JP6172144B2 - 制御装置、無線局、無線端末、及び共用周波数の使用制御方法 - Google Patents

制御装置、無線局、無線端末、及び共用周波数の使用制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、無線通信システムによる共用周波数の使用制御に関する。
周囲の無線環境を認知し、その無線環境に応じて通信パラメータの最適化を行うコグニティブ無線が知られている。コグニティブ無線の例として、複数の無線システムが周波数帯域を共用するケースを挙げることができる。例えば、ある無線システム（プライマリシステムと呼ばれる）が優先的に利用可能な周波数帯域を他の無線システム（セカンダリシステムと呼ばれる）が二次利用するケースがある。Institute of Electrical and Electronic Engineers（IEEE）802.22では、プライマリシステムとしてのTV放送システムにライセンスされた周波数帯域（ＴＶチャネル）を二次利用するセカンダリシステムとしての地域無線ネットワーク（Wireless Regional Area Network：WRAN）の標準化が議論されている。
プライマリシステムにライセンスされた周波数帯域をセカンダリシステムが二次利用する際、セカンダリシステムは、プライマリシステムが提供するサービスに影響を及ぼさないようにする必要がある。したがって、セカンダリシステムは、プライマリシステムへの干渉を回避するために、プライマリシステムによって時間的若しくは空間的に使用されていない周波数帯域を使用するか、又はプライマリシステムに与える干渉が許容レベルを下回るように送信電力を調整する（例えば特許文献１を参照）。
コグニティブ無線の一例として、プライマリシステムがＴＶ放送システムであり、セカンダリシステムがセルラシステムである場合を想定した検討が盛んに行われている。なお、TV放送システムで時間的又は空間的に使用されていない周波数帯域は、TVホワイトスペース（White Space：WS）と呼ばれる（例えば非特許文献１を参照）。
未使用の周波数帯域を特定するためのコグニティブ無線技術として、Geo-location Database（GDB）、周波数センシング、及びビーコン（又はCognitive Pilot Channel (CPC)）が知られている。これらのうち２つ以上、例えばGDBと周波数センシング、又はGDBとビーコン、が組み合わせて用いられる場合もある。GDBは、地理的位置に応じた共用周波数帯域（e.g. TV band）の使用状況、又は二次利用可能な（つまり未使用の）周波数帯域（e.g. TVWS）の情報を提供する。
例えば、セルラシステムであるLong Term Evolution（LTE）システムへのTVWSの割り当ては、以下の手順で実行される。
（１）LTEシステムの運用管理装置がTVWSの利用を希望する基地局（i.e. evolved Node B（eNB））の情報をGDBに通知する。運用管理装置は、運用管理システム、Operation Administration and Maintenance （OAM）システム、又はCentral Control Pointとも呼ばれる。基地局情報は、例えば、基地局の地理的位置およびアンテナ高を示す情報を含む。
（２）GDBは、基地局情報、周波数帯域、及び伝播損の計算式に基づいて、二次利用可能な少なくとも１つの候補周波数を決定し、これを運用管理装置に提供する。
（３）運用管理装置は、GDBから通知された少なくとも１つの候補周波数の情報を基地局に転送する。
（４）基地局は、自セルに帰属する無線端末（i.e. User Equipment（UE））による候補周波数のセンシング結果に基づいて、少なくとも１つの候補周波数の中から自セルで使用する周波数（以下、割り当て周波数）を選択する。例えば、基地局は、無線端末により測定された干渉電力が最も小さい候補周波数を、自セルで使用する割り当て周波数として選択する。
（５）基地局は、選択した割り当て周波数を使用して通信サービスを提供する。
特開２０１１−１６６７２１号公報
上述したLTEシステムへのTVWSの割り当て例では、共用周波数（e.g. TVWS）を効果的に利用できないおそれがある。TVWSの二次利用の場合、無線通信システムは、TV放送オペレータにライセンスされた周波数を二次利用する。TV放送オペレータにライセンスされた周波数は、無線通信システムにライセンスされた周波数とは異なる。したがって、TVWSが基地局に割り当てられたとしても、当該基地局によって運用されるセルに帰属する無線端末がTVWSでの通信能力を有していなければ、TVWSの効率的な利用は達成できない。しかしながら、無線通信システムは、一般的に、バックワード・コンパチビリティを保障する。つまり、基地局は、TVWSでの通信能力を有していない古い無線端末（i.e. レガシー端末）に対しても通信サービスを提供しなければならないケースが想定される。もしセルに帰属する複数の無線端末の殆どがTVWSでの通信能力を有していないレガシー端末である場合には、基地局はTVWSを効率的に利用することができない。
本発明の目的の１つは、複数の無線システムで共用される共用周波数（e.g. TVWS）の効率的な使用に寄与することが可能な制御装置、無線局、無線端末、これらに関する方法、及びプログラムを提供することである。
第１の態様では、制御装置は制御部を含む。前記制御部は、無線通信システムを含む複数の無線システムで共用される共用周波数の前記無線通信システムに含まれる第１の無線局による使用を少なくとも１つの条件に基づいて制御するよう動作する。なお、前記少なくとも１つの条件は、前記第１の無線局によって運用されるセルに帰属する少なくとも１つの無線端末の前記共用周波数での通信能力に関する第１の条件を含む。
第２の態様では、無線通信システムで使用され、少なくとも１つの無線端末と通信を行う無線局が提供される。前記無線局は、前記少なくとも１つの無線端末に関する端末情報を取得し、前記無線通信システムを含む複数の無線システムで共用される共用周波数の前記無線局による使用を制御するよう動作する制御部を有する。なお、前記端末情報は、前記少なくとも１つの無線端末の前記共用周波数での通信能力に関する情報を含む。
第３の態様では、無線通信システムで使用され、無線局と通信を行う無線端末が提供される。前記無線端末は、前記無線端末に関する端末情報を、前記無線通信システムを含む複数の無線システムで共用される共用周波数の使用を制御する前記無線局に送信するよう動作する制御部を有する。なお、前記端末情報は、前記共用周波数での通信能力に関する情報を含む。
第４の態様では、共用周波数の使用制御方法が提供される。前記方法は、無線通信システムを含む複数の無線システムで共用される共用周波数の前記無線通信システムに含まれる第１の無線局による使用を少なくとも１つの条件に基づいて制御することを含む。なお、前記少なくとも１つの条件は、前記第１の無線局によって運用されるセルに帰属する少なくとも１つの無線端末の前記共用周波数での通信能力に関する第１の条件を含む。
第５の態様では、無線通信システムで使用され少なくとも１つの無線端末と通信を行う無線局における方法が提供される。前記方法は、前記少なくとも１つの無線端末に関する端末情報を取得すること、及び前記無線通信システムを含む複数の無線システムで共用される共用周波数の前記無線局による使用を制御すること、を含む。なお、前記端末情報は、前記少なくとも１つの無線端末の前記共用周波数での通信能力に関する情報を含む。
第６の態様では、無線通信システムで使用され無線局と通信を行う無線端末に実装される方法が提供される。前記方法は、前記無線端末に関する端末情報を、前記無線通信システムを含む複数の無線システムで共用される共用周波数の使用を制御する前記無線局に送信することを含む。なお、前記端末情報は、前記共用周波数での通信能力に関する情報を含む。
第７の態様では、上述した第４の態様に係る方法をコンピュータに行わせるためのプログラムが提供される。
第８の態様では、上述した第５の態様に係る方法をコンピュータに行わせるためのプログラムが提供される。
第９の態様では、上述した第６の態様に係る方法をコンピュータに行わせるためのプログラムが提供される。
上述した各態様によれば、複数の無線システムで共用される共用周波数（e.g. TVWS）の効率的な使用に寄与することが可能な制御装置、無線局、無線端末、これらに関する方法、及びプログラムを提供できる。
