JP6151965B2 - 無線通信システム - Google Patents

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Description

本発明は、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、一次利用者に干渉を与えず、効率的に周波数の二次利用を行う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]
近年の情報化社会の進展は実に目覚しく、多くの情報通信機器やサービスにおける通信方法として、有線通信のほかに、無線通信が利用されることも多くなっている。これに伴い、有限な資源である無線周波数の需要も増加の一途をたどっており、割当て可能な周波数の枯渇が世界各国で大きな問題となってきている。
一般に、周波数は国がライセンス管理を行い、ライセンスを割当てられた者だけが、特定の場所および時間において、厳格な管理の下、その周波数を利用することができる。しかし、今後も増え続けるであろう周波数需要に対応するためには、これまでの利用方法にとらわれない、新しい周波数の利用方法が求められている。
そこで近年、周波数の枯渇問題を解決するための新たな周波数の利用方法として、既に割当てられてはいるものの、空間的、時間的に使用されない周波数帯(ホワイトスペース)を利用する方法が研究されている。
例えば、ライセンスを受けている利用者(以下、「一次利用者」という)の既存システムの周波数使用への影響を十分回避しつつ、ライセンスを受けていない利用者(以下、「二次利用者」という)が柔軟にホワイトスペースの電波を利用するコグニティブ無線通信システムなどの研究開発が行われている(例えば、非特許文献1)。
コグニティブ無線通信システムとしては、例えば、IEEE802.22で標準化が行われている、ホワイトスペースを利用する広域無線通信(Wireless Regional Area Network: WRAN)システムがある。
このようなシステムでは、IPネットワーク上に、周波数の利用を管理するホワイトスペースデータベース(DB)や共存マネージャ(CM)(以下、「データベース等」という)を備え、各無線局は、データベース等にアクセスすることで、自局の位置情報に基づく送信可能周波数リストと最大許容送信電力とを取得する。
送信可能周波数リストは、一次利用者に干渉を与えることなく無線通信を行うことができる周波数のリストである。
送信可能周波数リストは、戸別に設置される子局や携帯電話等の端末(CPE:Customer Premises Equipment)が接続する基地局(BS:Base Station)内のスペクトルマネージャ(SM:Spectrum Manager)によって、随時更新されながら一括管理されている。
そして、BSはこの送信可能周波数リストに基づき、自局の運用周波数を決定する。
また、各無線局(BS及びCPE、以下同様)は、スペクトルセンシング機能を具備していることもある。
各無線局は、スペクトルセンシングによって、決定された使用周波数が既存システム(一次利用者のシステム)によって使用されていることを検知すると、その情報をSMに通知する。すると、SMは送信可能周波数リストからこの周波数を除外するとともにデータベース等に報知する。
ホワイトスペースを利用する無線通信システムは、このようにして時々刻々と更新される情報に基づきダイナミックなスペクトルアクセスを行うことで、一次利用者の周波数使用への影響を回避すると同時に、二次利用者の通信も実現する。
ところで、IEEE802.22では、スペクトラムセンシング機能を具備しないCPEが、自局の送信可能周波数を知るための手段について、明確な規定が存在しない。
ここで、一般に、CPEは、BSとの間で無線通信を行うための無線インタフェース(すなわち、IEEE 802.22のエア・インタフェース)以外の無線インタフェースを搭載していないため、BSとの間で無線通信を行うことなくローカルエリアネットワーク以外のIPネットワーク(インターネットなど)に接続する手段を持たない。
したがって、あるCPEが新たにホワイトスペースを利用した無線通信を開始しようとする際には、当該CPEの位置情報に基づきデータベース等が提供する送信可能周波数リストを取得する前に、BSへ向けて電波を発射する必要がある。
IEEE 802.22のようなTDD(Time Division Duplex;時分割複信)システムの場合、CPEもBSと同一の周波数の電波を利用し無線通信を行う必要がある。
そのため、新たにホワイトスペースを利用した無線通信を行おうとするCPEは、自局の位置に基づく送信可能周波数を知るためにBSとの通信を行う際には、BSの送信可能周波数で送信を行う。
