータベース・サーバ１から返信されたＷＳ周波数のうち一致しているものを選択する。

スレーブデバイス３は、セルラーネットワークを通じて、ＷＳ周波数が使用可能であると確認できた後、確認済みのＷＳ周波数の無線信号を用いてマスターデバイス２に接続する（矢印Ａ５）。

＜装置構成＞
図６に、マスターデバイス２の装置構成を例示する。マスターデバイス２は、プロセッサ２１、主記憶装置２２、ネットワークインターフェース２３、補助記憶装置２４、位置測定部２５、無線機２６を有する。プロセッサ２１は、主記憶装置２２に実行可能に展開されたコンピュータプログラムを実行し、マスターデバイス２の機能を提供する。主記憶装置２２は、プロセッサ２１が実行するコンピュータプログラム、プロセッサ２１が処理するデータ等を記憶する。主記憶装置２２は、Dynamic Random Access Memory（ＤＲＡＭ）、Static Random Access Memory（ＳＲＡＭ）、Read Only Memory（ＲＯＭ）等である。

ネットワークインターフェース２３は、例えば、ＮＩＣ（Network Interface Card）等である。マスターデバイス２は、ネットワークインターフェース２３を通じて、例えば、公衆通信網にアクセスし、ＷＳデータベース・サーバ１と通信する。ただし、マスターデバイス２は、ネットワークインターフェース２３を通じて、専用線をアクセスしてもよい。

補助記憶装置２４は、例えば、主記憶装置２２を補助する記憶領域として使用され、プロセッサ２１が実行するコンピュータプログラム、プロセッサ２１が処理するデータ等を記憶する。補助記憶装置２４は、ハードディスクドライブ、Solid State Disk（ＳＳＤ）等である。

位置測定部２５は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）である。位置測定部２５は、マスターデバイス２の現在位置、例えば、緯度と経度とを計算する。

無線機２６は、無線通信のための変復調器、増幅器、アンテナ等を含む。マスターデバイス２は、無線機２６を通じて、通信エリア内で、ＷＳ周波数により、スレーブデバイス３と通信する。なお、マスターデバイス２は、ＷＳ周波数の利用を想定した無線通信を実行する無線機２６の他、さらに、例えば、セルラーネットワークを介して通信する通信部を有するようにしてもよい。

図７に、スレーブデバイス３の装置構成を例示する。スレーブデバイス３は、プロセッサ３１、主記憶装置３２、補助記憶装置３４、位置測定部３５、無線機３６を有する。プロセッサ３１、主記憶装置３２、補助記憶装置３４、位置測定部３５、無線機３６の機能と作用は、図６のマスターデバイス２のものと同様である。なお、スレーブデバイス３がマスターデバイス２のネットワークインターフェース２３と同様の構成を有するようにしてもよい。また、スレーブデバイス３が無線機３６以外に、第２のネットワーク（セルラーネットワーク、ＷｉＦｉ、ＷｉＭＡＸなど）を介して通信する通信部を有するようにしてもよい。

図８に、ＷＳデータベース・サーバ１の装置構成を例示する。ＷＳデータベース・サーバ１は、プロセッサ１１、主記憶装置１２、ネットワークインターフェース１３、補助記憶装置１４を有する。プロセッサ１１、主記憶装置１２、ネットワークインターフェース１３、補助記憶装置１４の機能と作用は、図６のマスターデバイス２のものと同様である。また、ＷＳデータベース・サーバ１は、ネットワークインターフェース１３以外に、セルラーネットワークを介して通信する通信部を有してもよい。また、ＷＳデータベース・サーバ１は、マスターデバイス２の無線機２６と同様の構成を有してもよい。

さらに、ＷＳデータベース・サーバ１は、入力装置１７、および出力装置１８を有する。入力装置１７は、例えば、キーボード、ポインティングデバイス等である。出力装置１８は、例えば、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスパネル等である。

さらに、マスターデバイス２、スレーブデバイス３、およびＷＳデータベース・サーバ１は、着脱可能記憶媒体駆動装置を設けてもよい。着脱可能記憶媒体は、例えば、ブルーレイディスク、Digital Versatile Disk（ＤＶＤ）、Compact Disc（ＣＤ）、フラッシュメモリカード等である。

＜機能の構成＞
＜＜マスターデバイス＞＞
図９にマスターデバイス２のＷＳ周波数を用いた通信に関連する機能の構成を例示する。図９において、マスターデバイス２はネットワークインターフェース２３、位置測定部２５、無線機２６の他、さらに、送信信号処理部２Ａ、受信信号処理部２Ｂ、周波数管理部２Ｃ、通信エリア計算部２Ｄを有している。なお、マスターデバイス２のプロセッサ２１は、送信信号処理部２Ａ、受信信号処理部２Ｂ、周波数管理部２Ｃ、通信エリア計算部２Ｄとして、例えば、主記憶装置に実行可能に展開されたプログラム、あるいは、ＲＯＭ上のファームウェア等を実行する。

送信信号処理部２Ａは、無線機２６から送信される無線信号生成のため、例えば、プロセッサ２１の上位のレイヤ、ＯＳ等から送信データを取得し、ベースバンド信号の生成し、さらにベースバンド信号のデジタル変調等を実行する。一方、受信信号処理部２Ｂは、無線機２６からデジタル変調信号を取得し、ベースバンド信号を抽出し、送信元から送信されたデジタルデータを取得し、例えば、プロセッサ２１の上位のレイヤ、ＯＳ等に引き渡す。

周波数管理部２Ｃは、主記憶装置２２を用いて使用周波数と通信エリアを管理する。図４のようなシーケンスを行う場合、周波数管理部２Ｃは位置測定部２５で測定した所在位置情報と、デバイス情報と、利用しうる最小周波数を通信エリア計算部２Ｄに入力する。通信エリア計算部２Ｄの計算では、周波数が低いほど得られる通信エリアの範囲が広い。そこで、使用する周波数が確定していない状態では、周波数管理部２Ｃは、利用しうる周波数中で最も低い最小周波数を通信エリア計算部２Ｄに入力する。ただし、図４のようなシーケンスでの処理が最小周波数に限定される訳ではない。

