WO2014006802A1 - 第１のスペクトル制御装置、スペクトル制御システム、スペクトル制御方法及び非一時的なコンピュータ可読媒体 - Google Patents

第１のスペクトル制御装置、スペクトル制御システム、スペクトル制御方法及び非一時的なコンピュータ可読媒体 Download PDF

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WO2014006802A1
WO2014006802A1 PCT/JP2013/002586 JP2013002586W WO2014006802A1 WO 2014006802 A1 WO2014006802 A1 WO 2014006802A1 JP 2013002586 W JP2013002586 W JP 2013002586W WO 2014006802 A1 WO2014006802 A1 WO 2014006802A1
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WO
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spectrum control
station
communication system
wireless communication
spectrum
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/002586
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English (en)
French (fr)
Inventor
俊文 中村
弘人 菅原
正行 有吉
一志 村岡
Original Assignee
日本電気株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/14—Spectrum sharing arrangements between different networks

Definitions

  • the present invention relates to a technology in which a secondary system secondarily uses a frequency band that is preferentially used by a primary system.
  • Cognitive radio is attracting attention as a technology for dealing with the rapid increase in wireless communication traffic.
  • a frequency band that is preferentially used by the primary system (first radio communication system) and that is not used spatially and temporally by the primary system (white) A utilization form in which a plurality of secondary systems (second wireless communication systems) secondarily use (space) is being studied.
  • a frequency band that is not used spatially and temporally by the primary system is referred to as “white space” as appropriate.
  • the usage form described above is a technique in which the secondary system secondary uses the white space within a range that does not cause harmful interference to the wireless communication service operated by the primary system.
  • FIG. 12 shows a system configuration assumed in Patent Document 1.
  • FIG. 12 is configured based on FIG. 11 of Patent Document 1.
  • the primary system 302 in which the first communication service is operated includes an upper spectrum manager 300 (described as a management node in Patent Document 1), which also has a function as a base station in the first communication service,
  • a primary usage terminal 104 (described as a primary usage node in Patent Document 1) that communicates with the spectrum manager 300 and a database 106 are configured.
  • the database 106 is a storage area for registering information such as the location when the primary use terminal 104 is communicating with the upper spectrum manager 300.
  • the secondary system 402 (402a and 402b) in which the second communication service is operated can be used secondary in the secondary usage terminal 204 (described as a secondary usage node in Patent Document 1) and the secondary usage terminal 204.
  • a lower-order spectrum manager 400 400a and 400b: described as a coordinator in Patent Document 1) that plays a role of controlling the operation of various frequency bands.
  • the upper spectrum manager 300 subordinates the information of the primary system 302 including the allowable interference power that the receiving station (primary receiving station) of the primary system 302 receives from the secondary system 402 (402a and 402b) in the secondary usable frequency band. Notify the spectrum manager 400.
  • the primary system 302 uses the frequency band in the uplink
  • the upper spectrum manager 300 is the primary receiving station
  • the primary usage terminal 104 is the primary receiving station.
  • the lower spectrum manager 400 transmits the allowable transmission power in the frequency band to the secondary usage terminal 204 (secondary transmission station) including itself so that the interfered power at the primary reception station satisfies the notified allowable interference power.
  • the secondary transmitting station transmits a signal within a range not exceeding the determined allowable transmission power and performs the second communication service.
  • Patent Document 1 discloses several methods as an operation policy related to determination of allowable transmission power. Specifically, a method of giving equal allowable transmission power to the secondary transmission station in a range where the total interference power given to the primary reception station by each secondary transmission station is equal to or less than the allowable interference power, A method of giving allowable transmission power to the secondary transmission station so that the interference power given from the station to the primary reception station becomes equal is disclosed. In these methods, it is necessary to know the propagation loss between each secondary transmitting station and the primary receiving station to be protected against interference from the secondary transmitting station. For this purpose, it is necessary to grasp the position of each secondary transmitting station and the position of the primary receiving station. Moreover, it is necessary to grasp the total number of secondary transmission stations. In order to obtain the information described above, when there are a plurality of lower spectrum managers 400, information on the position and total number of subordinate secondary transmission stations is exchanged between the lower spectrum managers 400 (400a and 400b).
  • Patent Document 1 there is a problem that it becomes impossible to maintain independence between communication services operated by a plurality of secondary systems 402a and 402b.
  • the first specific problem is that when one secondary usage service changes the usage status, the other secondary usage service must change the operation parameter.
  • the subordinate spectrum manager 400a of the secondary system 402a must reset the allowable transmission power of the secondary transmission station under its own (secondary system 402a) even when the position or number of secondary transmission stations of the secondary system 402b changes. I must.
  • the second specific problem is that each secondary usage service cannot determine its operation policy based on its own criteria.
  • Patent Document 1 This is because the technique disclosed in Patent Document 1 is based on the premise that a common operation policy is used for services (secondary use services) operated by a plurality of secondary systems 402a and 402b. This problem becomes a particularly serious problem when the management entities (operators) of the secondary systems 402a and 402b are different or when the wireless communication method is different.
  • An object of the present invention is to provide a spectrum control system, a spectrum control method, and a spectrum control system capable of operating a secondary usage service independently of each other when there are a plurality of secondary usage services that secondary use a white space. To provide a program.
  • One aspect of the first spectrum control apparatus is a secondary in which a second radio communication system secondarily uses a frequency band that is preferentially used in the first radio communication system.
  • a first spectrum control apparatus that controls use, and includes a communication unit and an electric energy distribution unit.
  • the communication unit receives the secondary use request transmitted by the secondary transmission station via the plurality of second spectrum control devices that manage the plurality of secondary transmission stations of the second wireless communication system.
  • the power amount distribution unit divides the allowable interference power amount for the primary receiving station of the first wireless communication system, and assigns the divided allowable interference power to the plurality of second spectrum control devices.
  • one aspect of the spectrum control system according to the present invention is a secondary use in which the second wireless communication system secondarily uses a frequency band that is preferentially used in the first wireless communication system.
  • a spectrum control system that controls a database, and includes a database, a first spectrum control device, and a second spectrum control device.
  • the database stores at least information on the first wireless communication system and information on the second wireless communication system.
  • the first spectrum control apparatus divides the allowable interference power amount for the primary receiving station of the first wireless communication system based on the information of the first wireless communication system, and uses the divided allowable interference power amount for secondary use. Assign.
  • the second spectrum control device manages a secondary transmission station of the second radio communication system, transmits a secondary use request transmitted by the secondary transmission station to the first spectrum control device, and the first spectrum control device. Can be assigned the allowable interference power amount divided from.
  • one aspect of the spectrum control method according to the present invention is a secondary usage in which the second radio communication system secondarily uses a frequency band that is preferentially used in the first radio communication system.
  • the spectrum control method of the first spectrum control apparatus for controlling the secondary transmission station transmitted by the secondary transmission station from a plurality of second spectrum control apparatuses that manage the secondary transmission station of the second wireless communication system.
  • the request is received, the allowable interference power amount for the primary receiving station of the first wireless communication system is divided, and the divided allowable interference power is allocated to a plurality of second spectrum control apparatuses.
  • one aspect of the program according to the present invention is a secondary use in which the second wireless communication system secondarily uses a frequency band that is preferentially used in the first wireless communication system.
  • the secondary transmission station is connected to the first spectrum control device from a plurality of second spectrum control devices that manage the secondary transmission stations of the second wireless communication system. Processing for receiving the request for secondary use to be transmitted, processing for dividing the allowable interference power amount for the primary receiving station of the first wireless communication system, and assigning the divided allowable interference power to a plurality of second spectrum control devices; , Execute.
  • a spectrum control system, method, and program are provided in which a plurality of lower spectrum managers can operate a secondary usage service independently of each other.
  • FIG. 2 shows a plurality of secondary transmission stations 30a to 30c.
  • the secondary transmission station 30 indicates any one or a plurality of secondary transmission stations 30a to 30c, and is suffixed like the secondary transmission station 30a (or the secondary transmission station 30b).
  • a plurality of secondary transmission stations are distinguished from each other.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a first spectrum control apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the first spectrum control device 1 is a device that controls secondary usage that is secondarily used by the second wireless communication system in a frequency band that is preferentially used by the first wireless communication system.
  • the communication part 3 receives the request
  • the plurality of second spectrum control apparatuses are apparatuses that manage a plurality of secondary transmission stations of the second radio communication system. Each second spectrum control apparatus manages the use of the frequency band in at least one secondary transmission station classified under a predetermined condition for each group of classified secondary transmission stations.
  • the power amount distribution unit 2 divides the allowable interference power amount for the primary receiving station of the first wireless communication system, and assigns the divided allowable interference power to a plurality of second spectrum control devices.
  • the power amount distribution unit 2 individually allocates the divided allowable interference power to each of the second spectrum control devices that transmitted the secondary usage request among the plurality of second spectrum control devices.
  • the allowable interference power is assigned to the plurality of second spectrum control apparatuses. Therefore, the arbitrary second spectrum control device can use the allowable interference power allocated from the first spectrum control device without being influenced by the other second spectrum control device. Therefore, the secondary transmission station controlled by each second spectrum control device can use the secondary usage service independently of the secondary transmission stations of the other second spectrum control devices.
  • the first spectrum control device is referred to as “upper spectrum manager”
  • the second spectrum control device is referred to as “lower spectrum manager”.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of the wireless communication system of the present embodiment.
  • the radio communication system includes an upper spectrum manager (upper SM) 10, a lower spectrum manager (lower SM) 20, a primary system transmitting station (primary transmitting station) 50, a receiving station (primary receiving station) 501, a secondary system. Transmission station (secondary transmission station) 30, reception station (secondary reception station) 301, and database 40.
  • the interference from the secondary transmitting station to the primary receiving station is indicated by a broken line.
  • the primary transmitting station 50 and the primary receiving station 501 constitute a primary system
  • the secondary transmitting station 30 and the secondary receiving station 301 constitute a secondary system.
  • the operation of the secondary system is managed while protecting the receiving station 501 of the primary system by the upper SM 10 and the lower SM 20, and the white space is reduced. Assume secondary usage.
