JPWO2020045203A1 - 通信制御装置、通信制御方法、及び通信装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1.はじめに
2.通信システムの構成
2−1.通信システムの全体構成
2−2.通信装置の構成
2−3.端末装置の構成
2−4.通信制御装置の構成
3.干渉モデル
4.プライマリシステム保護方法
4−1.干渉マージン一斉配分型
4−2.低干渉ノード優先許容型
4−3.剰余干渉マージンの発生
5.通信システムの動作
5−1.通信制御処理
5−2.リソースブロック
5−3.許可判定処理(第1の例)
5−4.許可判定処理(第2の例)
5−5.許可判定処理(第3の例)
6.変形例
6−1.停止処理
6−2.実施形態の適用について
6−3.システム構成に関する変形例
6−4.その他の変形例
7.むすび
近年、無線システムに割り当て可能な電波資源(例えば、周波数)が枯渇するという問題が表面化している。しかしながら、どの電波帯域もすでに既存の無線システムが利用しているため、新規の電波資源割り当てが困難である。そこで、近年では、コグニティブ無線技術の活用による電波資源の更なる有効利用が注目されはじめている。
・基地局設置位置情報
・動作パラメータ(周波数、送信電力)
(2)Zone Data Record
・PPA(PAL Protection Area、優先度の高い二次利用システムの保護領域)
(3)ESC Sensor Record
・艦載レーダ信号を検知するためのセンサの設置位置情報
以下、本開示の実施形態に係る通信システム2を説明する。通信システム2は、通信システム1(第1無線システム)が使用する電波を二次利用して無線通信する無線通信システムである。例えば、通信システム2は、通信システム1の空き電波を動的周波数共用する無線通信システムである。通信システム2は、所定の無線アクセス技術(Radio Access Technology)を使って、ユーザ或いはユーザが有する装置に対し、無線サービスを提供する。
図5は、本開示の実施形態に係る通信システム2の構成例を示す図である。通信システム2は、通信装置20と、端末装置30と、通信制御装置40と、を備える。通信システム2は、通信システム2を構成する各無線通信装置が連携して動作することで、ユーザ或いはユーザが有する装置に対し、無線サービスを提供する。無線通信装置は、無線通信の機能を有する装置のことであり、図5の例では、通信装置20と端末装置30とが該当する。なお、通信制御装置40は、無線通信機能を有していてもよい。この場合には、通信制御装置40も無線通信装置とみなすことができる。以下の説明では、無線通信装置のことを単に通信装置ということがある。
最初に、通信装置20の構成を説明する。図6は、本開示の実施形態に係る通信装置20の構成例を示す図である。通信装置20は、通信制御装置40の制御に従って端末装置30と無線通信する無線通信装置(無線システム)である。例えば、通信装置20は、地上に位置する基地局装置(地上局装置)である。このとき、通信装置20は、地上の構造物に配置される基地局装置であってもよいし、地上を移動する移動体に設置される基地局装置であってもよい。より具体的には、通信装置20は、ビル等の構造物に設置されたアンテナ及びそのアンテナに接続する信号処理装置であってもよい。勿論、通信装置20は、構造物や移動体そのものであってもよい。「地上」は、地上(陸上)のみならず、地中、水上、水中も含む広義の地上である。
次に、端末装置30の構成を説明する。図7は、本開示の実施形態に係る端末装置30の構成例を示す図である。端末装置30は、通信装置20及び通信制御装置40と無線通信する通信装置である。なお、本実施形態において、通信装置(無線通信装置)という概念には、基地局装置のみならず、端末装置も含まれる。通信装置は、無線システムと言い換えることができる。
通信制御装置40は、通信装置20の無線通信を制御する装置である。通信制御装置40は、通信装置20を介して、或いは直接、端末装置30の無線通信を制御してもよい。通信制御装置40は、例えば、ネットワーク内の無線装置を統合制御するネットワークマネージャである。例えば、通信制御装置40は、Spectrum Manager/Coexistence Managerである。また、通信制御装置40は、GLDB(Geolocation Database)やSAS(Spectrum Access System)といったデータベースサーバであってもよい。