周波数管理部２Ｃは、ネットワークインターフェースを介して、通信エリア計算部２Ｄで算出された通信エリアとともにデバイス情報をＷＳデータベース・サーバ１に送信し、ＷＳ周波数リストと使用可能範囲情報を入手する。周波数管理部２Ｃは、入手したＷＳ周波数リストと使用可能範囲情報を主記憶装置２２に格納する。周波数管理部２Ｃと主記憶装置２２は、記憶部の一例である。また、周波数管理部２Ｃは、一覧取得部の一例でもある。また、周波数管理部２Ｃは、制限取得部の一例でもある。ＷＳ周波数リストが使用可能周波数の一覧の一例である。また、ＷＳ周波数は、使用可能周波数の一例である。

第１実施形態では使用可能範囲情報はマスターデバイス２がスレーブデバイス３に送信するアクセス制限フラグと同等な情報となる。すなわち、通信エリアの全体で使用可能な場合はアクセス制限フラグＯＦＦで、一部でのみ使用可能な場合はアクセス制限フラグＯＮとなる。アクセス制限フラグＯＮとなるＷＳ周波数が、制限周波数の一例である。

さらに、周波数管理部２Ｃは、ＷＳ周波数を選択し、アクセス制限フラグとともに送信信号処理部２Ａに送信する。アクセス制限フラグは報知信号として生成され、無線機２６から通信エリア内に送信される。周波数管理部２ＣにおけるＷＳ周波数の選択基準として使用可能範囲の広い周波数あるいは干渉の少ない周波数などがある。干渉の少ない周波数を基準とする場合、マスターデバイス２は、干渉測定部を有するようにしてもよい。干渉測定部は、各ＷＳ周波数の干渉測定を実行する。周波数管理部２Ｃは、通知部の一例でもある。また、アクセス制限フラグは、制限周波数の使用の可否を確認することを要求する信号の一例である。

通信エリア計算部２Ｄは、位置に応じた伝搬環境に関する情報を保持し、入力情報にしたがって通信エリアを計算する。以下、通信エリア計算部２Ｄによる通信エリアの求め方を例示する。

＜＜通信エリアの求め方＞＞
まず、下式のように、送信元例えば、マスターデバイス２の送信電力Ｐ、送信アンテナ利得Ｇ＿ｔｘ、受信アンテナ利得Ｇ＿ｒｘ、フィーダ損失などの装置減衰Ｌｍ、所要受信電力から最大許容伝搬減衰ＰＬが求められる。
ＰＬ ＝ Ｐ ＋ Ｇ＿ｔｘ ＋ Ｇ＿ｒｘ − Ｌｍ−Ｃ；

次に最大許容伝搬減衰ＰＬと送信アンテナ高ｈ＿ｔｘ、受信アンテナ高ｈ＿ｒｘ、使用周波数ｆから通信エリアとなる伝搬距離ｄが求められる。例えば、下式の奥村・秦モデルを使用して計算を行うことができる。
ＰＬ ＝ ６９．５５ ＋ ２６．１６ｌｏｇ１０ｆ −１３．８２ｌｏｇ１０ｈ＿ｔｘ−ａ（ｈ＿ｒｘ）＋（４４．９−６．５５ｌｏｇ１０ｈ＿ｔｘ）ｌｏｇ１０ｄ

ここでａ（ｈ＿ｒｘ）は市街地、郊外、開放地などの伝搬環境により異なり、例えば市街地の場合は
ａ（ｈ＿ｒｘ） ＝ ３．２（ｌｏｇ１０（１１．７５ｈ＿ｒｘ））２ −４．９７；
となる。

マスターデバイス２の位置を中心とし、上記で求めた距離ｄを半径とする円が通信エリアとなる。あるいは、方向ごとに伝搬環境が変わる場合は、マスターデバイス２は、方向ごとに距離を算出し、通信エリアの範囲とすることもできる。

なお、実測により通信エリアを求めることも可能である。しかしながら、時間とコストの制限上、伝搬路モデルに基づいた計算により、通信エリアを求めることが望ましい。マスターデバイス２の通信エリアは、マスターデバイス２が算出してもよいし、マスターデバイス情報にしたがって、ＷＳデータベース・サーバ１が算出してもよい。

＜＜スレーブデバイス＞＞
図１０にスレーブデバイス３のＷＳ周波数と通信エリアに関連する機能の構成を例示する。図１０において、スレーブデバイス３は位置測定部３５、無線機３６の他、さらに、送信信号処理部３Ａ、受信信号処理部３Ｂ、および通信制御部３Ｅを有している。ただし
、スレーブデバイス３が位置測定部３５を有しない場合もあり得る。また、送信信号処理部３Ａ、受信信号処理部３Ｂは、図９のマスターデバイス２のものと同様である。さらに、図９でのマスターデバイス２についての説明と同様、スレーブデバイス３のプロセッサ３１は、送信信号処理部３Ａ、受信信号処理部３Ｂ、通信制御部３Ｅとして、例えば、主記憶装置に実行可能に展開されたプログラム、あるいは、ＲＯＭ上のファームウェア等を実行する。

通信制御部３Ｅは、主記憶装置３２に格納した候補周波数を無線機３６に通知する。無線機３６は、候補周波数を順番にスキャンすることで、受信した無線信号の周波数を判定し、受信した無線信号をベースバンド信号に変換する。変換結果は、受信信号処理部３Ｂに引き渡される。そして、受信信号処理部３Ｂは、無線機３６によって候補周波数がスキャンされた結果を基に、マスターデバイス２からの信号がある周波数を検出し、報知信号を抽出する。

通信制御部３Ｅは、報知信号中のアクセス制限フラグから検出した所在位置情報による問い合わせが要求される周波数であるかどうかを判断する。問い合わせが不要であれば、通信制御部３Ｅは、接続要求信号の生成を送信信号処理部３Ａに指示する。生成された接続要求信号は無線機３６からマスターデバイス２に送信される。問い合わせが要求される周波数の場合、通信制御部３Ｅは、受信信号処理部３Ｂに指示し、他の候補周波数についてスキャンを行い、問い合わせが不要な周波数を検出する。そして、通信制御部３Ｅは、問い合わせが不要な周波数により、マスターデバイス２へ接続要求を行う。通信制御部３Ｅは、周波数取得部の一例である。また、通信制御部３Ｅは、選択部の一例でもある。