  • the primary system is a television (TV) broadcasting system
  • a channel that is not used at a certain location is secondarily used as a white space by a cellular system that is a secondary system.
  • TV television
  • this configuration is merely an example, and the combination of the primary system and the secondary system is not limited to such a configuration.
  • the combination of the primary system and the secondary system can be, for example, a combination of a TV broadcast system and a WRAN (Wireless Regional Access Network) system, a combination of a TV broadcast system and a local radio such as a local government, or a disaster prevention radio.
  • WRAN Wireless Regional Access Network
  • the primary system may be a wireless microphone or a special purpose radio (for example, an apartment radio, an in-house radio, an agricultural radio, etc.), and the secondary system may be a wireless LAN (Local Area Network) or Area One Seg may be used.
  • the secondary use of the white space by the secondary system will be described assuming one-way communication from the base station to the terminal station.
  • the primary transmitting station 50 has a function of radiating a signal wirelessly using a frequency band (channel) that is preferentially operated with respect to the primary receiving station 501.
  • the primary receiving station 501 has a function of receiving a radio signal radiated from the primary transmitting station 50.
  • Information such as the position of the transmitting station 50 and the receiving station 501 of the primary system, the channel used in the secondary usage of the white space, and the secondary usage criteria of the channel are stored in the database 40 described later as information of the primary system. .
  • the secondary transmitting station 30 has a function of transmitting a lower level request for requesting notification of a channel that can be secondarily used to the lower level SM 20.
  • the secondary transmitting station 30 selects one or more of the channels and uses the channel to the secondary receiving station 301. It has a function of emitting a radio signal.
  • the secondary transmission station 30 determines the position of the secondary transmission station 30, the parameters related to the above-described radio signal (for example, the channel for operating the secondary usage service, transmission power, etc.) It has a function of transmitting secondary usage status information such as secondary usage service start and end information to the subordinate SM 20.
  • the secondary receiving station 301 has a function of receiving a radio signal radiated from the secondary transmitting station 30.
  • the database 40 is secondarily used by secondary system information for secondary usage under the lower SM20 managed by the higher order SM10, primary system information that considers interference protection from the secondary system, propagation path information, and secondary system. It includes a database that stores at least the channel operation status.
  • the primary system information is information on the primary transmitting station 50 and the primary receiving station 501.
  • the information of the primary transmission station 50 includes, for example, a wireless communication method to be used, a position of the primary transmission station 50, an antenna installation height, a use channel, a transmission antenna gain, transmission power, and the like.
  • the information of the primary receiving station 501 includes, for example, the position for each primary receiving station, the antenna installation height, the used channel, the receiving antenna gain, the allowable interference power from the secondary transmitting station 30, and the allowable interference power distributed to each subordinate SM 20 This is information such as the amount distribution ratio.
  • the information of the primary receiving station 501 is stored in association with a channel used by the primary system, and information indicating whether or not the service of the primary system can be enjoyed through the channel is given.
  • the receiving station that can enjoy the service of the primary system is, for example, a receiving station whose received signal quality in the channel exceeds a predetermined value, or a receiving station whose distance from the primary transmitting station is within a predetermined value. Such a primary receiving station is called a primary receiving station to be protected.
  • the information of the primary receiving station 501 is not necessarily accurate information of the individual primary receiving station 501, but may include a typical value.
  • the position of the primary receiving station 501 may be installed at the center of the mesh divided at equal intervals (for example, every 100 m).
  • the average value of the building height in each mesh may be used, or a fixed value (for example, 10 m) may be used.
  • the receiving antenna gain for example, the main lobe gain may be defined as 7 dBi and the forward back ratio 14 dB, and as a radiation pattern, for example, a general Yagi / Uta antenna radiation pattern may be employed.
  • the allowable interference power from the secondary transmission station 30 may store only one identical value for all primary reception stations.
  • the information of the secondary system is information on the secondary transmitting station 30 that performs secondary use under each subordinate SM 20 and information on a range (interference area) in which these secondary transmitting stations 30 interfere with the primary receiving station 501. It is.
  • the information of the secondary transmission station 30 is information such as the installation position of the secondary transmission station 201, the installation antenna height, the transmission antenna gain, and the output power range. Note that the information of the secondary transmission station 30 is not necessarily accurate information of each secondary transmission station 30, and a typical value may be stored.
  • a transmission antenna gain a sector antenna having a peak gain of 15 dBi may be used as a general antenna used in a macro cell of a cellular system, and an output power range is typical of a base station of a cellular system.
  • the value may be 30 dBm to 46 dBm.
  • the information on the interference area is, for example, the interference power (interference power) given to the channel received by the primary receiving station when the secondary transmitting station 30 radiates the radio wave with the maximum output, for example, is a predetermined value.
  • the interference area may be calculated based on propagation estimation for each secondary transmission station, or may be an area within a specified distance with each secondary transmission station as the center.
  • the propagation path information is, for example, propagation loss information between the secondary transmitting station 30 and the primary receiving station 501, or an evaluation formula for calculating the propagation loss and information on a propagation path necessary for calculating the evaluation formula.
  • the operation status of the channel that is secondarily used by the secondary transmission station 30 is secondary usage status information notified from the secondary transmission station 30 to the subordinate SM 20, and is the second of the secondary transmission stations that are currently performing secondary usage. Includes secondary usage status information and past secondary usage status information.
  • the subordinate SM 20 has a function of managing secondary use of white space by at least one or more secondary transmission stations 30 under its control.
  • the management of secondary use of white space is an upper request for the secondary transmission station 30 to obtain channel information that the secondary transmission station 30 can secondary use to the higher order SM in response to a lower order request from the subordinate secondary transmission station 30. And transmitting the transmission power to the subordinate secondary transmission station 30 and notifying the result of the calculation.
  • the subordinate SM 20 manages the transmission stations of the secondary system classified under a predetermined condition for each set of classified transmission stations. Specifically, management is performed for each wireless communication method or for each operator who provides the secondary usage service.
  • the upper SM 10 has a function of dividing and notifying resources that can be secondarily used for each lower SM 20 when a plurality of lower SMs 20 exist.
  • Dividing resources that can be used secondarily means that, based on the divided resources, even when each subordinate SM 20 independently performs secondary use of subordinate secondary transmission stations, the total value of interference power to the primary system Is to divide the amount of interference power allowed for the primary receiving station 501 (allowable interference power amount) so as not to exceed the allowable interference power and assign it to the subordinate SM 20.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the allowable interference power amount and its dividing method.
  • a method of dividing the allowable interference power amount will be specifically described with reference to FIG. 3 by taking as an example a case where there are two secondary usable channels (P_ch1 and P_ch2) in a certain primary receiving station 501.
  • the horizontal axis (f-axis) represents frequency
  • the vertical axis (t-axis) represents time
  • the height axis (PSD axis) represents the allowable interference power at the primary receiving station 501.
  • PDS is power spectral density.
  • the allowable interference power for each primary system channel is represented by the power from the secondary system within the channel bandwidth of the primary system (the total value of the power spectral density of the channel bandwidth), and the allowable interference power is expanded over time. (Time axis) is treated as the allowable interference energy.
  • each sub SM 20 reduces the power spectral density of the transmission power in the subordinate secondary transmission station 30. By doing so, the total amount of interference power falls within the allowable interference power amount.
  • an allowable value of the power spectrum density given to the primary receiving station 501 per unit time is given to each lower SM 20 for each channel.
  • the time division is to divide the secondary usage in each lower SM 20 by time.
  • each subordinate SM 20 is assumed to have a synchronization function.
  • the time of a time server on the Internet may be used as a reference.
  • Frequency division is to divide the secondary usage in each subordinate SM 20 by frequency, and as shown in frequency division 1 in FIG. 3, the entire channel that can be used secondary regardless of the channel bandwidth of the primary system. You may divide
  • the allowable value is defined by the power spectral density has been described, but it may be simply defined by the interference power in the frequency band.
  • the allowable interference power in the primary receiving station 501 is not defined by the power spectral density but is defined by the total value of the entire frequency band of the primary receiving station 501, It is not necessarily required to be defined by the power spectral density.
  • the division method described above may apply the same division method to a plurality of lower SMs 20, or may apply a combination of a plurality of division methods to each lower SM 20.
  • the method of dividing the three subordinate SMs 20 into three equal parts has been described, but non-uniform division may be used.
  • power splitting that requires detailed processing among the three splitting methods shown here will be described.
  • a description will be given of the case where the specification of the allowable value is specified by the interference power in the frequency band.
  • FIG. 4 shows a specific configuration example of the secondary transmission station 30 of the present embodiment and an example of connection with the lower SM 20.
  • the secondary transmission station 30 includes a communication unit 310, a request determination unit 320, a channel selection unit 330, a transmission / reception unit 340, and an antenna 350.
  • the communication unit 310 is connected to the lower SM 20, and has a function of transmitting a lower request for requesting notification of a channel that can be secondarily used to the lower SM 20, and a function of receiving a result of the lower request.
  • the request determination unit 320 is a function that causes the channel selection unit 330 to transmit the lower level request to the lower order SM 20 via the communication unit 310 when it is predicted that the channel where the secondary transmission station 30 communicates with the secondary reception station 301 is insufficient.
  • Have The channel selection unit 330 selects a channel used by the secondary transmission station 30 to communicate with the secondary reception station 301 from the list of secondary usable channels notified from the lower SM 20, and the transmission / reception unit 340 A communication function using the selected channel.
  • the transmission / reception unit 340 has a function of transmitting information to the subordinate secondary receiving station 301 via the antenna 350 based on the parameter notified from the channel selection unit 330.
  • FIG. 5 shows a specific configuration example of the database 40 of this embodiment and an example of connection between the upper SM 10 and the lower SM 20 (20a and 20b).
  • the database 40 is secondarily used by the primary system DB 410 storing information on the primary system, the channel information DB 420 storing channel information between the primary receiving station and the secondary transmitting station, and the secondary transmitting station 30.
  • An operation status DB 430 storing the channel operation status and a secondary system DB 440 storing secondary system information are configured.
  • the database 40 does not have to be configured in one place.
