JP7272577B2 - Computer-readable recording medium recording a program to be executed by a management device, a computer, and the program - Google Patents

Computer-readable recording medium recording a program to be executed by a management device, a computer, and the program Download PDF

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Description

本発明は、管理装置、コンピュータに実行させるためのプログラムおよびそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。 The present invention relates to a management device, a program to be executed by a computer, and a computer-readable recording medium recording the program.

無人航空機(UAV:Unmanned Aerial Vehicle)の利用用途の拡大に伴い、無人航空機による通信(以下、「UAV通信」と言う。)が利用する周波数帯として、現在、利用しているアンライセンス周波数帯である高周波数帯を二次利用することが検討されている(非特許文献1)。 With the expansion of the use of unmanned aerial vehicles (UAV), the unlicensed frequency band currently in use as the frequency band used for communication by unmanned aerial vehicles (hereinafter referred to as "UAV communication") Secondary use of a certain high frequency band is under consideration (Non-Patent Document 1).

これにより、動画撮影および配達等の高速・大容量が求められる通信が可能となる。一例として、日本では、現在、レーダが利用している5.7GHz帯の利用が考えられている。その際には、UAV通信がレーダに与える干渉を解析し、レーザに悪影響を及ぼさない範囲での利用が必要になる。 This enables high-speed, large-capacity communication such as video recording and delivery. As an example, in Japan, the use of the 5.7 GHz band currently used by radar is being considered. In that case, it is necessary to analyze the interference that UAV communication gives to the radar and use it within the range that does not adversely affect the laser.

このような周波数共用の問題に対して、一次利用者の排他領域の設計が提案されている(非特許文献2)。これは、排他領域に定められた範囲での二次利用者の通信を禁止することにより一次利用者への干渉を回避する手法である。 Designing a primary user exclusion area has been proposed to address such a problem of frequency sharing (Non-Patent Document 2). This is a method of avoiding interference with the primary user by prohibiting the communication of the secondary user within the range defined by the exclusion area.

また、非特許文献3は、2次元空間をグリッドにより細かく分割し、グリッド毎に一次利用者のアンテナゲイン等の情報を区別することで複雑な形状の排他領域を設計し、より多くの二次利用者が通信可能となることを示している。 In addition, Non-Patent Document 3 divides a two-dimensional space finely into grids and distinguishes information such as the antenna gain of the primary user for each grid, thereby designing a complex-shaped exclusive area and increasing the number of secondary users. This indicates that the user can communicate.

更に、非特許文献4は、3次元空間における干渉電力を解析し、UAV通信に適用可能な排他領域の設計手法を提案している。 Furthermore, Non-Patent Document 4 analyzes interference power in a three-dimensional space and proposes a method of designing an exclusion zone applicable to UAV communication.

上述した特許文献2から非特許文献4における干渉電力の解析では、空間点過程を扱う確率幾何学(非特許文献5,6)が用いられている。 In the analysis of interference power in Patent Document 2 to Non-Patent Document 4 described above, stochastic geometry (Non-Patent Documents 5 and 6) that handles spatial point processes is used.

特開2018-142956号公報JP 2018-142956 A

The Information and Communication Council, “Technical requirements for upgrading of use of radio waves for robots, etc. (in Japanese),” Mar. 2016.The Information and Communication Council, “Technical requirements for upgrading of use of radio waves for robots, etc. (in Japanese),” Mar. 2016. M. Vu, N. Devroye, and V. Tarokh, “On the primary exclusive region of cognitive networks,” IEEE Trans. Commun., vol.8, no.7, pp3380-3385, Jul. 2009.M. Vu, N. Devroye, and V. Tarokh, “On the primary exclusive region of cognitive networks,” IEEE Trans. Commun., vol.8, no.7, pp3380-3385, Jul. 2009. S. Yamashita, K. Yamamoto, T. Nishio, and M. Morikura, “Optimization of primary exclusive region in spatial grid-based spectrum database using stochastic geometry,” Proc. IEEE ICC2017, Paris, France, May 2017.S. Yamashita, K. Yamamoto, T. Nishio, and M. Morikura, “Optimization of primary exclusive region in spatial grid-based spectrum database using stochastic geometry,” Proc. IEEE ICC2017, Paris, France, May 2017. K. Yoshikawa, S. Yamashita, K. Yamamoto, T. Nishio, and M. Morikura, “Resource allocation for 3rd drone networks sharing spectrum bands,” Proc. IEEE VTC2017-fall, Toront, Canada, Sept. 2017.K. Yoshikawa, S. Yamashita, K. Yamamoto, T. Nishio, and M. Morikura, “Resource allocation for 3rd drone networks sharing spectrum bands,” Proc. IEEE VTC2017-fall, Toronto, Canada, Sept. 2017. M. Haenggi, Stochastic Geometry for Wireless Networks, Cambridge Univ. Pr., Nov. 2012.M. Haenggi, Stochastic Geometry for Wireless Networks, Cambridge Univ. Pr., Nov. 2012. H. ElSawy, E. Hossain, and M. Haenggi, “Stochastic geometry for modeling, analysis, and design of multi-tier and cognitive cellular wireless networks: A survey,” IEEE Commun. Surv. Tuts., vol. 15, no.3, pp. 996-1019, 2013.H. ElSawy, E. Hossain, and M. Haenggi, “Stochastic geometry for modeling, analysis, and design of multi-tier and cognitive cellular wireless networks: A survey,” IEEE Commun. Surv. Tuts., vol. 15, no 3, pp. 996-1019, 2013. D. Schleher, “Generalized gram-charlier series with application to the sum of log-normal variates (corresp.),” IEEE Trans. Inf. Theory, vol.23, no.2, pp.275-280, May 1977.D. Schleher, “Generalized gram-charlier series with application to the sum of log-normal variates (corresp.),” IEEE Trans. Inf. Theory, vol.23, no.2, pp.275-280, May 1977. K.W. Sung, M. Tercero, and J. Zander, “Aggregate interference in secondary access with interference protection,” IEEE Commun. Lett., vol.15, no.6, pp.629-631, April 2011.K.W. Sung, M. Tercero, and J. Zander, “Aggregate interference in secondary access with interference protection,” IEEE Commun. Lett., vol.15, no.6, pp.629-631, April 2011. M.K. Simon and M.-S. Alouini, Digital Communication over Fading Channels, John Wiley & Sons, Inc., 2004.M.K. Simon and M.-S. Alouini, Digital Communication over Fading Channels, John Wiley & Sons, Inc., 2004. P. Li, C. Zhang, and Y. Fang, “The capacity of wireless ad hoc networks using directional antennas,” IEEE Trans. Mobile Comput., vol.10, no.10, pp.1374-1387, Oct. 2011.P. Li, C. Zhang, and Y. Fang, “The capacity of wireless ad hoc networks using directional antennas,” IEEE Trans. Mobile Comput., vol.10, no.10, pp.1374-1387, Oct. 2011 . W.E. Hart, C. Laird, J.-P. Watson, and D.L. Woodruff, Pyomo Optimization Modeling in Python, vol.67, Springer Science & Business Media, 2012.W.E. Hart, C. Laird, J.-P. Watson, and D.L. Woodruff, Pyomo Optimization Modeling in Python, vol.67, Springer Science & Business Media, 2012. A. W¨achter and L.T. Biegler, “On the implementation of an interior-point filter line-search algorithm for large-scale nonlinear programming,” Math. Program., vol.106, no.1, pp.25-27, Mar. 2006.A. W¨achter and L.T. Biegler, “On the implementation of an interior-point filter line-search algorithm for large-scale nonlinear programming,” Math. Program., vol.106, no.1, pp.25-27, Mar. 2006.

しかし、非特許文献2~4における排他領域の設計手法では、排他領域を正確に設計することが困難である。 However, it is difficult to accurately design the exclusive area with the exclusive area design methods in Non-Patent Documents 2 to 4.

この発明の実施の形態によれば、1次利用者の排他領域を正確に設定可能な管理装置を提供する。 According to the embodiment of the present invention, there is provided a management device capable of accurately setting the exclusive area of the primary user.

また、この発明の実施の形態によれば、1次利用者の排他領域の正確な設定をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供する。 Also, according to the embodiment of the present invention, there is provided a program for causing a computer to accurately set the exclusive area of the primary user.

更に、この発明の実施の形態によれば、1次利用者の排他領域の正確な設定をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。 Furthermore, according to the embodiment of the present invention, there is provided a computer-readable recording medium recording a program for causing a computer to accurately set the exclusive area of the primary user.

(構成1)
この発明の実施の形態によれば、管理装置は、演算手段と、決定手段と、作成手段とを備える。
(Configuration 1)
According to this embodiment of the invention, the management device comprises computing means, determining means, and creating means.

演算手段は、渉データの割合が一定値となる1次利用者の受信局を原点とした3次元領域を構成する複数の領域の各々における2次利用者の非均一なポアソン点過程に従って分布した送信局の送信電力、1次利用者の受信局におけるアンテナゲイン、1次利用者の受信局と2次利用者の送信局との間のフェージング係数、2次利用者の送信局の位置と原点とのユークリッド距離、および伝搬損失指数を用いて、1次利用者の受信局が2次利用者の送信する全ての送信局から受けるしきい値よりも大きい干渉電力を、複数の領域の各々における2次利用者の送信局の送信許可割合の関数である1次利用者の受信局への干渉確率として演算する。 The calculation means is distributed according to the non-uniform Poisson point process of the secondary users in each of a plurality of regions that constitute a three-dimensional region with the receiving station of the primary user as the origin where the ratio of the interfering data is a constant value. Transmission power of the transmitting station, antenna gain at the receiving station of the primary user, fading coefficient between the receiving station of the primary user and the transmitting station of the secondary user, position and origin of the transmitting station of the secondary user Using the Euclidean distance of and the propagation loss exponent, the interference power received by the primary user's receiving station from all the secondary user's transmitting stations is determined to be greater than the threshold in each of a plurality of regions. It is calculated as the probability of interference to the primary user's receiving station, which is a function of the transmission permission rate of the secondary user's transmitting station.

決定手段は、演算された干渉確率が目標値以下になり、かつ、送信が禁止される2次利用者の送信局の個数を最小化する2次利用者の送信局の送信許可割合を複数の領域の各々において決定する。 The determining means sets a plurality of transmission permission ratios of the secondary user's transmitting stations that minimize the number of secondary user's transmitting stations whose transmission is prohibited when the calculated interference probability is equal to or less than the target value. Determine in each of the regions.

作成手段は、決定された複数の領域の各々における2次利用者の送信局の送信許可割合に基づいて、1次利用者のみが無線通信を行うことができる排他領域を作成する。 The creating means creates an exclusion area in which only the primary user can perform wireless communication based on the transmission permission ratio of the secondary user's transmitting station in each of the determined areas.

そして、演算手段は、複数の領域の各々の体積と同じ体積を有し、かつ、円柱座標によって表した3次元形状に複数の領域の各々の形状を近似して干渉電力を演算する。 Then, the calculation means calculates the interference power by approximating the shape of each of the plurality of regions to a three-dimensional shape having the same volume as that of each of the plurality of regions and represented by cylindrical coordinates.

(構成2)
構成1において、演算手段は、複数の領域の各々における2次利用者の送信局の送信電力、1次利用者の受信局におけるアンテナゲインと、1次利用者の受信局と2次利用者の送信局との間のフェージング係数、2次利用者の送信局の位置と原点とのユークリッド距離、および伝搬損失指数を用いて、複数の領域の各々における2次利用者の送信局が1次利用者の受信局に与える第1の干渉電力を演算し、第1の干渉電力のラプラス変換を用いて第1の干渉電力のn(nは正の整数)次キュムラントを2次利用者の送信局の送信許可割合の関数として演算し、その演算したn次キュムラントに基づいて、複数の領域における2次利用者の全ての送信局から1次利用者の受信局への干渉電力である第2の干渉電力のn次キュムラントを演算し、その演算した第2の干渉電力のn次キュムラントに基づいて、第2の干渉電力の確率密度関数を演算し、その演算した確率密度関数のパラメータを用いて干渉確率を演算する。
(Configuration 2)
In configuration 1, the calculating means calculates the transmission power of the secondary user's transmitting station in each of a plurality of areas, the antenna gain at the primary user's receiving station, and the transmission power of the primary user's receiving station and the secondary user's Using the fading coefficient between the transmitting station, the Euclidean distance between the location of the transmitting station of the secondary user and the origin, and the propagation loss exponent, the transmitting station of the secondary user in each of the plurality of regions determines the primary usage. calculating the first interference power to be given to the receiving station of the secondary user, and using the Laplace transform of the first interference power, the nth (n is a positive integer) cumulant of the first interference power is the transmitting station of the secondary user , and based on the calculated nth-order cumulants, the interference power from all the secondary user's transmitting stations to the primary user's receiving station in a plurality of regions is the second Calculate the n-th order cumulant of the interference power, calculate the probability density function of the second interference power based on the calculated n-th order cumulant of the second interference power, and use the parameters of the calculated probability density function Calculate the interference probability.

(構成3)
構成2において、演算手段は、第2の干渉電力の1次キュムラントからn次キュムラントまでの和を演算することによって第2の干渉電力のn次キュムラントを演算する。
(Composition 3)
In configuration 2, the computing means computes the n-th order cumulant of the second interference power by computing the sum of the first-order cumulant to the n-th order cumulant of the second interference power.

(構成4)
構成1から構成3のいずれかにおいて、決定手段は、複数の領域の各々における2次利用者の送信する送信局の個数に2次利用者の送信局の送信が禁止される確率を乗算した乗算結果を複数の領域について加算した加算結果を目的関数とし、演算された干渉確率が干渉の許容値よりも小さくなる制約条件の下で、目的関数を最小化する2次利用者の送信局の送信許可割合を複数の領域の各々において求めることにより、送信が禁止される2次利用者の送信局の個数を最小化する2次利用者の送信局の送信許可割合を決定する。
(Composition 4)
In any one of configuration 1 to configuration 3, the determining means multiplies the number of transmitting stations from which the secondary user transmits in each of the plurality of areas by the probability that the transmitting station of the secondary user is prohibited from transmitting. Transmission of a secondary user's transmitting station that minimizes the objective function under the constraint that the calculated interference probability is smaller than the allowable value of interference, with the result of adding the results for multiple areas as the objective function. By determining the permission ratio in each of the plurality of areas, the transmission permission ratio of the secondary user's transmitting stations that minimizes the number of secondary user's transmitting stations whose transmission is prohibited is determined.

(構成5)
構成1から構成4のいずれかにおいて、複数の領域に存在する2次利用者の送信局は、送信許可割合に基づいて、1次利用者および2次利用者が共用する第1の周波数帯における通信を許可され、送信許可割合から決定された送信禁止割合に基づいて、第1の周波数帯よりも低周波数帯である第2の周波数帯における制御情報のみの通信が許可される。
(Composition 5)
In any one of configuration 1 to configuration 4, the secondary user transmitting stations existing in a plurality of areas, based on the transmission permission ratio, in the first frequency band shared by the primary user and the secondary user Communication is permitted, and communication of only control information in the second frequency band, which is a lower frequency band than the first frequency band, is permitted based on the transmission prohibited ratio determined from the transmission permitted ratio.

(構成6)
構成1から構成5のいずれかにおいて、複数の領域の各々は、立方体の形状を有する。演算手段は、立方体の体積と同じ体積を有するとともに地面に平行な方向に突出した円弧状の2つの曲面と地面に垂直な方向に配置された2つの平面とを有する3次元形状に立方体の形状を近似して干渉電力を演算する。
(Composition 6)
In any of Configurations 1 to 5, each of the plurality of regions has a cubic shape. The calculation means is a three-dimensional cube having the same volume as the cube and having two arc-shaped curved surfaces projecting in a direction parallel to the ground and two planes arranged in a direction perpendicular to the ground. is approximated to calculate the interference power.