次に、本実施形態で想定する干渉モデルを説明する。図9は、本実施形態で想定する干渉モデルの一例を示す説明図である。図9に示す干渉モデルは、例えば、プライマリシステムがサービスエリアを持つ場合に適用される。図9の例では、通信システム1(プライマリシステム)はサービスエリアを有する無線通信システムとなっている。このサービスエリアが、例えば、通信システム1の保護エリアとなる。保護エリアには、干渉計算基準点(以下、保護点という。)は複数設定される。保護点は、例えば、通信システム1の運営者や電波を管理する公的機関等(以下、管理者という。)により設定される。例えば、管理者は、保護エリアを格子状に区切り、所定の格子の中心を保護点としてもよい。保護点の決定方法は任意である。各保護点の干渉マージンは管理者等により設定される。図9には、通信システム2(セカンダリシステム)を構成する複数の通信装置20が、保護点に与える干渉が示されている。通信システム2の通信制御装置40は、各保護点における累積干渉が、設定された干渉マージンを超えないように、複数の通信装置20の送信電力を制御する。
次に、プライマシステム保護方法について説明する。既知のプライマリシステム保護方法のうち、与干渉計算処理を伴う手法については、大別して、以下の2種類に分類可能である。
(1)干渉マージン(許容干渉量)一斉配分型
(2)低干渉ノード優先許容型
最初に、干渉マージン一斉配分型のプライマシステム保護方法(第2の方法)について説明する。図11は、干渉マージン一斉配分型のプライマシステム保護方法を説明するための説明図である。図11の例では、プライマリシステムの許容可能干渉閾値がIacceptとなっている。この閾値は、実際の閾値でもよいし、計算誤差や干渉変動を考慮して実際の閾値からある程度のマージン(例えば保護比率(Protection Ratio))を見込んで設定された値であってもよい。
最初に、低干渉ノード優先許容型のプライマシステム保護方法(第1の方法)について説明する。図13は、低干渉ノード優先許容型のプライマシステム保護方法を説明するための説明図である。低干渉ノード優先許容型は、プライマリシステムの電波利用が短期的かつ非周期的である場合に適用されることが想定される手法である。例えば、DPA(Dynamic Protection Area)と呼ばれる海上に設定される艦載レーダの航行エリアの保護に適用される。いずれも、プライマリシステムの電波利用の検知手段が示されている。DPA、すなわち艦載レーダの場合にはESC(Environmental Sensing Capability)と呼ばれる電波センシングシステムによるレーダ電波の検知が開示されている。
いずれの手法においても、干渉マージンが必ずしも0になるとは限らず、剰余が生じうる。または、通信制御装置40が事前に所定の干渉マージン分をリザーブしておき、干渉マージン配分計算を実施することで、必ず剰余干渉マージンが発生するように仕向けておくことも想定される。このようにして発生した剰余干渉マージンは、周期的に干渉マージン配分計算を行う場合に、その周期間に現れる新規セカンダリシステムへの周波数割り当てに活用しえる。
次に、通信システム2(セカンダリシステム)の動作を説明する。
最初に、通信システム2で実行される通信制御処理について説明する。通信制御処理は、1又は複数の通信システム1(プライマリシステム)が使用する周波数帯の電波を利用して無線通信する1又は複数の通信装置20(セカンダリシステム)の電波送信に関する処理である。
(前提1)通信制御装置40は、周期的に他の通信制御装置40と情報同期をし、プライマリシステム保護計算を実施する。
(前提2)情報同期開始時点で電波利用許可を受けているセカンダリシステムを「既存セカンダリシステム」或いは「既存の通信装置20」という。
(前提3)プライマリシステム保護計算後、次回周期処理実施までに新たに電波利用を開始しようとする(新規電波利用リクエストを行う)セカンダリシステムを「新規セカンダリシステム」或いは「新規の通信装置20」という。
(2)Move List
(3)剰余干渉マージン
(2)基地局の種類を示す情報
(3)設置位置情報(緯度、経度、高度、位置情報取得時の精度情報、等)
(4)アンテナ情報(位置、高さ、向き、ビームパターン、等)
(5)無線インタフェース情報(無線規格を示す識別子、バージョン情報、デュプレクスモード情報、等)
(6)公的認証情報(公的認証番号・ID、最大EIRP、対応周波数帯、等)
(7)設置者情報(設置者ID、ディジタル署名、連絡先、等)
ステップS8の許可判定処理を説明する前にリソースブロックについて説明する。本実施形態においては、割り当て周波数の単位ブロックを定義し、その周波数ブロック(以下、リソースブロック)の保有量に応じて、剰余干渉マージンに基づく周波数割り当てを実施する。なお、本実施形態における「リソースブロック」は、LTE/5G NRにおける「リソースブロック」とイコールとは限らない。