  • the secondary system DB 440 and the operation status DB 430 may be in the lower SM 20, or the lower SM 20 stores only the information and operation information of the subordinate secondary system.
  • the upper SM 10 may be configured to store information obtained by integrating information of a plurality of lower SMs.
  • FIG. 6 shows a specific configuration example of the lower SM 20 of the present embodiment and an example of connections between the upper SM 10, the secondary transmission station 30, and the database 40.
  • the lower SM 20 includes a communication unit 210 and a transmission power determination unit 220.
  • the communication unit 210 has the following functions. A function of transmitting an upper request into the upper SM 10 in response to a lower request from the secondary transmission station 30. A function of receiving an allowable interference power amount notified from the upper SM and notifying the transmission power determining unit 220 of the allowable interference power amount.
  • the transmission power determination unit 220 obtains information necessary for determining the allowable transmission power for each secondary transmission station 30 from the primary system DB 410, the propagation path information DB 420, the operation status DB 430, and the secondary system DB 440 in the database 40, A function of notifying the transmission power determination unit 220. A function of transmitting the allowable transmission power for each secondary transmission station 30 notified from the transmission power determination unit 220 to the secondary transmission station 30 as a response to the lower request.
  • the transmission power determination unit 220 has a function of calculating the allowable interference power amount for each secondary transmission station 30 according to a predetermined operation policy using the allowable interference power amount notified from the higher order SM 10 and information obtained from the database.
  • the predetermined operation policy is, for example, setting all the same allowable transmission power for a plurality of secondary transmission stations that perform secondary use of white space, or for primary reception stations that each secondary transmission station should protect
  • the allowable transmission power is set so that the amount of interference power to be applied is equal, the present invention is not limited to this.
  • the first method is to assign a predetermined transmission power (P STx ) to the secondary transmitting station 30 that desires secondary use as long as the following equation is satisfied, and when the following equation is not satisfied, a new secondary power is newly generated. No transmission power is allocated to the secondary transmission station 30 that wishes to use it.
  • P STx predetermined transmission power
  • P PRx P is the received power of the signal from the primary transmitting station 50 in the primary receiving station 501
  • SINR req is the signal to interference noise ratio allowed in the primary system
  • N represents noise at the primary receiving station.
  • G j represents a propagation loss gain between the j-th secondary transmitting station 30 and the primary receiving station 501.
  • the propagation loss gain is calculated using, for example, the following equation. here, L j is a propagation loss between the j-th secondary transmitting station 30 and the primary receiving station 501, f is the center frequency of the secondary available channel, h b is the antenna installation height of the secondary transmitting station 30; h m is the primary receiving station antenna installation height, d is the distance between the j-th secondary transmitting station 30 and the primary receiving station 501, Represents.
  • the Sakagami equation and the ITU-R recommendation P.A In the calculation of the propagation loss gain, the Sakagami equation and the ITU-R recommendation P.A. Other propagation models and propagation loss equations such as a 1546 model, a planar ground propagation model, and a free space propagation loss equation may be used. The relationship between the propagation loss gain and the propagation loss is expressed by the following equation.
  • G PRx represents the receiving antenna gain in the direction of the secondary transmitting station 30 in the primary receiving station 501
  • G STx, i represents a transmission antenna gain in the secondary transmission station 30 in the direction of the primary reception station 501.
  • the propagation loss gain described above may be calculated in advance from each secondary transmitting station 30 to the primary receiving station 501, and the result may be stored in the propagation path information DB 420, or a calculation formula and parameters necessary for the calculation. May be stored in the propagation path information DB 420, and calculation may be performed every time a lower request is generated.
  • the second method of setting the same allowable transmission power for a plurality of secondary transmission stations calculates the allowable transmission power at each secondary transmission station 30 by the following equation.
  • P STx, i represents the allowable transmission power allocated to the i-th secondary transmission station 30.
  • the same allowable transmission power is set for a plurality of secondary transmission stations under the condition that the amount of interference given to the primary reception station 501 is an allowable value.
  • the allowable transmission power calculated by Equation 4 may fall below the lower limit of the output power range of the secondary transmission station 30. In this case, it is possible not to allocate the band to some of the secondary transmission stations 30 so that the allowable transmission power exceeds the lower limit of the output power range of the secondary transmission station 30. Conversely, when the number of secondary transmission stations is small, the allowable transmission power may exceed the upper limit of the output power range of the secondary transmission station 30.
  • the upper limit value of the output power range can be assigned to the secondary transmission station 30 as the allowable transmission power.
  • the allowable transmission power in each secondary transmission station 30 is calculated by the following equation.
  • the right side depends on the propagation loss gain between the secondary transmission station 30 and the primary reception station 501, and the propagation loss between the two stations increases (the propagation loss gain decreases), On the other hand, the value of the allowable transmission power given is increased. Even in this method, particularly when the number of secondary transmission stations 30 is large, the allowable transmission power of some or all of the secondary transmission stations 30 may be below the lower limit of the output power range. In this case, it is possible not to allocate the band to some secondary transmission stations 30. Further, when the number of secondary transmitting stations 30 is small or when the distance between the secondary transmitting station 30 and the primary receiving station 501 is long, the allowable transmission power of some or all of the secondary transmitting stations 30 exceeds the output power range. There is. In this case, the upper limit value of the output power range can be assigned to these secondary transmission stations 30 as the allowable transmission power.
  • the allowable transmission power is calculated considering only the single primary reception station 501, but the present invention is not limited to this. This can also be applied to the primary receiving station 501. Specifically, it can be realized by individually calculating the allowable transmission power for a plurality of primary reception stations 501 and assigning the lowest value among the calculated allowable transmission powers to each secondary transmission station 30.
  • the priority order between the secondary transmission stations 30 that perform secondary use of the white space is set according to the order of requests.
  • the transmission power is not limited to this, and the allowable transmission power may be assigned based on a preset priority order.
  • the secondary transmitting station 30a installed to cover a densely populated area such as a main street has a high priority
  • the secondary transmitting station 30b installed to cover a depopulated area such as the back alley is prioritized. May be set low.
  • the secondary transmission station 30b stops the secondary use of the white space within the specified time (for example, 10 seconds) and performs the secondary transmission. After the secondary use of the station 30b is stopped, the secondary transmission station 30a is controlled to start the secondary use of the white space.
  • the priority information may be stored in advance in the secondary system DB 440. Further, priority may be provided according to the operation status of the secondary transmission station 30. The priority order according to the operation status may be, for example, the order of the total traffic volume transmitted by the secondary transmitting station 30 or the number of secondary receiving stations 301 connected under the secondary transmitting station 30. It may be in order of most.
  • FIG. 7 shows a specific configuration example of the upper SM 10 according to the present embodiment, and an example of the connection between the lower SM 20 and the database 40.
  • the upper SM 10 includes a communication unit 110 and an allowable interference power amount distribution unit 120.
  • the communication unit 110 receives the upper request transmitted from the lower SM 20, notifies the allowable interference power amount distribution unit 120, and returns a response from the allowable interference power amount distribution unit 120 to the lower SM 20, and the allowable interference.
  • the power amount distribution unit 120 has a function of obtaining necessary information from the primary system DB 410 in the database 40 and notifying it.
  • the allowable interference power amount distribution unit 120 determines the allowable interference power amount for each subordinate SM 20 (20a and 20b) based on the allowable interference power amount for the primary receiving station 510 registered in the primary system DB 410, and the communication unit 110.
  • the subordinate SM 20 is notified through
  • FIGS. 8 Sequence charts showing an example of the operation of the higher order SM 10 in this embodiment are shown in FIGS.
  • the flowchart shown in FIG. 8 represents an example of an operation in which the upper SM 10 calculates the allowable interference power amount distribution ratio so that the allowable interference power amount is assigned to the newly belonging lower SM 20.
  • the upper SM 10 obtains new lower SM information from the lower SM 20 newly belonging to the upper SM 10 (S100).
  • the new subordinate SM information is information such as the type of the wireless communication system managed by the subordinate SM 20 and the interference area of the subordinate secondary transmitting station.
  • the channels used by the primary system are selected one by one, and the allowable interference power amount distribution ratio is calculated for the primary receiving station using the channel (steps S101 to S107).
  • one channel of the primary system that determines the allowable interference power amount distribution ratio is selected as an evaluation channel (S101).
  • information on a primary receiving station to be protected that uses the evaluation channel or uses an adjacent channel of the evaluation channel is obtained (S102).
  • one station is selected from the primary receiving stations to be protected (S103), and it is determined whether or not the primary receiving station is within the interference area of the new subordinate SM (S104).
  • a secondary transmitting station that exceeds a predetermined ratio among secondary transmitting stations under the lower SM
  • when the primary receiving station is in the interfering area it is determined to be in the interfering area of the lower SM.
  • the secondary transmission station that represents the secondary transmission station under the lower SM
  • when the primary reception station is within the interference area it is determined that it is within the interference area of the lower SM.
  • the division number of the allowable interference power amount of the primary receiving station is incremented by 1 (S105).
  • N of the distribution ratio “1 / N” (N is an integer greater than or equal to zero) One value is added.
  • the lower SM is not assigned, and when N is 1 or more (N ⁇ 1), the allowable interference amount is allocated to each lower SM by 1 / N.
  • the process of step S105 is skipped.
  • a representative primary receiving station is, for example, a primary receiving station that uses an evaluation channel or a channel adjacent to the evaluation channel to be protected and whose distance from the secondary transmitting station under the new lower SM is a predetermined value or less.
  • a receiving station may be selected.
  • a limitation may be added in which a primary receiving station whose allowable interference power is a predetermined value or less is selected.
  • the upper SM 10 calculates the allocation ratio of the allowable interference power amount based on the number of lower SMs, but is not limited to this method.
  • the allowable interference power amount allocated to each subordinate SM 20 may be changed based on the secondary usage status by the secondary transmission station stored in the operation status DB.
  • the upper SM 10 determines the allocation ratio of the allowable interference power amount to the lower SM 20
  • a value smaller than the allowable interference power amount defined by the number of the lower SM 20 is allocated.
  • a scheme may be used in which an upper request is transmitted again and a surplus is allocated to the subordinate SM. As a result, it is possible to allocate more white space to the subordinate SM that has a large need for secondary usage.