(構成7)
また、この発明の実施の形態によれば、プログラムは、
演算手段が、干渉データの割合が一定値となる1次利用者の受信局を原点とした3次元領域を構成する複数の領域の各々における2次利用者の非均一なポアソン点過程に従って分布した送信局の送信電力、1次利用者の受信局におけるアンテナゲイン、1次利用者の受信局と2次利用者の送信局との間のフェージング係数、2次利用者の送信局の位置と原点とのユークリッド距離、および伝搬損失指数を用いて、1次利用者の受信局が2次利用者の送信する全ての送信局から受けるしきい値よりも大きい干渉電力を、複数の領域の各々における2次利用者の送信局の送信許可割合の関数である1次利用者の受信局への干渉確率として演算する第1のステップと、
決定手段が、演算された干渉確率が目標値以下になり、かつ、送信が禁止される2次利用者の送信局の個数を最小化する2次利用者の送信局の送信許可割合を複数の領域の各々において決定する第2のステップと、
作成手段が、決定された複数の領域の各々における2次利用者の送信局の送信許可割合に基づいて、1次利用者のみが無線通信を行うことができる排他領域を作成する第3のステップとをコンピュータに実行させる。
(Composition 7)
Also, according to the embodiment of the present invention, the program
The calculation means is distributed according to the non-uniform Poisson point process of the secondary users in each of a plurality of regions that constitute a three-dimensional region with the receiving station of the primary user as the origin in which the ratio of the interference data is a constant value. Transmission power of the transmitting station, antenna gain at the receiving station of the primary user, fading coefficient between the receiving station of the primary user and the transmitting station of the secondary user, position and origin of the transmitting station of the secondary user Using the Euclidean distance of and the propagation loss exponent, the interference power received by the primary user's receiving station from all the secondary user's transmitting stations is determined to be greater than the threshold in each of a plurality of regions. a first step of computing as the probability of interference to the primary user's receiving station as a function of the transmission permission rate of the secondary user's transmitting station;
A determining means determines a plurality of transmission permission ratios of secondary user transmitting stations that minimize the number of secondary user transmitting stations whose transmission is prohibited while the calculated interference probability is equal to or less than a target value. a second step of determining in each of the regions;
A third step in which the creating means creates an exclusive area in which only the primary user can perform wireless communication based on the transmission permission ratio of the secondary user's transmitting station in each of the determined areas. are executed by the computer.

そして、演算手段は、第1のステップにおいて、複数の領域の各々の体積と同じ体積を有し、かつ、円柱座標によって表した3次元形状に複数の領域の各々の形状を近似して干渉電力を演算する。 Then, in the first step, the calculating means approximates the shape of each of the plurality of regions to a three-dimensional shape having the same volume as that of each of the plurality of regions and is represented by cylindrical coordinates to obtain an interference power. to calculate

(構成8)
構成7において、演算手段は、第1のステップにおいて、複数の領域の各々における2次利用者の送信局の送信電力、1次利用者の受信局におけるアンテナゲインと、1次利用者の受信局と2次利用者の送信局との間のフェージング係数、2次利用者の送信局の位置と原点とのユークリッド距離、および伝搬損失指数を用いて、複数の領域の各々における2次利用者の送信局が1次利用者の受信局に与える第1の干渉電力を演算し、第1の干渉電力のラプラス変換を用いて第1の干渉電力のn(nは正の整数)次キュムラントを2次利用者の送信局の送信許可割合の関数として演算し、その演算したn次キュムラントに基づいて、複数の領域における2次利用者の全ての送信局から1次利用者の受信局への干渉電力である第2の干渉電力のn次キュムラントを演算し、その演算した第2の干渉電力のn次キュムラントに基づいて、第2の干渉電力の確率密度関数を演算し、その演算した確率密度関数のパラメータを用いて干渉確率を演算する。
(Composition 8)
In configuration 7, in the first step, the computing means calculates the transmission power of the secondary user's transmitting station in each of the plurality of areas, the antenna gain at the primary user's receiving station, and the primary user's receiving station and the secondary user's transmitting station, the Euclidean distance between the location of the secondary user's transmitting station and the origin, and the propagation loss exponent, the secondary user's Calculate the first interference power that the transmitting station gives to the receiving station of the primary user, and use the Laplace transform of the first interference power to obtain the nth (n is a positive integer) cumulant of the first interference power by 2 Calculated as a function of the transmission permission rate of the next user's transmitting station, and based on the calculated n-th order cumulant, the interference from all the secondary user's transmitting stations to the primary user's receiving station in multiple regions calculating the n-th order cumulant of the second interference power which is power, calculating the probability density function of the second interference power based on the calculated n-th order cumulant of the second interference power, and calculating the calculated probability density The interference probability is calculated using the parameters of the function.

(構成9)
構成8において、演算手段は、第1のステップにおいて、第2の干渉電力の1次キュムラントからn次キュムラントまでの和を演算することによって第2の干渉電力のn次キュムラントを演算する。
(Composition 9)
In configuration 8, in the first step, the computing means computes the n-th order cumulant of the second interference power by computing the sum from the first-order cumulant to the n-th order cumulant of the second interference power.

(構成10)
構成7から構成9のいずれかにおいて、決定手段は、第2のステップにおいて、複数の領域の各々における2次利用者の送信する送信局の個数に2次利用者の送信局の送信が禁止される確率を乗算した乗算結果を複数の領域について加算した加算結果を目的関数とし、演算された干渉確率が干渉の許容値よりも小さくなる制約条件の下で、目的関数を最小化する2次利用者の送信局の送信許可割合を複数の領域の各々において求めることにより、送信が禁止される2次利用者の送信局の個数を最小化する2次利用者の送信局の送信許可割合を決定する。
(Configuration 10)
In any one of configurations 7 to 9, in the second step, the determination means determines that the number of transmission stations from which the secondary users transmit in each of the plurality of areas is prohibited from transmitting from the transmission stations of the secondary users. Secondary use of minimizing the objective function under the constraint that the calculated interference probability is less than the allowable value for interference Determine the transmission permission ratio of the secondary user's transmitting station that minimizes the number of secondary user's transmitting stations whose transmission is prohibited by obtaining the transmission permission ratio of the secondary user's transmitting station in each of a plurality of areas. do.

(構成11)
構成7から構成10のいずれかにおいて、複数の領域に存在する2次利用者の送信局は、送信許可割合に基づいて、1次利用者および2次利用者が共用する第1の周波数帯における通信を許可され、送信許可割合から決定された送信禁止割合に基づいて、第1の周波数帯よりも低周波数帯である第2の周波数帯における制御情報のみの通信が許可される。
(Composition 11)
In any one of configuration 7 to configuration 10, the transmission stations of secondary users existing in a plurality of areas operate in the first frequency band shared by the primary user and secondary users based on the transmission permission ratio. Communication is permitted, and communication of only control information in the second frequency band, which is a lower frequency band than the first frequency band, is permitted based on the transmission prohibited ratio determined from the transmission permitted ratio.

(構成12)
構成7から構成11のいずれかにおいて、複数の領域の各々は、立方体の形状を有する。演算手段は、第1のステップにおいて、立方体の体積と同じ体積を有するとともに地面に平行な方向に突出した円弧状の2つの曲面と地面に垂直な方向に配置された2つの平面とを有する3次元形状に立方体の形状を近似して干渉電力を演算する。
(Composition 12)
In any of configurations 7 through 11, each of the plurality of regions has a cubic shape. In the first step, the calculation means has two arc-shaped curved surfaces that have the same volume as the cube and protrude in a direction parallel to the ground, and two planes that are arranged in a direction perpendicular to the ground. Interference power is calculated by approximating the cubic shape to the dimensional shape.

(構成13)
更に、この発明の実施の形態によれば、記録媒体は、構成7から構成12のいずれか1項に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
(Composition 13)
Further, according to the embodiment of the present invention, the recording medium is a computer-readable recording medium recording the program according to any one of Structures 7 to 12.

1次利用者の排他領域を正確に設定できる。 The exclusive area of the primary user can be set accurately.

この発明の実施の形態における通信機器を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing a communication device according to an embodiment of the invention; FIG. この発明の実施の形態における空間グリッドを有するシステムの一例を示す図である。Fig. 2 shows an example of a system having a spatial grid according to embodiments of the invention; 図1に示す管理装置の構成図である。2 is a configuration diagram of a management device shown in FIG. 1; FIG. 図3に示す記憶手段における記憶方法を示す図である。4 is a diagram showing a storage method in the storage means shown in FIG. 3; FIG. 円柱グリッドの概略図である。Fig. 3 is a schematic diagram of a cylindrical grid; 図5に示す面S3,S4の平面図である。6 is a plan view of surfaces S3 and S4 shown in FIG. 5; FIG. 排他領域PERの作成方法を説明するためのフローチャートである。4 is a flowchart for explaining a method of creating an exclusive area PER; 図7に示すステップS1の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart for explaining detailed operations of step S1 shown in FIG. 7; FIG. 図7に示すステップS2の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart for explaining the detailed operation of step S2 shown in FIG. 7; FIG. 図7に示すステップS3の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart for explaining the detailed operation of step S3 shown in FIG. 7; FIG. キーホールアンテナの概略図である。1 is a schematic diagram of a keyhole antenna; FIG. 各グリッドにおけるアンテナゲインおよび最適化問題の解であるUAVの送信許可割合を示す図である。Fig. 10 shows the antenna gains in each grid and the percentage of UAVs allowed to transmit that are solutions to the optimization problem; 経験累積分布関数と総干渉電力Iijkとの関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between an empirical cumulative distribution function and total interference power Iijk ; 経験累積分布関数と総干渉電力Iijkとの別の関係を示す図である。FIG. 11 shows another relationship between the empirical cumulative distribution function and the total interference power Iijk ; CCDFと総干渉電力Itotalとの関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between CCDF and total interference power I total ; 送信するUAVの個数と各グリッドの体積との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the number of UAVs to be transmitted and the volume of each grid;

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

図1は、この発明の実施の形態における通信機器を示す概略図である。図1を参照して、無線通信システムWLC1,WLC2が存在する。無線通信システムWLC1は、免許された無線通信システムであり、「1次利用者」と呼ばれる。無線通信システムWLC1は、無線局1と端末2,3とを備える。無線局1は、1次利用者の無線局であり、端末2,3は、1次利用者の端末である。そして、無線局1および端末2,3は、免許された周波数帯で相互に無線通信を行う。 FIG. 1 is a schematic diagram showing communication equipment according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, there are wireless communication systems WLC1 and WLC2. The wireless communication system WLC1 is a licensed wireless communication system and is called the "primary user". A wireless communication system WLC1 includes a wireless station 1 and terminals 2 and 3 . A radio station 1 is a primary user radio station, and terminals 2 and 3 are primary user terminals. Then, the radio station 1 and the terminals 2 and 3 perform radio communication with each other in the licensed frequency band.

無線通信システムWLC2は、1次利用者の周波数帯で無線通信を行う無線通信システムであり、「2次利用者」と呼ばれる。無線通信システムWLC2は、無線局11と、端末121~12s(sは、2以上の整数)とを備える。無線局11は、2次利用者の無線局であり、端末121~12sは、2次利用者の端末である。無線局11および端末121~12sは、1次利用者の周波数帯で相互に無線通信を行う。また、無線局11および端末121~12sは、1次利用者の周波数帯よりも低周波数の帯域である低周波数帯で制御情報のみの無線通信を行う。1次利用者の周波数帯は、例えば、5.7GHz帯であり、低周波数帯は、例えば、169MHz帯である。 The wireless communication system WLC2 is a wireless communication system that performs wireless communication in the frequency band of the primary user, and is called "secondary user". A wireless communication system WLC2 includes a wireless station 11 and terminals 121 to 12s (s is an integer equal to or greater than 2). A wireless station 11 is a secondary user's wireless station, and terminals 121 to 12s are secondary user's terminals. The radio station 11 and terminals 121 to 12s perform radio communication with each other in the frequency band of the primary user. Also, the radio station 11 and the terminals 121 to 12s perform radio communication of only control information in a low frequency band, which is a lower frequency band than the frequency band of the primary user. The primary user's frequency band is, for example, the 5.7 GHz band, and the low frequency band is, for example, the 169 MHz band.

端末2,3の各々は、端末121~12sから無線信号を受信することもある。端末2,3の各々は、例えば、GPS(Global Positioning System)を用いて自己の位置を検出し、その検出した自己の位置を無線局1へ送信する。 Each of terminals 2 and 3 may also receive radio signals from terminals 121-12s. Each of the terminals 2 and 3 detects its own position using, for example, GPS (Global Positioning System), and transmits the detected own position to the radio station 1 .

無線局1は、端末2,3の位置を端末2,3から受信し、その受信した端末2,3の位置を無線局11へ送信する。 The radio station 1 receives the positions of the terminals 2 and 3 from the terminals 2 and 3 and transmits the received positions of the terminals 2 and 3 to the radio station 11 .

管理装置10は、無線局11に配置される。そして、管理装置10は、無線局1から端末2,3の位置を受信する。また、管理装置10は、端末121~12sの位置および送信電力を端末121~12sから受信する。 A management device 10 is arranged in a radio station 11 . Management device 10 then receives the locations of terminals 2 and 3 from radio station 1 . The management device 10 also receives the positions and transmission powers of the terminals 121-12s from the terminals 121-12s.

管理装置10は、端末2,3の位置、端末121~12sの位置および端末121~12sの送信電力を用いて、後述する方法によって、1次利用者のみが無線通信を行うことができる排他領域PER(Primary Exclusive Region)を作成する。 The management device 10 uses the positions of the terminals 2 and 3, the positions of the terminals 121 to 12s, and the transmission power of the terminals 121 to 12s to establish an exclusive area in which only the primary user can perform wireless communication by a method described later. Create a PER (Primary Exclusive Region).

端末121~12sは、例えば、GPSを用いて自己の位置を検出し、その検出した自己の位置を管理装置10へ送信する。また、端末121~12sは、無線通信を行ったときの送信電力を検出し、その検出した送信電力を管理装置10へ送信する。 The terminals 121 to 12s detect their own positions using GPS, for example, and transmit the detected own positions to the management device 10. FIG. In addition, the terminals 121 to 12s detect transmission power when performing wireless communication, and transmit the detected transmission power to the management device 10. FIG.

図2は、この発明の実施の形態における空間グリッドを有するシステムの一例を示す図である。図2を参照して、1次利用者の受信局PR(Primary Receiver)(端末2,3のいずれか)を原点Oとし、直交座標(x,y,z)によって空間を複数のグリッドGRに分割する。 FIG. 2 is a diagram showing an example of a system having a spatial grid according to embodiments of the invention. Referring to FIG. 2, a receiving station PR (Primary Receiver) (either terminal 2 or 3) of a primary user is set as an origin O, and space is divided into a plurality of grids GR by orthogonal coordinates (x, y, z). To divide.

複数のグリッドGRの各々は、一辺の長さがlである立方体の形状を有するものとし、x,y,z方向にそれぞれN+1,N+1,N+1個の平面で分割する。このとき、各グリッドGRの体積は、lとなり、各平面は、それぞれ、x=x,i=0,・・・,N,y=y,j=0,・・・,N,z=z,k=0,・・・,Nと表現される。 Each of the plurality of grids GR has a cubic shape with a side length of l, and is divided into N x +1, N y +1, and N z +1 planes in the x, y, and z directions, respectively. At this time, the volume of each grid GR is l3 , and each plane is x= xi , i=0, . . . , Nx , y= yj , j=0, . y , z= zk , k=0, . . . , Nz .

ある一つのグリッドGRは、次式によって表される。 A given grid GR is represented by the following equation.