また、スレーブデバイス３は、例えば、第２のネットワーク（セルラーネットワーク、ＷｉＦｉ、ＷｉＭＡＸなど）を介して、問い合わせが要求される周波数の使用可能範囲の問い合わせを行ってもよい。例えば、通信制御部３Ｅは、位置測定部３５が取得した所在位置情報を含めた問い合わせ信号を第２のネットワークを介して、ＷＳデータベース・サーバ１に送信すればよい。通信制御部３Ｅは、確認部の一例である。

問い合わせの内容が特定のＷＳ周波数に関する使用可否の問い合わせである場合、ＷＳデータベース・サーバ１は、可または否を応答すればよい。あるいは、スレーブデバイス３は、スレーブデバイス３の所在位置における使用可能周波数を問い合わせるようにしてもよい。スレーブデバイス３が所在位置における使用可能周波数を問い合わせた場合、ＷＳデータベース・サーバ１は、スレーブデバイス３の所在位置における使用可能周波数のリストを応答すればよい。

そして、スレーブデバイス３の通信制御部３Ｅは、マスターデバイス２との通信に利用したい周波数が応答された使用可能周波数のリストに含まれているか否かを判定すればよい。つまり、通信制御部３Ｅは、利用したい周波数が利用可能なリストに含まれている場合、利用可能と判断し、利用したい周波数を用いてマスターデバイス２に接続要求信号を送信すればよい。通信制御部３Ｅと、送信信号処理部３Ａと、無線機３６は、通信部の一例である。

＜＜データベース・サーバ＞＞
図１１にＷＳデータベース・サーバ１の構成図を例示する。ＷＳデータベース・サーバ１は、ＷＳデータベース１Ａと、１次システムデータベース１Ｂと、干渉回避ルール１Ｃとを有する。

ＷＳデータベース１Ａは、使用可能なＷＳ周波数を決定するために使用される。一方、１次システムデータベース１Ｂは、１次システムの情報を格納する。１次システムデータベース１Ｂは、１次システムの情報として、例えば、周波数ごとの１次システム保護エリアの位置情報を格納する。

干渉回避ルール１Ｃは、記憶手段を有し、対１次システム干渉回避ルールを格納する。対１次システム干渉回避ルールは一般的に電波監理機関あるいは標準化機関によって定められている。対１次システム干渉回避ルールとしては、例えば、２次システムからの信号が１次システムの保護エリアに届くまでに減衰しなければならない信号レベルを基準にした、基準レベルが例示される。それぞれの２次システムの位置から１次システムの保護エリアまでの距離によって基準レベルを満たせる２次システムで使用される装置、つまり、マスターデバイス２とスレーブデバイス３の送信電力、アンテナ高等が決まる。以下、マスターデバイス２とスレーブデバイス３のような２次システムで使用される装置を単に、２次デバイスという。

ＷＳデータベース・サーバ１は、１次システムの情報と対１次システム干渉回避ルールに基づいて、場所や時間に応じたＷＳ周波数を計算し、ＷＳデータベース１Ａを構築する。

図１２に、ＷＳデータベース１Ａを例示する。ＷＳデータベース１Ａには、位置ごと周波数ごとに使用可能な２次デバイスのアンテナ高や送信電力が格納される。図１２では、例えば、緯度・経度である（ｘＭ、ｙＭ）ごとの、周波数ｆ１−ｆｋごとに、アンテナ高と最大送信可能電力が設定されている。

２次デバイスから、２次デバイスの所在位置において使用可能な周波数に関する問い合わせを受けた場合、ＷＳデータベース・サーバ１は２次デバイスの位置情報、送信電力情報、アンテナ高情報等のデバイス情報から使用可能な周波数を抽出し、２次デバイスに返信する。 また、ある周波数があるエリアにおいて使用可能かどうかに関する問い合わせを受けた場合、ＷＳデータベース・サーバ１はそのエリアに含まれる全地点について照合し、エリア全体において使用可能または不可という照合結果を２次デバイスに返信する。ここで、全地点とは、例えば、適宜設定されるサンプル点である。全地点が例えば、所定間隔のメッシュで設定されてもよい。

また、あるエリアにおいて使用できる周波数に関する問い合わせの場合、ＷＳデータベース・サーバ１は、そのエリアに含まれる全地点のそれぞれにおいて使用できる周波数を抽出する。そして、ＷＳデータベース・サーバ１は、抽出した周波数のリストとそれぞれの周波数がエリア全体で使用可能かあるいは不可かの情報を２次デバイスに返信する。２次デバイスからの問い合わせが「全エリアのｘ％以上で使用できる周波数」などのような条件がある場合は、ＷＳデータベース・サーバ１は、その条件に合わせて周波数を選択して返信すればよい。ＷＳデータベース・サーバ１のプロセッサ１１は、受信部、抽出部、送信部の一例として、主記憶装置２に実行可能に展開されたコンピュータプログラム、フ
ァームウェア等を実行する。

＜処理のフローチャート＞
図１３に、ＷＳデータベース・サーバ１が実行する処理のフローチャートを例示する。ＷＳデータベース・サーバ１は、ＷＳ周波数の問い合わせに応答し、ＷＳ周波数のリストと使用可能範囲を問い合わせ元に返信する。図１３の処理は、ＷＳデータベース・サーバ１がＷＳ周波数の問い合わせを受信することで、開始する（Ｓ１１）。ＷＳデータベース・サーバ１のプロセッサ１１は、受信部として、Ｓ１１の処理を実行する。そして、ＷＳデータベース・サーバ１は、問い合わせが使用可能ＷＳ周波数に関する問い合わせか否かを判定する（Ｓ１２）。