  • the sequence chart shown in FIGS. 9A and 9B detects that a secondary usage channel is required for the secondary transmission station 30 to newly communicate, transmits a lower request to the lower SM 20, and sends a request response result.
  • the operation until the communication with the secondary receiving station 301 is started using the notified secondary usable channel is shown.
  • the secondary transmitting station 30 detects that a channel for communicating with the secondary receiving station 301 is newly required (secondary use trigger) (S200), the secondary transmitting station 30 transmits a lower request to the lower SM 20 (S201).
  • the secondary usage trigger is, for example, detecting that the load of the local station exceeds the reference value in the secondary transmitting station 30 or detecting that there are not enough channels necessary for broadcasting new content. It is to do.
  • the low order SM 20 that has received the low order request transmits the high order request to the high order SM 10 (S202).
  • the upper SM 10 that has received the upper request stores, in the database 40, a part or all of the existing in the area assumed to be affected by the interference from the secondary transmission station 30 at the position of the secondary transmission station 30 where the request has occurred. Inquires about the allowable interference power amount in the primary receiving station 501 (S203).
  • the area assumed to be affected by the interference from the secondary transmission station 30 is, for example, the interference power received by the primary reception station 501 when the secondary transmission station 30 transmits at the maximum transmission power. What is necessary is just to use the area which becomes more than a predetermined position by relative comparison, and the area where the absolute value of interference electric power becomes more than predetermined value.
  • the database 40 that has received the inquiry about the allowable interference power amount notifies the upper SM 10 of the allowable interference power amount for each secondary usable channel at the position of the secondary transmitting station 30 where the request has occurred (S204).
  • the upper SM 10 that has received the notification of the allowable interference power amount calculates the allowable interference power amount to be allocated to the lower SM 20 based on the allocated distribution ratio to the lower SM 20 that has transmitted the upper request (S205).
  • the lower SM 20 is notified (S206).
  • the lower SM 20 that has received the allocated allowable interference power amount inquires of the database 40 about a parameter for calculating the allowable transmission power for the secondary transmission station 30 that has transmitted the lower request (S207).
  • the parameters for calculating the allowable transmission power include the position of the primary reception station 501, the antenna installation height, the use channel, the reception antenna gain, the position of the secondary transmission station 30, the antenna installation height, the transmission antenna gain, and the primary reception station 501. Information on propagation loss between the secondary transmitting station 30 and the like.
  • the database 40 Upon receiving the parameter inquiry, the database 40 notifies the parameters necessary for calculating the allowable transmission power for the secondary transmission station (S208).
  • the subordinate SM 20 that has received the parameter calculates the allowable transmission power for the secondary transmission station 30 for each secondary usable channel based on the pre-selected operation policy (S209). Further, the subordinate SM 20 determines whether or not secondary usage is possible for each channel for which the allowable transmission power is calculated (S210).
  • the secondary availability determination is a case where the calculated allowable transmission power is secondary available when the allowable transmission power is larger than the lower limit of the output power range of the secondary transmission station 30 or the power required by the secondary transmission station 30, and small It is determined that secondary use is impossible.
  • the lower order SM 20 notifies the secondary transmission station 30 of the channel determined to be secondary usable (S211).
  • the secondary transmitting station 30 that has received the allowable transmission power for each secondary available channel selects a channel for communicating with the secondary receiving station 301 based on the secondary usage channel selection method described later (S212).
  • Receiving the report of the channel to be used secondarily the lower order SM 20 notifies the database 40 of the channel to be used secondarily by the secondary transmission station 30 and the allowable transmission output of the channel (S214).
  • the database 40 that has received the operation information of the secondary transmission station 30 updates the information in the operation status DB 430 (S215).
  • the database 40 sends an update completion notification to the subordinate SM 20 (S216).
  • the subordinate SM 20 that has received the update completion notification transmits a secondary usage start permission to the secondary transmitting station (S217).
  • Receiving the secondary usage start permission the secondary transmission station 30 starts secondary usage of the channel using the channel (S218).
  • step S203 of the flow described above as a method of selecting some primary receiving stations 501 existing in an area that is assumed to be affected by interference from the secondary transmitting station 30, for example, from the secondary transmitting station 30 most, A nearby primary receiving station may be selected, or a primary receiving station having the lowest allowable interference power amount may be selected.
  • the primary reception station 501 existing at the same distance from the two secondary transmission stations 30 may be selected.
  • the allowable transmission power of the secondary transmission station 30 is compared with the lower limit of the output power range or the required power to determine whether secondary use is possible, and the result is notified in step S211.
  • step S213 to S217 are performed before the secondary usage is started in step S218, but these processes may be performed after the secondary usage is started.
  • the flowchart shown in FIG. 10 shows an example of the operation until the secondary transmission station 30 is notified of the secondary usable channel and selects the channel for secondary usage and reports the result to the subordinate SM. Represents.
  • the secondary transmitting station 30 acquires at least one secondary available channel (S300)
  • the secondary transmitting station 30 selects a channel having the maximum allowable transmission power as a channel to be used secondaryly from the obtained secondary available channels (S301).
  • S301 secondary available channels
  • a channel having a low or high frequency may be selected as an example, or may be selected at random.
  • the secondary transmission station 30 reports the selected channel to the lower SM 20 (S302).
  • the channel with the maximum allowable transmission power is selected as the channel to be used secondarily, but the present invention is not limited to this method. For example, based on the information stored in the operation status DB 430, a channel that is least used or used infrequently may be selected. Also good. Further, a channel having a long distance between the secondary transmitting station and the primary receiving station 501 may be selected based on information stored in the primary system DB 410. In such cases, the subordinate SM 20 may notify the secondary transmission station 30 of information necessary for selection as necessary. The information necessary for selection is, for example, the position information of the primary receiving station stored in the database 40 in the above example.
  • a plurality of lower-order SMs 20 assign the allowable transmission power to the subordinate secondary transmission station 30 with a common operation policy, but the present invention is not limited to this, and different operation policies may be set.
  • the lower SM 20 may change the operation policy according to the operation status. Specifically, instead of the subordinate SM 20 in FIG. 2, a subordinate SM 21 in which an operation policy determining unit 231 is added to the subordinate SM 20 shown in FIG.
  • the operation policy determination unit 231 has a function of determining an operation policy regarding allocation of allowable transmission power to the subordinate secondary transmission station 30.
  • the allowable interference power amount is divided on the frequency axis, and in the case of a system with a wide system bandwidth and strong against interference, the allowable interference power amount on the power axis.
  • the secondary system is described assuming one-way communication from the base station to the terminal station.
  • the present invention is not limited to this, and bidirectional communication may be assumed.
  • bi-directional communication it is assumed that the base station and the terminal station are secondary transmission stations, and the allowable transmission power is calculated, and the base station and the terminal station may be operated with the allowable transmission power. .
  • the present invention is not limited to this and may be a mobile station.
  • the position of the mobile station is periodically registered in the primary system DB 410, and the amount of interference from the secondary transmitting station 30 to the primary receiving station 501 is recalculated every update period, The allowable transmission power may be recalculated.
  • the lower SM 20 that controls a plurality of secondary transmission stations, the upper SM 10 that controls a plurality of the lower SMs, and two spectrum management hierarchies have been described.
  • the present invention is not limited to this.
  • the upper SM 10 may allocate the allowable interference power amount to the plurality of first lower SMas, and further distribute the allowable interference power amount allocated to the first lower SMas to the second lower SMb.
  • the first lower SMa may be divided on the frequency axis
  • the second lower SMa may be divided on the time axis.
  • the allowable interference power amount is divided between the wireless systems controlled using the higher-level devices (lower-order SMs) that control the plurality of secondary transmission stations 30.
  • the present invention is not limited to this.
  • the allowable interference power amount is assigned to a wireless system that does not have a device that bundles a plurality of wireless stations as in FIG.
  • the upper SM 10 has the function of the lower SM 20.
  • whether or not a predetermined allowable transmission power is allocated according to the secondary usage request notified from the radio station by allocating a dedicated allowable interference power amount to the radio system of these radio stations in advance. It may be controlled to determine whether or not to notify the result.
  • the number of secondary transmitting stations including the allowable interference power amount and the surplus number in the primary receiving station to be protected is notified, and each wireless station calculates the allowable transmission power based on the distance, and performs secondary use of the white space. May be.
  • the function of the lower SM 20 is included for each radio station.
  • the processing of the upper spectrum manager described in the above embodiments can be realized by a program that causes a computer to execute each processing.
  • the program is loaded into a memory in the computer (specifically, in the first spectrum control device), and a CPU (Central Processing Unit) executes each instruction of the program.
  • the program causes the first spectrum control device to execute at least the following process.
  • Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media.
  • Examples of non-transitory computer-readable media include magnetic recording media (for example, flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (for example, magneto-optical disks), CD-ROMs (Read Only Memory), CD-Rs, CD-R / W, semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (Random Access Memory)).
  • the program may be supplied to the computer by various types of temporary computer readable media. Examples of transitory computer readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves.
  • the temporary computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.
  • the second wireless communication system secondarily uses the frequency band that is preferentially used in the first wireless communication system.
  • the allowable interference power amount for the receiving station of the first wireless communication system is divided and assigned to the plurality of second spectrum control devices. This makes it possible to operate the secondary usage service of the transmitting station of the second wireless communication system without depending on the usage status of the other secondary usage service.
  • each secondary usage service can determine the operation policy based on its own criteria.
  • the present invention is applicable to a wireless communication system that performs secondary use of white space.
  • the present invention has been described with reference to the exemplary embodiments, the present invention is not limited to the above. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the invention. For example, the present invention can take the following forms.
  • a first spectrum control device for controlling secondary usage that is secondarily used by a second wireless communication system in a frequency band that is preferentially used by the first wireless communication system;
  • a communication unit that receives the secondary usage request transmitted by the secondary transmission station via a plurality of second spectrum control devices that manage the plurality of secondary transmission stations of the second wireless communication system;
  • a first spectrum comprising: a power amount distribution unit that divides an allowable interference power amount for a primary receiving station of the first wireless communication system and allocates the divided allowable interference power to the plurality of second spectrum control devices. Control device.