Figure 0007272577000001
Figure 0007272577000001

一つのグリッドGRの体積を|Vijk|と表記する。グリッドVijkにおいて、UAVの密度をλijkとし、UAVの送信電力をpijkとし、レーダ(1次利用者)のアンテナゲインをgijkとする。そして、λijk,pijk,gijkは、一定値であるとする。 The volume of one grid GR is denoted by |V ijk |. In the grid V ijk , let λ ijk be the UAV density, p ijk be the UAV transmission power, and g ijk be the radar (primary user) antenna gain. λ ijk , p ijk , and g ijk are assumed to be constant values.

また、UAVの分布は、次式によって表される強度関数Λijk(x,y,z)を持つ非均一なポアソン点過程に従うものとする。 We also assume that the distribution of UAVs follows a non-uniform Poisson point process with an intensity function Λ ijk (x,y,z) expressed by

Figure 0007272577000002
Figure 0007272577000002

更に、グリッドVijkにおけるUAVの送信許可割合をaijkとする。即ち、グリッドVijkに存在するUAVは、送信許可割合aijkだけが高周波数帯(=1次利用者と共用する周波数帯)による通信を許可され、割合(1-aijk)だけが制御情報のみを通信する低周波数帯による通信が許可される(即ち、高周波数帯(=1次利用者と共用する周波数帯)による通信を禁止される)。 Further, let a ijk be the percentage of UAVs allowed to transmit in grid V ijk . That is, the UAVs present in the grid V ijk are permitted to communicate in the high frequency band (=frequency band shared with the primary user) only for the transmission permission ratio a ijk , and only the ratio (1−a ijk ) is the control information. Only low-frequency band communication is permitted (that is, high-frequency band (= frequency band shared with primary users) communication is prohibited).

全てのグリッドVijkについて送信許可割合aijkを決定することによって、複雑な形状の排他領域を設計する。この場合、グリッドVijkにおいて、高周波数帯を用いて通信するUAVは、強度関数aijkΛijk(x,y,z)を持つ非均一なポアソン点過程に従う。この点過程をΦijkと表記する。 A complex-shaped exclusion area is designed by determining the transmission permission ratio a ijk for all grids V ijk . In this case, in grid V ijk , UAVs communicating using the high frequency band follow a non-uniform Poisson point process with intensity function a ijk Λ ijk (x,y,z). This point process is denoted as Φ ijk .

2次利用者の送信局ST(Secondary Transmitter)(1つの送信局STは、端末121~12sのいずれかからなる)は、複数のグリッドVijkにランダムに配置されると想定する。 It is assumed that the transmitting stations ST (Secondary Transmitters) of secondary users (one transmitting station ST consists of one of the terminals 121 to 12s) are randomly arranged in a plurality of grids V ijk .

図3は、図1に示す管理装置10の構成図である。図3を参照して、管理装置10は、受信手段101と、演算手段102と、記憶手段103と、決定手段104と、作成手段105とを含む。 FIG. 3 is a configuration diagram of the management device 10 shown in FIG. Referring to FIG. 3 , management device 10 includes receiving means 101 , computing means 102 , storage means 103 , determining means 104 and creating means 105 .

受信手段101は、無線局1から端末2,3の位置を受信し、その受信した端末2,3の位置を演算手段102へ出力する。また、受信手段101は、端末121~12sの位置および送信電力を端末121~12sから受信し、その受信した端末121~12sの位置および送信電力を演算手段102へ出力する。 The receiving means 101 receives the positions of the terminals 2 and 3 from the radio station 1 and outputs the received positions of the terminals 2 and 3 to the calculating means 102 . The receiving means 101 also receives the positions and transmission powers of the terminals 121 to 12s from the terminals 121 to 12s and outputs the received positions and transmission powers of the terminals 121 to 12s to the calculation means 102 .

演算手段102は、端末2,3の位置、端末121~12sの位置および端末121~12sの送信電力を受信手段101から受ける。 The calculating means 102 receives from the receiving means 101 the positions of the terminals 2 and 3, the positions of the terminals 121 to 12s, and the transmission power of the terminals 121 to 12s.

演算手段102は、図2において説明したグリッドVijkの体積|Vijk|を予め保持している。 The calculating means 102 holds in advance the volume |V ijk | of the grid V ijk described with reference to FIG.

演算手段102は、端末2,3のいずれかを1次利用者の受信局PRとして3次元空間グリッドの原点Oに配置する。 The computing means 102 arranges one of the terminals 2 and 3 at the origin O of the three-dimensional space grid as the receiving station PR of the primary user.

また、演算手段102は、端末121~12sの位置に基づいて、各グリッドVijkに存在する2次利用者の送信局STの密度λijkを演算する。そして、演算手段102は、その演算した2次利用者の送信局STの密度λijkを記憶手段103に記憶する。 Further, the computing means 102 computes the density λ ijk of the transmitting stations ST of the secondary users existing in each grid V ijk based on the positions of the terminals 121 to 12s. Then, the calculation means 102 stores the calculated density λ ijk of the transmitting stations ST of the secondary users in the storage means 103 .

更に、演算手段102は、受信手段101から受けた端末121~12sの送信電力を記憶手段103に記憶する。 Furthermore, the calculation means 102 stores the transmission power of the terminals 121 to 12s received from the reception means 101 in the storage means 103 .

更に、演算手段102は、後述する方法によって、複数のグリッドVijkの各々における2次利用者の送信局STの送信許可割合aijkの関数である1次利用者の受信局PRへの干渉確率P(Itotal>Ith)を演算し、その演算した干渉確率P(Itotal>Ith)を決定手段104へ出力する。 Furthermore, the calculation means 102 calculates the probability of interference with the receiving station PR of the primary user, which is a function of the transmission permission ratio aijk of the transmitting station ST of the secondary user in each of the plurality of grids Vijk , by a method to be described later. P(I total >I th ) is calculated, and the calculated interference probability P(I total >I th ) is output to the determining means 104 .

記憶手段103は、2次利用者の送信局STの密度λijkおよび端末121~12sの送信電力を演算手段102から受け、その受けた2次利用者の送信局STの密度λijkおよび端末121~12sの送信電力を記憶する。 Storage means 103 receives the density λ ijk of secondary user transmission stations ST and the transmission power of terminals 121 to 12s from calculation means 102, and stores the received density λ ijk of transmission stations ST of secondary users and terminal 121 Store the transmit power for ~12s.

また、記憶手段103は、アンテナゲインgijkを予め記憶している。アンテナゲインgijkは、1次利用者の受信局PRのアンテナの指向性、および1次利用者の受信局PRまたは2次利用者の送信局STのアンテナ高度に影響する定数であり、各グリッドVijkに固有の値である。 Further, the storage means 103 stores in advance the antenna gain gijk . The antenna gain g ijk is a constant that affects the directivity of the antenna of the primary user's receiving station PR and the antenna altitude of the primary user's receiving station PR or the secondary user's transmitting station ST. It is a value specific to V ijk .

決定手段104は、干渉確率P(Itotal>Ith)を演算手段102から受ける。そして、決定手段104は、干渉確率P(Itotal>Ith)が目標値βtargetよりも小さくなり、送信が禁止される2次利用者の送信局STの個数を最小化する2次利用者の送信局STの送信許可割合aijk(0≦aijk≦1)を複数のグリッドVijkの各々において決定する。そうすると、決定手段104は、各グリッドVijkにおける2次利用者の送信局STの送信許可割合aijkを作成手段105へ出力する。 The determining means 104 receives the interference probability P(I total >I th ) from the computing means 102 . Then, the determining means 104 minimizes the number of transmitting stations ST of secondary users whose transmission is prohibited because the interference probability P (I total >I th ) is smaller than the target value β target . is determined for each of a plurality of grids V ijk . Then, the determining means 104 outputs to the generating means 105 the transmission permission ratio a ijk of the transmitting station ST of the secondary user in each grid V ijk .

作成手段105は、各グリッドVijkにおける2次利用者の送信局STの送信許可割合aijkを決定手段104から受ける。そして、作成手段105は、2次利用者の送信局STの送信許可割合aijkが零であるグリッドVijkを排他領域とし、2次利用者の送信局STの送信許可割合aijkが零でないグリッドVijkを非排他領域として、3次元空間グリッド上に排他領域PERを作成する。 The creating means 105 receives from the determining means 104 the transmission permission ratio a ijk of the transmitting station ST of the secondary user in each grid V ijk . Then, the creating means 105 sets the grid V ijk in which the transmission permission ratio a ijk of the secondary user's transmitting station ST is zero as an exclusion area, and sets the grid V ijk in which the transmission permission ratio a ijk of the secondary user's transmitting station ST is not zero. An exclusive area PER is created on the three-dimensional spatial grid using the grid V ijk as a non-exclusive area.

図4は、図3に示す記憶手段103における記憶方法を示す図である。図4を参照して、記憶手段103は、2次利用者の送信局STの密度λijk、2次利用者の送信局STの位置Ps、2次利用者の送信電力pijk、アンテナゲインgijk、電波損失指数αおよびフェージング係数hijkを各グリッドVijkに応付けて記憶する。 FIG. 4 is a diagram showing a storage method in storage means 103 shown in FIG. Referring to FIG. 4, storage means 103 stores density λ ijk of secondary user transmitting stations ST, position Ps of secondary user transmitting stations ST, secondary user transmission power p ijk , antenna gain g, ijk , radio wave loss exponent α and fading coefficient h ijk are stored in association with each grid V ijk .

密度λijkは、演算手段102によって、グリッドVijkに存在する2次利用者の送信局STの個数をグリッドVijkの体積|Vijk|によって除算することにより得られたものである。 The density λ ijk is obtained by the computing means 102 by dividing the number of secondary user transmitting stations ST present in the grid V ijk by the volume |V ijk | of the grid V ijk .

2次利用者の送信局STの位置Psは、円柱座標(r,θ,z)によって決定される。送信電力pijkは、各グリッドVijkに存在する送信局STにおける送信電力の平均値からなり、一定値である。 The position Ps of the secondary user's transmitting station ST is determined by the cylindrical coordinates (r, θ, z). The transmission power p ijk is the average value of the transmission powers of the transmitting stations ST in each grid V ijk and is a constant value.

アンテナゲインgijkは、各グリッドVijkに固有の一定値である。フェージング係数hijkは、2次利用者の送信局STの位置Psに対応している。電波損失指数αは、α>2である。 The antenna gain g ijk is a constant value unique to each grid V ijk . The fading coefficient h ijk corresponds to the position Ps of the secondary user's transmitting station ST. The radio wave loss exponent α is α>2.

2次利用者の送信局STの送信許可割合aijkを複数のグリッドVijkの各々において決定する方法について説明する。 A method for determining the transmission permission ratio a ijk of the secondary user's transmitting station ST in each of a plurality of grids V ijk will be described.

グリッドVijk上の送信する2次利用者の送信局STは、強度関数aijkΛijk(x,y,z)を持つ非均一なポアソン点過程Φijkに従って分布している。 The transmitting secondary user's transmitting stations ST on grid V ijk are distributed according to a non-uniform Poisson point process Φ ijk with intensity function a ijk Λ ijk (x,y,z).

1次利用者への干渉を、1次利用者の受信局PRにおける全ての送信する2次利用者の送信局STから受ける総干渉電力Itotalがしきい値Ithを上回ることとする。しきい値Ithは、例えば、雑音電力よりも10dB低い値に設定される。このとき、1次利用者への干渉確率は、P(Itotal>Ith)と表現することができる。 Assume that the interference to the primary user is that the total interference power I total received from all transmitting secondary user transmitting stations ST in the primary user receiving station PR exceeds the threshold value Ith. The threshold I th is set, for example, to a value 10 dB lower than the noise power. At this time, the interference probability to the primary user can be expressed as P(I total >I th ).

高周波数帯を用いて通信するUAVがレーダ(1次利用者)へ与える総干渉電力Itotalは、次式によって表される。 The total interference power I total given to the radar (primary user) by the UAV communicating using the high frequency band is expressed by the following equation.

Figure 0007272577000003
Figure 0007272577000003

式(3)において、Iijkは、グリッドVijkに存在するUAVからの総干渉電力であり、次式によって表される。 In equation (3), I ijk is the total interference power from UAVs present on grid V ijk and is given by:

Figure 0007272577000004
Figure 0007272577000004

式(4)において、hは、座標s∈ΦVijkのUAVとレーダ(1次利用者)との間のフェージング係数(平均1)であり、||d||は、座標d∈Rと原点Oとの間のユークリッド距離であり、αは、伝搬損失指数(α>2)である。 In equation (4), h x is the fading coefficient (average 1) between the UAV at coordinate s ∈ Φ Vijk and the radar (primary user), ||d|| is coordinate d ∈ R 2 is the Euclidean distance between and the origin O, and α is the propagation loss exponent (α>2).

総干渉電力Itotalの分布を求めるために、総干渉電力Itotalのn次キュムラントを計算する。そのために、まず、総干渉電力Iijkのn次キュムラントを計算する。 To obtain the distribution of the total interference power I total , the n-th order cumulant of the total interference power I total is calculated. To do so, we first calculate the nth-order cumulant of the total interference power Iijk .

総干渉電力Iijkのラプラス変換は、キャンベルの定理(非特許文献5)を用いて次式のように計算できる。 The Laplace transform of the total interference power I ijk can be calculated as follows using Campbell's theorem (Non-Patent Document 5).

Figure 0007272577000005
Figure 0007272577000005

式(5)を用いると、総干渉電力Iijkのn次キュムラントκ(Iijk)は、n=1,2,・・・について次式のように表すことができる。 Using Equation (5), the nth-order cumulant κ n (I ijk ) of the total interference power I ijk can be expressed for n=1, 2, .

Figure 0007272577000006
Figure 0007272577000006

式(6)におけるE(h)は、次式によって表される。 E(h n ) in Equation (6) is represented by the following equation.

Figure 0007272577000007
Figure 0007272577000007

また、式(6)におけるA(V)は、次式によって表される。 Also, A n (V) in Equation (6) is represented by the following equation.

Figure 0007272577000008
Figure 0007272577000008

ここで、式(7)におけるf(h)は、フェージング係数hの確率密度関数である。また、Vijkは、互いに独立な確率変数であるため、総干渉電力Itotalのn次キュムラントは、次式によって、各キュムラントの和として求められる。 Here, f h (h) in Equation (7) is the probability density function of the fading coefficient h. Also, since V ijk is a mutually independent random variable, the n-th order cumulant of the total interference power I total is obtained as the sum of each cumulant by the following equation.

Figure 0007272577000009
Figure 0007272577000009

次に、式(8)を計算する。グリッドVijkの形状が立方体である場合、A(V)の積分を直接求めることが困難であるため、次のような近似に基づいてA(V)の積分を計算する。 Next, equation (8) is calculated. If the grid V ijk has a cubic shape, it is difficult to obtain the integral of A n (V) directly, so the integral of A n (V) is calculated based on the following approximation.

図5は、円柱グリッドの概略図である。立方体であるグリッドVijkを、積分が可能になるように図5に示すような円柱グリッドに近似する。 FIG. 5 is a schematic diagram of a cylindrical grid. The cubic grid V ijk is approximated to a cylindrical grid as shown in FIG. 5 to allow integration.