ＷＳ周波数の問い合わせが使用可能ＷＳ周波数に関する問い合わせの場合、ＷＳデータベース・サーバ１は、ＷＳデータベース１Ａから使用可能ＷＳ周波数を検索する（Ｓ１３）。より具体的には、使用可能ＷＳ周波数に関する問い合わせに付加されていた、２次デバイスの位置、２次デバイスの送信可能電力、およびアンテナ高情報等のデバイス情報を基に、ＷＳデータベース１Ａから、使用可能ＷＳ周波数を抽出する。ＷＳデータベース・サーバ１のプロセッサ１１は、抽出部として、Ｓ１３の処理を実行する。

次に、ＷＳデータベース・サーバ１は、スレーブデバイス３の使用可能範囲についても問い合わせがあるか否かを判定する（Ｓ１４）。スレーブデバイス３の使用可能範囲についても問い合わせがある場合、ＷＳデータベース・サーバ１は、通信エリアを算出する（Ｓ１５）。ただし、通信エリアの算出は、問い合わせ元の２次デバイスが行ってもよい。問い合わせ元の２次デバイスが通信エリアを算出する場合には、通信エリアの情報は、問い合わせ元の２次デバイスからＷＳデータベース・サーバ１に引き渡される。

そして、ＷＳデータベース・サーバ１は、通信エリアの各点において、スレーブデバイス３がＳ１３で検索済みの使用可能周波数を使用可能であるか否かを判定する（Ｓ１６）。Ｓ１６の判定は、例えば、スレーブデバイス３の送信可能電力等のスレーブデバイス情報を基に行われる。ＷＳデータベース・サーバ１のプロセッサ１１は、制限確認部として、Ｓ１６の処理を実行する。

そして、ＷＳデータベース・サーバ１は、処理結果を問い合わせ元に返信する（Ｓ１７）。この返信では、マスターデバイス２が使用可能なＷＳ周波数のリストが返信される。
なお、リストには、ＷＳ周波数とともに、スレーブデバイス３がリストに含まれるＷＳ周波数を通信エリアの全点で使用できるか、または通信エリアの一部で使用できるのかを示す情報が含まれる。ＷＳデータベース・サーバ１のプロセッサ１１は、送信部として、Ｓ１７の処理を実行する。

なお、Ｓ１１の問い合わせが、使用可能ＷＳ周波数に関する問い合わせでない場合（Ｓ１２でＮＯ）、問い合わせは、スレーブデバイス３の使用可能範囲に関するものである。その場合には、問い合わせには、２次デバイスが指定した使用可能周波数と、スレーブデバイス情報とが含まれる。この問い合わせに対して、ＷＳデータベース・サーバ１は、使用可能周波数が、通信エリアの全点で使用可能か否かを判定する。また、この問い合わせには、スレーブデバイス３の所在位置が含まれていてもよい。問い合わせにスレーブデバイス３の所在位置が含まれる場合、通信エリアの各点ではなく、当該所在位置においてスレーブデバイス３が使用可能周波数を使用可能か否かが判定される。

図１４に、マスターデバイス２が実行する処理のフローチャートを例示する。図１４の処理では、マスターデバイス２は、通信エリアにおいて使用可能なＷＳ周波数のリストと、リストに含まれるＷＳ周波数の使用可能範囲の情報を取得する。まず、マスターデバイス２は、マスターデバイス２の所在位置、マスターデバイス情報を含む問い合わせをＷＳデータベース・サーバ１に送信する（Ｓ２１）。

次に、マスターデバイス２は、ＷＳデータベース・サーバ１からＷＳ周波数リストを受信する（Ｓ２２）。マスターデバイス２は、受信したＷＳ周波数リストを主記憶装置２２に格納する。マスターデバイス２のプロセッサ２１は、記憶部および一覧取得部として、Ｓ２２の処理を実行する。

そして、マスターデバイス２は、ＷＳ周波数リストから使用周波数を選択する（Ｓ２３）。さらに、マスターデバイス２は、通信エリアを算出する（Ｓ２４）。ただし、通信エリアは、マスターデバイス２が算出するのではなく、ＷＳデータベース・サーバ１が、マスターデバイス情報を基に、算出してもよい。ＷＳデータベース・サーバ１が、通信エリアを算出する場合には、マスターデバイス２は、Ｓ２４の処理を省略してよい。

次に、マスターデバイス２は、選択した周波数、通信エリア、スレーブデバイス情報をＷＳデータベース・サーバ１に送信する（Ｓ２５）。そして、マスターデバイス２は、Ｓ２３で選択した周波数の使用可能範囲情報をＷＳデータベース・サーバ１から取得する（Ｓ２６）。マスターデバイス２のプロセッサ２１は、制限取得部として、Ｓ２５、Ｓ２６の処理を実行する。

そして、マスターデバイス２は、Ｓ２３で選択した周波数と、Ｓ２６で取得した使用可能範囲情報とをスレーブデバイス３に報知する（Ｓ２７）。より具体的には、マスターデバイス２は、通信エリアの全点でスレーブデバイス３が使用可能な周波数については、アクセス制限フラグをＯＦＦにして、スレーブデバイス３に報知する。一方、マスターデバイス２は、通信エリアの少なくとも一部の地点でスレーブデバイス３が使用できない周波数については、アクセス制限フラグをＯＮにして、スレーブデバイス３に報知する。

なお、図１４の処理では、マスターデバイス２は、ＷＳ周波数リストの問い合わせ（Ｓ２１の問い合わせ）と、Ｓ２３で選択した周波数の使用可能範囲情報との問い合わせとを行っている。しかし、図１４の処理に代えて、ＷＳ周波数リストの問い合わせに、スレーブデバイス情報を加えることによって、ＷＳ周波数リストとともに、スレーブデバイス３による使用可能範囲情報を問い合わせてもよい。この処理は、例えば、図４に例示した処理に対応する。

図１５に、スレーブデバイス３が実行する処理のフローチャートを例示する。図１５の処理では、スレーブデバイス３は、マスターデバイス２からの報知信号にしたがって、ＷＳ周波数が使用可能か否かの確認の要否を判定する。図１５の処理では、スレーブデバイス３は、マスターデバイス２からの報知信号を受信する（Ｓ３１）。すでに述べたように、スレーブデバイス３は、候補周波数を順番にスキャンし、報知信号の有無を判定する。報知信号には、アクセス制限フラグが含まれる。スレーブデバイス３のプロセッサ３１は、周波数取得部として、Ｓ３１の処理を実行する。