  • the power amount allocation unit individually allocates the divided allowable interference power to a second spectrum control apparatus that has transmitted the secondary use request among the plurality of second spectrum control apparatuses.
  • the first spectrum control apparatus according to appendix 1.
  • the power amount distribution unit assigns, to the plurality of second spectrum control devices, an allowable value of interference power within the frequency band that the secondary transmission station gives to the primary reception station per unit time.
  • the first spectrum control apparatus according to appendix 1 or 2, characterized in that:
  • the power amount distribution unit assigns, to the plurality of second spectrum control devices, an allowable value of a power spectrum density to be given to the primary receiving station per unit time. 1 spectral control device.
  • the power amount distribution unit assigns a different time zone for each of the second spectrum control devices to the plurality of second spectrum control devices as a time zone that permits use of the frequency band.
  • the first spectrum control device according to any one of appendices 1 to 4.
  • the power amount distribution unit assigns, to the plurality of second spectrum control devices, a different sub-band for each second spectrum control device as a band that is permitted to be used in the frequency band.
  • the first spectrum control device according to any one of appendices 1 to 5.
  • the power amount allocating unit uses the frequency band secondarily with a predetermined transmission output among the plurality of second spectrum control devices, thereby causing interference greater than a predetermined value to the primary receiving station. Any one of appendices 1 to 6, wherein a second spectrum control apparatus that manages a given secondary transmitting station exceeding a predetermined ratio is a target to which the divided allowable interference power is allocated. 1st spectrum control apparatus.
  • the power amount distribution unit is configured to manage a second transmitting station within a predetermined distance with respect to the primary receiving station, out of the plurality of second spectrum control devices, to manage a second transmitting station exceeding a predetermined ratio.
  • the first spectrum control device according to any one of appendices 1 to 6, wherein the device is a target to which the divided allowable interference power is assigned.
  • the plurality of second spectrum control devices manage the use of the frequency band in at least one secondary transmission station classified under a predetermined condition for each group of the classified secondary transmission stations,
  • the communication unit receives the request for secondary usage from a second spectrum control device that manages a secondary transmission station that has requested the secondary usage among the plurality of second spectrum control devices.
  • the first spectrum control device according to any one of appendices 1 to 8.
  • a database storing at least information on the first wireless communication system and information on the second wireless communication system; Based on the information of the first wireless communication system, a first allowable interference power amount for a primary receiving station of the first wireless communication system is divided, and the divided allowable interference power amount is allocated to the secondary use.
  • a spectrum controller The secondary transmission station of the second wireless communication system is managed, the secondary use request transmitted by the secondary transmission station is transmitted to the first spectrum control device, and the division is performed from the first spectrum control device.
  • a spectrum control system comprising:
  • the spectrum control method which divides
  • a non-transitory computer readable medium In the first spectrum control device, A process of accepting a request for secondary use transmitted by the secondary transmission station from a plurality of second spectrum control devices that manage secondary transmission stations of the second wireless communication system; Non-temporary recording of a program for executing a process of dividing an allowable interference power amount for a primary reception station of the first wireless communication system and allocating the divided allowable interference power to the plurality of second spectrum control devices Computer readable medium.
  • SYMBOLS 1 1st spectrum control apparatus 2 Electric energy distribution part 3 Communication part 10 Upper spectrum manager 20, 21 Lower spectrum manager 30 Secondary transmission station 40 Database 50 Primary transmission station 110 Communication part 120 Allowable interference electric energy distribution part 210, 211 Communication part 220, 221 Transmission power determination unit 230, 231 Operation policy determination unit 301 Secondary reception station 310 Communication unit 320 Request unit 330 Transmission / reception unit 410 Primary system DB 420 Channel information DB 430 Operation status DB 440 Secondary system DB 501 Primary receiving station

Abstract