第１の実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す図である。 第１の実施形態に係る無線通信システムにおける共用周波数の使用制御手順の具体例を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る無線通信システムの他の構成例を示す図である。 第１の実施形態に係る無線通信システムの他の構成例を示す図である。 第１の実施形態に係る無線通信システムの他の構成例を示す図である。 第２の実施形態に係る無線通信システムを含む無線ネットワークの構成例を示す図である。 第２の実施形態に係る無線通信システムにおける共用周波数の使用制御手順の具体例を示すシーケンス図である。 第２の実施形態に係る無線局による共用周波数の使用制御に関する動作の一例を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る無線通信システムにおける共用周波数の使用停止手順の具体例を示すシーケンス図である。 第２の実施形態に係る無線局による共用周波数の使用停止に関する動作の一例を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る無線通信システムを含む無線ネットワークの構成例を示す図である。 第３の実施形態に係る無線通信システムにおける共用周波数の使用制御手順の具体例を示すシーケンス図である。 第３の実施形態に係る無線局による共用周波数の使用制御に関する動作の一例を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る運用管理装置（OAM）による共用周波数の使用制御に関する動作の一例を示すフローチャートである。 第４の実施形態に係る無線通信システムにおける共用周波数の使用制御手順の具体例を示すシーケンス図である。 第４の実施形態に係る無線局による共用周波数の使用制御に関する動作の一例を示すフローチャートである。 第４の実施形態に係る運用管理装置（OAM）による共用周波数の使用制御に関する動作の一例を示すフローチャートである。 第６の実施形態に係る無線通信システムを含む無線ネットワークの構成例を示す図である。 第６の実施形態に係る無線通信システムにおける共用周波数の使用制御手順の具体例を示すシーケンス図である。 第７の実施形態に係る無線通信システムを含む無線ネットワークの構成例を示す図である。 第７の実施形態に係る無線通信システムにおける共用周波数の使用制御手順の具体例を示すシーケンス図である。
以下では、具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。
＜第１の実施形態＞
一実施形態では、無線通信システムで使用され、無線局と通信を行う無線端末が提供される。本実施形態の無線端末は、少なくとも共用周波数での通信能力に関する情報を含む端末情報をネットワークに通知する機能を備える。当該ネットワークは、当該無線通信システムを含む複数の無線システムで共用される共用周波数の使用を制御する制御エンティティを含む。本実施形態では、無線端末が共用周波数での通信能力の通知機能を有するため、制御エンティティは、無線端末の共用周波数での通信能力を考慮して無線通信システムによる共用周波数の使用を制御できる。よって、本実施形態は、共用周波数を効率的に使用できるという効果が得られる。
ここで、端末情報は、例えば、共用周波数における端末無線アクセス能力、又は端末システム能力、を含む。さらに、端末情報は、端末通信量、端末サービス、及び端末位置情報、などを含んでもよい。端末サービスは、無線端末が実行中であるか又は無線端末が要求しているサービスの種別、属性（e.g. リアルタイム性、重要度、優先度、又は要求品質）、又はサービスカテゴリを示す。端末位置情報は、例えば、Global Positioning System（GPS）により取得された位置情報、又はネットワークによる位置情報サービスにより取得された位置情報（e.g. Observed Time Difference Of Arrival（OTDOA）法により所得された位置情報）である。また、端末位置情報は、無線端末により測定された無線品質（e.g. 各セルの既知ダウンリンク信号の受信品質及びセル識別子）であってもよい。
＜第２の実施形態＞
図１は、本実施形態に係る無線通信システム１００の構成例を示している。無線通信システム１００は、セルラシステム（e.g. LTEシステム、Universal Mobile Telecommunications System（UMTS）、CDMA2000システム（EV-DO、1xRTT、HPRD）、又はGlobal System for Mobile Communications （GSM）システム）であってもよい。また、無線通信システム１００は、非セルラシステム（e.g. WiMAXシステム、無線Local Area Network（LAN）システム）であってもよい。
無線通信システム１００は、無線局１、無線端末２、及び制御部３を含む。無線局１は、セル１１を運用し、セル１１に帰属する無線端末２と通信する。無線局１は、例えば、基地局、中継局（Relay Node（RN））、又はアクセスポイントと呼ばれる。無線端末２は、例えば、移動局、User Equipment（UE）、又はWireless Transmit/Receive Unit（WTRU）と呼ばれる。セル１１は、無線局１のカバレッジエリアを意味する。セル１１は、セクタ・セルであってもよい。
制御部３は、無線通信システム１００を含む複数の無線システムで共用される共用周波数の無線局１による使用を少なくとも１つの条件に基づいて制御するよう動作する。ここで、少なくとも１つの条件は、無線局１によって運用されるセル１１に帰属する少なくとも１つの無線端末２の共用周波数での通信能力に関する第１の条件を含む。
共用周波数は、例えばTVWSのように、プライマリシステムにライセンスされた周波数帯域であってもよい。この場合、セカンダリシステムとしての無線通信システム１００は、例えば、共用周波数がプライマリシステムによって時間的又は空間的に使用されていない場合に共用周波数を二次利用することができる。言い換えると、無線通信システム１００は、無線通信システム１００にライセンスされた周波数を利用できるだけでなく、無線通信システム１００にライセンスされていない（あるいは、専有できる周波数としてはライセンスされてない）共用周波数（e.g. TVWS）を二次利用することができる。なお、プライマリシステムは存在しなくてもよい。この場合、共用周波数は、複数の無線通信システム、例えば、異なるオペレータによって運用される複数の無線通信システムによって平等に共用されてもよい。複数の無線通信システムは、同じ無線アクセス技術（e.g. LTE）を用いるシステムのみを含んでもよいし、異なる無線アクセス技術（e.g. LTE、CDMA2000、GSM、WiMAX）を用いるシステムを含んでもよい。
既に述べたように、無線通信システム１００は、バックワード・コンパチビリティ、つまり共用周波数における通信能力を有していない無線端末（レガシー端末）にも通信サービスを提供することが要求されるケースがある。したがって、もしセル１１に帰属する複数の無線端末２の殆どが共用周波数での通信能力を有していないレガシー端末である場合には、無線局１は共用周波数の割り当てを受けてもこれを効率的に利用することができない。
この問題に対処するため、本実施形態では、制御部３は、セル１１に帰属する少なくとも１つの無線端末２の共用周波数での通信能力に関する第１の条件に基づいて、共用周波数の無線局１による使用を制御する。例えば、制御部３は、第１の条件を満たすことを条件として、無線局１による共用周波数の利用を許可してもよい。この場合、第１の条件は、共用周波数がセル１１において効率的に利用されることを表す条件であればよい。第１の条件は、共用周波数での通信能力を有する十分な数の無線端末２がセル１１に帰属していることに対応する条件とされてもよい。
第１の条件は、例えば、以下の（１）〜（１０）のいずれか、又はこれらのうち任意の組み合わせであってもよい。
（１）共用周波数での通信能力を有する無線端末２の数が所定数または所定割合を超えること；
（２）共用周波数での端末無線アクセス能力または端末システム能力を有する無線端末２の数が所定数または所定割合を超えること；
（３）共用周波数での端末無線アクセス能力または端末システム能力を有する無線端末２の総トラフィック量が所定量を超えること；
（４）共用周波数での端末無線アクセス能力または端末システム能力を有し且つ所定のサービスを実行中の無線端末２の数が所定数または所定割合を超えること；
（５）共用周波数での端末無線アクセス能力または端末システム能力を有し且つ所定のサービスを要求する無線端末２の数が所定数または所定割合を超えること；
（６）共用周波数での端末無線アクセス能力または端末システム能力を有し且つ所定エリア内に位置する無線端末２の数が所定数または所定割合を超えること；
（７）共用周波数を利用可能であり且つ所定エリア内に位置する無線端末２の数が所定数または所定割合を超えること；
（８）共用周波数を利用可能である無線端末２の総トラフィック量が所定量を超えること；
（９）共用周波数を利用可能であり且つ所定のサービスを実行中の無線端末２の数が所定数または所定割合を超えること；
（１０）共用周波数の利用が可能であり且つ所定のサービスを要求する無線端末２の数が所定数または所定割合を超えること。
条件（２）〜（６）における"共用周波数での端末無線アクセス能力"は、無線端末２が共用周波数を用いて無線局１に無線アクセスを行う能力を有することを示す。"共用周波数での端末無線アクセス能力"は、例えば、共用周波数の利用能力（i.e. 共用周波数として割り当てられた周波数帯域で通信が可能か否か）、又は共用周波数における無線品質（e.g. 受信電力、干渉電力、Signal to Interference plus Noise Ratio（SINR））の測定能力、である。