次に、スレーブデバイス３は、アクセス制限フラグがＯＦＦか否かを判定する（Ｓ３２）。選択した周波数のアクセス制限フラグがＯＦＦの場合、スレーブデバイス３は、処理をＳ３６に進める。そして、スレーブデバイス３は、マスターデバイス２への接続要求を送信する（Ｓ３６）。スレーブデバイス３のプロセッサ３１は、選択部として、Ｓ３１の処理を実行する。

アクセス制限フラグがＯＮの場合（Ｓ３２でＮＯ）、スレーブデバイス３は、自身の所在位置において、ＷＳ周波数が使用可能か否かの判定が可能か否かを判定する（Ｓ３３）。また、判定可能とは、例えば、スレーブデバイス３がＧＰＳ等の位置測定部３５を有する場合をいう。また、判定が可能とは、例えば、スレーブデバイス３からＷＳデータベース・サーバ１にアクセスする経路が存在する場合をいう。より具体的には、判定が可能とは、例えば、スレーブデバイス３がセルラーネットワーク等の第２のネットワークを介してＷＳデータベース・サーバ１にアクセスできる場合等をいう。

判定可能な場合、スレーブデバイス３は、ＷＳ周波数を自身の位置で使用可能か否かの判定処理を実行する。例えば、スレーブデバイス３は、ＷＳデータベース・サーバ１に、ＷＳ周波数、通信エリア、スレーブデバイス情報等を指定して、ＷＳ周波数が自身の位置で使用可能か否かを問い合わせればよい（Ｓ３４）。そして、スレーブデバイス３は、判定結果にしたがい、自身の所在位置において、ＷＳ周波数が使用可能である場合（Ｓ３５でＹＥＳ）、マスターデバイス２への接続要求を送信する（Ｓ３６）。

スレーブデバイス３のプロセッサ３１は、確認部として、Ｓ３４、Ｓ３５の処理を実行する。また、スレーブデバイス３のプロセッサ３１は、通信部として、Ｓ３６の処理を実行する。

一方、Ｓ３３で判定不可の場合、あるいは、Ｓ３５でＷＳ周波数が使用可能でない場合には、スレーブデバイス３は、接続要求を送信せずに、処理を終了する。

以上述べたように、実施例１の通信システムによれば、マスターデバイス２は、ＷＳデータベース・サーバ１から通信エリアで使用可能なＷＳ周波数のリストを取得する。さらに、マスターデバイス２は、ＷＳデータベース・サーバ１から、ＷＳ周波数のリストに含まれる周波数について、通信エリアの全点でスレーブデバイス３が使用可能な周波数か否かを示す使用可能範囲情報を取得する。そして、マスターデバイス２は、ＷＳ周波数のリストに含まれる周波数で、通信エリアの全点でスレーブデバイス３が使用可能な周波数については、アクセス制限フラグをＯＦＦとして、スレーブデバイス３に報知する。一方、マスターデバイス２は、ＷＳ周波数のリストに含まれる周波数で、通信エリアの少なくとも一部の地点でスレーブデバイス３を使用できない周波数については、アクセス制限フラグをＯＮとして、スレーブデバイス３に報知する。

そして、スレーブデバイス３は、アクセス制限フラグがＯＦＦのＷＳ周波数を用いてマスターデバイス２にアクセスする場合は、事前の確認を行うことなく、無線信号を送信する。したがって、スレーブデバイス３は、報知されたＷＳ周波数をそのまま利用できる。

一方、スレーブデバイス３は、アクセス制限フラグがＯＮのＷＳ周波数を用いてマスターデバイス２にアクセスする場合は、事前に、ＷＳ周波数が、スレーブデバイス３の所在地点で使用可能か否かの確認を行う。そして、ＷＳ周波数が、スレーブデバイス３の所在地点で使用可能である場合に、スレーブデバイス３は、ＷＳ周波数の無線信号を送信し、マスターデバイス２にアクセスする。したがって、マスターデバイス２とスレーブデバイス３は、通信エリアの少なくとも一部の地点でスレーブデバイス３を使用できない周波数についても、１次システムに影響を与えることなく、使用できる。すなわち、同一の通信エリアにおいては、ＷＳ周波数として活用できる周波数の範囲を従来よりも拡げることができる。あるいは、マスターデバイス２がＷＳデータベース・サーバ１から取得したＷＳ周波数のリストの周波数を利用できる通信エリアの範囲を拡げることができる。

＜変形例＞
なお、上記実施例１においては、マスターデバイス２とスレーブデバイス３とが、単一のＷＳ周波数を用いて、時分割復信（Time Division Duplex)を行う通信システムであってもよい。また、例えば、マスターデバイス２とスレーブデバイス３とが、複数のＷＳ周波数を用いて、周波数分割復信（Frequency Division Duplex)を行う通信システムであってもよい。

また、上記実施例１においては、マスターデバイス２が通信エリアを算出してもよい。また、マスターデバイス２が送信可能電力、アンテナ高等のマスターデバイス情報をＷＳデータベース・サーバ１に送信し、ＷＳデータベース・サーバ１がマスターデバイス２の通信エリアを算出してもよい。

また、Ｓ３４の処理では、スレーブデバイス３は、ＷＳデータベース・サーバ１に、ＷＳ周波数、通信エリア、スレーブデバイス情報等を指定して、ＷＳ周波数が自身の位置で使用可能か否かを問い合わせた。このような処理に代えて、スレーブデバイス３が、アクセス制限フラグＯＮの周波数を利用するに当り、電波強度等を測定し、判定処理を行ってもよい。例えば、スレーブデバイス３は、該当のＷＳ周波数における１次システムからの電波の強度を測定し、強度が基準以下の場合、現位置において送信に使用可能と判断し、該当のＷＳ周波数で送信すればよい。したがって、各スレーブデバイス３は、電波強度を測定するためのスペクトラムセンシング部を備えるようにすればよい。