第１のスペクトル制御装置（上位スペクトルマネージャ）は、第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次的に利用する形態において次の制御を実施する。第１のスペクトル制御装置は、所定の条件で分類された第２の無線通信システムのセカンダリ送信局における周波数帯域の利用を、分類されたセカンダリ送信局の集合毎に管理する複数の第２のスペクトル制御装置（下位スペクトルマネージャ）に対して、第１の無線通信システムの受信局に対する許容干渉電力量を分割し、複数の第２のスペクトル制御装置に割当てる。

Description

第１のスペクトル制御装置、スペクトル制御システム、スペクトル制御方法及び非一時的なコンピュータ可読媒体
　本発明は、プライマリシステムに優先的に利用が認められた周波数帯域をセカンダリシステムが二次的に利用する技術に関する。
　無線通信のトラフィック急増に対処するための技術として、コグニティブ無線が注目されている。コグニティブ無線の一形態として、プライマリシステム（第１の無線通信システム）に優先的に利用が認められている周波数帯域であって、プライマリシステムが空間的及び時間的に使用していない周波数帯域（ホワイトスペース）を、複数のセカンダリシステム（第２の無線通信システム）が二次的に利用する利用形態が検討されている。以降の説明では適宜、プライマリシステムが空間的及び時間的に使用していない周波数帯域を「ホワイトスペース」という。上述した利用形態は、プライマリシステムが運用する無線通信サービスに有害な干渉を与えない範囲で、ホワイトスペースをセカンダリシステムが二次的に利用する形態という技術である。
　こうしたホワイトスペースの二次利用の運用に関する関連技術として、特許文献１に開示された手法がある。図１２は、特許文献１が想定するシステム構成を示している。図１２は、特許文献１の図１１に基づいて構成したものである。
　特許文献１によれば、第１の通信サービスが運用されるプライマリシステム３０２は、第１の通信サービスにおける基地局としての機能も有する上位スペクトルマネージャ３００（特許文献１では管理ノードと記載）、上位スペクトルマネージャ３００と通信を行う一次利用端末１０４（特許文献１では一次利用ノードと記載）、及び、データベース１０６を含み構成される。データベース１０６は、一次利用端末１０４が上位スペクトルマネージャ３００と通信している場合に、その位置などの情報を登録する記憶領域である。
　第２の通信サービスが運用されるセカンダリシステム４０２（４０２ａ及び４０２ｂ）は、二次利用端末２０４（特許文献１では二次利用ノードと記載）と、二次利用端末２０４の中で二次利用可能な周波数帯域の運用を制御する役割を担う下位スペクトルマネージャ４００（４００ａ及び４００ｂ：特許文献１ではコーディネータと記載）とを含み構成される。
　上位スペクトルマネージャ３００は、二次利用可能な周波数帯域において、プライマリシステム３０２の受信局（プライマリ受信局）がセカンダリシステム４０２（４０２ａ及び４０２ｂ）から受ける許容干渉電力を含むプライマリシステム３０２の情報を、下位スペクトルマネージャ４００に対して通知する。
　尚、プライマリシステム３０２が当該周波数帯域をアップリンクで使用する場合、上位スペクトルマネージャ３００がプライマリ受信局となり、当該周波数帯域をダウンリンクで使用する場合、一次利用端末１０４がプライマリ受信局となる。下位スペクトルマネージャ４００は、プライマリ受信局における被干渉電力が通知された許容干渉電力を満たすように、自身を含む二次利用端末２０４（セカンダリ送信局）に対して、当該周波数帯域での許容送信電力を決定する。セカンダリ送信局は、決定された許容送信電力を超えない範囲で信号を送信し、第２の通信サービスを行う。
　特許文献１には、許容送信電力の決定に関する運用方針として幾つかの方法が開示されている。具体的には、各セカンダリ送信局がプライマリ受信局に対して与える干渉電力の合計が許容干渉電力以下となる範囲で、当該セカンダリ送信局に対して等しい許容送信電力を与える方法や、各セカンダリ送信局からプライマリ受信局に対して与える干渉電力が等しくなるように、当該セカンダリ送信局に対して許容送信電力を与える方法などが開示されている。これらの手法においては、各セカンダリ送信局と、当該セカンダリ送信局からの干渉に対して保護すべきプライマリ受信局との間の伝搬損失を知る必要がある。これには、各セカンダリ送信局の位置とプライマリ受信局の位置を把握する必要がある。また、セカンダリ送信局の合計数を把握する必要がある。上述した情報を得るため、複数の下位スペクトルマネージャ４００が存在する場合には、各下位スペクトルマネージャ４００（４００ａ及び４００ｂ）の間で、配下のセカンダリ送信局の位置や合計数の情報を交換する。
特開２０１１－１６６７２１号公報
　特許文献１に開示された技術によれば、複数のセカンダリシステム４０２ａと４０２ｂとが運用する通信サービス間で独立性を保つ事ができなくなるという課題がある。具体的な課題の一つ目としては、一方の二次利用サービスが利用状況を変更した際、他方の二次利用サービスが運用パラメータを変更しなければならないとう点が挙げられる。例えば、セカンダリシステム４０２ａの下位スペクトルマネージャ４００ａは、セカンダリシステム４０２ｂのセカンダリ送信局の位置または数が変化した場合でも、自身（セカンダリシステム４０２ａ）の配下のセカンダリ送信局の許容送信電力を再設定しなければならない。具体的な課題の二つ目として、それぞれの二次利用サービスが独自の判断基準で運用方針を決定することができないという点が挙げられる。これは、特許文献１に開示された技術は、複数のセカンダリシステム４０２ａと４０２ｂとが運用するサービス（二次利用サービス）で共通の運用方針を用いていることを前提としているためである。
　この課題は、セカンダリシステム４０２ａ及び４０２ｂの管理主体（オペレータ）が異なる場合や、無線通信方式が異なる場合に、特に大きな問題となる。
　本発明の目的は、ホワイトスペースを二次利用する二次利用サービスが複数存在する場合に、互いに独立して二次利用サービスの運用を行う事を可能とする、スペクトル制御システム、スペクトル制御方法及びプログラムを提供する事である。
　本発明に係る第１のスペクトル制御装置の一態様は、第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次的に利用する二次利用を制御する第１のスペクトル制御装置であって、通信部と電力量配分部とを備える。通信部は、第２の無線通信システムの複数のセカンダリ送信局を管理する複数の第２のスペクトル制御装置を介して、セカンダリ送信局が送信する前記二次利用の要求を受信する。電力量配分部は、第１の無線通信システムのプライマリ受信局に対する許容干渉電力量を分割し、分割した許容干渉電力を複数の第２のスペクトル制御装置に割当てる。
　また、本発明に係るスペクトル制御システムの一態様は、第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次的に利用する二次利用を制御するスペクトル制御システムであって、データベースと、第１のスペクトル制御装置と、第２のスペクトル制御装置とを備える。データベースは、第１の無線通信システムの情報と、第２の無線通信システムの情報とを少なくとも格納する。第１のスペクトル制御装置は、第１の無線通信システムの情報に基づいて、第１の無線通信システムのプライマリ受信局に対する許容干渉電力量を分割し、分割した許容干渉電力量を二次利用に割当てる。第２のスペクトル制御装置は、第２の無線通信システムのセカンダリ送信局を管理し、セカンダリ送信局が送信する二次利用の要求を第１のスペクトル制御装置へ送信し、第１のスペクトル制御装置から分割された許容干渉電力量を割当てられる。
　さらに、本発明に係るスペクトル制御方法の一態様は、第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次的に利用する二次利用を制御する第１のスペクトル制御装置のスペクトル制御方法であって、第２の無線通信システムのセカンダリ送信局を管理する複数の第２のスペクトル制御装置から、セカンダリ送信局が送信する二次利用の要求を受け付け、第１の無線通信システムのプライマリ受信局に対する許容干渉電力量を分割し、分割した許容干渉電力を複数の第２のスペクトル制御装置に割当てる。
　さらに加えて、本発明に係るプログラムの一態様は、第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次的に利用する二次利用を第１のスペクトル制御装置が制御するプログラムであって、第１のスペクトル制御装置に、第２の無線通信システムのセカンダリ送信局を管理する複数の第２のスペクトル制御装置から、セカンダリ送信局が送信する前記二次利用の要求を受け付ける処理と、第１の無線通信システムのプライマリ受信局に対する許容干渉電力量を分割し、分割した許容干渉電力を複数の第２のスペクトル制御装置に割当てる処理と、を実行させる。
　本発明によれば、複数の下位スペクトルマネージャが互いに独立して二次利用サービスの運用が可能なスペクトル制御システム、方法、及びプログラムが提供される。
本発明の一実施形態の第１のスペクトル制御装置の構成例を示すブロック部である。 第１の実施形態にかかる無線通信システムの構成図である。 許容干渉電力量とその分割法を表した模式図である。 第１の実施形態にかかるセカンダリ送信局の構成図である。 第１の実施形態にかかるデータベースの構成図である。 第１の実施形態にかかる下位スペクトルマネージャの構成図である。 第１の実施形態にかかる上位スペクトルマネージャの構成図である。 第１の実施形態にかかる上位スペクトルマネージャが下位スペクトルマネージャに対する許容干渉電力量の配分比率を算出する動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態にかかるセカンダリ送信局が、二次利用チャネルの要求を行い、二次利用チャネルを利用するまでの動作（前半）を示すシーケンスチャートである。 第１の実施形態にかかるセカンダリ送信局が、二次利用チャネルの要求を行い、二次利用チャネルを利用するまでの動作（後半）を示すシーケンスチャートである。 第１の実施形態にかかるセカンダリ送信局が二次利用するチャネルを選択する動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態にかかる下位スペクトルマネージャが異なる運用方針を選択する機能を有する場合の構成図である。 関連技術が想定する無線通信システムの構成図である。
　以下、実施形態について、図面を参照しながら説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において同一の構成または機能を有する構成要素および相当部分には、同一の符号を付し、その説明は省略する。
　また、本明細書では、同じ構成要素が複数存在し、それぞれを区別する場合に、符号に接尾辞を付加して、複数の構成要素それぞれを区別するものとする。例えば、図２では、複数のセカンダリ送信局３０ａ～３０ｃを示している。図２を用いて説明する場合、セカンダリ送信局３０は、複数のセカンダリ送信局３０ａ～３０ｃのいずれか一つまたは複数を示すものとし、セカンダリ送信局３０ａ（あるいは、セカンダリ送信局３０ｂのように接尾辞を付加した符号を用いる場合）は、複数のセカンダリ送信局のそれぞれを区別して示すものとする。
　以下、第１の無線通信システム（プライマリシステム）に優先的に利用が認められている周波数帯域であって、プライマリシステムが空間的及び時間的に使用していない周波数帯域（ホワイトスペース）を、複数の第２の無線通信システム（セカンダリシステム）が二次的に利用する利用形態とするスペクトル制御システムについて説明する。まず、スペクトル制御システムに含まれる、第１のスペクトル制御装置について概略を説明し、詳細については各実施形態で説明する。
　図１は、本発明の一実施形態の第１のスペクトル制御装置の構成例を示すブロック部である。第１のスペクトル制御装置１は、第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次的に利用する二次利用を制御する装置であり、通信部３と電力量配分部２とを備える。