当該CPEにとって、この周波数が送信可能周波数であるかどうかはまだ不明であり、送信可能周波数ではない可能性がある。特に、スペクトラムセンシング機能を備えていないCPEの場合、近くの一次利用者が利用していたとしてもそれを認識できない。
[従来の周波数利用パターン:図5]
従来の無線通信システムにおける周波数の利用パターンについて図5を用いて説明する。
図5は、従来の無線通信システムにおける周波数の利用パターンを示す模式説明図である。
ここでは、BSが管理する無線通信システム内にCPE21,22が存在し、CPE21は既に通信中であり、CPE22が新たに通信を開始するところを示している。
また、BSはスペクトルマネージャに対して提示された送信可能周波数リストの中から運用周波数としてf1を選択して通信を行っており、CPE21は、既にDBからf1が送信可能周波数であることを通知されている。
そして、図5に示すように、従来の無線通信システムでは、BSは、常に運用周波数f1を用いて通信を行うため、CPE21だけでなく、新たに通信を開始しようとするCPE22とも運用周波数f1での通信を行うことになる。
ここで、CPE22は、これからBSを介してDBから送信可能周波数のリストを取得するため、f1の使用が可能かどうか不明である。つまり、CPE22は、使用不可かもしれない周波数f1を用いて通信している。
藤井宏治、「コグニティブ無線:電波利用のムダなくす、ホワイトスペース活用のコア技術」、[online]、リックテレコム、[平成23年6月9日検索]、インターネットhttp://businessnetwork.jp/tabid/65/artid/110/page/1/Default.aspx
このように、従来のホワイトスペースを利用した無線通信システムでは、スペクトラムセンシング機能を備えていないCPEは、データベース等から自局の位置情報に基づく送信可能周波数リストを取得する前にBSとの通信を行う。
その際、CPEはBSからの下り信号を受信して、それと同じ周波数で送信を行う。
そのため、BSが許可されている周波数であっても、CPEが一次利用者の近くに位置している場合には、当該CPEがその周波数を発射すると一次利用者への影響がある場合が考えられる。
つまり、センシング機能を備えていないCPEは、自局の位置情報に基づく送信可能周波数リストを取得する前にBSとの通信を行うため、送信可能周波数ではない周波数の電波を発射して、一次利用者に干渉を与えてしまう可能性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、CPEが、データベース等から自局の位置情報に基づいた送信可能周波数リストを取得する前に、送信可能周波数ではない周波数の電波を発射してしまうのを防ぎ、一次利用システムに干渉を与えるのを防ぐ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、基地局及び端末局が、一次利用者に干渉を与えないことが保証されている特定の周波数の情報を記憶しておき、基地局が、ホワイトスペースを利用した運用周波数で通信を行う第1の期間と、特定の周波数で通信を行う第2の期間とを定期的に切り替えて通信を行い、端末局が、運用周波数が自局の位置情報に基づく送信可能周波数であるかどうかを認識していない場合には、第2の期間において特定の周波数で基地局と通信を行い、運用周波数が自局の位置情報に基づく送信可能周波数であることを認識している場合には、第1の期間において運用周波数で基地局と通信を行うと共に、第2の期間において特定の周波数で基地局と通信を行うことを特徴とする無線通信システム。
また、本発明は、上記無線通信システムにおいて、基地局が、指示された周波数で無線通信を行うデータ伝送部と、ホワイトスペースを利用した運用周波数の情報と、一次利用者に干渉を与えないことが保証されている特定の周波数の情報とを記憶しており、運用周波数と特定の周波数とを定期的に切り替えてデータ伝送部に指示する周波数管理部とを備えた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、端末局が、指示された周波数で無線通信を行うデータ伝送部と、一次利用者に干渉を与えないことが保証されている特定の周波数の情報を記憶し、自局の位置情報に基づく送信可能周波数を認識していない場合には、特定の周波数をデータ伝送部に指示する使用周波数制御部とを備えた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、基地局及び端末局が、一次利用者に干渉を与えないことが保証されている特定の周波数の情報を記憶しておき、基地局が、ホワイトスペースを利用した運用周波数で通信を行う第1の期間と、特定の周波数で通信を行う第2の期間とを定期的に切り替えて通信を行い、端末局が、運用周波数が自局の位置情報に基づく送信可能周波数であるかどうかを認識していない場合には、第2の期間において特定の周波数で基地局と通信を行い、運用周波数が自局の位置情報に基づく送信可能周波数であることを認識している場合には、第1の期間において運用周波数で基地局と通信を行うと共に、第2の期間において特定の周波数で基地局と通信を行う無線通信システムとしているので、端末局が自局の位置情報に基づく送信可能周波数のリストを取得する前に、基地局にとっては送信可能でも、当該端末局にとっては送信可能周波数ではない周波数の電波を発射してしまうのを防ぐことができ、一次利用者に干渉を与えてしまうのを防ぐことができる効果がある。