条件（２）〜（６）における"共用周波数での端末システム能力"は、例えば、無線端末２が共用周波数を用いて無線局１と通信を行う能力、又はコグニティブ無線の能力（e.g. センシング能力）である。
条件（３）及び（８）における"総トラフィック量"は、複数の無線端末２のトラフィック量の合計を意味する。無線端末２のトラフィック量は、無線端末２の通信量ということもできる。無線端末２のトラフィック量は、例えば、所定期間に無線端末が通信したデータ量、単位時間あたりのデータ量（i.e. データレート、又はスループット）である。また、無線端末２のトラフィック量は、今後発生すると予想されるトラフィック量の予測値であってもよい。
条件（４）、（５）、（９）及び（１０）における"所定のサービス"は、特定のサービス、又は特定の属性を持つサービスカテゴリを示す。特定の属性は、例えば、リアルタイム性、重要度、優先度、又は要求品質である。具体的には、所定のサービスは、セル１１の高負荷の原因となり得る通信量の大きいサービスとしてもよい。
条件（６）及び（７）における"所定エリア"は、無線端末２の地理的位置を示す。所定エリアは、無線局１から見た相対的な位置（e.g. セルエッジ）であってもよい。
図２は、本実施形態における共用周波数の使用制御手順の具体例を示すフローチャートである。ステップＳ１０１では、制御部３は、使用可能な共用周波数を示す情報を受信する。使用可能な共用周波数を示す情報は、例えば、Geo-location Database（GDB）から直接的に供給されてもよいし、GDBから他の装置（e.g. Spectrum Manager（SM））を経由して間接的に供給されてもよい。
ステップＳ１０２では、制御部３は、セル１１に属する無線端末２の共用周波数での通信能力を示す情報を取得する。具体的には、制御部３は、共用周波数での通信能力を示す情報を含む無線端末２の情報（以下、端末情報）を取得すればよい。制御部３は、無線局１による共用周波数の使用を許可するか否かを判定するために端末情報を用いる。したがって、端末情報は、当該判定に用いられる情報を含んでいればよい。
端末情報は、例えば、端末無線アクセス能力、端末システム能力、端末通信量、端末サービス、及び端末位置情報、のうち少なくとも１つを含む。端末サービスは、無線端末２が実行中であるか又は無線端末２が要求しているサービスの種別、属性（e.g. リアルタイム性、重要度、優先度、又は要求品質）、又はサービスカテゴリを示す。端末位置情報は、例えば、Global Positioning System（GPS）により取得された位置情報、又はネットワークによる位置情報サービスにより取得された位置情報（e.g. Observed Time Difference Of Arrival（OTDOA）法により所得された位置情報）である。また、端末位置情報は、無線端末２により測定された無線品質（e.g. 各セルの既知ダウンリンク信号の受信品質及びセル識別子）であってもよい。端末情報の少なくとも一部は、無線端末２から制御部３に送られてもよい。また、端末情報の少なくとも一部は、無線局１によって取得された後に制御部３に送られてもよい。また、端末情報の少なくとも一部は、加入者データを管理する加入者サーバ（e.g. Home Subscriber Server（HSS）、Home Location Register（HLR））から供給されてもよい。
ステップＳ１０３では、制御部３は、ステップＳ１０２で取得した端末情報を用いて、セル１１に帰属する無線端末２の共用周波数での通信能力に関する第１の条件を含む少なくとも１つの条件を判定する。そして、制御部３は、当該少なくとも１つの条件を満たすことを条件として、無線局１による共用周波数の使用を許可する。例えば、制御部３は、共用周波数又はその一部を割り当て周波数として無線局１に通知すればよい。
制御部３は、無線局１による共用周波数の使用を許可するかどうか判定するために、第１の条件に加えて他の条件を考慮してもよい。例えば、制御部３は、無線局１の地理的位置を考慮してもよい。具体的には、制御部３は、無線局１の地理的位置が共用周波数の使用が許可されるエリア内であるか否かを判定してもよい。また、制御部３は、無線局１が使用可能な周波数を考慮してもよい。具体的には、制御部３は、無線局１の使用可能な周波数範囲に共用周波数が含まれるか否かを判定してもよい。また、制御部３は、無線局１のダウンリンク送信電力の最大値又は最小値を考慮してもよい。
制御部３は、セル１１に属する無線端末２の共用周波数での通信能力に変化があったことに応じて、又は周期的に、無線局１への割り当て周波数の見直し（更新）手順を行なってもよい。また、制御部３は、割り当て周波数の解放手順（つまり、無線局１による共用周波数の使用を停止する手順）を実行してもよい。制御部３は、例えば、第１の条件を含む少なくとも１つの条件を満たさなくなった場合に、無線局１による共用周波数の使用を停止してもよい。
上述したように、本実施形態は、制御部３を有する。制御部３は、セル１１に帰属する少なくとも１つの無線端末２の共用周波数での通信能力に関する第１の条件に基づいて、共用周波数の無線局１による使用を制御する。例えば、第１の条件は、共用周波数での通信能力を有する十分な数の無線端末２がセル１１に帰属していることに対応する条件とすることができる。したがって、本実施形態は、複数の無線システムで共用される共用周波数の効率的な使用に寄与することができる。
ところで、制御部３の配置は、ネットワークアーキテクチャの設計思想に基づいて、又は無線通信規格に応じて、適宜決定されるものである。例えば、図３に示すように、制御部３は、無線局１と一体的に配置されてもよい。この場合、無線局１は、例えば、以下の手順で共用周波数の使用を決定すればよい。まず、制御部３を有する無線局１は、共用周波数の割り当て要求を図示されていない運用管理装置（OAM）に送信する。次に、無線局１は、運用管理装置（OAM）から少なくとも１つの候補周波数を示す通知を受信する。各候補周波数は、共用周波数に含まれる未使用の部分帯域とすればよい。そして、無線局１は、少なくとも１つの候補周波数の中から無線局１で使用される"割り当て周波数"を決定する。具体的には、無線局１は、上述した第１の条件を含む条件を満たす候補周波数を"割り当て周波数"として選択すればよい。なお、複数の候補周波数が第１の条件を満たす場合、無線局１は、最も条件に合う候補周波数１つを選択してもよいし、所定数まで候補周波数を選択してもよい。最後に、無線局１は、選択した割り当て周波数を示す報告（割り当て周波数報告）を運用管理装置に送信する。少なくとも１つの候補周波数のいずれについても条件を満たさない場合、無線局１は、周波数割り当てを行わないことを示す報告を運用管理装置に送信してもよい。なお、無線局１が、運用管理装置ではなく、例えばGDBや周波数管理装置へ直接、候補周波数を要求し、選択した割り当て周波数を報告するようにしてもよい。
また、図４に示すように、制御部３は、運用管理装置（OAM）４と一体的に配置されてよい。この場合、運用管理装置４は、例えば、以下の手順で無線局１による共用周波数の使用を決定すればよい。まず、運用管理装置４は、共用周波数の割り当て要求を無線局１から受信する。次に、運用管理装置４は、端末情報報告の要求を無線局１に送信し、無線局１から返信される端末情報報告を受信する。端末情報報告は、無線局１が運用するセル１１に帰属する複数の無線端末２の端末情報を含む。そして、運用管理装置４は、受信した端末情報報告を用いて、上述した第１の条件を含む条件を満たす"割り当て周波数"を決定する。最後に、運用管理装置４は、決定した"割り当て周波数"を無線局１に通知する。
なお、図４の例では、運用管理装置４は、共用周波数の割り当て要求とともに端末情報報告を無線局１から受信してもよい。あるいは、運用管理装置４は、共用周波数の割り当て要求の代わりに、端末情報報告を無線局１から受信してもよい。これにより、運用管理装置４と無線局１の間のシグナリングを削減できる。
また、図５に示すように、制御部３は、周波数管理装置５と一体的に配置されてもよい。周波数管理装置５は、Spectrum Manager（SM）、周波数管理システム、又はCentral Control Pointとも呼ばれる。周波数管理装置５は、無線通信システム１００を含む複数の無線システムに対する共用周波数の割り当てを管理する。複数の無線システムは、典型的には、異なるオペレータによって運用されるシステムを含む。
＜第３の実施形態＞
本実施形態では、第２の実施形態で説明した制御部３の配置、及び無線局１への共用周波数の割り当て手順の具体例について説明する。具体的には、本実施形態は、制御部３が無線局１と一体的に配置される例を示す。
図６は、本実施形態に係る無線通信システム１００を含む無線ネットワークの構成例を示している。図６の例では、無線通信システム１００は、２つの無線局１Ａ及び１Ｂを含む。無線局１Ａは、セル１１Ａを運用し、セル１１Ａに帰属する無線端末２Ａと通信する。同様に、無線局１Ｂは、セル１１Ｂを運用し、セル１１Ｂに帰属する無線端末２Ｂと通信する。