　通信部３は、複数の第２のスペクトル制御装置を介して、セカンダリ送信局が送信する二次利用の要求を受信する。ここで、複数の第２のスペクトル制御装置は、第２の無線通信システムの複数のセカンダリ送信局を管理する装置である。各第２のスペクトル制御装置は、所定の条件で分類された少なくとも一つのセカンダリ送信局における周波数帯域の利用を、分類されたセカンダリ送信局の集合毎に管理する。
　電力量配分部２は、第１の無線通信システムのプライマリ受信局に対する許容干渉電力量を分割し、分割した許容干渉電力を複数の第２のスペクトル制御装置に割当てる。電力量配分部２は、複数の第２のスペクトル制御装置のうち、二次利用の要求を送信した第２のスペクトル制御装置それぞれへ、分割した前記許容干渉電力を個別に割当てる。
　このような構成により、複数の第２のスペクトル制御装置に許容干渉電力を割当てる。そのため、任意の第２のスペクトル制御装置は、第１のスペクトル制御装置から割当てられた許容干渉電力を、他の第２のスペクトル制御装置の影響を受けることなく利用することを可能にする。従って、各第２のスペクトル制御装置が制御するセカンダリ送信局は、他の第２のスペクトル制御装置のセカンダリ送信局とは独立して、二次利用サービスを利用することができる。
　以降で説明する各実施形態では、第１のスペクトル制御装置を「上位スペクトルマネージャ」、第２のスペクトル制御装置を「下位スペクトルマネージャ」と称する。
［第１の実施形態］
　本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図２に本実施形態の無線通信システムの模式図を示す。本実施形態の無線通信システムは、上位スペクトルマネージャ（上位ＳＭ）１０、下位スペクトルマネージャ（下位ＳＭ）２０、プライマリシステムの送信局（プライマリ送信局）５０及び受信局（プライマリ受信局）５０１、セカンダリシステムの送信局（セカンダリ送信局）３０及び受信局（セカンダリ受信局）３０１、及び、データベース４０を含み構成さる。図２では、セカンダリ送信局からプライマリ受信局への干渉を破線で示している。
　プライマリ送信局５０及びプライマリ受信局５０１は、プライマリシステムを構成し、セカンダリ送信局３０及びセカンダリ受信局３０１は、セカンダリシステムを構成する。
　第１の無線通信システムとしてプライマリ送信局５０及びプライマリ受信局５０１が存在する場合に、上位ＳＭ１０及び下位ＳＭ２０によってプライマリシステムの受信局５０１を保護しつつ、セカンダリシステムの運用を管理し、ホワイトスペースを二次利用する事を想定する。
　以下では、プライマリシステムがテレビジョン（ＴＶ）放送システムであり、ある位置において利用されていないチャネルを、ホワイトスペースとしてセカンダリシステムであるセルラーシステムが二次利用する場合を例として想定する。もちろん、この構成は単なる一例であって、プライマリシステム及びセカンダリシステムの組み合わせは、このような構成に限定されない。プライマリシステム及びセカンダリシステムの組み合わせは、例えば、ＴＶ放送システムとＷＲＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｒｅｇｉｏｎａｌ　ＡｃｃｅｓｓＮｅｔｗｏｒｋ）システムの組み合わせ、ＴＶ放送システムと自治体等の地域無線や防災無線との組み合わせとすることができる。その他の例では、プライマリシステムがワイヤレスマイクや特定用途無線（例えば、集合住宅用無線、企業内自営無線、農業用無線等）であってもよいし、セカンダリシステムが無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）やエリアワンセグであってもよい。尚、説明を簡略化するために、セカンダリシステムによるホワイトスペースの二次利用は、基地局から端末局に対する片方向の通信を想定して説明する。
　プライマリ送信局５０は、プライマリ受信局５０１に対して優先的に運用が認められた周波数帯域（チャネル）を用いて、信号を無線で放射する機能を有する。
　プライマリ受信局５０１は、プライマリ送信局５０から放射された無線信号を受信する機能を有す。
　これらプライマリシステムの送信局５０及び受信局５０１の位置や利用チャネル及びホワイトスペースを二次利用する際のチャネルの二次利用基準などの情報は、プライマリシステムの情報として後述するデータベース４０に格納される。
　セカンダリ送信局３０は、下位ＳＭ２０に対して二次利用可能なチャネルの通知を要求するための下位リクエストを送信する機能を有す。また、セカンダリ送信局３０は、下位ＳＭ２０から通知された二次利用可能なチャネルが複数存在する場合に、その中の１つまたは複数を選択し、当該チャネルを用いてセカンダリ受信局３０１に対して無線信号を放射する機能を有する。さらには、セカンダリ送信局３０は、セカンダリ送信局３０の位置や、上述した無線信号に係るパラメータ（例えば、二次利用サービスを運用するチャネル、送信電力など）及び、二次利用可能なチャネル毎の二次利用サービスの開始と終了の情報といった二次利用状況情報を、下位ＳＭ２０に送信する機能を有する。
　セカンダリ受信局３０１は、セカンダリ送信局３０より放射された無線信号を受信する機能を有す。
　データベース４０は、上位ＳＭ１０が管理する下位ＳＭ２０配下の二次利用を行うセカンダリシステムの情報、セカンダリシステムからの干渉保護を考慮するプライマリシステムの情報、伝搬路情報、及びセカンダリシステムによって二次利用されるチャネルの運用状況が少なくとも格納されたデータベースを含み構成されている。
　プライマリシステムの情報とは、プライマリ送信局５０とプライマリ受信局５０１の情報である。
　プライマリ送信局５０の情報とは、例えば、使用する無線通信方式、プライマリ送信局５０の位置、アンテナ設置高、利用チャネル、送信アンテナゲイン、送信電力などである。
　プライマリ受信局５０１の情報とは、例えば、プライマリ受信局毎の位置、アンテナ設置高、利用チャネル、受信アンテナゲイン、セカンダリ送信局３０からの許容干渉電力、各下位ＳＭ２０に対して配分する許容干渉電力量の配分比率などの情報である。尚、プライマリ受信局５０１の情報は、プライマリシステムが使用するチャネルに紐付けられて格納され、当該チャネルでプライマリシステムのサービスを享受することが可能であるかの情報が与えられる。
　プライマリシステムのサービスを享受可能な受信局とは、例えば、当該チャネルでの受信信号品質が所定値を超える受信局であったり、プライマリ送信局からの距離が所定値以内にある受信局である。このようなプライマリ受信局を、保護すべきプライマリ受信局と呼ぶ。
　尚、プライマリ受信局５０１の情報は、必ずしも個々のプライマリ受信局５０１の正確な情報ではなく、典型値が収められてもよい。例えば、プライマリ受信局５０１の位置としては、等間隔（例えば１００ｍおき）に区切られたメッシュの中央に設置されたものとしても良い。また、プライマリ受信局５０１のアンテナ設置高としては、各メッシュ内の建物高の平均値を用いても良いし、一定値（例えば１０ｍ）を用いても良い。また、受信アンテナゲインとしては、例えばメインローブのゲインを７ｄＢｉ、フォワードバックレシオ１４ｄＢとして規定しても良いし、放射パタンとしては、例えば一般的な八木・宇多アンテナの放射パタンを採用しても良い。また、セカンダリ送信局３０からの許容干渉電力は、全てのプライマリ受信局に対して同一の値が一つだけ格納されていても良い。
　セカンダリシステムの情報とは、各下位ＳＭ２０配下の二次利用を行うセカンダリ送信局３０の情報や、これらのセカンダリ送信局３０がプライマリ受信局５０１に対して干渉を与える範囲（与干渉エリア）の情報である。
　セカンダリ送信局３０の情報とは、例えば、セカンダリ送信局２０１の設置位置や設置アンテナ高、送信アンテナゲイン、出力電力レンジなどの情報である。尚、セカンダリ送信局３０の情報は、必ずしも個々のセカンダリ送信局３０の正確な情報ではなく、典型値が収められてもよい。例えば、送信アンテナゲインとしては、セルラーシステムのマクロセルに使用される一般的なアンテナとして、ピークゲインが１５ｄＢｉのセクタアンテナを使用しても良いし、出力電力レンジとしては、セルラーシステムの基地局の典型値として３０ｄＢｍから４６ｄＢｍとしてもよい。
　与干渉エリアの情報とは、例えば、セカンダリ送信局３０が例えば最大出力で電波を放射した際に、プライマリ受信局が受信しているチャネルに対して与える干渉電力（与干渉電力）が、所定値（例えば、干渉電力対雑音電力比：ＩＮＲ＝－１０ｄＢ）以上となるエリアである。
　与干渉エリアは、セカンダリ送信局ごとに伝搬推定に基づき算出されてもよいし、各セカンダリ送信局を中心として規定距離以内のエリアとしてもよい。
　伝搬路情報とは、例えばセカンダリ送信局３０とプライマリ受信局５０１との伝搬損失情報または、伝搬損失を算出するための評価式及び評価式の計算に必要な伝搬経路上の情報などである。
　セカンダリ送信局３０によって二次利用されるチャネルの運用状況とは、セカンダリ送信局３０から下位ＳＭ２０に通知される二次利用状況情報であり、現時点で二次利用を行っているセカンダリ送信局の二次利用状況情報と、過去の二次利用状況情報を含む。
　下位ＳＭ２０は、配下の少なくとも１つ以上のセカンダリ送信局３０によるホワイトスペースの二次利用を管理する機能を有する。ホワイトスペースの二次利用の管理とは、配下のセカンダリ送信局３０からの下位リクエストに応じて、上位ＳＭに対して、セカンダリ送信局３０が二次利用可能なチャネル情報を入手するための上位リクエストを送信することや、配下のセカンダリ送信局３０に対して、許容送信電力を算出してその結果を通知することを含む。尚、下位ＳＭ２０は、所定の条件で分類されたセカンダリシステムの送信局を、分類された送信局の集合毎に管理する。具体的には、無線通信方式毎、あるいは、二次利用サービスを提供するオペレータ毎に管理する。
　上位ＳＭ１０は、複数の下位ＳＭ２０が存在する場合に、各々の下位ＳＭ２０に対して二次利用可能なリソースを分割して通知する機能を有する。二次利用可能なリソースを分割するとは、分割されたリソースを基に、各下位ＳＭ２０が独立して配下のセカンダリ送信局の二次利用を行った場合でも、プライマリシステムに対する与干渉電力の合計値が許容干渉電力を超えないように、プライマリ受信局５０１に対して許容される干渉電力量（許容干渉電力量）を分割し、下位ＳＭ２０に割当てることである。
　次に、許容干渉電力量の分割方法について説明する。図３は、許容干渉電力量とその分割法を表した模式図である。
　あるプライマリ受信局５０１において、二次利用可能なチャネルが２つ（Ｐ＿ｃｈ１及びＰ＿ｃｈ２）存在する場合を例に、許容干渉電力量の分割方法について、図３を用いて具体的に説明する。図３において、横軸（ｆの軸）は周波数を表し、縦軸（ｔの軸）は時間を表す。また、高さの軸（ＰＳＤの軸）は、プライマリ受信局５０１における許容干渉電力を表す。尚、ＰＤＳとは電力スペクトル密度のことである。各プライマリシステムのチャネルに対する許容干渉電力は、プライマリシステムのチャネルの帯域幅内に与えるセカンダリシステムからの電力（チャネル帯域幅の電力スペクトル密度の合計値）で表され、その許容干渉電力を時間で拡張したもの（時間軸）を、許容干渉電力量として扱う。
　次に、許容干渉電力量の分割法の一例として、３つの下位ＳＭ２０に対して３等分に分割する場合について説明を行う。
　電力分割とは、各下位ＳＭ２０が同一の時刻、同一の周波数帯域で二次利用することを許容するが、各々の各下位ＳＭ２０が、配下のセカンダリ送信局３０における送信電力の電力スペクトル密度を低減させることにより、合計の干渉電力量が許容干渉電力量以下に収まるようにするものである。具体的には、単位時間当たりにプライマリ受信局５０１に対して与える電力スペクトル密度の許容値を、チャネル毎に各下位ＳＭ２０に対して付与する。
　時分割とは、各下位ＳＭ２０における二次利用を時間によって分割することである。具体的には、下位ＳＭ２０毎に異なる時間帯を、当該チャネルの利用を許可する時間帯として下位ＳＭ２０に対して付与する。尚、時分割する場合には、各下位ＳＭ間で切り替える時間の同期を必要とするため、各下位ＳＭは同期機能を備えるものとする。同期の一例としては、インターネット上のタイムサーバの時間を基準としてもよい。