次に、許可判定処理(第1の例)を説明する。図19は、本開示の実施形態に係る許可判定処理の一例を示すフローチャートである。許可判定処理は、新規の通信装置20(新規セカンダリシステム)に対して電波利用を許可するか否かを判定するための処理である。許可判定処理は、動作パラメータの決定周期間(周期的処理と周期的処理の間)に実行される。例えば、許可判定処理は、上述の通信制御処理のステップS8で実行される。
次に、許可判定処理(第2の例)を説明する。上述の許可判定処理(第1の例)では、リソースブロックを保有する通信装置20に対しては一方的に電波利用を不許可(追加割り当てを拒絶する)とする動作例を示した。しかし、必ずしも、この動作が最適とは限らない。そこで、許可判定処理(第2の例)では、リソースブロック保有量について、他の通信装置20との相対的な比較を基に判定を行う。
次に、許可判定処理(第3の例)を説明する。上述の許可判定処理(第2の例)では、すべての通信装置間でリソースブロック保有量が一定の水準を満たすことができるようにする手法を示した。しかしながら、通信装置20の利用者(例えば、通信事業者)と通信制御装置40の管理・運用者との間の商取引合意(Business Agreement)や通信制御装置40の管理・運用者の提供するサービスの形態によっては、契約内容によってリソースブロック保有量の上限を設定することが可能である場合がある。
上述の実施形態は一例を示したものであり、種々の変更及び応用が可能である。
本実施形態の応用例として、リソースブロック保有量に基づいて、通信装置20の電波停止命令を実施することが考え得る。
上述の実施形態では、通信制御装置40は、周期的処理の間(動作パラメータの決定周期間)に新たな通信装置20から電波利用リクエストを受信した場合に、許可判定処理を実行した。しかし、許可判定処理は周期的処理にも適用可能である。この場合、通信装置20に分配する無線リソースは剰余干渉マージンでなく、単なる干渉マージンであってもよい。また、許可判定処理で登場する新規の通信装置20(新規セカンダリシステム)は、単に、通信装置20(セカンダリシステム)であってもよい。
本実施形態の通信制御装置40は、上述の実施形態で説明した装置に限定されない。例えば、通信制御装置40は、周波数共用が行われる周波数帯域を二次利用する通信装置20を制御する以外の機能を有する装置であってもよい。例えば、本実施形態の通信制御装置40の機能をネットワークマネージャが具備してもよい。このとき、ネットワークマネージャは、例えば、C−RAN(Centralized Radio Access Network)と呼ばれるネットワーク構成のC−BBU(Centralized Base Band Unit)またはこれを備える装置であってもよい。また、ネットワークマネージャの機能を基地局(アクセスポイントを含む。)が具備してもよい。これらの装置(ネットワークマネージャ等)も通信制御装置とみなすことが可能である。
本実施形態の通信装置10、通信装置20、端末装置30、又は通信制御装置40を制御する制御装置は、専用のコンピュータシステムで実現してもよいし、汎用のコンピュータシステムで実現してもよい。
以上説明したように、本開示の一実施形態によれば、通信制御装置40は、プライマリシステムが使用する周波数帯の電波を利用して無線通信するセカンダリシステムの無線リソースの保有に関する情報を取得する。そして、通信制御装置40は、無線リソースの保有に関する情報に基づいて、セカンダリシステムへの干渉マージンの割り当てに関する決定を行う。これにより、干渉マージンの割り当てに関するセカンダリシステム間の公平性を保つことができる。この結果、特定のセカンダリシステムに無線資源の割り当てが偏ることが少なくなる。結果として、無線資源を全く使えないセカンダリシステムが少なくなるので、無線資源の効率的な利用が可能になる。
(1)
第1無線システムが使用する周波数帯の電波を利用して無線通信する第2無線システムの無線リソースの保有に関する情報を取得する取得部と、
前記無線リソースの保有に関する情報に基づいて、前記第2無線システムへの干渉マージンの割り当てに関する決定を行う決定部と、
を備える通信制御装置。
(2)
前記取得部は、前記第2無線システムの無線リソースの保有に関する情報として、前記第2無線システムが保有するリソースブロックに関する情報を取得する、
前記(1)に記載の通信制御装置。
(3)
前記決定部は、前記第2無線システムがリソースブロックを保有してない場合に、前記第2無線システムへ干渉マージンを割り当て、前記第2無線システムがリソースブロックを保有している場合に、前記第2無線システムへ干渉マージンを割り当てない、
前記(2)に記載の通信制御装置。
(4)