無線局１Ａ及び１Ｂは、制御部３Ａ及び３Ｂをそれぞれ有する。制御部３Ａ及び３Ｂの各々は、第２の実施形態で述べた制御部３に相当する。制御部３Ａ及び３Ｂの各々は、無線端末２（２Ａ又は２Ｂ）から端末情報ＡＡを受信するよう動作する。そして、制御部３Ａ及び３Ｂの各々は、端末情報ＡＡを用いて、上述した第１の条件を含む判定条件を判定する。
無線端末２Ａ及び２Ｂは、制御部２０を有する。制御部２０は、無線端末２が帰属するセル１１（１１Ａ又は１１Ｂ）を運用する無線局１（１Ａ又は１Ｂ）に端末情報ＡＡを送信するよう動作する。
運用管理装置（OAM）４は、無線局１Ａ及び１Ｂを含む複数の無線局１を管理する。運用管理装置（OAM）４は、周波数管理装置（SM）５と通信し、共用周波数情報を周波数管理装置（SM）５から受信する。共用周波数情報は、使用可能な共用周波数（i.e. 少なくとも１つの候補周波数）を示す。なお、運用管理装置（OAM）４は、周波数管理装置（SM）５を介さずにGeo-location Database（GDB）から直接的に共用周波数情報を受信してもよい。
図７は、本実施形態に係る無線通信システム１００における共用周波数の使用制御手順の具体例を示すシーケンス図である。図７は、無線局１Ａ及び１Ｂについて示しているが、これら２つの無線局の動作は同様である。ステップＳ２０１では、無線局１Ａ及び１Ｂは、各々のセル１１（１１Ａ又は１１Ｂ）に帰属する無線端末２（２Ａ又は２Ｂ）に関する端末情報ＡＡを取得する。ステップＳ２０２では、無線局１Ａ及び１Ｂは、周波数割り当て要求を運用管理装置（OAM）４に送信する。
ステップＳ２０３では、運用管理装置（OAM）４は、共用周波数のうち割当可能な候補周波数の情報を取得する。運用管理装置（OAM）４は、周波数管理装置（SM）５又はGDBから候補周波数の情報を受信すればよい。ステップＳ２０４では、運用管理装置（OAM）４は、少なくとも１つの候補周波数を示す通知を無線局１Ａ及び１Ｂに送信する。
ステップＳ２０５では、無線局１Ａ及び１Ｂは、各候補周波数について、無線端末２（２Ａ又は２Ｂ）の共用周波数における通信能力に関する第１の条件を含む判定条件を満たすか否かを判定する。無線局１Ａ及び１Ｂは、当該判定条件を満たす候補周波数を自セルの"割り当て周波数"として選択する。
ステップＳ２０６では、無線局１Ａ及び１Ｂは、選択した"割り当て周波数"を示す報告を運用管理装置（OAM）４に送信する。なお、いずれの候補周波数も第１の条件を含む判定条件を満たさなかった場合、無線局１Ａ及び１Ｂは、周波数割り当てを行わないことを示す報告を運用管理装置（OAM）４に送信すればよい。ステップＳ２０７では、運用管理装置（OAM）４は、無線局１Ａ及び１Ｂからの報告に基づいて、候補周波数の情報を更新する。ただし、ステップＳ２０７は省略されてもよい。
図７に示した手順は、一例に過ぎない。例えば、無線局１Ａ及び１Ｂによる端末情報ＡＡの取得（Ｓ２０１）のタイミング、および運用管理装置（OAM）４による候補周波数情報の取得（Ｓ２０３）のタイミングは、適宜変更されてもよい。例えば、無線局１Ａ及び１Ｂによる端末情報ＡＡの取得（Ｓ２０１）は、候補周波数通知の受信（Ｓ２０４）の後で行われてもよい。また、運用管理装置（OAM）４による候補周波数情報の取得（Ｓ２０３）は、図７の手順に先立って予め行われてもよい。
図８は、無線局１Ａ及び１Ｂによる共用周波数の使用制御に関する動作の一例を示すフローチャートである。ここでは無線局１Ａに関して説明するが、無線局１Ｂの動作も同様とすればよい。ステップＳ３０１では、無線局１Ａは、共用周波数の割り当てが必要であるか否かを判定する。無線局１Ａは、例えば、ライセンスバンドでのセル１１Ａの負荷（e.g. 通信量、無線端末数など）が所定の基準を超えた場合に追加の共用周波数が必要であると判定すればよい。
ステップＳ３０２は、図７のステップＳ２０１に対応する。すなわち、共用周波数が必要であると判定した場合（ステップＳ３０１でＹＥＳ）、無線局１Ａは、セル１１Ａに属する無線端末２の端末情報ＡＡを取得する（ステップＳ３０２）。ステップＳ３０３は、図７のステップＳ２０２に対応する。すなわち、ステップＳ３０３では、無線局１Ａは、周波数割り当て要求を運用管理装置（OAM）４に送信する。
ステップＳ３０４は、図７のステップＳ２０４に対応する。すなわち、ステップＳ３０４では、無線局１Ａは、候補周波数通知を受信したか否かを判定する。ステップＳ３０５及びＳ３０６は、図７のステップＳ２０５に対応する。すなわち、候補周波数通知を受信すると（ステップＳ３０４でＹＥＳ）、無線局１Ａは、ステップＳ２０２で取得された端末情報を用いて、候補周波数の各々について判定条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ３０５）。ここで、判定条件は、無線端末２Ａの共用周波数での通信能力に関する第１の条件を含む。判定条件を満たす候補周波数が存在する場合（ステップＳ３０５でＹＥＳ）、無線局１Ａは、その候補周波数を自セル１１Ａの"割り当て周波数"として決定する（ステップＳ３０６）。いずれの候補周波数についても判定条件を満たさない場合（ステップＳ３０５でＮＯ）、無線局１Ａは、これらの候補周波数を破棄し、"割り当て周波数"を決定しない。
ステップＳ３０７は、図７のステップＳ２０６に対応する。すなわち、ステップＳ３０７では、無線局１Ａは、割り当て周波数報告を運用管理装置（OAM）４に送信する。割り当て周波数報告は、割り当て周波数として決定した候補周波数を示すか、又は周波数割り当てを行わないことを示す。
第２の実施形態で述べたのと同様に、制御部３Ａ及び３Ｂは、割り当て周波数の解放手順（つまり、無線局１による共用周波数の使用を停止する手順）を実行してもよい。以下では、共用周波数の使用停止手順の具体例について説明する。図９は、共用周波数の使用停止手順の具体例を示すシーケンス図である。ここでは無線局１Ａに関して説明するが、無線局１Ｂの動作も同様とすればよい。ステップＳ４０１では、無線局１Ａは、自セル１１Ａに属する無線端末２Ａの端末情報を取得する。ステップＳ４０２−１では、無線局１Ａは、割り当て周波数を解放するか否か、つまり共用周波数を使用停止するか否かを判定する。無線局１Ａは、例えば、図７のステップＳ２０５又は図８のステップＳ３０５と同様の条件を満たすか否かを判定すればよい。無線局１Ａは、共用周波数を使用している間、ステップＳ４０２−１の判定を周期的に行なってもよい。図７の例は、ステップＳ４０２−１において共用周波数の継続使用が判定され、ステップＳ４０２−２において共用周波数の使用停止（解放）が判定される。ステップＳ４０３では、無線局１Ａは、割り当て周波数の解放、つまり共用周波数の使用停止を運用管理装置（OAM）４に報告する。ステップＳ４０４では、運用管理装置（OAM）４は、無線局１Ａからの報告に基づいて、候補周波数の情報を更新する。ただし、ステップＳ４０４は省略されてもよい。
図１０は、無線局１Ａ及び１Ｂによる共用周波数の使用停止に関する動作の一例を示すフローチャートである。ここでは無線局１Ａに関して説明するが、無線局１Ｂの動作も同様とすればよい。ステップＳ５０１は、図９のステップＳ４０１に対応する。すなわち、無線局１Ａは、無線端末２Ａの端末情報を取得する。ステップＳ５０２及びＳ５０３は、図９のステップＳ４０２−１及びＳ４０２−２に対応する。すなわち、無線局１Ａは、割り当て周波数を解放するか否かを周期的に判定する（ステップＳ５０２）。割り当て周波数の解放を判定した場合（ステップＳ５０２でＹＥＳ）、無線局１Ａは、割り当て周波数の使用を停止する（ステップＳ５０３）。最後に、ステップＳ５０４は、図９のステップＳ４０４に対応する。すなわち、無線局１Ａは、解放報告を運用管理装置（OAM）４に送信する。
図１０に示した手順は、一例に過ぎない。例えば、無線局１Ａ及び１Ｂによる端末情報ＡＡの取得（Ｓ４０１）のタイミングのタイミングは、適宜変更されてもよい。例えば、無線局１Ａ及び１Ｂによる端末情報ＡＡの取得（Ｓ２０１）は、割り当て周波数の解放判定（ステップＳ４０２）を行う度に行われてもよい。
なお、本実施形態において、共用周波数の使用可否の判定のために用いられる第１の条件を含む判定条件は、無線局１Ａ及び１Ｂ（制御部３Ａ及び３Ｂ）に予め設定されてもよい。また、当該判定条件は、運用管理装置（OAM）４から候補周波数通知と一緒に無線局１Ａ及び１Ｂに送られてもよい。また、当該判定条件は、候補周波数間で共通でもよいし、異なっていてもよい。また、当該判定条件は、複数の無線局１の間で共通でもよいし、異なっていてもよい。
また、運用管理装置（OAM）４は、無線局１Ａ及び１Ｂに候補周波数を通知する際に、ダウンリンク送信電力の上限値を無線局１Ａ及び１Ｂに通知してもよい。また、運用管理装置（OAM）４は、候補周波数の使用可能期限を示す絶対時刻又は相対時刻を無線局１Ａ及び１Ｂに通知してもよい。これらは、候補周波数間で共通でもよいし、異なっていてもよい。
＜第４の実施形態＞
本実施形態では、第２の実施形態で説明した制御部３の配置、及び無線局１への共用周波数の割り当て手順の具体例について説明する。具体的には、本実施形態は、制御部３が運用管理装置（OAM）４と一体的に配置される例を示す。