本発明の実施の形態に係る無線通信システムを含むシステム全体の説明図である。 BS10の構成ブロック図である。 CPE21の構成ブロック図である。 本システムにおける周波数切り替えパターンを示す模式説明図である。 従来の無線通信システムにおける周波数の利用パターンを示す模式説明図である。
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、基地局及び端末局が、一次利用者に干渉を与えないことが保証されている特定の周波数を予め記憶しておき、基地局は、ホワイトスペースを利用するホワイトスペース通信期間と、当該特定の周波数を用いて通信を行うネットワークエントリ期間とを定期的に切り替えて通信を行い、新たにホワイトスペースを利用した通信を開始しようとする端末局は、ネットワークエントリ期間において、当該特定の周波数を用いて基地局と通信を行って、位置情報に基づく利用可能な周波数のリストを取得するものであり、新たに通信を開始しようとする端末局が、自己の位置情報に基づく送信可能周波数リストを取得する前に、当該端末局にとって送信可能ではない周波数の電波を発射するのを防ぎ、一次利用者に干渉を与えるのを防ぐことができるものである。
[実施の形態に係る無線通信システム:図1]
本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成について図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を含むシステム全体の説明図である。
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)1は、ホワイトスペースを利用する無線通信システムであり、戸別に設置される子局や携帯電話等の無線通信端末(端末局)であるCPE21及びCPE22と、これらの無線通信端末が接続する基地局であるBS10と、BS10のバックホール回線(Backhaul)30と、インターネット40と、ホワイトスペースデータベース(DB)(以下、「データベース」という)50と、ホワイトスペース共存マネージャ(CM)(以下、「共存マネージャ」という)60とを含んで構成される。
また、周波数使用のライセンスを受けている一次利用者の通信システム(以下、「既存システム」という)2は、送信局70と受信局80とを含んで構成されており、周波数f1およびf2のライセンスを受け使用しているものとする。
以下の説明においては、周波数f1およびf2の使用ライセンスを受けていない二次利用者が、周波数f1およびf2をホワイトスペースとして利用するものとする。
図1の例では、二次利用者として、本無線通信システム1と、別の二次利用システム3とがある。
本システム1の各部について説明する。
[データベース(DB)50]
データベース50は、周波数の利用状況を管理するものであり、空間的・時間的に一次利用システムへ影響を与えずに無線通信に使用可能な周波数(送信可能周波数)の情報を記憶し、二次利用システムに提供する。
[共存マネージャ(CM)60]
共存マネージャ60は、二次利用システム間の干渉を避け、適切に無線通信が行われるよう周波数を割り当てる。
図1に示すように、ホワイトスペースを利用する別の二次利用システム3が無線通信システム1のサービスエリア内に存在する場合であっても、無線通信システム1と別の二次利用システム3が、それぞれ異なる周波数を二次利用することにより、互いに干渉することなく通信を行うことができる。
例えば、無線通信システム1が周波数f1を、別の二次利用システム3が周波数f2をそれぞれ利用して無線通信を行うよう、共存マネージャ60は、各無線局の送信可能周波数リストを再構築する。
[BS10]
BS10は、バックホール回線30を通してインターネット40に接続し、インターネット40上に存在するデータベース50、共存マネージャ60へのアクセスを行って使用可能周波数リストを取得し、運用周波数を決定して、当該運用周波数で無線通信システム1内のCPE21,22との通信を行う。