強度の基準は一般的に電波監理機関あるいは標準化機関によって定められるため、スレーブデバイス３は、規定にしたがうようにすればよい。スレーブデバイス３が規定強度を保持していない通信システムの場合には、マスターデバイス２がスレーブデバイス３に規定強度を報知するようにしてもよい。

また、実施例１では、図１５に例示されるように、スレーブデバイス３が、アクセス制限フラグがＯＮのＷＳ周波数を使用するに際し、スレーブデバイス３の所在位置でＷＳ周波数が使用可能か否かの確認を行った。しかし、例えば、マスターデバイス２がスレーブデバイス３の所在位置を把握できている場合、スレーブデバイス３はＷＳ周波数が使用可能か否かの確認を行わないようにすることも可能である。例えば、マスターデバイス２は、周波数ごとにアクセス制限が不要（あるいはアクセス制限が必要）であるスレーブデバイス３のＩＤを直接報知してもよい。特に、固定スレーブデバイスの場合、設置時に位置情報とデバイス情報をマスターデバイス２に登録すれば、マスターデバイス２はそのスレーブデバイス３の所在位置を把握していることになる。

それぞれのスレーブデバイス３はアクセス制限不要の指定がなされたＩＤに自身が含まれていなければ、自身の位置情報を以て問い合わせを行い該当周波数が使用可能であることを確認して使用するか、または該当周波数をしないことを選択すればよい。

また、アクセス制限フラグは送信電力、送信帯域幅、アンテナ高などと一緒に定義されてもよい。例えば、マスターデバイス２は、ある周波数について以下の報知を行ってもよい。すなわち、マスターデバイス２は、以下の指示によりスレーブデバイス３の動作を規定することができる。
（１）スレーブデバイス３による基準値（例えば、１００ｍＷ）未満の送信電力による送信では、使用可否の確認が不要である。
（２）スレーブデバイス３による基準値以上の送信電力による送信では、使用可否の確認が要求される。

また、マスターデバイス２は、通信エリアの中のあるエリアについては使用可否の確認が不要であるが、それ以外のエリアは使用可否の確認が要求されることを報知情報として送信してもよい。すなわち、マスターデバイス２は、通信エリア全体についてのアクセス制限情報ではなく、通信エリアを分割した細かいエリアごとのアクセス制限情報を送信してもよい。

通信エリアは地形、建物の影響により不規則な形となる場合が多い。マスターデバイス２は、通信エリアにおいて、ある周波数が使用可能なエリアに含まれている最大の円形エリア、四角形エリア、あるいは多角形エリアをアクセス制限が不要なエリアとして定義して報知すればよい。マスターデバイス２は、この定義による報知により、報知情報のデータ量を抑えることができる。例えば、マスターデバイス２を中心とした円形エリアの場合、マスターデバイス２は、半径の値さえ報知すればよい。このような報知によって、半径の値を受信したスレーブデバイス３は、アクセス制限不要なエリアの範囲を把握することができる。

同様に、マスターデバイス２は、優先的にカバーしたい優先エリアをまず定義し、優先エリア全体において使用できる周波数を選択して利用してもよい。マスターデバイス２は、優先エリア全体において使用できる周波数を選択した場合、優先エリアを使用可否の確認が不要なエリアとして報知することができる。

一方、優先エリア以外のエリアにおいてマスターデバイス２からの報知情報を受信可能で、自ら使用可否を判断できるスレーブデバイス３は、判断結果にしたがい、優先エリア外でマスターデバイス２にアクセスできるＷＳ周波数を利用できる場合も生じる。

また、上記実施例１では、スレーブデバイス情報として、送信可能電力を例示した。例えば、スレーブデバイス３のアンテナ高が他のスレーブデバイスと比較して、所定の許容値より高い場合、例えば、設置位置に応じて高さが異なるような事情がある場合には、スレーブデバイス情報は、スレーブデバイス３のアンテナ高を含むようにしてもよい。一方、スレーブデバイス３がモバイル機器のように使用の仕方によらず、アンテナ高が概ね一定の場合、ＷＳデータベース・サーバ１がスレーブデバイス３のアンテナ高を固定値で保持すればよい。

上記実施例１では、マスターデバイス２は、ＷＳデータベース・サーバ１から取得したＷＳ周波数リストから、１つの周波数を選択し、アクセス制限フラグをスレーブデバイス３に報知した。実施例２では、実施例１の処理をさらに効率化する。例えば、マスターデバイス２は、ＷＳデータベース・サーバ１から取得したＷＳ周波数リストから、より適切な周波数を選択し、スレーブデバイス３に報知してもよい。

実施例２における他の構成および作用は、実施例１のものと同様である。そこで、実施例１と同一の構成要素については、同一の符号を用いて、その説明を省略する。また、実施例１の装置構成、機能の構成等は、実施例２にそのまま適用するものとする。

図１６、図１７は、実施例２に係るマスターデバイス２の処理を例示する図である。図１６の処理では、マスターデバイス２は、ＷＳデータベース・サーバ１に、自身の所在位置、マスターデバイス情報、スレーブデバイス情報等を含む問い合わせを送信する（Ｓ２１Ａ）。ここで、マスターデバイス情報は、実施例１とのデバイス情報と同様、マスターデバイス２の送信可能電力、マスターデバイス２のアンテナ高等を含む。また、スレーブデバイス情報は、スレーブデバイス３の送信可能電力等を含む。

次に、マスターデバイス２は、ＷＳデータベース・サーバ１からＷＳ周波数リストと使用可能範囲を受信する（Ｓ２２Ａ）。次に、マスターデバイス２は、通信エリア内に、アクセス制限フラグＯＦＦのＷＳ周波数を用いて、アクセス制限フラグＯＦＦであることの報知信号を送信する（Ｓ２７Ａ）。

図１７は、スレーブデバイス３がアクセス制限フラグOFFの周波数を用いてマスターデバイス２に接続した後のマスターデバイス２の処理を例示するフローチャートである。この処理では、マスターデバイス２は、アクセス制限フラグＯＦＦの周波数を用いて、スレーブデバイス３の所在位置を受信する（Ｓ１２１）。