図１１は、本実施形態に係る無線通信システム１００を含む無線ネットワークの構成例を示している。図１１に示す無線通信システム１００は、図６と同様に、２つの無線局１Ａ及び１Ｂを含む。運用管理装置（OAM）４は、制御部３を有する。制御部３は、無線端末２Ａ及び２Ｂから端末情報ＡＡを受信するよう動作する。そして、制御部３は、端末情報ＡＡを用いて、上述した第１の条件を含む条件を判定する。
図１２は、本実施形態に係る無線通信システム１００における共用周波数の使用制御手順の具体例を示すシーケンス図である。図１２は、無線局１Ａ及び１Ｂについて示しているが、これら２つの無線局の動作は同様である。図１２のステップＳ２０１〜Ｓ２０３、並びにＳ２０７における処理は、図７に示した同一符号のステップ群における処理と同様とすればよい。
ステップＳ６０４では、運用管理装置（OAM）４は、端末情報報告の要求を無線局１Ａ及び１Ｂに送信する。ステップＳ６０５では、無線局１Ａ及び１Ｂは、運用管理装置（OAM）４に端末情報報告を送信する。無線局１Ａの端末情報報告は、セル１１Ａに帰属する無線端末２Ａに関する端末情報を含む。既に述べたように、端末情報は、無線局１による共用周波数の使用を許可するか否かを判定するために用いられる。端末情報は、例えば、端末無線アクセス能力、端末システム能力、端末通信量、端末サービス、及び端末位置情報、のうち少なくとも１つを含む。
ステップＳ６０６では、運用管理装置（OAM）４は、無線局１Ａ及び１Ｂの各々の割り当て周波数を決定する。言い換えると、運用管理装置（OAM）４は、無線局１Ａ及び１Ｂの各々について共用周波数の使用を許可するか否かを判定する。ステップＳ６０６の判定では、上述した第１の条件を含む判定条件が使用される。
ステップＳ６０７では、運用管理装置（OAM）４は、無線局１Ａ及び１Ｂの各々に対して、決定した割り当て周波数を通知する。なお、いずれの候補周波数についても条件を満たさない場合、運用管理装置（OAM）４は、周波数割り当てを行わないことを該当の無線局１に通知する。
図１２に示した手順は、一例に過ぎない。図７に関して述べたのと同様に、例えば、無線局１Ａ及び１Ｂによる端末情報ＡＡの取得（Ｓ２０１）のタイミング、および運用管理装置（OAM）４による候補周波数情報の取得（Ｓ２０３）のタイミングは、適宜変更されてもよい。
図１３は、無線局１Ａ及び１Ｂによる共用周波数の使用制御に関する動作の一例を示すフローチャートである。ここでは無線局１Ａに関して説明するが、無線局１Ｂの動作も同様とすればよい。図１３のステップＳ３０１〜Ｓ３０３における処理は、図８に示した同一符号のステップ群における処理と同様とすればよい。
図１３のステップＳ７０４及びＳ７０５は、図１２のステップＳ６０４及びＳ６０５に対応する。すなわち、無線局１Ａは、端末情報報告の要求を受信したか否かを判定する（ステップＳ７０４）。当該要求を受信した場合（ステップＳ７０４でＹＥＳ）、無線局１Ａは、端末情報報告を運用管理装置（OAM）４に送信する（ステップＳ７０５）。
図１３のステップＳ７０６は、図１２のステップＳ６０７に対応する。すなわち、無線局１Ａは、割り当て周波数の通知を受信したか否かを判定する（ステップＳ７０６）。割り当て周波数の通知を受信した場合（ステップＳ７０６でＹＥＳ）、無線局１Ａは、割り当て周波数を用いてセル１１Ａを設定し、無線端末２Ａとの通信を開始すればよい。
図１４は、運用管理装置（OAM）４による共用周波数の使用制御に関する動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ８０１は、図１２のステップＳ２０２に対応する。すなわち、運用管理装置（OAM）は、無線局１Ａ及び１Ｂから周波数割り当て要求を受信したか否かを判定する（ステップＳ８０１）。ステップＳ８０２及びＳ８０３は、図１２のステップＳ６０４及びＳ６０５に対応する。すなわち、運用管理装置（OAM）４は、端末情報報告の要求を送信する（ステップＳ８０２）。そして、運用管理装置（OAM）４は、端末情報報告を受信したか否かを判定する（ステップＳ８０３）。
ステップＳ８０４及びＳ８０５は、図１２のステップＳ６０６に対応する。すなわち、端末情報報告を受信すると（ステップＳ８０３でＹＥＳ）、運用管理装置（OAM）４は、候補周波数の各々について判定条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ８０４）。ここで、判定条件は、無線端末２Ａの共用周波数での通信能力に関する第１の条件を含む。判定条件を満たす候補周波数が存在する場合（ステップＳ８０４でＹＥＳ）、運用管理装置（OAM）４は、その候補周波数を無線局１Ａ又は１Ｂに対する "割り当て周波数"として決定する（ステップＳ８０５）。
ステップＳ８０６は、図１２のステップＳ６０７に対応する。すなわち、ステップＳ８０６では、運用管理装置（OAM）４は、割り当て周波数通知を無線局１Ａ又は１Ｂに送信する。ステップＳ８０７は、図１２のステップＳ２０７に対応する。すなわち、運用管理装置（OAM）４は、無線局１Ａ又は１Ｂに対するいずれかの候補周波数の割り当てに応じて、候補周波数の情報を更新する。
なお、本実施形態において、共用周波数の使用可否の判定のために用いられる第１の条件を含む判定条件は、運用管理装置（OAM）４に予め設定されてもよい。また、当該判定条件は、周波数管理装置（SM）５などの他の装置又はシステムからから候補周波数を示す情報と一緒に運用管理装置（OAM）４に送られてもよい。また、当該判定条件は、候補周波数間で共通でもよいし、異なっていてもよい。また、当該判定条件は、複数の無線局１の間で共通でもよいし、異なっていてもよい。
また、運用管理装置（OAM）４は、無線局１Ａ及び１Ｂに割り当て周波数を通知する際に、ダウンリンク送信電力の上限値を通知してもよい。また、運用管理装置（OAM）４は、候補周波数の使用可能期限を示す絶対時刻又は相対時刻を無線局１Ａ及び１Ｂに通知してもよい。これらは、候補周波数間で共通でもよいし、異なっていてもよい。
＜第５の実施形態＞
本実施形態では、第４の実施形態の変形例について説明する。本実施形態では、第４の実施形態と同様に、制御部３が運用管理装置（OAM）４と一体的に配置される例を示す。ただし、本実施形態は、無線局１と運用管理装置（OAM）４の間のシグナリングの変形例を示す。具体的には、運用管理装置（OAM）４は、共用周波数の割り当て要求とともに端末情報報告を無線局１から受信する。あるいは、運用管理装置（OAM）４は、共用周波数の割り当て要求の代わりに、端末情報報告を無線局１から受信してもよい。これにより、運用管理装置（OAM）４と無線局１の間のシグナリングを削減できる。
本実施形態に係る無線通信システム１００を含む無線ネットワークの構成例は、図１１に示した第４の実施形態の構成と同様とすればよい。図１５は、本実施形態に係る無線通信システム１００における共用周波数の使用制御手順の具体例を示すシーケンス図である。図１５と図１２の比較から明らかであるように、図１５は、図１２に示されたステップＳ２０２、Ｓ６０４、及びＳ６０５に代えて、ステップＳ９０２を含む。ステップＳ９０２では、無線局１Ａ及び１Ｂは、端末情報報告および周波数割り当て要求を送信する。なお、端末情報報告と周波数割り当て要求は、別々のメッセージであってもよい。また、無線局１Ａ及び１Ｂによる端末情報ＡＡの取得（Ｓ２０１）のタイミング、および運用管理装置（OAM）４による候補周波数情報の取得（Ｓ２０３）のタイミングは、適宜変更されてもよい。
図１６は、無線局１Ａ及び１Ｂによる共用周波数の使用制御に関する動作の一例を示すフローチャートである。図１６と図１３の比較から明らかであるように、図１６は、図１３に示されたステップＳ３０３、Ｓ７０４、及びＳ７０５に代えて、ステップＳ１００３を含む。ステップＳ１００３では、無線局１Ａ及び１Ｂは、端末情報報告および周波数割り当て要求を送信する。
図１７は、運用管理装置（OAM）４による共用周波数の使用制御に関する動作の一例を示すフローチャートである。図１７と図１４の比較から明らかであるように、図１７は、図１４に示されたステップＳ８０１〜Ｓ８０３に代えて、ステップＳ１１０１を含む。ステップＳ１１０１では、運用管理装置（OAM）４は、端末情報報告および周波数割り当て要求を受信したか否かを判定する。これらを受信した場合（ステップＳ１１０１でＹＥＳ）、運用管理装置（OAM）４は、ステップＳ８０４以降の処理を実行する。
＜第６の実施形態＞
本実施形態では、上述した第１〜第５の実施形態に係る無線通信システム１００がLTEシステムである場合について具体的に説明する。無線通信システム１００がLTEシステムである場合、無線局１は"無線基地局（i.e. eNB）"に対応し、無線端末２は"UE"に対応する。