また、本システムの特徴として、BS10は、予め、一次利用者(既存システム)に干渉を与えない、つまり、一次利用者が使用しないことが保証されている特定の周波数の値を記憶している。特定の周波数をエントリ用周波数と称するものとする。
エントリ用周波数としては、例えば、ISM(Industry-Science-Medical)バンド等、ホワイトスペースの帯域とは連続しない帯域の周波数や、一次利用者が存在しないことが保証されているホワイトスペース周波数を選んだり、例えばUHF帯で、特定のTVチャンネルをエントリ用周波数として割り当てることができる。
また、エントリ用周波数による通信では、伝搬特性や許容放射電力等は、ホワイトスペースにおけるそれらの特性とは大きく異なる場合がある。
そして、本システムでは、BS10は、新たにホワイトスペースを利用した通信を開始しようとするCPEと、運用周波数ではなくエントリ用周波数を利用して通信を行う期間として、エントリ用周波数で通信を行う期間を設けている。これについては後述する。
[CPE21,22]
CPE21,22は、センシング機能を持たず、BS10を介して送信可能周波数のリストを取得する。
本システムの特徴として、CPE21,22は、新たにホワイトスペースを利用した通信を開始する場合(新規通信参入時)には、上述した一次利用者(既存システム)に干渉を与えないことが保証されているエントリ用周波数でBS10と通信を行って、自己の位置情報に基づく送信可能周波数のリストを取得する。
これにより、CPE21,22が、位置情報に基づく送信可能な周波数を認識していない新規通信参入時に、BS10にとっては送信可能であっても当該CPE21,22にとっては送信不可となる周波数の電波を発射してしまうのを防ぎ、一次利用者に干渉を与える危険を回避できるものである。
また、CPE21,22は、予めBS10と同様にエントリ用周波数の情報を記憶していてもよいし、BS10から送信される信号をサーチすることによってエントリ用周波数を取得してもよい。サーチによって取得する場合には、エントリ用周波数が含まれる周波数範囲を予め記憶しておき、当該範囲内をサーチして、取得した周波数をエントリ用周波数として記憶し、これを用いて送信する。
具体的には、予めエントリ用周波数が含まれる範囲を、例えば、UHF帯として設定してBS10が記憶しておき、BS10が、UHF帯のチャネルのうち、特定の周波数チャネルをエントリ用周波数と定め、当該エントリ用周波数を送信し、CPE21,22においてもデバイスの初期化情報として当該エントリ用周波数の値を記憶しておき、電源投入直後にはその周波数でBSからの下り信号をサーチする。
または、CPE21,22は、エントリ用周波数が含まれる帯域を保持しておき、電源投入直後には当該帯域においてBS10からの下り信号をサーチすることで実現可能である。
尚、エントリ用周波数は複数あってもよく、いずれも一次利用者に影響を与えないことが保証された周波数とする。
[本無線通信システムの動作概略:図1]
本無線通信システムの動作の概略について図1を用いて説明する。
まず、BS10は、データベース50へアクセスし、自局の設置位置における送信可能周波数リスト及びその周波数に対応する最大許容送信電力を取得する。
最大許容送信電力とは、一次利用者に影響を与えない電力範囲の制限値である。
そして、BS10は、最大許容送信電力に基づいて最大送信可能電力を決定し、共存マネージャ60に、自局の設置位置、送信可能周波数リスト、最大送信可能電力の情報を通知し、共存マネージャ60によって再構築された送信可能周波数リストを要求する。
最大送信可能電力とは、装置として出力できる最大の電力と、最大許容送信電力の内、いずれか小さい方の電力である。
尚、BS10が共存マネージャ60に位置情報を教えて、共存マネージャ60がデータベース50に問い合わせることにより、送信可能周波数リストや最大許容送信電力を取得して、その中から共存マネージャ60が送信可能周波数を選択するようにしてもよいし、BS10がデータベース50に問い合わせ、共存マネージャ60に対して、位置情報、送信可能周波数リスト、最大送信可能電力を通知し、共存マネージャ60がその中から送信可能周波数を選ぶようにしてもよい。
共存マネージャ60は、BS10の送信可能周波数リスト及びBS10の周辺に存在している別の二次利用システムの運用チャネル情報等から、BS10の送信可能周波数リストを再構築し、BS10へ当該送信可能周波数リストを回答する。
BS10は、上記再構築された送信可能周波数リストから運用チャネルを選択し、共存マネージャ60へ自局の運用チャネルを通知する。これにより、共存マネージャ60は、無線通信システム1が現在二次利用している周波数を把握する。
そして、BS10は当該運用チャネルを用いて無線通信システム1内のCPEとホワイトスペースを利用した通信を開始する。