次に、マスターデバイス２は、スレーブデバイス３の所在位置で最適と推定されるＷＳ周波数を選択する（Ｓ１２２）。マスターデバイス２はＷＳ周波数の選択において、通信状況や電波環境から適切なＷＳ周波数を選択し、スレーブデバイス３との通信に利用すればよい。マスターデバイス２は、例えば、電波の干渉状況や混雑状況から、スレーブデバイス３の所在位置で利用可能なＷＳ周波数ごとに、見込み伝送レートを推定し、最も高い伝送レートを見込めるＷＳ周波数を最適な周波数として選択すればよい。

そして、マスターデバイス２は、アクセス制限フラグＯＦＦの周波数を用いて、選択したＷＳ周波数をスレーブデバイス３に通知する（Ｓ１２３）。

図１８は、実施例２に係るスレーブデバイス３の処理を例示する図である。図１８の処理は、図１６の処理にしたがって、マスターデバイス２がアクセス制限フラグＯＦＦの周波数を報知することを前提としている。すなわち、スレーブデバイス３は、マスターデバイス２からアクセス制限フラグＯＦＦのＷＳ周波数を報知する報知信号を受信する（Ｓ１３１）。

次に、スレーブデバイス３は、位置測定機能がスレーブデバイス３において利用可能であるか否かを判定する（Ｓ１３２）。位置測定機能が利用可能でない場合、スレーブデバイス３は、Ｓ１３１で報知されたアクセス制限フラグＯＦＦのＷＳ周波数によってマスターデバイス２に接続要求を行う（Ｓ１３６）。

一方、位置測定機能が利用可能である場合、スレーブデバイス３は、アクセス制限フラグがＯＦＦのＷＳ周波数を用いてスレーブデバイス３の所在位置をマスターデバイス２に通知する（Ｓ１３３）。そして、スレーブデバイス３は、マスターデバイス２から、所在位置に応じて適切な周波数の報知信号を受信する（Ｓ１３４）。そして、スレーブデバイス３は、Ｓ１３４で報知された周波数によってマスターデバイス２に接続要求を行う（Ｓ１３６）。

以上のようにして、実施例２では、マスターデバイス２とスレーブデバイス３は、複数のＷＳ周波数のうち、電波の干渉状況や混雑状況から、スレーブデバイス３の所在位置で利用可能なＷＳ周波数のうち、より適切なＷＳ周波数、例えば、最も高い伝送レートを見込めるＷＳ周波数を選択できる。そして、マスターデバイス２とスレーブデバイス３は、複数のＷＳ周波数のうち、適切な選択がなされたＷＳ周波数を用いて、１次システムへの影響を与えない範囲で、通信することができる。

＜変形例＞
実施例２では、マスターデバイス２は、実施例１と同様、アクセス制限フラグがＯＦＦの周波数の１つをスレーブデバイス３に通知して、スレーブデバイス３の所在位置の通知を受けた。しかし、このような処理に代えて、マスターデバイス２は、第２のネットワーク、例えば、セルラーネットワーク等、１次システムに影響を与えないネットワークを通じて、スレーブデバイス３の所在位置の通知を受けてもよい。そして、マスターデバイス２は、実施例２と同様適切な周波数を選択し、第２のネットワークを通じて、スレーブデバイス３に通知してもよい。

また、上記実施例２では、マスターデバイス２が、スレーブデバイス３の所在位置において、適切なＷＳ周波数を選択した。しかし、このような処理に代えて、スレーブデバイス３が、自身の位置において適切なＷＳ周波数を選択してもよい。例えば、マスターデバイス２はスレーブデバイス３に、ＷＳ周波数のリストを送信すればよい。スレーブデバイス３は、スレーブデバイス３の所在位置で利用可能なＷＳ周波数のうち、適切なＷＳ周波数、例えば、最も高い伝送レートを見込めるＷＳ周波数を選択すればよい。

なお、マスターデバイス２がアクセス制限フラグを送信するのに、複数のＷＳ周波数に関するそれぞれのアクセス制限フラグをまとめて１つのＷＳ周波数から送信してもよい。例えば、マスターデバイス２は、スレーブデバイス３から所在位置を受け取ると、アクセス制限フラグがＯＦＦであることを示す情報とともに、その所在位置でアクセス制限フラグがＯＦＦのＷＳ周波数のリストをスレーブデバイス３に報知すればよい。

１ ＷＳデーベース・サーバ
１Ａ ＷＳデーベース
１Ｂ １次システムデータベース
１Ｃ 干渉回避ルール
２ マスターデバイス
２Ｃ 周波数管理部
２Ｄ 通信エリア計算部
３ スレーブデバイス
３Ｅ 通信制御部
１１、２１、３１ プロセッサ
１２、２２、３２ 主記憶装置
２５、３５ 位置測定部
２６、３６ 無線機

Claims (14)