また、UE２の共用周波数での通信能力に関する第１の条件の具体例として示した条件（１）〜（１０）、および端末情報の具体例に関して説明した端末無線アクセス能力は、"UE radio access capability"と呼ぶことができる。 UE radio access capabilityは、例えば、割り当て候補周波数で通信が可能か否かの情報（i.e. SupportedBandListEUTRA information）を含む。SupportedBandListEUTRA informationは、UEからEvolved Universal Terrestrial Radio Access Network（E-UTRAN）に送られるUE Capability Information に含まれる情報要素の１つである。SupportedBandListEUTRA informationは、UE２がサポートする周波数帯域を示す。また、UE radio access capabilityは、滞在中の（セルの）周波数帯域と割り当て候補周波数が同時に利用可能か否かを示す情報（i.e. SupportedBandCombination information）を含んでもよい。

同様に、端末システム能力は、"UE Non-Access-Stratum (NAS) capability"と呼ぶことができる。UE NAS capabilityは、コグニティブ無線の能力（e.g. センシング能力）の有無を示す情報（i.e. CognitiveCapability information）を含んでもよい。ここで、LTEでは、端末システム能力（UE NAS capability）は、コアネットワーク（Evolved Packet Core（EPC））のモビリティ管理装置（Mobility Management Entity（MME））が無線基地局（eNB）を介して無線端末から取得する。無線基地局（eNB）において端末システム能力（UE NAS capability）を利用する場合、eNBはMMEからこれを取得する。
また、共用周波数が端末間直接通信（UE direct communication、D2D(Device-to-Device) communication、UE-to-UE communication、などと呼ばれる）に利用される場合、端末システム能力は、端末間直接通信の能力の有無を示す情報を含んでもよい。なお、端末間通信能力は、端末システム能力ではなく、端末無線アクセス能力として定義されてもよい。
また、端末情報の具体例として示した端末サービスは、UE２が実行中であるか又はUE２が要求しているサービスのQuality of Service（QoS）又はQoS Class Indicator（QCI）であってもよい。
また、端末情報の具体例として示した端末位置情報は、GPSにより取得された位置情報であってもよいし、ネットワークによる位置情報サービス（Location Service（LCS)）により取得された位置情報（e.g. OTDOA法により所得された位置情報）であってもよい。また、端末位置情報は、UE２により測定された無線品質（e.g.各セルの参照信号（Reference Signal）の受信品質及びセル識別子）であってもよい。UE２により測定された無線品質は、RF fingerprintとも呼ばれる。
＜第７の実施形態＞
本実施形態では、上述した第３の実施形態に係る無線通信システム１００がLTEシステムであり、共用周波数がTVWSである場合について具体的に説明する。つまり、本実施形態は、制御部３が無線局（i.e. eNB）１と一体的に配置される例を示す。
図１８は、本実施形態に係る無線通信システム（i.e. LTEシステム）１００を含む無線ネットワークの構成例を示している。図１８の例は、２つのLTEシステム１００Ａ及び１００Ｂを含む。LTEシステム１００Ａは、２つのeNB１Ａ及び１Ｂを含む。eNB１Ａは、セル１１Ａを運用し、セル１１Ａに帰属するUE２Ａと通信する。eNB１Ｂは、セル１１Ｂを運用し、セル１１Ｂに帰属するUE２Ｂと通信する。運用管理装置（OAM）４Ａは、LTEシステム１００Ａに含まれる複数の無線局１（eNB１Ａ及び１Ｂを含む）を管理する。
同様に、LTEシステム１００Ｂは、２つのeNB１Ｃ及び１Ｄを含む。eNB１Ｃは、セル１１Ｃを運用し、セル１１Ｃに帰属するUE２Ｃと通信する。同様に、eNB１Ｄは、セル１１Ｄを運用し、セル１１Ｄに帰属するUE２Ｄと通信する。運用管理装置（OAM）４Ｂは、LTEシステム１００Ｂに含まれる複数の無線局１（eNB１Ｃ及び１Ｄを含む）を管理する。
運用管理装置（OAM）４Ａ及び４Ｂは、周波数管理装置（SM）５と通信し、共用周波数情報を周波数管理装置（SM）５から受信する。共用周波数情報は、使用可能な共用周波数（i.e. 少なくとも１つの候補周波数）を示す。運用管理装置（OAM）４Ａ及び４Ｂは、周波数管理装置（SM）５を介さずにGeo-location Database（GDB）６から直接的に共用周波数情報を受信してもよい。GDB６は、TV放送システム２００にライセンスされた周波数帯域（i.e. TV band）の使用状況を管理し、二次利用可能な周波数帯域（e.g. TVWS）の情報を提供する。
図１９は、本実施形態に係るLTEシステム１００Ａにおける共用周波数の使用制御手順の具体例を示すシーケンス図である。図１９は、eNB１Ａについて示しているが、eNB１Ｂの動作もeNB１Ａと同様である。また、LTEシステム１００Ｂも、図１９に示すLTEシステム１００Ａと同様の手順を実行すればよい。
図１９のステップＳ２０１、Ｓ２０２、並びにＳ２０４〜Ｓ２０７における処理は、図７に示した同一符号のステップ群における処理と同様とすればよい。図１９のステップＳ１２０１及びＳ１２０２は、図７に示した"候補周波数情報の取得（ステップＳ２０３）"の具体例である。つまり、ステップＳ１２０１では、運用管理装置（OAM）４Ａは、候補周波数情報の要求をGDB６に送信する。ステップＳ１２０２では、運用管理装置（OAM）４Ａは、候補周波数情報の通知をGDB６から受信する。候補周波数情報は、少なくとも１つの候補周波数を示す。
図１９のステップＳ１２０３及びＳ１２０４は、割り当て周波数（i.e. TVWS）を用いた通信を開始するための処理を示している。ステップＳ１２０３では、eNB１Ａは、割り当て周波数の設定情報をUE２Ａに送信する。ステップＳ１２０４では、eNB１Ａは、割り当て周波数においてUE２Ａと通信する。
図１９に示した手順は、一例に過ぎない。図７に関して述べたのと同様に、eNB１Ａによる端末情報の取得（Ｓ２０１）のタイミング、および運用管理装置（OAM）４Ａによる候補周波数情報の取得（Ｓ１２０１及びＳ１２０２）のタイミングは、適宜変更されてもよい。
＜第８の実施形態＞
本実施形態では、上述した第５の実施形態に係る無線通信システム１００がLTEシステムであり、共用周波数がTVWSである場合について具体的に説明する。つまり、本実施形態は、制御部３が運用管理装置（OAM）４と一体的に配置される例を示す。
図２０は、本実施形態に係る無線通信システム（i.e. LTEシステム）１００を含む無線ネットワークの構成例を示している。図２０の例は、図１８と同様に、２つのLTEシステム１００Ａ及び１００Ｂを含む。図２０におけるLTEシステム１００Ａ及び１００Ｂの基本的な構成は、図１８と同様である。ただし、図２０では、運用管理装置（OAM）４Ａ及び４Ｂは、制御部３Ａ及び３Ｂをそれぞれ有する。
図２１は、本実施形態に係るLTEシステム１００Ａ及び１００Ｂにおける共用周波数の使用制御手順の具体例を示すシーケンス図である。図２１は、eNB１Ａ及び１Ｃについて示しているが、eNB１Ｂ及び１Ｄの動作もeNB１Ａ及び１Ｃと同様である。
図２１のステップＳ２０１、Ｓ９０２、Ｓ６０６、及びＳ６０７における処理は、図１５に示した同一符号のステップ群における処理と同様とすればよい。図２１のステップＳ１３０１では、周波数管理装置（SM）５は、二次利用可能なTVWSの情報、つまり、候補周波数の情報、をGDB６から受信する。図２１のステップＳ１３０２及びＳ１３０３は、図１５に示した"候補周波数情報の取得（ステップＳ２０３）"の具体例である。つまり、ステップＳ１３０２では、運用管理装置（OAM）４Ａ及び４Ｂは、候補周波数情報の要求を周波数管理装置（SM）５に送信する。ステップＳ１３０３では、運用管理装置（OAM）４Ａ及び４Ｂは、候補周波数情報の通知を周波数管理装置（SM）５から受信する。候補周波数情報は、少なくとも１つの候補周波数を示す。
図２１のステップＳ１３０４では、運用管理装置（OAM）４Ａ及び４Ｂは、割り当て周波数報告を周波数管理装置（SM）５に送信する。割り当て周波数報告は、運用管理装置（OAM）４Ａ及び４Ｂが"割り当て周波数"として決定した候補周波数を示すか、又は周波数割り当てを行わないことを示す。ステップＳ１３０５では、周波数管理装置（SM）５は、運用管理装置（OAM）４Ａ及び４Ｂからの報告に基づいて、候補周波数の情報を更新する。ステップＳ１３０６では、eNB１Ａは、割り当て周波数においてUE２Ａとの通信を開始する。eNB１Ａと同様に、eNB１Ｃは、割り当て周波数においてUE２Ｃとの通信を開始する。
図２１に示した手順は、一例に過ぎない。例えば、端末情報報告と周波数割り当て要求は、別々のメッセージであってもよい。また、eNB１Ａ及び１Ｃによる端末情報の取得（Ｓ２０１）のタイミング、および運用管理装置（OAM）４による候補周波数情報の取得（Ｓ１３０２及びＳ１３０３）のタイミングは、適宜変更されてもよい。
＜第９の実施形態＞