図5を参照して、円柱グリッドCyは、図2に示すグリッドVijkの体積と同じ体積を有し、6個の面S1~S6によって囲まれた3次元形状からなる。面S1は、頂点A,B,C,Dを有する曲面であり、面S2は、頂点E,F,G,Hを有する曲面であり、面S3は、頂点A,E,H,Dを有する平面である。また、面S4は、頂点B,F,G,Cを有する平面であり、面S5は、頂点A,E,F,Bを有する平面であり、面S6は、頂点C,D,H,Gを有する平面である。 Referring to FIG. 5, cylindrical grid Cy has the same volume as grid V ijk shown in FIG. 2, and consists of a three-dimensional shape surrounded by six surfaces S1 to S6. Surface S1 is a curved surface with vertices A, B, C, and D, surface S2 is a curved surface with vertices E, F, G, and H, and surface S3 has vertices A, E, H, and D. It is flat. Further, the surface S4 is a plane having vertices B, F, G, and C, the surface S5 is a plane having vertices A, E, F, and B, and the surface S6 is a plane having vertices C, D, H, and G is a plane with

面S1,S2は、z軸方向に沿って配置され、相互に対向する。面S3,S4は、x-y平面に平行に配置され、相互に対向する。面S5,S6は、z軸方向に沿って配置される。そして、面S5,S6の各々は、一辺の長さがlである正方形の形状を有する。 The surfaces S1 and S2 are arranged along the z-axis direction and face each other. The planes S3, S4 are arranged parallel to the xy plane and face each other. The surfaces S5 and S6 are arranged along the z-axis direction. Each of the surfaces S5 and S6 has a square shape with a side length l.

図6は、図5に示す面S3,S4の平面図である。図2に示すグリッドVijkは、立方体の形状を有するので、立方体の底面および上面は、正方形の平面形状を有する。 FIG. 6 is a plan view of surfaces S3 and S4 shown in FIG. Since the grid V ijk shown in FIG. 2 has the shape of a cube, the bottom and top surfaces of the cube have a square planar shape.

一方、円柱グリッドCyの場合、原点Oから遠ざかる方向に円弧の長さが長くなる環状扇形の平面形状を有する。 On the other hand, in the case of the cylindrical grid Cy, it has an annular fan-shaped planar shape in which the length of the circular arc increases in the direction away from the origin O. FIG.

円柱グリッドCyは、x-y平面について、次の条件を満たす。
(1)半径方向と円周方向の中点をそれぞれ結んだ交点は、正方形における対角線の交点と等しい。その座標を、直交座標で(xio,yjo)=((2+1)l/2,(2+1)l/2)、極座標で(rijo,θijo)=((xio +yjo 1/2,arctan(2+1)/(2+1))と表す。
(2)半径方向の長さは、lである。
(3)円弧の中心角は、l/rijoである。
Cylindrical grid Cy satisfies the following conditions with respect to the xy plane.
(1) The intersection point connecting the midpoints of the radial direction and the circumferential direction is equal to the intersection point of the diagonal lines in the square. The coordinates are (x io , y jo )=((2 i +1) l/2, (2 j +1) l/2) in rectangular coordinates and (r ijo , θ ijo )=((x io 2 +y jo 2 ) 1/2 , arctan(2 i +1)/(2 j +1)).
(2) The radial length is l.
(3) The central angle of the arc is l/r ijo .

図2に示すグリッドVijkの形状を図5および図6に示す円柱グリッドCyの形状に近似することによって、式(8)の積分を次式のように近似する。 By approximating the shape of the grid V ijk shown in FIG. 2 to the shape of the cylindrical grid Cy shown in FIGS.

Figure 0007272577000010
Figure 0007272577000010

式(10)は、原点から各グリッドVijkまでの距離を表す(r+z1/2を積分の中に含むので、積分可能である。そして、式(10)が(r+z1/2を積分の中に含むのは、図5および図6に示すしたように、各グリッドVijkを円柱座標(r,θ,z)によって表したからである。 Equation (10) is integrable because it includes (r 2 +z 2 ) 1/2 representing the distance from the origin to each grid V ijk in the integral. And the reason why equation (10) includes (r 2 +z 2 ) 1/2 in the integral is that each grid V ijk is represented by cylindrical coordinates (r, θ, z) as shown in FIGS. because it is represented by

また、式(10)は、α>2のとき、計算が可能である。単純な例として、α=3とすると、1次キュムラントおよび2次キュムラントは、それぞれ、式(11)および式(12)のようになる。 Also, Equation (10) can be calculated when α>2. As a simple example, if α=3, the first and second order cumulants are given by equations (11) and (12), respectively.

Figure 0007272577000011
Figure 0007272577000011

Figure 0007272577000012
Figure 0007272577000012

式(11)におけるb(r)は、次式によって表される。 b(r) in equation (11) is represented by the following equation.

Figure 0007272577000013
Figure 0007272577000013

また、式(12)のc(r)は、次式によって表される。 Also, c(r) in Equation (12) is represented by the following equation.

Figure 0007272577000014
Figure 0007272577000014

以上によって、キュムラントκ(Itotal)を解析的に求めることができる。 As described above, the cumulant κ n (I total ) can be analytically determined.

総干渉電力Itotalの分布をキュムラントマッチングを用いて近似的に計算する。キュムラントマッチングは、求めたい分布のn次キュムラントを、よく知られた分布のn次キュムラントとマッチングすることで、その分布を近似的に求める手法である(非特許文献7)。 The distribution of total interference power I total is approximately calculated using cumulant matching. Cumulant matching is a technique for approximating the distribution by matching the n-th order cumulant of the desired distribution with the n-th order cumulant of a well-known distribution (Non-Patent Document 7).

この発明の実施の形態においては、非特許文献8に記載されているように、対数正規分布とマッチングすることによって総干渉電力Itotalの分布を求める。この場合、総干渉電力Itotalの確率密度関数pdf fItotalは、次式によって表される。 In the embodiment of the present invention, as described in Non-Patent Document 8, the distribution of total interference power I total is obtained by matching with a logarithmic normal distribution. In this case, the probability density function pdf f Itotal of the total interference power Itotal is expressed by the following equation.

Figure 0007272577000015
Figure 0007272577000015

式(15)におけるμは、次式によって表される。 μ 1 in equation (15) is expressed by the following equation.

Figure 0007272577000016
Figure 0007272577000016

また、式(15)のσ は、次式によって表される。 Also, σ 1 2 in Equation (15) is represented by the following equation.

Figure 0007272577000017
Figure 0007272577000017

なお、式(16)および式(17)における「κ(Itotal」の表記は、κ(Itotal)の2乗を意味する。 Note that the notation "κ 1 (I total ) 2 " in equations (16) and (17) means the square of κ 1 (I total ).

干渉確率を、高周波数帯で通信する全てのUAVがレーダ(1次利用者)に与える総干渉電力Itotalがしきい値Ithを超える確率として、P(Itotal>Ith)と定義する。その結果、干渉確率P(Itotal>Ith)は、次式によって表される。 The interference probability is defined as P(I total >I th ) as the probability that the total interference power I total given to the radar (primary user) by all UAVs communicating in the high frequency band exceeds the threshold I th . As a result, the interference probability P (I total >I th ) is represented by the following equation.

Figure 0007272577000018
Figure 0007272577000018

式(18)におけるQ(・)は、Q関数であり、次式によって表される。 Q(·) in equation (18) is the Q function and is represented by the following equation.

Figure 0007272577000019
Figure 0007272577000019

なお、しきい値Ithに対する干渉確率P(Itotal>Ith)は、総干渉電力Itotalの相補累積分布関数(CCDF:Complementary Cumulative Distribution Function)と同じである。 The interference probability P (I total >I th ) with respect to the threshold value I th is the same as the complementary cumulative distribution function (CCDF) of the total interference power I total .

式(18)のしきい値Ithは、既知であり、式(18)のμは、式(16)によって表され、式(18)のσは、式(17)によって表され、式(16)および式(17)のκ(Itotal)およびκ(Itotal)は、それぞれ、式(11)および式(12)によって表されるので、干渉確率P(Itotal>Ith)は、送信許可割合aijkの関数であることが分かる。従って、式(11)、式(12)、式(16)~式(19)によって干渉確率P(Itotal>Ith)を計算できる。 The threshold I th in equation (18) is known, μ 1 in equation (18) is represented by equation (16), σ 1 in equation (18) is represented by equation (17), Since κ 1 (I total ) and κ 2 (I total ) in equations (16) and (17) are expressed by equations (11) and (12) respectively, the interference probability P(I total >I th ) is a function of the transmission grant rate a ijk . Therefore, the interference probability P (I total >I th ) can be calculated by equations (11), (12), and (16) to (19).

排他領域を設定するために、各グリッドVijkにおける送信許可割合aijkを決定する最適化問題を定式化する。 To set the exclusion region, we formulate an optimization problem to determine the transmission-allowed fraction a ijk in each grid V ijk .

目的関数は、高周波数帯で送信が禁止されるUAVの個数UAVとし、次式によって定義する。 The objective function is the number of UAVs whose transmission is prohibited in the high frequency band, UAV p , and is defined by the following equation.

Figure 0007272577000020
Figure 0007272577000020

そして、UAVの個数UAVを最小化するように各グリッドVijkにおける送信許可割合aijkを決定する。 Then, the transmission permission ratio a ijk in each grid V ijk is determined so as to minimize the number of UAVs UAV p .

また、干渉確率P(Itotal>Ith)が許容される値をβtargetとし、制約条件は、干渉確率P(Itotal>Ith)が許容値βtargetを下回ることである。 Also, let β target be the allowable value of the interference probability P (I total >I th ), and the constraint condition is that the interference probability P (I total >I th ) is below the allowable value β target .

以上より、最適化問題を式(21)および式(22)のように定式化する。 Based on the above, the optimization problem is formulated as Equations (21) and (22).

Figure 0007272577000021
Figure 0007272577000021

Figure 0007272577000022
Figure 0007272577000022

即ち、式(22)の制約条件において式(21)を満たす送信許可割合aijkを各グリッドVijkについて求める。 That is, the transmission permission ratio a ijk that satisfies the expression (21) under the constraint condition of the expression (22) is obtained for each grid V ijk .

演算手段102は、上述した方法によって干渉確率P(Itotal>Ith)を演算し、その演算した干渉確率P(Itotal>Ith)を決定手段104へ出力する。 The computing means 102 computes the interference probability P (I total >I th ) by the method described above, and outputs the computed interference probability P (I total >I th ) to the determining means 104 .

決定手段104は、干渉確率P(Itotal>Ith)を演算手段102から受け、その受けた干渉確率P(Itotal>Ith)に基づいて、式(21)および式(22)を用いて、送信が禁止されるUAVの個数UAVを最小化する送信許可割合aijkを各グリッドVijkについて求め、その求めた送信許可割合aijk(Vijk)(=各グリッドVijkにおける送信許可割合)を作成手段105へ出力する。 The determining means 104 receives the interference probability P (I total >I th ) from the calculating means 102, and uses the equations (21) and (22) based on the received interference probability P (I total >I th ). Then, a transmission permission ratio a ijk that minimizes the number of UAVs whose transmission is prohibited UAV p is obtained for each grid V ijk , and the obtained transmission permission ratio a ijk (V ijk ) (= transmission permission in each grid V ijk ratio) to the creating means 105 .

作成手段105は、各グリッドVijkにおける送信許可割合aijk(Vijk)を決定手段104から受け、その受けた送信許可割合aijk(Vijk)に基づいて、図2に示す空間グリッドにおいて、1次利用者のみが通信を行うことができる排他領域を作成する。より具体的には、作成手段105は、送信許可割合aijkが零であるグリッドVijkを排他領域とし、送信許可割合aijkが零でないグリッドVijkを非排他領域とすることによって、図2に示す空間グリッドにおいて、1次利用者のみが通信を行うことができる排他領域を作成する。 The creating means 105 receives the transmission permission ratio a ijk (V ijk ) in each grid V ijk from the determining means 104, and based on the received transmission permission ratio a ijk (V ijk ), in the spatial grid shown in FIG. Create an exclusive area where only the primary user can communicate. More specifically, the creating means 105 defines grids V ijk with a transmission permission ratio a ijk of zero as exclusive regions, and grids V ijk with transmission permission ratios a ijk not zero as non-exclusion regions. In the spatial grid shown in , create an exclusive area where only the primary user can communicate.

図7は、排他領域PERの作成方法を説明するためのフローチャートである。図7を参照して、排他領域PERを作成する動作が開始されると、演算手段102は、1次利用者の受信局を原点とした3次元空間グリッドを構成する複数のグリッドの各々における2次利用者の非均一なポアソン点過程に従って分布した送信局の送信電力、1次利用者の受信局におけるアンテナゲイン、1次利用者の受信局と2次利用者の送信局との間のフェージング係数、2次利用者の送信局の位置と原点とのユークリッド距離、および伝搬損失指数を用いて、1次利用者の受信局が2次利用者の送信する全ての送信局から受けるしきい値よりも大きい干渉電力を、複数のグリッドの各々における2次利用者の送信局の送信許可割合の関数である1次利用者の受信局への干渉確率として演算する(ステップS1)。 FIG. 7 is a flowchart for explaining a method of creating the exclusive area PER. Referring to FIG. 7, when the operation to create the exclusive area PER is started, the calculation means 102 calculates two grids in each of a plurality of grids forming a three-dimensional spatial grid with the receiving station of the primary user as the origin. Transmission power of the transmitting station distributed according to the non-uniform Poisson point process of the secondary user, antenna gain at the receiving station of the primary user, fading between the receiving station of the primary user and the transmitting station of the secondary user Using the coefficient, the Euclidean distance between the position of the secondary user's transmitting station and the origin, and the propagation loss exponent, the threshold that the primary user's receiving station receives from all the secondary user's transmitting stations An interference power greater than is calculated as the probability of interference to the primary user's receiving station, which is a function of the transmission permission ratio of the secondary user's transmitting station in each of the plurality of grids (step S1).

そして、演算手段102は、その演算した干渉確率を決定手段104へ出力する。決定手段104は、干渉確率を演算手段102から受ける。そして、決定手段104は、演算された干渉確率が目標値よりも小さくなり、かつ、高周波数帯の利用が禁止される2次利用者の送信局の数を最小化する2次利用者の送信局の送信許可割合を複数のグリッドの各々において決定する(ステップS2)。 Then, computing means 102 outputs the computed interference probability to determining means 104 . The determining means 104 receives the interference probability from the computing means 102 . Then, the determining means 104 minimizes the number of secondary user transmitting stations whose calculated interference probability is smaller than the target value and whose use of the high frequency band is prohibited. A station's transmission permission percentage is determined in each of a plurality of grids (step S2).

その後、決定手段104は、各グリッドにおいて決定した送信許可割合を作成手段105へ出力する。作成手段105は、各グリッドにおいて決定された送信許可割合を決定手段104から受け、その受けた送信許可割合に基づいて、1次利用者のみが無線通信を行うことができる排他領域を作成する(ステップS3)。これによって、排他領域PERを作成する動作が終了する。 After that, the determination means 104 outputs the transmission permission ratio determined in each grid to the creation means 105 . The creating means 105 receives the transmission permission ratio determined in each grid from the determining means 104, and based on the received transmission permission ratio, creates an exclusive area in which only the primary user can perform wireless communication ( step S3). This completes the operation of creating the exclusive area PER.

図8は、図7に示すステップS1の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。図8を参照して、排他領域PERを作成する動作が開始されると、演算手段102は、i=0、j=0、およびk=0を設定する(ステップS11)。 FIG. 8 is a flow chart for explaining the detailed operation of step S1 shown in FIG. Referring to FIG. 8, when the operation of creating exclusive area PER is started, computing means 102 sets i=0, j=0, and k=0 (step S11).

そして、演算手段102は、グリッドVijkに存在する2次利利用者の位置Psと原点とのユークリッド距離dを演算する(ステップS12)。より具体的には、演算手段102は、グリッドVijkに対応付けられた2次利用者の位置Ps(図4参照)を記憶手段103から読み出し、その読み出した2次利用者の位置Psに基づいてユークリッド距離dを演算する。 Then, the computing means 102 computes the Euclidean distance d between the position Ps of the secondary users existing in the grid Vijk and the origin (step S12). More specifically, the computing means 102 reads the position Ps of the secondary user associated with the grid Vijk (see FIG. 4) from the storage means 103, and based on the read position Ps of the secondary user, to calculate the Euclidean distance d.