1. 所定の通信エリアにおいて無線装置による使用が制限される制限周波数と前記通信エリアにおいて前記無線装置による使用が制限されない周波数とを含む使用可能周波数を記憶する周波数記憶部と、
   前記通信エリア内の前記無線装置に対して前記使用可能周波数を通知するときに、前記制限周波数を用いた通信前に前記制限周波数の使用の可否を確認することを要求する信号を通知する通知部と、を備える、周波数通知装置。
2. ネットワーク上の管理装置から、前記通信エリアにおいて前記周波数通知装置による使用が制限されない周波数として使用可能周波数の一覧を取得する一覧取得部と、
   前記通信エリア内の無線装置による前記使用可能周波数の一覧に含まれる周波数の使用が制限されるか否かを確認し、前記通信エリア内で前記無線装置による使用が制限される周波数を前記制限周波数として取得する制限取得部と、をさらに備える請求項１に記載の周波数通知装置。
3. 無線装置であって、
   所定の通信エリアにおいて前記無線装置の所在位置での使用の可否の確認が要求される制限周波数と前記確認が要求されない周波数とを含む使用可能周波数を周波数通知装置から取得する周波数取得部と、
   前記取得した使用可能周波数のうち、前記制限周波数を除外して使用可能周波数の１つを選択する選択部と、
   前記選択した使用可能周波数を用いて前記周波数通知装置と通信する通信部と、を備える無線装置。
4. 無線装置であって、
   所定の通信エリアにおいて前記無線装置の所在位置での使用の可否の確認が要求される制限周波数と前記確認が要求されない周波数とを含む使用可能周波数を周波数通知装置から取得する周波数取得部と、
   前記取得した使用可能周波数が前記制限周波数であるときに無線装置の位置情報と前記無線装置による無線通信の他の無線通信への影響の程度に係る情報とに基づき前記制限周
   波数の使用の可否を確認する確認部と、
   使用可能と確認された制限周波数を用いて前記周波数通知装置と通信する通信部と、を備える無線装置。
5. 所定の通信エリアにおいて無線装置による使用が制限される制限周波数と前記通信エリアにおいて前記無線装置による使用が制限されない周波数とを含む使用可能周波数の問い合わせを受信する受信部と、
   前記使用可能周波数をデータベースから抽出する抽出部と、
   前記使用可能周波数と前記使用可能周波数の使用が前記通信エリアにおいて制限されるか否かの情報とを前記問い合わせの送信元に送信する送信部と、を備える管理装置。
6. 前記通信エリア内の前記無線装置からの確認依頼に応答して、前記無線装置の位置情報と前記無線装置による無線通信の他の無線通信への影響の程度に係る情報とに基づいて前記無線装置による前記制限周波数の使用の可否を確認する制限確認部をさらに備える請求項５に記載の管理装置。
7. 所定の通信エリアにおいて無線装置による使用が制限される制限周波数と前記通信エリアにおいて前記無線装置による使用が制限されない周波数とを含む使用可能周波数を記憶する周波数記憶部と、
   前記通信エリア内の前記無線装置に対して前記使用可能周波数を通知するときに、前記制限周波数を用いた通信前に前記制限周波数の使用の可否を確認することを要求する信号を通知する通知部と、を備える、周波数通知装置、および、
   前記使用可能周波数を前記周波数通知装置から取得する周波数取得部と、
   前記取得した使用可能周波数のうち、前記制限周波数を除外して使用可能周波数の１つを選択する選択部と、
   前記選択した使用可能周波数を用いて前記周波数通知装置と通信する通信部と、を備える無線装置、を含む通信システム。
8. 第一の無線装置が、所定の通信エリアにおいて第二の無線装置による使用が制限される制限周波数と前記通信エリアにおいて前記第二の無線装置による使用が制限されない周波数とを含む使用可能周波数を周波数記憶部から読み出すステップと、
   前記通信エリア内の前記第二の無線装置に対して前記使用可能周波数を通知するときに、前記制限周波数を用いた通信前に前記制限周波数の使用の可否を確認することを要求する信号を通知する通知ステップと、を実行する周波数通知方法。
9. 前記通信エリアにおいて前記第一の無線装置による使用が制限されない周波数として、使用可能周波数の一覧を取得する一覧取得ステップと、
   前記通信エリア内の第二の無線装置による前記使用可能周波数の一覧に含まれる周波数の使用が制限されるか否かを確認するステップと、
   前記通信エリア内で前記第二の無線装置による使用が制限される周波数を前記制限周波数として取得するステップと、をさらに実行する請求項８に記載の周波数通知方法。
10. 無線装置が、所定の通信エリアにおいて前記無線装置の所在位置での使用の可否の確認が要求される制限周波数と前記確認が要求されない周波数とを含む使用可能周波数を周波数通知装置から取得する取得ステップと、
    前記取得した使用可能周波数のうち、前記制限周波数を除外して使用可能周波数の１つを選択する選択ステップと、
    前記選択した使用可能周波数を用いて前記周波数通知装置と通信する通信ステップと、を実行する無線通信方法。
11. 無線装置が、所定の通信エリアにおいて前記無線装置の所在位置での使用の可否の確認が要求される制限周波数と前記確認が要求されない周波数とを含む使用可能周波数を周波数通知装置から取得する取得ステップと、
    前記取得した使用可能周波数が前記制限周波数であるときに無線装置の位置情報と前記無線装置による無線通信の他の無線通信への影響の程度に係る情報とに基づき前記制限周波数の使用の可否を確認する確認ステップと、
    使用可能と確認された制限周波数を用いて前記周波数通知装置と通信する通信ステップ
    と、を実行する無線通信方法。
12. 無線装置が、所定の通信エリアにおいて無線装置による使用が制限される制限周波数と前記通信エリアにおいて前記無線装置による使用が制限されない周波数とを含む使用可能周波数の問い合わせを受信する受信ステップと、
    前記使用可能周波数をデータベースから抽出する抽出ステップと、
    前記使用可能周波数と前記使用可能周波数が前記通信エリアにおいて使用が制限されるか否かの情報とを前記問い合わせ元に送信する送信ステップと、を実行する管理方法。
13. 前記通信エリア内の前記無線装置からの確認依頼に応答して、前記無線装置の位置情報と前記無線装置による無線通信の他の無線通信への影響の程度に係る情報に基づいて前記無線装置による前記制限周波数の使用の可否を確認する制限確認ステップをさらに実行する請求項１２に記載の管理方法。
14. 周波数通知装置が、所定の通信エリアにおいて無線装置による使用が制限される制限周波数と前記通信エリアにおいて前記無線装置による使用が制限されない周波数とを含む使用可能周波数を周波数記憶部から読み出すステップと、
    前記通信エリア内の前記無線装置に対して前記使用可能周波数を通知するときに、前記制限周波数を用いた通信前に前記制限周波数の使用の可否を確認することを要求する信号を通知する通知ステップと、を実行し、
    無線装置が、前記使用可能周波数を前記周波数通知装置から取得する周波数取得ステップと、
    前記取得した使用可能周波数のうち、前記制限周波数を除外して使用可能周波数の１つを選択する選択ステップと、
    前記選択した使用可能周波数を用いて前記周波数通知装置と通信する通信ステップと、を実行する、通信方法。

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