本システムでは、BS10は、通信開始後において、共存マネージャ60からの送信可能周波数リストから決定された運用チャネルだけでなく、BS10が予め記憶しているエントリ用周波数を用いて通信を行う。エントリ用周波数は、一次利用システムに影響を与えないことが保証されている周波数である。
そして、BS10は、定期的に運用チャネルとエントリ用周波数とを交互に切り替えて通信を行う。この動作については後述する。
[BS10の構成:図2]
次に、BS10の構成について図2を用いて説明する。図2は、BS10の構成ブロック図である。
図2に示すように、BS10は、電波の送受信を行うアンテナ101と、データの送受信を行うデータ伝送部102と、運用チャネルや送信可能周波数の管理を行うスペクトルマネージャ(SM)103と、自局全体の制御を行う主制御部104と、バックホール回線30や外部装置とのインターフェースとなるインターフェース部105と、バックホール回線や外部装置と接続するための端子106とを備える。
各構成部分について説明する。
データ伝送部102は、RF部111と、ベースバンド(BB)信号処理部112と、MAC処理部113とを備える。
RF部111は、ベースバンドから無線周波数帯への周波数変換及び無線周波数帯からベースバンドへの周波数変換や、信号増幅等の処理を行う。
BB信号処理部112は、誤り訂正符号化・復号処理、および変復調処理などを行う。
MAC処理部113は、自局が使用する周波数やデータ送受信タイミングの制御、通信パケットへの自局識別子の付加、及びデータ送信元の無線装置の認識などの処理を行う。
SM103は、周波数情報通信部121と、周波数情報管理部122とを備える。尚、SM103は、請求項に記載した周波数管理部に相当する。
周波数情報通信部121は、共存マネージャ60へ自局の位置情報等を送信し、共存マネージャ60から送信可能周波数リストを受信する。
周波数情報管理部122は、受信した送信可能周波数リストの中から運用チャネルを選択し、自局が使用する周波数を決定して、共存マネージャ60に対し、自局の運用チャネルを通知する。
更に、周波数情報管理部122は、エントリ用周波数(エントリ用チャネル)を記憶しており、予め設定されたタイミングで、特定時間毎に運用チャネルとエントリ用チャネルとを切り替えるよう、主制御部104を介してデータ伝送部102に通知する。
主制御部104は、運用周波数の決定や、運用周波数とエントリ用周波数の切り替え等の制御を行い、たとえば、プロセッサとメモリ上に定義されたデータ記憶領域とソフトウェアで構成することが可能である。
また、BB信号処理部122、MAC処理部123、およびSM103における処理は、たとえば、主制御部104のプロセッサがハードディスクやフラッシュメモリ等のデータ記憶装置に記憶されているプログラムをメモリ上に読み出して実行することにより実現することが可能である。
[CPE21の構成:図3]
次に、端末局であるCPE21の構成について図3を用いて説明する。図3は、CPE21の構成ブロック図である。尚、CPE22もCPE21と同じ構成であり、説明は省略する。
図3に示すように、CPE21は、電波を送信及び受信するアンテナ201と、データの送受信を行うデータ伝送部202と、自局の使用する周波数を制御する使用周波数制御部203と、自局全体の制御を行う主制御部204と、外部回線や外部装置とのインターフェースとなるインターフェース部205と、外部回線や外部装置と接続するための端子206とを備える。
また、データ伝送部202は、RF部211と、ベースバンド(BB)信号処理部212と、MAC処理部213とを備える。
RF部211は、ベースバンドから無線周波数帯への周波数変換および無線周波数帯からベースバンドへの周波数変換や、信号増幅等の処理を行う。
BB信号処理部212は、誤り訂正符号化、復号処理、および変復調処理等を行う。
MAC処理部213は、自局が使用する周波数チャネルやデータ送受信タイミングの制御、パケットへの自局識別子の付加、及びデータ送信元の無線装置の認識等の処理を行う。
使用周波数制御部203は、新規通信参入時等、データベース50等からの自局の位置情報等に基づく送信可能周波数が不明な時点においては、一次利用者が存在しないことが保証されているエントリ用周波数のみを使用するよう制御を行い、送信可能周波数が判明した後は、自局の送信可能周波数である本システム1の運用周波数を使用するよう制御を行う。
具体的には、送信可能周波数が判明した後は、使用周波数制御部203は、運用周波数とエントリ用周波数とを交互に切り替えて通信するよう制御する。
使用周波数制御部203は、予めエントリ用周波数の値を記憶しておいてもよいし、上述したように、特定周波数範囲についてBS10からの下り信号をサーチして、受信周波数からエントリ用周波数を求めてもよい。