ステップS12の後、演算手段102は、グリッドVijkにおける送信電力pijk、アンテナゲインgijk、フェージング係数hijk、ユークリッド距離dおよび伝搬損失指数αを用いて、グリッドVijkにおける干渉電力Iijkを演算する(ステップS13)。より具体的には、演算手段102は、グリッドVijkに対応付けられた送信電力pijk、アンテナゲインgijkおよびフェージング係数hijk(図4参照)を記憶手段103から読み出し、その読み出した送信電力pijk、アンテナゲインgijkおよびフェージング係数hijkと、ユークリッド距離dおよび伝搬損失指数αとを式(4)に代入して干渉電力Iijkを演算する。 After step S12, the calculation means 102 calculates the interference power Iijk in the grid Vijk using the transmission power pijk in the grid Vijk, the antenna gain gijk , the fading coefficient hijk , the Euclidean distance d, and the propagation loss exponent α . Calculate (step S13). More specifically, the computing means 102 reads the transmission power p ijk , the antenna gain g ijk and the fading coefficient h ijk (see FIG. 4) associated with the grid V ijk from the storage means 103, and the read transmission power Interference power I ijk is calculated by substituting p ijk , antenna gain g ijk and fading coefficient h ijk , Euclidean distance d and propagation loss exponent α into equation (4).

ステップS13の後、演算手段102は、立方体からなるグリッドVijkの形状を円柱グリッドの形状に近似して、干渉電力Iijkのラプラス変換Lijkを用いて干渉電力Iijkのn次キュムラントκ(Iijk)を演算する(ステップS14)。より具体的には、演算手段102は、式(5)~式(7)および式(10)を用いて干渉電力Iijkのn次キュムラントκ(Iijk)を演算する。 After step S13, the calculation means 102 approximates the shape of the grid V ijk made up of cubes to the shape of a cylindrical grid, and uses the Laplace transform L ijk of the interference power I ijk to obtain the n-order cumulant κ n of the interference power I ijk (I ijk ) is calculated (step S14). More specifically, computing means 102 computes nth-order cumulant κ n (I ijk ) of interference power I ijk using equations (5) to (7) and equation (10).

そして、演算手段102は、i=N-1であるか否かを判定する(ステップS15)。ステップS15において、i=N-1でないと判定されたとき、演算手段102は、i=i+1を設定する(ステップS16)。 Then, the calculating means 102 determines whether or not i=N r −1 (step S15). When it is determined in step S15 that i is not i=N r −1, the computing means 102 sets i=i+1 (step S16).

その後、一連の動作は、ステップS12へ移行し、ステップS15において、i=N-1であると判定されるまで、ステップS12~ステップS16が繰り返し実行される。 Thereafter, the series of operations proceeds to step S12, and steps S12 to S16 are repeatedly executed until it is determined that i=N r −1 in step S15.

そして、ステップS15において、i=N-1であると判定されると、演算手段102は、j=Nθ-1であるか否かを判定する(ステップS17)。 Then, when it is determined that i=N r −1 in step S15, the calculating means 102 determines whether or not j=N θ −1 (step S17).

ステップS17において、j=Nθ-1でないと判定されたとき、演算手段102は、j=j+1を設定する(ステップS18)。 When it is determined in step S17 that j=N θ −1 is not obtained, the calculating means 102 sets j=j+1 (step S18).

その後、一連の動作は、ステップS12へ移行し、ステップS17において、j=Nθ-1であると判定されるまで、ステップS12~ステップS18が繰り返し実行される。 Thereafter, the series of operations proceeds to step S12, and steps S12 to S18 are repeatedly executed until it is determined in step S17 that j=N θ −1.

そして、ステップS17において、j=Nθ-1であると判定されると、演算手段102は、k=N-1であるか否かを判定する(ステップS19)。 Then, when it is determined that j=N θ −1 in step S17, the calculating means 102 determines whether or not k=N z −1 (step S19).

ステップS19において、k=N-1でないと判定されたとき、演算手段102は、k=k+1を設定する(ステップS20)。その後、一連の動作は、ステップS12へ移行し、ステップS19において、k=N-1であると判定されるまで、ステップS12~ステップS20が繰り返し実行される。 When it is determined in step S19 that k=N z −1 is not obtained, the computing means 102 sets k=k+1 (step S20). After that, the series of operations proceeds to step S12, and steps S12 to S20 are repeatedly executed until it is determined that k=N z −1 in step S19.

そして、ステップS19において、k=N-1であると判定されると、演算手段102は、n次キュムラントκ(Iijk)に基づいて、複数のグリッドVijkにおける2次利用者の全ての送信局から1次利用者の受信局への干渉電力である総干渉電力Itotalのn次キュムラントκ(Itotal)を解析的に求める(ステップS21)。より具体的には、演算手段102は、式(10)、式(11)~式(14)を用いて、総干渉電力Itotalのn次キュムラントκ(Itotal)を解析的に求める。 Then, in step S19, when it is determined that k=N z −1, the computing means 102 calculates all of the secondary users in the plurality of grids V ijk based on the nth-order cumulant κ n (I ijk ). The nth-order cumulant κ n (I total ) of the total interference power I total that is the interference power from the transmitting station to the receiving station of the primary user is analytically obtained (step S21). More specifically, computing means 102 analytically obtains the nth-order cumulant κ n (I total ) of the total interference power I total using equations (10) and (11) to (14).

その後、演算手段102は、n次キュムラントκ(Itotal)に基づいて、総干渉電力Itotalの確率密度関数を式(15)~式(17)によって演算し、その演算した確率密度関数のパラメータμ,σを用いて干渉確率P(Itotal>Ith)を演算する(ステップS22)。より具体的には、パラメータμ,σを式(18)および式(19)に代入して干渉確率P(Itotal>Ith)を演算する。そして、ステップS22の後、一連の動作は、図7のステップS2へ移行する。 After that, the computing means 102 computes the probability density function of the total interference power I total using equations (15) to (17) based on the nth-order cumulant κ n (I total ), and the computed probability density function Interference probability P (I total >I th ) is calculated using parameters μ 1 and σ 1 (step S22). More specifically, the interference probability P (I total >I th ) is calculated by substituting the parameters μ 1 and σ 1 into the equations (18) and (19). After step S22, the series of operations proceeds to step S2 in FIG.

図9は、図7に示すステップS2の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 FIG. 9 is a flow chart for explaining the detailed operation of step S2 shown in FIG.

図9を参照して、図7に示すステップS1の後、決定手段104は、複数のグリッドVijkの各々における2次利用者の送信する送信局STの個数(λijk|Vijk|)に、高周波数帯における送信を禁止される2次利用者の送信局STの割合(1-aijk)を乗算した乗算結果を複数のグリッドVijkについて加算した加算結果を目的関数として演算する(ステップS31)。より具体的には、決定手段104は、式(20)によって目的関数を演算する。 Referring to FIG. 9, after step S1 shown in FIG. 7, determining means 104 determines the number of transmitting stations ST (λ ijk |V ijk |) from which secondary users transmit in each of a plurality of grids V ijk . , multiplying the ratio (1-a ijk ) of secondary user transmitting stations ST prohibited from transmitting in the high frequency band, and adding the result of multiplication for a plurality of grids V ijk , and calculating the addition result as the objective function (step S31). More specifically, the determining means 104 computes the objective function by Equation (20).

そして、決定手段104は、演算手段102から受けた干渉確率P(Itotal>Ith)に基づいて、式(22)に示す制約条件を設定する(ステップS32)。 Based on the interference probability P (I total >I th ) received from the computing means 102, the determining means 104 sets the constraint condition shown in Equation (22) (step S32).

その後、決定手段104は、設定した制約条件の下で、目的関数を最小化する送信許可割合aijkを決定する(ステップS33)。より具体的には、決定手段104は、式(22)に示す制約条件の下で、式(21)を満たす送信許可割合aijkを決定する。この決定された送信許可割合aijkは、各グリッドVijkにおける送信許可割合であり、“0”または“1”からなる。そして、一連の動作は、図7のステップS3へ移行する。 After that, the determining means 104 determines the transmission permission ratio a ijk that minimizes the objective function under the set constraint conditions (step S33). More specifically, the determining means 104 determines the transmission permission ratio a ijk that satisfies the equation (21) under the constraint condition shown in the equation (22). This determined transmission permission ratio a ijk is the transmission permission ratio in each grid V ijk and consists of "0" or "1". Then, the series of operations moves to step S3 in FIG.

図10は、図7に示すステップS3の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 FIG. 10 is a flow chart for explaining the detailed operation of step S3 shown in FIG.

図10を参照して、図7に示すステップS2の後、作成手段105は、i=0、j=0およびk=0を設定する(ステップS41)。 Referring to FIG. 10, after step S2 shown in FIG. 7, creating means 105 sets i=0, j=0 and k=0 (step S41).

そして、作成手段105は、送信許可割合aijkが零(=0)であるか否かを判定する(ステップS42)。 Then, the creating means 105 determines whether or not the transmission permission ratio aijk is zero (=0) (step S42).

ステップS42において、送信許可割合aijkが零(=0)であると判定されたとき、作成手段105は、グリッドVijkを排他領域とする(ステップS43)。 When it is determined in step S42 that the transmission permission ratio aijk is zero (=0), the creating means 105 sets the grid Vijk as an exclusive area (step S43).

一方、ステップS42において、送信許可割合aijkが零(=0)でないと判定されたとき、作成手段105は、グリッドVijkを非排他領域とする(ステップS44)。 On the other hand, when it is determined in step S42 that the transmission permission ratio a ijk is not zero (=0), the creating means 105 sets the grid V ijk as a non-exclusive area (step S44).

ステップS43またはステップS44の後、作成手段105は、i=N-1であるか否かを判定する(ステップS45)。ステップS45において、i=N-1でないと判定されたとき、作成手段105は、i=i+1を設定する(ステップS46)。 After step S43 or step S44, the creation unit 105 determines whether i=N r −1 (step S45). When it is determined in step S45 that i is not i=N r −1, the creating means 105 sets i=i+1 (step S46).

その後、一連の動作は、ステップS42へ移行し、ステップS45において、i=N-1であると判定されるまで、ステップS42~ステップS46が繰り返し実行される。 After that, the series of operations proceeds to step S42, and steps S42 to S46 are repeatedly executed until it is determined that i=N r −1 in step S45.

そして、ステップS45において、i=N-1であると判定されると、作成手段105は、j=Nθ-1であるか否かを判定する(ステップS47)。 Then, when it is determined that i=N r −1 in step S45, the creating means 105 determines whether or not j=N θ −1 (step S47).

ステップS47において、j=Nθ-1でないと判定されたとき、作成手段105は、j=j+1を設定する(ステップS48)。 When it is determined in step S47 that j=N θ −1 is not met, the creating means 105 sets j=j+1 (step S48).

その後、一連の動作は、ステップS42へ移行し、ステップS47において、j=Nθ-1であると判定されるまで、ステップS42~ステップS48が繰り返し実行される。 Thereafter, the series of operations proceeds to step S42, and steps S42 to S48 are repeatedly executed until it is determined in step S47 that j=N θ −1.

そして、ステップS47において、j=Nθ-1であると判定されると、作成手段105は、k=N-1であるか否かを判定する(ステップS49)。 Then, when it is determined that j=N θ −1 in step S47, the creating means 105 determines whether or not k=N z −1 (step S49).

ステップS49において、k=N-1でないと判定されたとき、作成手段105は、k=k+1を設定する(ステップS50)。その後、一連の動作は、ステップS42へ移行し、ステップS49において、k=N-1であると判定されるまで、ステップS42~ステップS50が繰り返し実行される。 When it is determined in step S49 that k=N z −1 is not obtained, the creating means 105 sets k=k+1 (step S50). After that, the series of operations proceeds to step S42, and steps S42 to S50 are repeatedly executed until it is determined that k=N z −1 in step S49.

そして、ステップS49において、k=N-1であると判定されると、作成手段105は、排他領域としたグリッドVijkからなる1次利用者の排他領域を3次元空間グリッドに作成する(ステップS51)。その後、一連の動作は、図7の“終了”へ移行する。 Then, in step S49, when it is determined that k=N z −1, the creating means 105 creates an exclusive area of the primary user consisting of the grid V ijk set as the exclusive area in the three-dimensional space grid ( step S51). After that, the series of operations shifts to "end" in FIG.

このように、管理装置10は、図7に示すフローチャート(図8から図10に示すフローチャートを含む)に従って複数のグリッドVijkの各々について排他領域であるか非排他領域であるかを決定し、排他領域としたグリッドVijkからなる1次利用者の排他領域PERを3次元空間グリッドに作成する。従って、複雑な形状の1次利用者の排他領域PERを作成できる。 Thus, the management device 10 determines whether each of the plurality of grids V ijk is an exclusive area or a non-exclusive area according to the flowchart shown in FIG. 7 (including the flowcharts shown in FIGS. 8 to 10), The exclusive area PER of the primary user, which is composed of the grids V ijk set as the exclusive area, is created in the three-dimensional spatial grid. Therefore, the exclusive area PER of the primary user having a complicated shape can be created.

特許文献1の図16は、円柱形状を有する3次元空間グリッドを示すが、この3次元空間グリッドを構成する複数の領域は、相互に同じ体積を有さず、1つの領域の体積は、原点Oから半径方向に遠ざかるに伴って大きくなる。 FIG. 16 of Patent Document 1 shows a three-dimensional spatial grid having a cylindrical shape, but the multiple regions that make up this three-dimensional spatial grid do not have the same volume as each other, and the volume of one region is the origin It increases with increasing distance from O in the radial direction.

その結果、原点Oから半径方向に遠い位置に存在する領域は、原点Oに近い位置に存在する領域よりも大きい体積を有するので、より大きな体積を有する領域の全体を排他領域として設定する。 As a result, the area located radially far from the origin O has a larger volume than the area located closer to the origin O, so the entire area having a larger volume is set as the exclusive area.

従って、特許文献1においては、原点Oに近い位置においては、排他領域を細かく設定し、原点Oから半径方向に遠い位置においては、排他領域を粗く設定することになる。よって、特許文献1における排他領域は、半径方向における原点Oからの距離によって排他領域の精度が異なり、半径方向における原点Oからの距離が大きくなるに伴って、排他領域の精度が低下する。 Therefore, in Patent Document 1, the exclusion area is set finely at a position close to the origin O, and is set coarsely at a position far from the origin O in the radial direction. Therefore, the accuracy of the exclusion area in Patent Document 1 differs depending on the distance from the origin O in the radial direction, and the accuracy of the exclusion area decreases as the distance from the origin O in the radial direction increases.

一方、この発明の実施の形態においては、3次元空間グリッドを構成する複数のグリッドVijkは、図2に示すように相互に同じ体積(=l)を有する。その結果、半径方向および高さ方向のいずれにおいても、原点Oからの距離に無関係に一定の精度で排他領域を設定できる。そして、1つのグリッドVijkの一辺の長さlを短くすれば、より高い精度で原点Oからの距離に無関係に一定の精度で排他領域を設定できる。 On the other hand, in the embodiment of the present invention, a plurality of grids V ijk forming a three-dimensional spatial grid have the same volume (=l 3 ) as shown in FIG. As a result, the exclusion area can be set with a certain accuracy regardless of the distance from the origin O in both the radial direction and the height direction. If the length l of one side of one grid V ijk is shortened, the exclusive area can be set with a certain degree of accuracy regardless of the distance from the origin O with higher accuracy.

よって、この発明の実施の形態による排他領域の設定方法は、特許文献1に記載の排他領域の設定方法よりも高い精度で排他領域を設定可能な方法である。 Therefore, the exclusive area setting method according to the embodiment of the present invention is a method capable of setting the exclusive area with higher precision than the exclusive area setting method described in Patent Document 1.