上述した第８の実施形態は、以下に述べるように変形されてもよい。第８の実施形態では、各オペレータの運用管理装置（OAM）４Ａ及び４Ｂが候補周波数（i.e. TVWS）の中から割り当て周波数を決定する例を示した。しかしながら、複数のオペレータ・ネットワークの周波数割り当て（i.e. 周波数管理）を周波数管理装置（SM）５が集中的に行なってもよい。この場合、図２１において、運用管理装置（OAM）４Ａ及び４Ｂは、周波数割り当て要求をeNB１Ａ及び１Ｃから受信したことに応じて、周波数割り当て要求を周波数管理装置（SM）５に送信すればよい。運用管理装置（OAM）４Ａ及び４Ｂは、eNB１Ａ及び１Ｃからの周波数割り当て要求メッセージを周波数管理装置（SM）５に転送してもよい。このとき、運用管理装置（OAM）４Ａ及び４Ｂは、端末情報を周波数割り当て要求と共に報告してもよいし、波数管理装置（SM）５から端末情報の要求を受けてからこれを送信してもよい。
周波数管理装置（SM）５は、周波数割り当て要求に応答してeNB１Ａ及び１Ｃの割り当て周波数を決定する。そして、周波数管理装置（SM）５は、eNB１Ａ及び１Ｃの割り当て周波数を示す通知を管理装置（OAM）４Ａ及び４Ｂにそれぞれ送信する。運用管理装置（OAM）４Ａ及び４Ｂは、eNB１Ａ及び１Ｃの割り当て周波数を示す通知をeNB１Ａ及び１Ｃにそれぞれ送信する。eNB１Ａ及び１Ｃは、各々の割り当て周波数においてUE２Ａ又は２Ｃとの通信を開始する。
このように、周波数管理装置（SM）５のようなネットワークノード（又は装置）が、複数のオペレータ・ネットワーク（又は複数のオペレータ・システム）に対する周波数割り当てを行うことで、オペレータ間の公平性を保つことができ、最適なオペレータ・ネットワーク（又はオペレータ・システム）を共用周波数の割当先として選択することができる。
なお、LTEシステムを想定した第８及び第９の実施形態において、TVWSをLTEシステムで利用する場合を例に用いた。しかしながら、第８及び第９の実施形態は、TV放送システム２００のようなプライマリシステムが存在せず、複数のシステムが周波数を共用する場合にも適用できることは言うまでもない。また、複数のシステムとは、複数のLTEシステムであってもよいし、LTEシステムと別のシステムであってもよい。
＜その他の実施形態＞
第１〜第９の実施形態で説明した制御部３（又は３Ａ〜３Ｄ）及び制御部２０により行われる処理は、Application Specific Integrated Circuit（ＡＳＩＣ）を含む半導体処理装置を用いて実現されてもよい。また、これらの処理は、少なくとも１つのプロセッサ（e.g. マイクロプロセッサ、ＭＰＵ、Digital Signal Processor（ＤＳＰ））を含むコンピュータシステムにプログラムを実行させることによって実現してもよい。具体的には、第１〜第９の実施形態で示された制御部３又は制御部２０に関するアルゴリズムをコンピュータシステムに行わせるための命令群を含む１又は複数のプログラムを作成し、当該プログラムをコンピュータに供給すればよい。
このプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、Compact Disc Read Only Memory（ＣＤ−ＲＯＭ）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、Programmable ROM（ＰＲＯＭ）、Erasable PROM（ＥＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、Random Access Memory（ＲＡＭ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
さらに、上述した実施形態は本件発明者等により得られた技術思想の適用に関する例に過ぎない。すなわち、当該技術思想は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、種々の変更が可能であることは勿論である。
この出願は、２０１２年４月２７日に出願された日本出願特願２０１２−１０２３３５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 無線局
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ 無線端末
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ 制御部
４、４Ａ、４Ｂ 運用管理装置（Operation Administration and Maintenance（OAM））
５ 周波数管理装置（Spectrum Manager（SM））
６ Geo-location Database（GDB）
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ セル
２０ 制御部
１００、１００Ａ、１００Ｂ 無線通信システム
２００ TV放送システム
ＡＡ 端末情報

Claims (28)

  1. 無線通信システムを含む複数の無線システムで共用される共用周波数の前記無線通信システムに含まれる第１の無線局による使用を少なくとも１つの条件に基づいて制御するよう動作する制御部と、
    少なくとも１つの無線端末の前記共用周波数での通信能力に関連する情報を収集する通信部と、
    を備え、
    前記少なくとも１つの条件は、前記第１の無線局によって運用されるセルに帰属する前記少なくとも１つの無線端末の前記共用周波数での通信能力に関する第１の条件を含み、
    前記共用周波数での通信能力に関連する前記情報は、前記第１の条件を満たすか否かの判定に用いられ、
    ・前記共用周波数での通信能力を有する無線端末数、
    ・前記共用周波数での端末無線アクセス能力を有する無線端末数、
    ・前記共用周波数での端末システム能力を有する無線端末数、
    ・前記共用周波数での端末無線アクセス能力を有する無線端末の総トラフィック量、
    ・前記共用周波数での端末システム能力を有する無線端末の総トラフィック量、
    ・前記共用周波数を利用可能で、且つ所定のサービスを実行中または所定のサービスを要求する無線端末数、及び
    ・前記共用周波数を利用可能で、且つ所定エリア内に位置する無線端末数、
    の少なくともいずれか１つを含む、
    制御装置。
  2. 前記制御部は、前記共用周波数を含む少なくとも１つの候補周波数の中から前記第１の無線局で使用される周波数を決定するよう動作する、請求項１に記載の制御装置。
  3. 前記制御部は、前記第１の無線局に配置される請求項１又は２に記載の制御装置。
  4. 前記制御部は、前記第１の無線局を含む複数の無線局の中から前記共用周波数を割り当てる無線局を決定するよう動作する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御装置。
  5. 前記制御部は、前記第１の無線局を管理する運用管理装置に配置される、請求項１又は４に記載の制御装置。
  6. 前記制御部は、前記無線通信システムによる周波数利用を管理する周波数管理装置に配置される、請求項１又は４に記載の制御装置。
  7. 前記第１の条件は、前記共用周波数での通信能力を有する無線端末数が所定数または所定割合を超えることを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御装置。
  8. 前記第１の条件は、前記共用周波数での端末無線アクセス能力または端末システム能力を有する無線端末数が所定数または所定割合を超えることを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御装置。
  9. 前記第１の条件は、前記共用周波数での端末無線アクセス能力または端末システム能力を有する無線端末の総トラフィック量が所定量を超えることを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御装置。
  10. 前記第１の条件は、前記共用周波数での端末無線アクセス能力または端末システム能力を有し、且つ所定のサービスを実行中の無線端末数が所定数または所定割合を超えることを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御装置。
  11. 前記第１の条件は、前記共用周波数での端末無線アクセス能力または端末システム能力を有し、且つ所定のサービスを要求する無線端末数が所定数または所定割合を超えることを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御装置。
  12. 前記第１の条件は、前記共用周波数での端末無線アクセス能力または端末システム能力を有し、且つ所定エリア内に位置する無線端末数が所定数または所定割合を超えることを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御装置。