BS10と同様に、主制御部204は、例えば、プロセッサとメモリ上に定義されたデータ記憶領域とソフトウェアで構成することも可能である。また、BB信号処理部212、MAC処理部213における処理は、例えば、主制御部203のプロセッサがハードディスク等のデータ記憶装置に記憶されているプログラムをメモリ上に読み出して実行することにより実現することが可能である。
[本システムにおける周波数切り替えパターンの例:図4]
次に、本システムにおける周波数切り替えパターンの例について図4を用いて説明する。図4は、本システムにおける周波数切り替えパターンを示す模式説明図である。
上述したように、本システムのBS10は、定期的に運用周波数とエントリ用周波数とを切り替えて通信を行う。ここでは、運用周波数をf1とし、エントリ用周波数をf10としている。
また、図4では、BS10が管理する本システム内にCPE21,22が存在し、CPE21は既に通信中であり、CPE22が新たに通信を開始するところを示しており、CPE21は、f1が送信可能周波数であることを既に認識している。
そして、図4に示すように、本システムでは、運用周波数f1を用いるホワイトスペース通信期間と、エントリ用周波数f10を用いるネットワークエントリ期間とを交互に設けている。
ホワイトスペース通信期間とネットワークエントリ期間の時間は任意に設定可能であり、例えば、CPEの接続数やトラフィックに応じて可変としてもよく、各期間の長さは初期設定情報として各CPEに与えられる。
ホワイトスペース通信期間では、BS10は、既にf1が送信可能周波数であることがわかっているCPE21と、運用周波数f1を用いて送受信を行う。
ホワイトスペース通信期間においては、新たに通信に参入しようとするCPE22は、エントリ用周波数f10以外の周波数は利用できないため、BS10との通信は行わない。
そして、特定時間経過後、BS10は、使用周波数をf1からf10に切り替え、ネットワークエントリ期間とする。
ネットワークエントリ期間になると、CPE21は、使用周波数をf1からf10に切り替え、引き続き通信を行う。
つまり、CPE21は、運用周波数であるf1と、エントリ用周波数であるf10をいずれも使用することができることを認識している為、ホワイトスペース通信期間ではf1を用いて送受信を行い、ネットワークエントリ期間においてはf10を用いて送受信を行う。
また、CPE22は、まず、自局の位置情報に基づく送信可能周波数の情報を取得するためにBS10と通信を行うが、送信可能周波数が不明な時点では、エントリ用周波数f10のみを使用する。
そのため、CPE22は、ネットワークエントリ期間においてf10を用いてBS10と送受信を行って、自局の位置情報に基づく送信可能周波数リストの取得を試みる。
送信可能周波数リストの取得は、1回のネットワークエントリ期間では完了しないこともあり、その場合には次回以降のネットワークエントリ期間で引き続き通信を行う。
このように、CPE22にとって運用周波数f1が使用可能か否かが不明な場合には、確実に送信可能であるエントリ用周波数f10を用いて通信を行うことにより、一次利用者に干渉を与えるのを未然に防ぐことができるものである。
そして、特定時間が経過すると、BS10は、使用周波数をf10からf1に切り替えてホワイトスペース通信期間とする。
図4の例では、この時点では、CPE22はまだ自局の位置情報に基づく送信可能周波数リストが取得できておらず、CPE21のみが運用周波数f1を用いて通信を行っている。
CPE22が自局の位置情報に基づく送信可能周波数リストを取得し、f1がリストに含まれていた場合、CPE22はホワイトスペース通信期間においてf1を用いて通信可能となる。
また、CPE22がf1を使用できないことが判明した場合、BS10は、自局の送信可能周波数リストの中からCPE21,22の両方が使用可能な周波数を選択し、これを運用周波数としてホワイトスペース通信期間の通信を行う。
このようにして、本システムにおける周波数の切り替えが行われるものである。
これにより、本システムでは、制御チャネルに専用の周波数を割り当てることなく送信可能周波数リストを取得するために必要な無線通信を行うことができ、効率的な周波数の二次利用が可能となる。
[実施の形態の効果]
本発明の実施の形態に係る無線通信システムによれば、予めBS10及びCPE21,22が、一次利用者が使用しないことが保証されている特定の周波数をエントリ用周波数として記憶しておき、BS10は、送信可能周波数リストから選択した運用周波数を用いるホワイトスペース通信期間と、エントリ用周波数を用いるネットワークエントリ期間とを一定時間毎に切り替えて通信を行い、CPE21,22は、自局の位置情報に基づく送信可能周波数が不明な場合には、エントリ用周波数のみを使用し、自局の位置情報に基づく送信可能周波数リストの取得後は、ホワイトスペース通信期間においては運用周波数を用い、ネットワークエントリ期間においてはエントリ用周波数を用いて通信を行うようにしているので、基地局を経由しなければ送信可能周波数リストを取得できない端末局を用いて無線通信システムを構成する場合であっても、新たに通信に参入しようとするCPE21,22が、自己の位置情報に基づく送信可能周波数を把握するまでは、確実に一次利用者に影響を与えないエントリ用周波数を用いるようにして、送信可能か否かが不明である運用周波数で通信するのを防ぎ、周波数の有効利用を図りつつ、一次利用者に干渉を与えるのを防ぐことができる効果がある。