管理装置10は、上述した方法によって、1次利用者の排他領域PERを作成する。そして、管理装置10は、その作成した1次利用者の排他領域PERの外側に存在する2次利用者から通信可否の問い合わせがあった場合、通信可能であることを示す通知を2次利用者に送信するようにしてもよい。 The management device 10 creates the primary user's exclusive area PER by the method described above. Then, when a secondary user existing outside the created exclusive area PER of the primary user makes an inquiry as to whether or not communication is possible, the management device 10 notifies the secondary user of the fact that communication is possible. may be sent to

制約条件の下で求めた最適解としての送信許可割合aijkの数値評価について説明する。また、設定した排他領域PERについて、レーダの干渉確率をモンテカルロシミュレーションによって評価する。 Numerical evaluation of the transmission permission ratio a ijk as the optimum solution obtained under the constraint conditions will be described. In addition, the radar interference probability is evaluated by Monte Carlo simulation for the set exclusion area PER.

[評価諸元]
フェージングとして、仲上mフェージングおよび対数正規シャドウイングの複合フェージング(非特許文献9)を想定する。このとき、E(h)は、E(h)=1を考慮すると、次式のように表される(非特許文献9)。
[Evaluation specifications]
As fading, we assume a composite fading of Nakagami m fading and lognormal shadowing (Non-Patent Document 9). At this time, E(h n ) is represented by the following equation considering E(h)=1 (Non-Patent Document 9).

Figure 0007272577000023
Figure 0007272577000023

式(23)において、Γ(・)は、ガンマ関数であり、mは、仲上mフェージングのパラメータであり、σS,dBは、対数正規シャドウイングのdB単位のパラメータであり、ξ=10/ln(10)である。 (23), Γ(·) is the gamma function, m N is the parameter of Nakagami m fading, σ S,dB is the parameter in dB of log-normal shadowing, and ξ = 10/ln(10).

図11は、キーホールアンテナの概略図である。レーダのアンテナパターンとして、図11に示すキーホールアンテナ(非特許文献10)を用いる。 FIG. 11 is a schematic diagram of a keyhole antenna. A keyhole antenna shown in FIG. 11 (Non-Patent Document 10) is used as a radar antenna pattern.

メインローブおよびサイドローブの利得をそれぞれG,Gとし、ビーム幅をθとすると、アンテナ利得g(r,θ,φ)は、次式によって表される。 Assuming that the mainlobe and sidelobe gains are G m and G S respectively, and the beam width is θd , the antenna gain g(r, θ, φ) is expressed by the following equation.

Figure 0007272577000024
Figure 0007272577000024

そして、メインローブの利得Gとサイドローブの利得Gとの間には、次式の関係が成立する。 The following relationship holds between the mainlobe gain Gm and the sidelobe gain Gs .

Figure 0007272577000025
Figure 0007272577000025

ijkの計算の際には、ローストケースとしてグリッドVijkにおけるアンテナゲインの最大値を用いる。即ち、gijkは、次式によって決定される。 In calculating g ijk , we use the maximum value of the antenna gain in the grid V ijk as the worst case. That is, g ijk is determined by the following equation.

Figure 0007272577000026
Figure 0007272577000026

また、アンテナゲインが排他領域に与える影響に注目するため、密度λijkおよび送信電力pijkは、一定値を用いる。 Also, in order to pay attention to the effect of the antenna gain on the exclusion area, constant values are used for the density λ ijk and the transmission power p ijk .

最適化問題(式(21))をモデリングフレームワークPyomo(非特許文献11)を用いてPythonに実装し、Interior Point Optimizer(IPOPT)ソルバ(非特許文献12)を用いて解く。評価諸元を表1に示す。 The optimization problem (equation (21)) is implemented in Python using the modeling framework Pyomo [11] and solved using the Interior Point Optimizer (IPOPT) solver [12]. Table 1 shows the evaluation parameters.

Figure 0007272577000027
Figure 0007272577000027

[排他領域の設計]
図12は、各グリッドにおけるアンテナゲインおよび最適化問題の解であるUAVの送信許可割合を示す図である。図12においては、比較のために、一部の高さについて、アンテナゲインおよび送信許可割合を示す。
[Exclusive area design]
FIG. 12 is a diagram showing the antenna gains in each grid and the percentage of UAVs allowed to transmit that are solutions to the optimization problem. For comparison, FIG. 12 shows antenna gains and transmission permission ratios for some heights.

図12を参照して、低い高度では、レーダ(1次利用者)との距離に応じて排他領域が設計され、高い高度では、アンテナゲインを考慮した排他領域が設計されている。 Referring to FIG. 12, at low altitudes, the exclusion area is designed according to the distance to the radar (primary user), and at high altitudes, the exclusion area is designed in consideration of antenna gain.

上述したグリッドの形状における近似について、その誤差をモンテカルロシミュレーションにより検証する。 For the approximations in the shape of the grid described above, the errors are verified by Monte Carlo simulations.

図13は、経験累積分布関数と総干渉電力Iijkとの関係を示す図である。図13において、縦軸は、経験累積分布関数を表し、横軸は、総干渉電力Iijkを表す。また、実線は、グリッドの形状が立方体であるときの経験累積分布関数と総干渉電力Iijkとの関係を示し、点線は、グリッドの形状が近似形状であるときの経験累積分布関数と総干渉電力Iijkとの関係を示す。なお、図13は、レーダの近傍のグリッド(原点からグリッドの中心までの距離が1.56kmであるグリッド)からの干渉電力の経験累積分布関数(ECDF:Empirical Cumulative Distribution Function)を示す。 FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the empirical cumulative distribution function and the total interference power Iijk . In FIG. 13, the vertical axis represents the empirical cumulative distribution function, and the horizontal axis represents the total interference power Iijk . The solid line shows the relationship between the empirical cumulative distribution function and the total interference power Iijk when the grid has a cubic shape, and the dotted line shows the empirical cumulative distribution function and the total interference power when the grid has an approximate shape. Figure 2 shows the relationship with the power Iijk . Note that FIG. 13 shows an empirical cumulative distribution function (ECDF) of interference power from a grid near the radar (a grid whose distance from the origin to the center of the grid is 1.56 km).

図14は、経験累積分布関数と総干渉電力Iijkとの別の関係を示す図である。図14において、縦軸は、経験累積分布関数を表し、横軸は、総干渉電力Iijkを表す。また、実線は、グリッドの形状が立方体であるときの経験累積分布関数と総干渉電力Iijkとの関係を示し、点線は、グリッドの形状が近似形状であるときの経験累積分布関数と総干渉電力Iijkとの関係を示す。なお、図14は、レーダから遠方のグリッド(原点からグリッドの中心までの距離が2.83kmであるグリッド)からの干渉電力の経験累積分布関数(ECDF)を示す。 FIG. 14 is a diagram showing another relationship between the empirical cumulative distribution function and the total interference power Iijk . In FIG. 14, the vertical axis represents the empirical cumulative distribution function, and the horizontal axis represents the total interference power Iijk . The solid line shows the relationship between the empirical cumulative distribution function and the total interference power Iijk when the grid has a cubic shape, and the dotted line shows the empirical cumulative distribution function and the total interference power when the grid has an approximate shape. Figure 2 shows the relationship with the power Iijk . Note that FIG. 14 shows the empirical cumulative distribution function (ECDF) of the interference power from a grid far from the radar (a grid whose distance from the origin to the center of the grid is 2.83 km).

図13および図14に示すように、グリッドが原点の近傍および遠方に拘わらず、グリッドの形状が立方体である場合と、グリッドの形状が近似形状である場合とでは、誤差が小さいことが分かる。 As shown in FIGS. 13 and 14, regardless of whether the grid is near or far from the origin, the error is small when the grid shape is a cube and when the grid shape is an approximate shape.

設計した排他領域において、式(18)によって表される総干渉電力のCCDFをモンテカルロシミュレーションにより評価する。図15は、CCDFと総干渉電力Itotalとの関係を示す図である。図15において、縦軸は、CCDFを表し、横軸は、総干渉電力Itotalを表す。また、実線は、解析式によるCCDFを示し、点線は、シミュレーションによるCCDFを示す。 In the designed exclusion domain, the CCDF of the total interference power expressed by Equation (18) is evaluated by Monte Carlo simulation. FIG. 15 is a diagram showing the relationship between CCDF and total interference power I total . In FIG. 15, the vertical axis represents CCDF, and the horizontal axis represents total interference power I total . Also, the solid line indicates the CCDF based on the analysis formula, and the dotted line indicates the CCDF based on the simulation.

図15を参照して、干渉電力は、設定したしきい値を下回ることを確認できる。解析式との誤差の原因として、グリッドの形状における近似の他に、キュムラントマッチングによる近似の誤差およびアンテナゲインのワーストケースを想定したことによる誤差が考えられる。 Referring to FIG. 15, it can be confirmed that the interference power is below the set threshold. In addition to the approximation in the shape of the grid, the error from the analytical formula can be attributed to the approximation error due to cumulant matching and the error due to assuming the worst case of the antenna gain.

円柱グリッドとの比較について説明する。図16は、送信するUAVの個数と各グリッドの体積との関係を示す図である。図16において、縦軸は、送信するUAVの個数を表し、横軸は、各グリッドの体積を表す。また、白丸は、グリッドの形状が立方体であるときの送信するUAVの個数と各グリッドの体積との関係を示し、黒丸は、グリッドの形状が円柱であるときの送信するUAVの個数と各グリッドの体積との関係を示す。 A comparison with a cylindrical grid will be described. FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the number of transmitting UAVs and the volume of each grid. In FIG. 16, the vertical axis represents the number of transmitted UAVs, and the horizontal axis represents the volume of each grid. In addition, the white circles show the relationship between the number of UAVs to be transmitted when the shape of the grid is cubic and the volume of each grid, and the black circles are the number of UAVs to be transmitted when the shape of the grid is cylindrical and each grid. shows the relationship with the volume of

この発明の実施の形態による立方グリッド分割と、特許文献1に示すような円柱座標に基づくグリッド分割について、それぞれ、排他領域PERを設計し、送信可能なUAVの個数を比較した。 The exclusive area PER was designed for each of the cubic grid division according to the embodiment of the present invention and the grid division based on cylindrical coordinates as shown in Patent Document 1, and the number of transmittable UAVs was compared.

アンテナパターンとして,図11に示すキーホールアンテナについて、メインローブの方向をθ方向にπ/4傾けたものを使用した。 As the antenna pattern, the keyhole antenna shown in FIG. 11 was used with the direction of the main lobe tilted by .pi./4 in the .theta. direction.

図16を参照して、どちらの場合も、グリッドの体積が小さいほど、すなわち分割数が多いほど、送信可能なUAVの個数が多いことが確認できた。 Referring to FIG. 16, in both cases, it was confirmed that the smaller the grid volume, that is, the larger the number of divisions, the larger the number of UAVs that can be transmitted.

また、同じ体積においては、立方グリッドの方が円柱グリッドと比較して送信可能なUAVの個数が多いことが確認できた。この原因は、グリッドの形状の違いによると考えられる。立方グリッドは、どの座標においてもグリッドの形状が等しいのに対し、円柱グリッドは、中心から離れるほど形状が変化するため、アンテナパターンをそれぞれのグリッドの形状で近似する際、立方グリッドの方が実際のアンテナパターンに近い形状で近似できる。そのため、メインローブとして扱う領域が小さくなり、排他領域PERが小さくなることで送信可能なUAVの個数が増加する。 It was also confirmed that the cubic grid can transmit more UAVs than the cylindrical grid in the same volume. The reason for this is considered to be the difference in the shape of the grid. In a cubic grid, the shape of the grid is the same at any coordinate, whereas in a cylindrical grid, the shape changes as the distance from the center increases. can be approximated with a shape close to the antenna pattern of Therefore, the area treated as the main lobe becomes smaller, and the exclusion area PER becomes smaller, thereby increasing the number of UAVs that can transmit.

このように、この発明の実施の形態による立方グリッドを用いることによって、グリッドの形状が円柱である場合よりも送信可能なUAVの個数を増加できることを実証できた。 Thus, it has been demonstrated that by using a cubic grid according to embodiments of the invention, it is possible to increase the number of UAVs that can be transmitted compared to when the grid is cylindrical in shape.

この発明の実施の形態においては、管理装置10の動作は、ソフトウェアによって実行されてもよい。この場合、管理装置10は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)を備える。 In embodiments of the present invention, the operations of management device 10 may be performed by software. In this case, the management device 10 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (read only memory), and a RAM (Random Access Memory).

ROMは、図7に示すフローチャート(図8から図10に示すフローチャートを含む)からなるプログラムProg_Aを格納する。また、図4に示す2次利用者の送信局STの密度λijk、2次利用者の送信局STの位置Ps、2次利用者の送信電力pijk、アンテナゲインgijk、伝搬損失指数αおよびフェージング係数hijkがグリッドVijkに対応付けられてROMに格納される。 The ROM stores a program Prog_A consisting of the flowchart shown in FIG. 7 (including the flowcharts shown in FIGS. 8 to 10). Also , the density λ ijk of the secondary user transmitting stations ST shown in FIG . and the fading coefficient h ijk are stored in the ROM in association with the grid V ijk .

CPUは、ROMからプログラムProg_Aを読み出し、その読み出したプログラムProg_Aを実行して、上述した方法によって排他領域PERを作成する。 The CPU reads the program Prog_A from the ROM, executes the read program Prog_A, and creates the exclusive area PER by the method described above.

この場合、RAMは、干渉確率P(Itotal>Ith)の演算における途中の計算結果を一時的に記憶する。また、RAMは、決定された送信許可割合aijkを一時的に記憶する。 In this case, the RAM temporarily stores intermediate calculation results in the calculation of the interference probability P (I total >I th ). Also, the RAM temporarily stores the determined transmission permission ratio aijk .

従って、プログラムProg_Aは、排他領域PERの作成をコンピュータ(CPU)に実行させるためのプログラムである。 Therefore, the program Prog_A is a program for causing the computer (CPU) to create the exclusive area PER.

また、プログラムProg_Aは、CDおよびDVD等の記録媒体に記録されて流通されてもよい。この場合、コンピュータ(CPU)は、記録媒体からプログラムProg_Aを読み出して実行し、排他領域PERを作成する。従って、プログラムProg_Aを記録したCD,DVD等は、プログラムProg_Aを記録したコンピュータ(CPU)読み取り可能な記録媒体である。 Also, the program Prog_A may be recorded on recording media such as CDs and DVDs and distributed. In this case, the computer (CPU) reads the program Prog_A from the recording medium and executes it to create the exclusive area PER. Therefore, a CD, DVD, or the like on which the program Prog_A is recorded is a computer (CPU)-readable recording medium on which the program Prog_A is recorded.

上記においては、管理装置10は、無線局11に配置されると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、管理装置10は、無線局11と異なるところに配置されてもよく、単独で配置されてもよい。 In the above description, the management device 10 is arranged in the radio station 11, but in the embodiment of the present invention, the management device 10 is arranged in a place different from the radio station 11 without being limited to this. may also be placed separately.

また、上記においては、1次利用者は、免許された無線通信システムであると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、1次利用者は、排他領域外における干渉を示すデータの割合が一定値となる無線通信システムであればよい。 Also, in the above description, the primary user is a licensed wireless communication system, but in the embodiments of the present invention, the primary user is not limited to this, and the primary user Any wireless communication system may be used as long as the ratio of data indicating the is a constant value.

更に、上記においては、各グリッドVijkは、立方体の形状を有すると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、各グリッドVijkは、立方体の高さ方向における2つの面が上に凸または下に凸である2つの曲面を有する3次元形状を有していてもよく、直方体の形状を有していてもよく、一般的には、円柱座標によって表した3次元形状に近似可能な形状であれば、どのような3次元形状を有していてもよい。 Furthermore, although it has been described above that each grid V ijk has a cubic shape, the embodiments of the present invention are not limited to this, and each grid V ijk has two grids in the height direction of the cube. It may have a three-dimensional shape with two curved surfaces that are upwardly convex or downwardly convex, or it may have the shape of a rectangular parallelepiped, generally three-dimensionally represented by cylindrical coordinates. It may have any three-dimensional shape as long as it can approximate the shape.