前記決定部は、前記第2無線システムのリソースブロックの保有量が所定量より少ない場合に、前記第2無線システムへ干渉マージンを割り当て、前記第2無線システムのリソースブロックの保有量が所定量より多い場合に、前記第2無線システムへ干渉マージンを割り当てない、
前記(2)に記載の通信制御装置。
(5)
前記決定部は、前記第2無線システムのリソースブロックの保有量が優先度に対する基準値より少ない場合に、前記第2無線システムへ干渉マージンを割り当て、前記第2無線システムのリソースブロックの保有量が優先度に対する基準値より多い場合に、前記第2無線システムへ干渉マージンを割り当てない、
前記(2)に記載の通信制御装置。
(6)
前記決定部は、複数の前記第2無線システムそれぞれのリソースブロックの保有量の情報に基づいて、複数の前記第2無線システムの中から、前記第1無線システムの電波利用時に電波利用を強制停止する前記第2無線システムを決定する、
前記(2)から(5)のいずれか1つに記載の通信制御装置。
(7)
リソースブロックを構成する要素には、少なくともチャネル帯域幅が含まれる、
前記(2)から(6)のいずれか1つに記載の通信制御装置。
(8)
リソースブロックを構成する要素には、少なくとも許容される出力電力の大きさが含まれる、
前記(2)から(7)のいずれか1つに記載の通信制御装置。
(9)
リソースブロックを構成する要素には、少なくともカバレッジの大きさが含まれる、
前記(2)から(8)のいずれか1つに記載の通信制御装置。
(10)
リソースブロックを構成する要素には、出力を許容される時間帯が含まれる、
前記(2)から(9)のいずれか1つに記載の通信制御装置。
(11)
前記第2無線システムのリソースブロックの保有量を算出する算出部、を備え、
前算出部は、前記第2無線システムに関する情報に基づいてリソースブロックの1単位あたりのリソース量を決定し、決定したリソース量に基づいて前記第2無線システムのリソースブロックの保有量を算出し、
前記取得部は、前記算出部が算出したリソースブロックの保有量を前記第2無線システムのリソースブロックの保有量として取得する、
前記(2)から(10)のいずれか1つに記載の通信制御装置。
(12)
前記複数の第2無線システムそれぞれのリソースブロックの保有量を記憶する記憶部、を備える、
前記(2)から(11)のいずれか1つに記載の通信制御装置。
(13)
前記決定部は、
1又は複数の前記第1無線システムが使用する周波数帯の電波を利用して無線通信する1又は複数の前記第2無線システムそれぞれの電波送信に関する動作パラメータを周期的に決定し、
前記動作パラメータの決定周期間に新規の第2無線システムから電波利用リクエストを受信した場合に、前記無線リソースの保有に関する情報に基づいて、前記第2無線システムへの剰余干渉マージンの割り当てに関する決定を行う、
前記(1)から(12)のいずれか1つに記載の通信制御装置。
(14)
第1無線システムが使用する周波数帯の電波を利用して無線通信する複数の第2無線システムの無線リソースの保有に関する情報を取得し、
前記無線リソースの保有に関する情報に基づいて、前記第2無線システムへの干渉マージンの割り当てに関する決定を行う、
通信制御方法。
(15)
第1無線システムが使用する周波数帯の電波を利用して無線通信する通信装置の無線リソースの保有に関する情報を取得する取得部と、前記無線リソースの保有に関する情報に基づいて、前記通信装置への干渉マージンの割り当てに関する決定を行う決定部と、を備える通信制御装置に、自身が保有する無線リソースの保有に関する情報を送信する送信部、を備える、
通信装置。
(16)
通信制御装置が有するコンピュータを、
第1無線システムが使用する周波数帯の電波を利用して無線通信する第2無線システムの無線リソースの保有に関する情報を取得する取得部、
前記無線リソースの保有に関する情報に基づいて、前記第2無線システムへの干渉マージンの割り当てに関する決定を行う決定部、
として機能させるための通信制御プログラム。
(17)
第1無線システムが使用する周波数帯の電波を利用して無線通信する第2無線システムと、前記第2無線システムを制御する通信制御装置と、を備える通信システムであって、
前記通信制御装置は、
第1無線システムが使用する周波数帯の電波を利用して無線通信する第2無線システムの無線リソースの保有に関する情報を取得する取得部と、
前記無線リソースの保有に関する情報に基づいて、前記第2無線システムへの干渉マージンの割り当てに関する決定を行う決定部と、を備える、
通信システム。
(18)
第2無線システムは、
前記通信制御装置に、自身が保有する無線リソースの保有に関する情報を送信する送信部、を備え、
前記取得部は、前記送信部が送信した前記無線リソースの保有に関する情報を取得する、
前記(17)に記載の通信システム。