尚、本実施の形態では、BS10が運用する周波数を決定する際、共存マネージャ60から取得した送信可能周波数リストから選択していたが、データベース50から取得した送信可能周波数リストから選択するような動作としてもよい。
また、本実施の形態では、BS10がネットワークエントリ期間にf10で電波の送受信を行っていたが、このネットワークエントリ期間を、「Quiet Period」と呼ばれる、一次利用者の存在をセンシングによって検出するために二次利用者が電波の発射を停止する期間と同一としてもよい。
また、本実施の形態では、BS10がネットワークエントリ期間にf10で電波の送受信を行っていたが、送信はf1を使用し、受信にf10を用いるような、Half-FDD(Frequency Division Duplex)システムとしてもよい。この場合CPE22は、f1の電波を受信し、f10の電波を送信する。
更に、本実施の形態では、BS10が使用する周波数は1チャネルであったが、複数のデータ伝送部を備えたマルチチャネル対応基地局として、特定のデータ伝送部を常にネットワークエントリ期間として運用してもよい。
また、本無線通信システムは、IEEE802.22で規定されている無線通信システムに対して特に好適であるが、これに限定されるものではない。
本発明は、一次利用者に干渉を与えず、効率的に周波数の二次利用を行うことができる無線通信システムに適している。
1...無線通信システム、 2...既存システム、 3...別の二次利用システム、 10...基地局(BS)、 21,22...端末局(CPE)、 30...バックホール回線、 40...インターネット、 50...データベース(DB)、 60...共存マネージャ、 70...送信局、 80...受信局、 101...アンテナ、 102...データ伝送部、 103...スペクトルマネージャ(SM)、 104,204...主制御部、 105,205...インターフェース部、 106...端子 111,211...RF部、 112,212...ベースバンド信号処理部、 113,213...MAC処理部、 121...周波数情報通信部、 122...周波数情報管理部、 203...使用周波数制御部

Claims (3)

  1. 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、
    前記基地局及び前記端末局が、一次利用者に干渉を与えないことが保証されている特定の周波数の情報を記憶しておき、
    前記基地局が、ホワイトスペースを利用した運用周波数で通信を行う第1の期間と、前記特定の周波数で通信を行う第2の期間とを定期的に切り替えて通信を行い、
    前記端末局が、前記運用周波数が自局の位置情報に基づく送信可能周波数であるかどうかを認識していない場合には、前記第2の期間において前記特定の周波数で前記基地局と通信を行い、前記運用周波数が前記自局の位置情報に基づく送信可能周波数であることを認識している場合には、前記第1の期間において前記運用周波数で前記基地局と通信を行うと共に、前記第2の期間において前記特定の周波数で前記基地局と通信を行うことを特徴とする無線通信システム。
  2. 基地局が、指示された周波数で無線通信を行うデータ伝送部と、
    ホワイトスペースを利用した運用周波数の情報と、一時利用者に干渉を与えないことが保証されている特定の周波数の情報とを記憶しており、前記運用周波数と前記特定の周波数とを定期的に切り替えて前記データ伝送部に指示する周波数管理部とを備えたことを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。
  3. 端末局が、指示された周波数で無線通信を行うデータ伝送部と、
    一次利用者に干渉を与えないことが保証されている特定の周波数の情報を記憶し、自局の位置情報に基づく送信可能周波数を認識していない場合には、前記特定の周波数を前記データ伝送部に指示する使用周波数制御部とを備えたことを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。
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