この発明の実施の形態によれば、管理装置10は、以下の構成を有していればよい。 According to the embodiment of the present invention, management device 10 may have the following configuration.

(構成1)
管理装置は、演算手段と、決定手段と、作成手段とを備える。
(Configuration 1)
The management device comprises computing means, determining means, and creating means.

演算手段は、渉データの割合が一定値となる1次利用者の受信局を原点とした3次元領域を構成する複数の領域の各々における2次利用者の非均一なポアソン点過程に従って分布した送信局の送信電力、1次利用者の受信局におけるアンテナゲイン、1次利用者の受信局と2次利用者の送信局との間のフェージング係数、2次利用者の送信局の位置と原点とのユークリッド距離、および伝搬損失指数を用いて、1次利用者の受信局が2次利用者の送信する全ての送信局から受けるしきい値よりも大きい干渉電力を、複数の領域の各々における2次利用者の送信局の送信許可割合の関数である1次利用者の受信局への干渉確率として演算する。 The calculation means is distributed according to the non-uniform Poisson point process of the secondary users in each of a plurality of regions that constitute a three-dimensional region with the receiving station of the primary user as the origin where the ratio of the interfering data is a constant value. Transmission power of the transmitting station, antenna gain at the receiving station of the primary user, fading coefficient between the receiving station of the primary user and the transmitting station of the secondary user, position and origin of the transmitting station of the secondary user Using the Euclidean distance of and the propagation loss exponent, the interference power received by the primary user's receiving station from all the secondary user's transmitting stations is determined to be greater than the threshold in each of a plurality of regions. It is calculated as the probability of interference to the primary user's receiving station, which is a function of the transmission permission rate of the secondary user's transmitting station.

決定手段は、演算された干渉確率が目標値以下になり、かつ、送信が禁止される2次利用者の送信局の個数を最小化する2次利用者の送信局の送信許可割合を複数の領域の各々において決定する。 The determining means sets a plurality of transmission permission ratios of the secondary user's transmitting stations that minimize the number of secondary user's transmitting stations whose transmission is prohibited when the calculated interference probability is equal to or less than the target value. Determine in each of the regions.

作成手段は、決定された複数の領域の各々における2次利用者の送信局の送信許可割合に基づいて、1次利用者のみが無線通信を行うことができる排他領域を作成する。 The creating means creates an exclusion area in which only the primary user can perform wireless communication based on the transmission permission ratio of the secondary user's transmitting station in each of the determined areas.

そして、演算手段は、複数の領域の各々の体積と同じ体積を有し、かつ、円柱座標によって表した3次元形状に複数の領域の各々の形状を近似して干渉電力を演算する。 Then, the calculation means calculates the interference power by approximating the shape of each of the plurality of regions to a three-dimensional shape having the same volume as that of each of the plurality of regions and represented by cylindrical coordinates.

(構成2)
構成1において、演算手段は、複数の領域の各々における2次利用者の送信局の送信電力、1次利用者の受信局におけるアンテナゲインと、1次利用者の受信局と2次利用者の送信局との間のフェージング係数、2次利用者の送信局の位置と原点とのユークリッド距離、および伝搬損失指数を用いて、複数の領域の各々における2次利用者の送信局が1次利用者の受信局に与える第1の干渉電力を演算し、第1の干渉電力のラプラス変換を用いて第1の干渉電力のn(nは正の整数)次キュムラントを2次利用者の送信局の送信許可割合の関数として演算し、その演算したn次キュムラントに基づいて、複数の領域における2次利用者の全ての送信局から1次利用者の受信局への干渉電力である第2の干渉電力のn次キュムラントを演算し、その演算した第2の干渉電力のn次キュムラントに基づいて、第2の干渉電力の確率密度関数を演算し、その演算した確率密度関数のパラメータを用いて干渉確率を演算する。
(Configuration 2)
In configuration 1, the calculating means calculates the transmission power of the secondary user's transmitting station in each of a plurality of areas, the antenna gain at the primary user's receiving station, and the transmission power of the primary user's receiving station and the secondary user's Using the fading coefficient between the transmitting station, the Euclidean distance between the location of the transmitting station of the secondary user and the origin, and the propagation loss exponent, the transmitting station of the secondary user in each of the plurality of regions determines the primary usage. calculating the first interference power to be given to the receiving station of the secondary user, and using the Laplace transform of the first interference power, the nth (n is a positive integer) cumulant of the first interference power is the transmitting station of the secondary user , and based on the calculated nth-order cumulants, the interference power from all the secondary user's transmitting stations to the primary user's receiving station in a plurality of regions is the second Calculate the n-th order cumulant of the interference power, calculate the probability density function of the second interference power based on the calculated n-th order cumulant of the second interference power, and use the parameters of the calculated probability density function Calculate the interference probability.

(構成3)
構成2において、演算手段は、第2の干渉電力の1次キュムラントからn次キュムラントまでの和を演算することによって第2の干渉電力のn次キュムラントを演算する。
(Composition 3)
In configuration 2, the computing means computes the n-th order cumulant of the second interference power by computing the sum of the first-order cumulant to the n-th order cumulant of the second interference power.

(構成4)
構成1から構成3のいずれかにおいて、決定手段は、複数の領域の各々における2次利用者の送信する送信局の個数に2次利用者の送信局の送信が禁止される確率を乗算した乗算結果を複数の領域について加算した加算結果を目的関数とし、演算された干渉確率が干渉の許容値よりも小さくなる制約条件の下で、目的関数を最小化する2次利用者の送信局の送信許可割合を複数の領域の各々において求めることにより、送信が禁止される2次利用者の送信局の個数を最小化する2次利用者の送信局の送信許可割合を決定する。
(Composition 4)
In any one of configuration 1 to configuration 3, the determining means multiplies the number of transmitting stations from which the secondary user transmits in each of the plurality of areas by the probability that the transmitting station of the secondary user is prohibited from transmitting. Transmission of a secondary user's transmitting station that minimizes the objective function under the constraint that the calculated interference probability is smaller than the allowable value of interference, with the result of adding the results for multiple areas as the objective function. By determining the permission ratio in each of the plurality of areas, the transmission permission ratio of the secondary user's transmitting stations that minimizes the number of secondary user's transmitting stations whose transmission is prohibited is determined.

(構成5)
構成1から構成4のいずれかにおいて、複数の領域に存在する2次利用者の送信局は、送信許可割合に基づいて、1次利用者および2次利用者が共用する第1の周波数帯における通信を許可され、送信許可割合から決定された送信禁止割合に基づいて、第1の周波数帯よりも低周波数帯である第2の周波数帯における制御情報のみの通信が許可される。
(Composition 5)
In any one of configuration 1 to configuration 4, the secondary user transmitting stations existing in a plurality of areas, based on the transmission permission ratio, in the first frequency band shared by the primary user and the secondary user Communication is permitted, and communication of only control information in the second frequency band, which is a lower frequency band than the first frequency band, is permitted based on the transmission prohibited ratio determined from the transmission permitted ratio.

(構成6)
構成1から構成5のいずれかにおいて、複数の領域の各々は、立方体の形状を有する。演算手段は、立方体の体積と同じ体積を有するとともに地面に平行な方向に突出した円弧状の2つの曲面と地面に垂直な方向に配置された2つの平面とを有する3次元形状に立方体の形状を近似して干渉電力を演算する。
(Composition 6)
In any of Configurations 1 to 5, each of the plurality of regions has a cubic shape. The calculation means is a three-dimensional cube having the same volume as the cube and having two arc-shaped curved surfaces projecting in a direction parallel to the ground and two planes arranged in a direction perpendicular to the ground. is approximated to calculate the interference power.

(構成7)
コンピュータに実行させるためのプログラムは、
演算手段が、干渉データの割合が一定値となる1次利用者の受信局を原点とした3次元領域を構成する複数の領域の各々における2次利用者の非均一なポアソン点過程に従って分布した送信局の送信電力、1次利用者の受信局におけるアンテナゲイン、1次利用者の受信局と2次利用者の送信局との間のフェージング係数、2次利用者の送信局の位置と原点とのユークリッド距離、および伝搬損失指数を用いて、1次利用者の受信局が2次利用者の送信する全ての送信局から受けるしきい値よりも大きい干渉電力を、複数の領域の各々における2次利用者の送信局の送信許可割合の関数である1次利用者の受信局への干渉確率として演算する第1のステップと、
決定手段が、演算された干渉確率が目標値以下になり、かつ、送信が禁止される2次利用者の送信局の個数を最小化する2次利用者の送信局の送信許可割合を複数の領域の各々において決定する第2のステップと、
作成手段が、決定された複数の領域の各々における2次利用者の送信局の送信許可割合に基づいて、1次利用者のみが無線通信を行うことができる排他領域を作成する第3のステップとをコンピュータに実行させる。
(Composition 7)
A program that makes a computer run
The calculation means is distributed according to the non-uniform Poisson point process of the secondary users in each of a plurality of regions that constitute a three-dimensional region with the receiving station of the primary user as the origin in which the ratio of the interference data is a constant value. Transmission power of the transmitting station, antenna gain at the receiving station of the primary user, fading coefficient between the receiving station of the primary user and the transmitting station of the secondary user, position and origin of the transmitting station of the secondary user Using the Euclidean distance of and the propagation loss exponent, the interference power received by the primary user's receiving station from all the secondary user's transmitting stations is determined to be greater than the threshold in each of a plurality of regions. a first step of computing as the probability of interference to the primary user's receiving station as a function of the transmission permission rate of the secondary user's transmitting station;
A determining means determines a plurality of transmission permission ratios of secondary user transmitting stations that minimize the number of secondary user transmitting stations whose transmission is prohibited while the calculated interference probability is equal to or less than a target value. a second step of determining in each of the regions;
A third step in which the creating means creates an exclusive area in which only the primary user can perform wireless communication based on the transmission permission ratio of the secondary user's transmitting station in each of the determined areas. are executed by the computer.

そして、演算手段は、第1のステップにおいて、複数の領域の各々の体積と同じ体積を有し、かつ、円柱座標によって表した3次元形状に複数の領域の各々の形状を近似して干渉電力を演算する。 Then, in the first step, the calculating means approximates the shape of each of the plurality of regions to a three-dimensional shape having the same volume as that of each of the plurality of regions and is represented by cylindrical coordinates to obtain an interference power. to calculate

(構成8)
構成7において、演算手段は、第1のステップにおいて、複数の領域の各々における2次利用者の送信局の送信電力、1次利用者の受信局におけるアンテナゲインと、1次利用者の受信局と2次利用者の送信局との間のフェージング係数、2次利用者の送信局の位置と原点とのユークリッド距離、および伝搬損失指数を用いて、複数の領域の各々における2次利用者の送信局が1次利用者の受信局に与える第1の干渉電力を演算し、第1の干渉電力のラプラス変換を用いて第1の干渉電力のn(nは正の整数)次キュムラントを2次利用者の送信局の送信許可割合の関数として演算し、その演算したn次キュムラントに基づいて、複数の領域における2次利用者の全ての送信局から1次利用者の受信局への干渉電力である第2の干渉電力のn次キュムラントを演算し、その演算した第2の干渉電力のn次キュムラントに基づいて、第2の干渉電力の確率密度関数を演算し、その演算した確率密度関数のパラメータを用いて干渉確率を演算する。
(Composition 8)
In configuration 7, in the first step, the computing means calculates the transmission power of the secondary user's transmitting station in each of the plurality of areas, the antenna gain at the primary user's receiving station, and the primary user's receiving station and the secondary user's transmitting station, the Euclidean distance between the location of the secondary user's transmitting station and the origin, and the propagation loss exponent, the secondary user's Calculate the first interference power that the transmitting station gives to the receiving station of the primary user, and use the Laplace transform of the first interference power to obtain the nth (n is a positive integer) cumulant of the first interference power by 2 Calculated as a function of the transmission permission rate of the next user's transmitting station, and based on the calculated n-th order cumulant, the interference from all the secondary user's transmitting stations to the primary user's receiving station in multiple regions calculating the n-th order cumulant of the second interference power which is power, calculating the probability density function of the second interference power based on the calculated n-th order cumulant of the second interference power, and calculating the calculated probability density The interference probability is calculated using the parameters of the function.

(構成9)
構成8において、演算手段は、第1のステップにおいて、第2の干渉電力の1次キュムラントからn次キュムラントまでの和を演算することによって第2の干渉電力のn次キュムラントを演算する。
(Composition 9)
In configuration 8, in the first step, the computing means computes the n-th order cumulant of the second interference power by computing the sum from the first-order cumulant to the n-th order cumulant of the second interference power.

(構成10)
構成7から構成9のいずれかにおいて、決定手段は、第2のステップにおいて、複数の領域の各々における2次利用者の送信する送信局の個数に2次利用者の送信局の送信が禁止される確率を乗算した乗算結果を複数の領域について加算した加算結果を目的関数とし、演算された干渉確率が干渉の許容値よりも小さくなる制約条件の下で、目的関数を最小化する2次利用者の送信局の送信許可割合を複数の領域の各々において求めることにより、送信が禁止される2次利用者の送信局の個数を最小化する2次利用者の送信局の送信許可割合を決定する。
(Configuration 10)
In any one of configurations 7 to 9, in the second step, the determination means determines that the number of transmission stations from which the secondary users transmit in each of the plurality of areas is prohibited from transmitting from the transmission stations of the secondary users. Secondary use of minimizing the objective function under the constraint that the calculated interference probability is less than the allowable value for interference Determine the transmission permission ratio of the secondary user's transmitting station that minimizes the number of secondary user's transmitting stations whose transmission is prohibited by obtaining the transmission permission ratio of the secondary user's transmitting station in each of a plurality of areas. do.

(構成11)
構成7から構成10のいずれかにおいて、複数の領域に存在する2次利用者の送信局は、送信許可割合に基づいて、1次利用者および2次利用者が共用する第1の周波数帯における通信を許可され、送信許可割合から決定された送信禁止割合に基づいて、第1の周波数帯よりも低周波数帯である第2の周波数帯における制御情報のみの通信が許可される。
(Composition 11)
In any one of configuration 7 to configuration 10, the transmission stations of secondary users existing in a plurality of areas operate in the first frequency band shared by the primary user and secondary users based on the transmission permission ratio. Communication is permitted, and communication of only control information in the second frequency band, which is a lower frequency band than the first frequency band, is permitted based on the transmission prohibited ratio determined from the transmission permitted ratio.

(構成12)
構成7から構成11のいずれかにおいて、複数の領域の各々は、立方体の形状を有する。演算手段は、第1のステップにおいて、立方体の体積と同じ体積を有するとともに地面に平行な方向に突出した円弧状の2つの曲面と地面に垂直な方向に配置された2つの平面とを有する3次元形状に立方体の形状を近似して干渉電力を演算する。
(Composition 12)
In any of configurations 7 through 11, each of the plurality of regions has a cubic shape. In the first step, the calculation means has two arc-shaped curved surfaces that have the same volume as the cube and protrude in a direction parallel to the ground, and two planes that are arranged in a direction perpendicular to the ground. Interference power is calculated by approximating the cubic shape to the dimensional shape.

(構成13)
記録媒体は、構成7から構成12のいずれか1項に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
(Composition 13)
The recording medium is a computer-readable recording medium recording the program according to any one of Structures 7 to 12.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the description of the above-described embodiments, and is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.

この発明は、管理装置、コンピュータに実行させるためのプログラムおよびそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に適用される。 The present invention is applied to a management device, a program to be executed by a computer, and a computer-readable recording medium recording the program.

1,11 無線局、2,3,121~12s 端末、10 管理装置、101 受信手段、102 演算手段、103 記憶手段、104 決定手段、105 作成手段。 1, 11 radio station, 2, 3, 121 to 12s terminal, 10 management device, 101 receiving means, 102 computing means, 103 storing means, 104 determining means, 105 creating means.