  13. 前記第１の条件は、前記共用周波数を利用可能であり、且つ所定エリア内に位置する無線端末数が所定数または所定割合を超えることを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御装置。
  14. 前記第１の条件は、前記共用周波数を利用可能である無線端末の総トラフィック量が所定量を超えることを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御装置。
  15. 前記第１の条件は、前記共用周波数を利用可能であり、且つ所定のサービスを実行中の無線端末数が所定数または所定割合を超えることを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御装置。
  16. 前記第１の条件は、前記共用周波数を利用可能であり、且つ所定のサービスを要求する無線端末数が所定数または所定割合を超えることを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御装置。
  17. 前記共用周波数は、プライマリシステムが優先的に利用可能であり、前記無線通信システムによって二次利用される、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の制御装置。
  18. 前記共用周波数は、ＴＶホワイトスペースである、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の制御装置。
  19. 無線通信システムで使用され、少なくとも１つの無線端末と通信を行う無線局であって、
    前記少なくとも１つの無線端末に関する端末情報を取得し、前記無線通信システムを含む複数の無線システムで共用される共用周波数の前記無線局による使用を前記少なくとも１つの無線端末の前記共用周波数での通信能力に関する第１の条件に基づいて制御するよう動作する制御部を備え、
    前記端末情報は、前記少なくとも１つの無線端末の前記共用周波数での通信能力に関連する情報を含み、
    前記共用周波数での通信能力に関連する前記情報は、前記第１の条件を満たすか否かの判定に用いられ、
    ・前記共用周波数での通信能力を有する無線端末数、
    ・前記共用周波数での端末無線アクセス能力を有する無線端末数、
    ・前記共用周波数での端末システム能力を有する無線端末数、
    ・前記共用周波数での端末無線アクセス能力を有する無線端末の総トラフィック量、
    ・前記共用周波数での端末システム能力を有する無線端末の総トラフィック量、
    ・前記共用周波数を利用可能で、且つ所定のサービスを実行中または所定のサービスを要求する無線端末数、及び
    ・前記共用周波数を利用可能で、且つ所定エリア内に位置する無線端末数、
    の少なくともいずれか１つを含む、
    無線局。
  20. 前記制御部は、前記少なくとも１つの無線端末から前記端末情報を取得するよう動作する、請求項１９に記載の無線局。
  21. 前記制御部は、前記共用周波数を含む少なくとも１つの候補周波数の中から前記無線局で使用される周波数を決定するよう動作する、請求項１９又は２０に記載の無線局。
  22. 前記第１の条件は、前記共用周波数での通信能力を有する無線端末数が所定数または所定割合を超えることを含む、請求項１９〜２１のいずれか１項に記載の無線局。
  23. 無線通信システムで使用され、無線局と通信を行う無線端末であって、
    前記無線端末に関する端末情報を、前記無線通信システムを含む複数の無線システムで共用される共用周波数の使用を前記無線端末を含む少なくとも１つの無線端末の前記共用周波数での通信能力に関する第１の条件に基づいて制御する前記無線局に送信するよう動作する制御部を備え、
    前記端末情報は、前記共用周波数での通信能力に関連する情報を含み、
    前記共用周波数での通信能力に関連する前記情報は、前記第１の条件を満たすか否かの判定に用いられ、
    ・前記共用周波数での通信能力を有する無線端末数、
    ・前記共用周波数での端末無線アクセス能力を有する無線端末数、
    ・前記共用周波数での端末システム能力を有する無線端末数、
    ・前記共用周波数での端末無線アクセス能力を有する無線端末の総トラフィック量、
    ・前記共用周波数での端末システム能力を有する無線端末の総トラフィック量、
    ・前記共用周波数を利用可能で、且つ所定のサービスを実行中または所定のサービスを要求する無線端末数、及び
    ・前記共用周波数を利用可能で、且つ所定エリア内に位置する無線端末数、
    の少なくともいずれか１つを含む、
    無線端末。
  24. 前記第１の条件は、前記共用周波数での通信能力を有する無線端末数が所定数または所定割合を超えることを含む、請求項２３に記載の無線端末。
  25. 無線通信システムを含む複数の無線システムで共用される共用周波数の前記無線通信システムに含まれる第１の無線局による使用を少なくとも１つの条件に基づいて制御すること、及び
    少なくとも１つの無線端末の前記共用周波数での通信能力に関連する情報を収集すること、
    を備え、
    前記少なくとも１つの条件は、前記第１の無線局によって運用されるセルに帰属する前記少なくとも１つの無線端末の前記共用周波数での通信能力に関する第１の条件を含み、
    前記共用周波数での通信能力に関連する前記情報は、前記第１の条件を満たすか否かの判定に用いられ、
    ・前記共用周波数での通信能力を有する無線端末数、
    ・前記共用周波数での端末無線アクセス能力を有する無線端末数、
    ・前記共用周波数での端末システム能力を有する無線端末数、
    ・前記共用周波数での端末無線アクセス能力を有する無線端末の総トラフィック量、
    ・前記共用周波数での端末システム能力を有する無線端末の総トラフィック量、
    ・前記共用周波数を利用可能で、且つ所定のサービスを実行中または所定のサービスを要求する無線端末数、及び
    ・前記共用周波数を利用可能で、且つ所定エリア内に位置する無線端末数、
    の少なくともいずれか１つを含む、
    共用周波数の使用制御方法。
  26. 前記第１の条件は、前記共用周波数での通信能力を有する無線端末数が所定数または所定割合を超えることを含む、請求項２５に記載の方法。
  27. 無線通信システムで使用され少なくとも１つの無線端末と通信を行う無線局における方法であって、
    前記少なくとも１つの無線端末に関する端末情報を取得すること、及び
    前記無線通信システムを含む複数の無線システムで共用される共用周波数の前記無線局による使用を前記少なくとも１つの無線端末の前記共用周波数での通信能力に関する第１の条件に基づいて制御すること、
    を備え、
    前記端末情報は、前記少なくとも１つの無線端末の前記共用周波数での通信能力に関連する情報を含み、
    前記共用周波数での通信能力に関連する前記情報は、前記第１の条件を満たすか否かの判定に用いられ、
    ・前記共用周波数での通信能力を有する無線端末数、
    ・前記共用周波数での端末無線アクセス能力を有する無線端末数、
    ・前記共用周波数での端末システム能力を有する無線端末数、
    ・前記共用周波数での端末無線アクセス能力を有する無線端末の総トラフィック量、
    ・前記共用周波数での端末システム能力を有する無線端末の総トラフィック量、
    ・前記共用周波数を利用可能で、且つ所定のサービスを実行中または所定のサービスを要求する無線端末数、及び
    ・前記共用周波数を利用可能で、且つ所定エリア内に位置する無線端末数、
    の少なくともいずれか１つを含む、
    方法。
  28. 無線通信システムで使用され無線局と通信を行う無線端末における方法であって、
    前記無線端末に関する端末情報を、前記無線通信システムを含む複数の無線システムで共用される共用周波数の使用を前記無線端末を含む少なくとも１つの無線端末の前記共用周波数での通信能力に関する第１の条件に基づいて制御する前記無線局に送信することを備え、
    前記端末情報は、前記共用周波数での通信能力に関連する情報を含み、
    前記共用周波数での通信能力に関連する前記情報は、前記第１の条件を満たすか否かの判定に用いられ、
    ・前記共用周波数での通信能力を有する無線端末数、
    ・前記共用周波数での端末無線アクセス能力を有する無線端末数、
    ・前記共用周波数での端末システム能力を有する無線端末数、
    ・前記共用周波数での端末無線アクセス能力を有する無線端末の総トラフィック量、
    ・前記共用周波数での端末システム能力を有する無線端末の総トラフィック量、
    ・前記共用周波数を利用可能で、且つ所定のサービスを実行中または所定のサービスを要求する無線端末数、及び
    ・前記共用周波数を利用可能で、且つ所定エリア内に位置する無線端末数、
    の少なくともいずれか１つを含む、
    方法。
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