10、20 通信装置
30 端末装置
40 通信制御装置
21、31、41 無線通信部
22、32、42 記憶部
23、43 ネットワーク通信部
24、34、44 制御部
211、311 受信処理部
212、312 送信処理部
241 受信部
242 送信部
441 取得部
442 第1の決定部
443 登録部
444 第2の決定部
445 通知部
446 検知部
447 算出部
Claims (15)
- 第1無線システムが使用する周波数帯の電波を利用して無線通信する第2無線システムの無線リソースの保有に関する情報を取得する取得部と、
前記無線リソースの保有に関する情報に基づいて、前記第2無線システムへの干渉マージンの割り当てに関する決定を行う決定部と、
を備える通信制御装置。 - 前記取得部は、前記第2無線システムの無線リソースの保有に関する情報として、前記第2無線システムが保有するリソースブロックに関する情報を取得する、
請求項1に記載の通信制御装置。 - 前記決定部は、前記第2無線システムがリソースブロックを保有してない場合に、前記第2無線システムへ干渉マージンを割り当て、前記第2無線システムがリソースブロックを保有している場合に、前記第2無線システムへ干渉マージンを割り当てない、
請求項2に記載の通信制御装置。 - 前記決定部は、前記第2無線システムのリソースブロックの保有量が所定量より少ない場合に、前記第2無線システムへ干渉マージンを割り当て、前記第2無線システムのリソースブロックの保有量が所定量より多い場合に、前記第2無線システムへ干渉マージンを割り当てない、
請求項2に記載の通信制御装置。 - 前記決定部は、前記第2無線システムのリソースブロックの保有量が優先度に対する基準値より少ない場合に、前記第2無線システムへ干渉マージンを割り当て、前記第2無線システムのリソースブロックの保有量が優先度に対する基準値より多い場合に、前記第2無線システムへ干渉マージンを割り当てない、
請求項2に記載の通信制御装置。 - 前記決定部は、複数の前記第2無線システムそれぞれのリソースブロックの保有量の情報に基づいて、複数の前記第2無線システムの中から、前記第1無線システムの電波利用時に電波利用を強制停止する前記第2無線システムを決定する、
請求項2に記載の通信制御装置。 - リソースブロックを構成する要素には、少なくともチャネル帯域幅が含まれる、
請求項2に記載の通信制御装置。 - リソースブロックを構成する要素には、少なくとも許容される出力電力の大きさが含まれる、
請求項2に記載の通信制御装置。 - リソースブロックを構成する要素には、少なくともカバレッジの大きさが含まれる、
請求項2に記載の通信制御装置。 - リソースブロックを構成する要素には、出力を許容される時間帯が含まれる、
請求項2に記載の通信制御装置。 - 前記第2無線システムのリソースブロックの保有量を算出する算出部、を備え、
前算出部は、前記第2無線システムに関する情報に基づいてリソースブロックの1単位あたりのリソース量を決定し、決定したリソース量に基づいて前記第2無線システムのリソースブロックの保有量を算出し、
前記取得部は、前記算出部が算出したリソースブロックの保有量を前記第2無線システムのリソースブロックの保有量として取得する、
請求項2に記載の通信制御装置。 - 前記複数の第2無線システムそれぞれのリソースブロックの保有量を記憶する記憶部、を備える、
請求項2に記載の通信制御装置。 - 前記決定部は、
1又は複数の前記第1無線システムが使用する周波数帯の電波を利用して無線通信する1又は複数の前記第2無線システムそれぞれの電波送信に関する動作パラメータを周期的に決定し、
前記動作パラメータの決定周期間に新規の第2無線システムから電波利用リクエストを受信した場合に、前記無線リソースの保有に関する情報に基づいて、前記第2無線システムへの剰余干渉マージンの割り当てに関する決定を行う、
請求項1に記載の通信制御装置。 - 第1無線システムが使用する周波数帯の電波を利用して無線通信する複数の第2無線システムの無線リソースの保有に関する情報を取得し、
前記無線リソースの保有に関する情報に基づいて、前記第2無線システムへの干渉マージンの割り当てに関する決定を行う、
通信制御方法。 - 第1無線システムが使用する周波数帯の電波を利用して無線通信する通信装置の無線リソースの保有に関する情報を取得する取得部と、前記無線リソースの保有に関する情報に基づいて、前記通信装置への干渉マージンの割り当てに関する決定を行う決定部と、を備える通信制御装置に、自身が保有する無線リソースの保有に関する情報を送信する送信部、を備える、
通信装置。
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