Claims (13)

干渉データの割合が一定値となる1次利用者の受信局を原点とした3次元領域を構成する複数の領域の各々における2次利用者の非均一なポアソン点過程に従って分布した送信局の送信電力、前記1次利用者の受信局におけるアンテナゲイン、前記1次利用者の受信局と前記2次利用者の送信局との間のフェージング係数、前記2次利用者の送信局の位置と前記原点とのユークリッド距離、および伝搬損失指数を用いて、前記1次利用者の受信局が前記2次利用者の送信する全ての送信局から受けるしきい値よりも大きい干渉電力を、前記複数の領域の各々における前記2次利用者の送信局の送信許可割合の関数である前記1次利用者の受信局への干渉確率として演算する演算手段と、
前記演算された干渉確率が目標値以下になり、かつ、送信が禁止される2次利用者の送信局の個数を最小化する前記2次利用者の送信局の送信許可割合を前記複数の領域の各々において決定する決定手段と、
前記決定された前記複数の領域の各々における前記2次利用者の送信局の送信許可割合に基づいて、前記1次利用者のみが無線通信を行うことができる排他領域を作成する作成手段とを備え、
前記複数の領域は、相互に同じ体積を有し、
前記演算手段は、前記複数の領域の各々の体積と同じ体積を有し、かつ、円柱座標の原点から半径方向における距離が異なっても体積が同じであるように前記円柱座標によって表した3次元形状に前記複数の領域の各々の形状を近似して前記干渉電力を演算する、管理装置。
Transmission of transmitting stations distributed according to a non-uniform Poisson point process of secondary users in each of a plurality of regions that constitute a three-dimensional region with the origin of the receiving station of the primary user where the ratio of interference data is a constant value power, antenna gain at said primary user's receiving station, fading coefficient between said primary user's receiving station and said secondary user's transmitting station, location of said secondary user's transmitting station and said Using the Euclidean distance from the origin and the propagation loss exponent, the plurality of computing means for computing as a probability of interference to said primary user's receiving station that is a function of the percentage of said secondary user's transmitting station permitted to transmit in each region;
a transmission permission ratio of the secondary user's transmitting station that minimizes the number of the secondary user's transmitting stations whose transmission is prohibited when the calculated interference probability is equal to or less than a target value, in the plurality of regions; a determining means for determining in each of
creating means for creating an exclusion area in which only the primary user can perform wireless communication based on the transmission permission ratio of the secondary user's transmitting station in each of the determined plurality of areas; prepared,
the plurality of regions have the same volume as each other;
The arithmetic means has the same volume as the volume of each of the plurality of regions, and is three-dimensional represented by the cylindrical coordinates so that the volumes are the same even if the distance in the radial direction from the origin of the cylindrical coordinates is different. A management device that calculates the interference power by approximating the shape of each of the plurality of regions to a shape.
前記演算手段は、前記複数の領域の各々における2次利用者の送信局の送信電力、前記1次利用者の受信局におけるアンテナゲイン、前記1次利用者の受信局と前記2次利用者の送信局との間のフェージング係数、前記2次利用者の送信局の位置と前記原点とのユークリッド距離、および伝搬損失指数を用いて、前記複数の領域の各々における前記2次利用者の送信局が前記1次利用者の受信局に与える第1の干渉電力を演算し、前記第1の干渉電力のラプラス変換を用いて前記第1の干渉電力のn(nは正の整数)次キュムラントを前記2次利用者の送信局の送信許可割合の関数として演算し、その演算したn次キュムラントに基づいて、前記複数の領域における前記2次利用者の全ての送信局から前記1次利用者の受信局への干渉電力である第2の干渉電力のn次キュムラントを演算し、その演算した第2の干渉電力のn次キュムラントに基づいて、前記第2の干渉電力の確率密度関数を演算し、その演算した確率密度関数のパラメータを用いて前記干渉確率を演算する、請求項1に記載の管理装置。 The calculating means calculates transmission power of a transmitting station of a secondary user in each of the plurality of areas, antenna gain of a receiving station of the primary user, receiving station of the primary user and the secondary user. the transmission station of the secondary user in each of the plurality of regions using the fading coefficient between the transmitting station of Calculate a first interference power that the station gives to the receiving station of the primary user, and use the Laplace transform of the first interference power to obtain an n-order cumulant (n is a positive integer) of the first interference power is calculated as a function of the transmission permission ratio of the secondary user's transmitting station, and based on the calculated n-th order cumulant, from all the secondary user's transmitting stations in the plurality of regions to the primary user Calculate the n-th order cumulant of the second interference power, which is the interference power to the receiving station, and calculate the probability density function of the second interference power based on the calculated n-th order cumulant of the second interference power 2. The management device according to claim 1, wherein the interference probability is calculated using the parameters of the calculated probability density function. 前記演算手段は、前記第2の干渉電力の1次キュムラントからn次キュムラントまでの和を演算することによって前記第2の干渉電力のn次キュムラントを演算する、請求項2に記載の管理装置。 3. The management device according to claim 2, wherein said computing means computes the n-th order cumulant of said second interference power by computing a sum of first-order cumulants to n-th order cumulants of said second interference power. 前記決定手段は、前記複数の領域の各々における前記2次利用者の送信する送信局の個数に前記2次利用者の送信局の送信が禁止される確率を乗算した乗算結果を前記複数の領域について加算した加算結果を目的関数とし、前記演算された干渉確率が干渉の許容値よりも小さくなる制約条件の下で、前記目的関数を最小化する前記2次利用者の送信局の送信許可割合を複数の領域の各々において求めることにより、送信が禁止される2次利用者の送信局の個数を最小化する前記2次利用者の送信局の送信許可割合を決定する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の管理装置。 The determining means multiplies the number of transmission stations transmitted by the secondary user in each of the plurality of areas by the probability that the transmission of the transmission station of the secondary user is prohibited, and multiplies the result of multiplication in the plurality of areas. Using the addition result obtained by adding the above as an objective function, and under the constraint that the calculated interference probability is smaller than the allowable value of interference, the transmission permission ratio of the secondary user's transmitting station that minimizes the objective function in each of a plurality of regions to determine a transmission permission ratio of the secondary user's transmitting stations that minimizes the number of secondary user's transmitting stations whose transmission is prohibited Item 4. The management device according to any one of items 3. 前記複数の領域に存在する前記2次利用者の送信局は、前記送信許可割合に基づいて、前記1次利用者および前記2次利用者が共用する第1の周波数帯における通信を許可され、前記送信許可割合から決定された送信禁止割合に基づいて、前記第1の周波数帯よりも低周波数帯である第2の周波数帯における制御情報のみの通信が許可される、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の管理装置。 the transmission stations of the secondary users existing in the plurality of areas are permitted to communicate in a first frequency band shared by the primary user and the secondary users based on the transmission permission ratio; 1 to 1, wherein communication of only control information in a second frequency band, which is a lower frequency band than the first frequency band, is permitted based on a transmission prohibition ratio determined from the transmission permission ratio. 5. The management device according to any one of 4. 前記複数の領域の各々は、立方体の形状を有し、
前記演算手段は、前記立方体の体積と同じ体積を有するとともに地面に平行な方向に突出した円弧状の2つの曲面と地面に垂直な方向に配置された2つの平面とを有する3次元形状に前記立方体の形状を近似して前記干渉電力を演算する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の管理装置。
each of the plurality of regions has a cubic shape,
The arithmetic means has the same volume as the cube and has two arc-shaped curved surfaces protruding in a direction parallel to the ground and two flat surfaces arranged in a direction perpendicular to the ground. The management device according to any one of claims 1 to 5, wherein the interference power is calculated by approximating a cubic shape.
演算手段が、干渉データの割合が一定値となる1次利用者の受信局を原点とした3次元領域を構成する複数の領域の各々における2次利用者の非均一なポアソン点過程に従って分布した送信局の送信電力、前記1次利用者の受信局におけるアンテナゲイン、前記1次利用者の受信局と前記2次利用者の送信局との間のフェージング係数、前記2次利用者の送信局の位置と前記原点とのユークリッド距離、および伝搬損失指数を用いて、前記1次利用者の受信局が前記2次利用者の送信する全ての送信局から受けるしきい値よりも大きい干渉電力を、前記複数の領域の各々における前記2次利用者の送信局の送信許可割合の関数である前記1次利用者の受信局への干渉確率として演算する第1のステップと、
決定手段が、前記演算された干渉確率が目標値以下になり、かつ、送信が禁止される2次利用者の送信局の個数を最小化する前記2次利用者の送信局の送信許可割合を前記複数の領域の各々において決定する第2のステップと、
作成手段が、前記決定された前記複数の領域の各々における前記2次利用者の送信局の送信許可割合に基づいて、前記1次利用者のみが無線通信を行うことができる排他領域を作成する第3のステップとをコンピュータに実行させ、
前記複数の領域は、相互に同じ体積を有し、
前記演算手段は、前記第1のステップにおいて、前記複数の領域の各々の体積と同じ体積を有し、かつ、円柱座標の原点から半径方向における距離が異なっても体積が同じであるように前記円柱座標によって表した3次元形状に前記複数の領域の各々の形状を近似して前記干渉電力を演算する、コンピュータに実行させるためのプログラム。
The calculation means is distributed according to the non-uniform Poisson point process of the secondary users in each of a plurality of regions that constitute a three-dimensional region with the receiving station of the primary user as the origin in which the ratio of the interference data is a constant value. transmission power of the transmitting station, antenna gain at the receiving station of the primary user, fading coefficient between the receiving station of the primary user and the transmitting station of the secondary user, transmitting station of the secondary user Using the Euclidean distance between the position of and the origin and the propagation loss exponent, interference power greater than the threshold received by the receiving station of the primary user from all transmitting stations transmitting from the secondary user , a first step of computing as a probability of interference to said primary user's receiving station as a function of the percentage of said secondary user's transmitting station permitted to transmit in each of said plurality of regions;
A determination means determines a transmission permission ratio of the secondary user's transmitting stations that minimizes the number of secondary user's transmitting stations whose transmission is prohibited while the calculated interference probability is equal to or less than a target value. a second step of determining in each of the plurality of regions;
A creating means creates an exclusive area in which only the primary user can perform wireless communication, based on the transmission permission ratio of the transmitting station of the secondary user in each of the determined areas. causing the computer to perform the third step;
the plurality of regions have the same volume as each other;
In the first step, the calculating means has the same volume as each of the plurality of regions, and has the same volume even if the distance in the radial direction from the origin of the cylindrical coordinates is different. A program to be executed by a computer for calculating the interference power by approximating the shape of each of the plurality of regions to a three-dimensional shape represented by cylindrical coordinates.
前記演算手段は、前記第1のステップにおいて、前記複数の領域の各々における2次利用者の送信局の送信電力、前記1次利用者の受信局におけるアンテナゲイン、前記1次利用者の受信局と前記2次利用者の送信局との間のフェージング係数、前記2次利用者の送信局の位置と前記原点とのユークリッド距離、および伝搬損失指数を用いて、前記複数の領域の各々における前記2次利用者の送信局が前記1次利用者の受信局に与える第1の干渉電力を演算し、前記第1の干渉電力のラプラス変換を用いて前記第1の干渉電力のn(nは正の整数)次キュムラントを前記2次利用者の送信局の送信許可割合の関数として演算し、その演算したn次キュムラントに基づいて、前記複数の領域における前記2次利用者の全ての送信局から前記1次利用者の受信局への干渉電力である第2の干渉電力のn次キュムラントを演算し、その演算した第2の干渉電力のn次キュムラントに基づいて、前記第2の干渉電力の確率密度関数を演算し、その演算した確率密度関数のパラメータを用いて前記干渉確率を演算する、請求項7に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。 In the first step, the computing means is configured to: using the fading coefficient between the station and the secondary user's transmitting station, the Euclidean distance between the position of the secondary user's transmitting station and the origin, and the propagation loss exponent, Calculate the first interference power that the secondary user's transmitting station gives to the primary user's receiving station, and use the Laplace transform of the first interference power to n(n) of the first interference power is a positive integer) order cumulant as a function of the transmission permission rate of the secondary user's transmitting station, and based on the calculated nth order cumulant, all transmissions of the secondary user in the plurality of regions calculating the n-th order cumulant of the second interference power, which is the interference power from the station to the receiving station of the primary user, and calculating the second interference based on the calculated n-th order cumulant of the second interference power 8. The program to be executed by a computer according to claim 7, wherein the probability density function of power is calculated, and the interference probability is calculated using parameters of the calculated probability density function. 前記演算手段は、前記第1のステップにおいて、前記第2の干渉電力の1次キュムラントからn次キュムラントまでの和を演算することによって前記第2の干渉電力のn次キュムラントを演算する、請求項8に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。 3. The calculating means, in the first step, calculates the n-th order cumulant of the second interference power by calculating the sum from the first-order cumulant to the n-th order cumulant of the second interference power. 9. A program to be executed by the computer according to 8. 前記決定手段は、前記第2のステップにおいて、前記複数の領域の各々における前記2次利用者の送信する送信局の個数に前記2次利用者の送信局の送信が禁止される確率を乗算した乗算結果を前記複数の領域について加算した加算結果を目的関数とし、前記演算された干渉確率が干渉の許容値よりも小さくなる制約条件の下で、前記目的関数を最小化する前記2次利用者の送信局の送信許可割合を複数の領域の各々において求めることにより、送信が禁止される2次利用者の送信局の個数を最小化する前記2次利用者の送信局の送信許可割合を決定する、請求項7から請求項9のいずれか1項に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。 In the second step, the determining means multiplies the number of transmitting stations from which the secondary user transmits in each of the plurality of areas by the probability that the transmission from the transmitting station of the secondary user is prohibited. Said secondary user who uses a summation result obtained by adding multiplication results for said plurality of areas as an objective function, and minimizes said objective function under a constraint condition that said calculated interference probability is smaller than an interference allowable value. Determine the transmission permission ratio of the secondary user's transmitting station that minimizes the number of secondary user's transmitting stations whose transmission is prohibited by obtaining the transmission permission ratio of the transmitting station in each of a plurality of areas. 10. A program to be executed by the computer according to any one of claims 7 to 9. 前記複数の領域に存在する前記2次利用者の送信局は、前記送信許可割合に基づいて、前記1次利用者および前記2次利用者が共用する第1の周波数帯における通信を許可され、前記送信許可割合から決定された送信禁止割合に基づいて、前記第1の周波数帯よりも低周波数帯である第2の周波数帯における制御情報のみの通信が許可される、請求項7から請求項10のいずれか1項に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。 the transmission stations of the secondary users existing in the plurality of areas are permitted to communicate in a first frequency band shared by the primary user and the secondary users based on the transmission permission ratio; 7 to 8, wherein communication of only control information in a second frequency band, which is a lower frequency band than the first frequency band, is permitted based on a transmission prohibition ratio determined from the transmission permission ratio. 11. A program to be executed by the computer according to any one of 10. 前記複数の領域の各々は、立方体の形状を有し、
前記演算手段は、前記第1のステップにおいて、前記立方体の体積と同じ体積を有するとともに地面に平行な方向に突出した円弧状の2つの曲面と地面に垂直な方向に配置された2つの平面とを有する3次元形状に前記立方体の形状を近似して前記干渉電力を演算する、請求項7から請求項11のいずれか1項に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
each of the plurality of regions has a cubic shape,
In the first step, the computing means has two arc-shaped curved surfaces having the same volume as the cube and protruding in a direction parallel to the ground, and two planes arranged in a direction perpendicular to the ground. 12. The computer program according to any one of claims 7 to 11, for calculating the interference power by approximating the shape of the cube to a three-dimensional shape having
請求項7から請求項12のいずれか1項に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 A computer-readable recording medium recording the program according to any one of claims 7 to 12.
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