　周波数分割とは、各下位ＳＭ２０における二次利用を周波数によって分割することであり、図３の周波数分割１に示すように、プライマリシステムのチャネル帯域幅とは無関係に二次利用可能なチャネル全体を分割してもよいし、周波数分割２に示すように、プライマリシステムの１つのチャネル帯域幅内で分割してもよい。具体的には、下位ＳＭ２０毎に異なるサブ帯域を、当該チャネルの利用を許可する帯域として下位ＳＭ２０に対して付与する。
　尚、上記の電力分割の例では、許容値の規定を電力スペクトル密度で行う例を示したが、単に周波数帯域内の干渉電力で規定されても良い。例えば、図３の例のように、プライマリ受信局５０１における許容干渉電力が、電力スペクトル密度によって規定されるものではなく、プライマリ受信局５０１の周波数帯域全体の合計値で規定される場合には、必ずしも電力スペクトル密度で規定される必要は無い。
　尚、上で述べた分割法は、複数の下位ＳＭ２０に対して全て同一の分割法を適用しても良いし、複数の分割法を組み合わせて、下位ＳＭ２０毎に適用しても良い。また、上記の例では３つの下位ＳＭ２０に対して３等分する方法を述べたが、均等ではない分割であっても構わない。以下の説明では、ここで示した３つの分割方法のうち、詳細な処理を必要とする電力分割を想定して説明を行う。特に、許容値の規定を、周波数帯域内の干渉電力で規定する場合について説明する。
　本実施形態のセカンダリ送信局３０の具体的な構成例と、下位ＳＭ２０との接続の一例を図４に示す。セカンダリ送信局３０は、通信部３１０、リクエスト判断部３２０、チャネル選択部３３０、送受信部３４０、及びアンテナ３５０を含み構成される。
　通信部３１０は、下位ＳＭ２０と接続され、下位ＳＭ２０に対して、二次利用が可能なチャネルの通知を要求する下位リクエストを送信する機能と、下位リクエストの結果を受信する機能を有する。
　リクエスト判断部３２０は、チャネル選択部３３０において、セカンダリ送信局３０がセカンダリ受信局３０１と通信を行うチャネルが不足すると予想される場合に、通信部３１０を介して下位ＳＭ２０に下位リクエストを送信させる機能を有する。
　チャネル選択部３３０は、セカンダリ送信局３０がセカンダリ受信局３０１と通信を行うために使用するチャネルを、下位ＳＭ２０から通知された二次利用可能なチャネルの一覧から選択する機能と、送受信部３４０に対して選択したチャネルを用いて通信させる機能とを有する。
　送受信部３４０は、チャネル選択部３３０から通知されたパラメータに基づきアンテナ３５０を介して、配下のセカンダリ受信局３０１へ情報を送信する機能を有する。
　本実施形態のデータベース４０の具体的な構成例と、上位ＳＭ１０及び下位ＳＭ２０（２０ａ及び２０ｂ）との接続の一例を図５に示す。データベース４０は、プライマリシステムの情報が格納されたプライマリシステムＤＢ４１０と、プライマリ受信局とセカンダリ送信局との間の伝搬路情報が格納された伝搬路情報ＤＢ４２０と、セカンダリ送信局３０によって二次利用されるチャネルの運用状況が格納された運用状況ＤＢ４３０と、セカンダリシステムの情報が格納されたセカンダリシステムＤＢ４４０とを含み構成される。尚、データベース４０は一箇所に構成されている必要は無く、例えば、セカンダリシステムＤＢ４４０や運用状況ＤＢ４３０は下位ＳＭ２０にあってもよいし、下位ＳＭ２０では配下のセカンダリシステムの情報や運用情報のみを格納し、上位ＳＭ１０では複数の下位ＳＭの情報を統合した情報を格納するように構成されてもよい。
　本実施形態の下位ＳＭ２０の具体的な構成例と、上位ＳＭ１０、セカンダリ送信局３０及びデータベース４０との接続の一例を図６に示す。下位ＳＭ２０は、通信部２１０と送信電力決定部２２０とを含み構成される。
　通信部２１０は、次の機能を有する。
・セカンダリ送信局３０からの下位リクエストに応じて上位ＳＭ１０内へ上位リクエストを送信する機能
・上位ＳＭから通知される許容干渉電力量を受信し、送信電力決定部２２０に通知する機能。・送信電力決定部２２０が各セカンダリ送信局３０に対する許容送信電力を決定するのに必要な情報を、データベース４０内のプライマリシステムＤＢ４１０、伝搬路情報ＤＢ４２０、運用状況ＤＢ４３０、セカンダリシステムＤＢ４４０から入手し、送信電力決定部２２０に通知する機能。
・送信電力決定部２２０から通知される各セカンダリ送信局３０に対する許容送信電力を、下位リクエストに対する応答としてセカンダリ送信局３０に送信する機能。
　送信電力決定部２２０は、上位ＳＭ１０から通知された許容干渉電力量と、データベースから入手した情報を用いて、所定の運用方針に従い、各セカンダリ送信局３０に対する許容干渉電力量を算出する機能を有する。所定の運用方針とは、例えば、ホワイトスペースの二次利用を行う複数のセカンダリ送信局に対して全て同じ許容送信電力を設定することや、各セカンダリ送信局が保護すべきプライマリ受信局に対して与える干渉電力量が等しくなるように許容送信電力を設定することであるが、これらには限定されない。
　ここで、複数のセカンダリ送信局３０に対して許容送信電力を割当てるための具体的な手法について、プライマリ受信局５０１は１局、セカンダリ送信局３０はｎ局存在する場合を例に説明を行う。
　複数のセカンダリ送信局に対して同一の許容送信電力を設定する手法としては、具体的に次の二つの手法がある。一つ目の手法は、予め定められた送信電力（ＰＳＴｘ）を、次式を満たす限り二次利用を希望するセカンダリ送信局３０に対して割当て、次式を満たさなくなると、新規に二次利用を希望するセカンダリ送信局３０に対しては送信電力を割当てない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　ここで、
ＰＰＲｘ，Ｐは、プライマリ受信局５０１におけるプライマリ送信局５０からの信号の受信電力、
ＳＩＮＲｒｅｑは、プライマリシステムにおいて許容される信号対干渉雑音比、
Ｎは、プライマリ受信局における雑音、を表す。
　Ｇｊはｊ番目のセカンダリ送信局３０とプライマリ受信局５０１間の伝搬損失ゲインを表す。伝搬損失ゲインは、例えば次式を用いて算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　ここで、
Ｌｊは、ｊ番目のセカンダリ送信局３０とプライマリ受信局５０１間の伝搬損失、
ｆは、二次利用可能なチャネルの中心周波数、
ｈｂは、セカンダリ送信局３０のアンテナ設置高、
ｈｍは、プライマリ受信局のアンテナ設置高、
ｄは、ｊ番目のセカンダリ送信局３０とプライマリ受信局５０１間の距離、
を表す。
　伝搬損失ゲインの算出においては、数２以外でも、坂上式や、ＩＴＵ－Ｒ勧告のＰ．１５４６モデル、平面大地伝搬モデル、自由空間伝搬損失式など、他の伝搬モデルや伝搬損失式を用いても良い。
　伝搬損失ゲインと伝搬損失との関係は次式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　ここで、
ＧＰＲｘは、プライマリ受信局５０１におけるセカンダリ送信局３０方向の受信アンテナゲインを表し、
ＧＳＴｘ，ｉは、セカンダリ送信局３０におけるプライマリ受信局５０１方向の送信アンテナゲインを表す。
　尚、上述した伝搬損失ゲインは、各セカンダリ送信局３０からプライマリ受信局５０１に対して予め計算され、その結果が伝搬路情報ＤＢ４２０に格納されていてもよいし、算出式と算出に必要なパラメータが伝搬路情報ＤＢ４２０に格納され、下位リクエストが発生する都度計算を行ってもよい。
　複数のセカンダリ送信局に対して同一の許容送信電力を設定する二つ目の手法は、次式によって各セカンダリ送信局３０における許容送信電力を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 　ここで、ＰＳＴｘ，ｉはｉ番目のセカンダリ送信局３０に割当てられる
許容送信電力を表す。
　本手法は、プライマリ受信局５０１に与える干渉量を許容値とする条件下で、複数のセカンダリ送信局に対して同一の許容送信電力を設定するものである。尚、本手法においては、セカンダリ送信局の数が多い場合に、数４によって算出された許容送信電力がセカンダリ送信局３０の出力電力レンジの下限を下回ることがある。この場合、許容送信電力がセカンダリ送信局３０の出力電力レンジの下限を上回るように、一部のセカンダリ送信局３０に対しては、当該帯域を割当てないとすることもできる。逆に、セカンダリ送信局の数が少ない場合に、許容送信電力がセカンダリ送信局３０の出力電力レンジの上限を上回ることがある。その場合には、セカンダリ送信局３０に対して出力電力レンジの上限値を許容送信電力として割当てることもできる。
　一方、各セカンダリ送信局が保護すべきプライマリ受信局に対して与える干渉電力量が等しくなるように許容送信電力を設定する手法では、次式によって各セカンダリ送信局３０における許容送信電力を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　この手法においては、右辺がセカンダリ送信局３０とプライマリ受信局５０１間の伝搬損失ゲインに依存しており、２局間の伝搬損失が大きくなる（伝搬損失ゲインが小さくなる）ほど、セカンダリ送信局に対して与えられる許容送信電力の値が大きくなる。尚、本手法においても、特にセカンダリ送信局３０の数が多い場合に、一部または全てのセカンダリ送信局３０の許容送信電力が出力電力レンジの下限を下回ることがある。この場合、一部のセカンダリ送信局３０に対しては、当該帯域を割当てないとすることもできる。また、セカンダリ送信局３０の数が少ない場合や、セカンダリ送信局３０とプライマリ受信局５０１との距離が遠い場合に、一部または全てのセカンダリ送信局３０の許容送信電力が出力電力レンジを上回ることがある。その場合には、これらのセカンダリ送信局３０に対して出力電力レンジの上限値を許容送信電力として割当てることもできる。
　尚、ここで説明したセカンダリ送信局３０に対する許容送信電力の割当て方法においては、単一のプライマリ受信局５０１に対してのみ考慮して許容送信電力を算出したが、これには限定されず、複数のプライマリ受信局５０１に対しても適用できる。具体的には、複数のプライマリ受信局５０１に対する許容送信電力を個別に算出し、算出された許容送信電力のうち最も低い値を各セカンダリ送信局３０に割当てる事で実現できる。
　尚、ここで説明したセカンダリ送信局３０に対する許容送信電力の割当て方法においては、ホワイトスペースの二次利用を行うセカンダリ送信局３０間での優先順位をリクエストの順番に応じて設定していたが、これには限られず、予め設定された優先順位に基づき、許容送信電力を割当ててもよい。例えば、大通り等の人口密集地をカバーするために設置されているセカンダリ送信局３０ａは優先度が高く、路地裏等の人口過疎地をカバーするために設置されているセカンダリ送信局３０ｂは優先度を低く設定してもよい。セカンダリ送信局３０ａの優先度が高い場合、先にセカンダリ送信局３０ｂがホワイトスペースの二次利用を行っていたとしても、新たにセカンダリ送信局３０ａが下位リクエストを送信し、二つのセカンダリ送信局３０ａ及び３０ｂが同時に二次利用することによってプライマリシステムに対する許容干渉電力量を上回る場合には、セカンダリ送信局３０ｂは規定時間（例えば、１０秒）以内にホワイトスペースの二次利用を停止させ、セカンダリ送信局３０ｂの二次利用が停止した後に、セカンダリ送信局３０ａにホワイトスペースの二次利用開始をさせるように制御する。尚、優先度の情報は、セカンダリシステムＤＢ４４０に予め格納されていてもよい。また、セカンダリ送信局３０の運用状況に応じて優先度を設けてもよい。運用状況に応じた優先順位とは、例えば、セカンダリ送信局３０が送信している総トラフィック量の高い順であってもよいし、セカンダリ送信局３０配下の接続しているセカンダリ受信局３０１の数の多い順であってもよい。
　本実施形態の上位ＳＭ１０の具体的な構成例と、下位ＳＭ２０、及びデータベース４０との接続の一例を図７に示す。上位ＳＭ１０は、通信部１１０及び許容干渉電力量配分部１２０を含み構成される。
　通信部１１０は、下位ＳＭ２０から送信される上位リクエストを受信し、許容干渉電力量配分部１２０に通知すると共に、許容干渉電力量配分部１２０からの応答を下位ＳＭ２０に返答する機能と、許容干渉電力量配分部１２０が必要な情報をデータベース４０内のプライマリシステムＤＢ４１０から入手し、通知する機能と、を備える。
　許容干渉電力量配分部１２０は、プライマリシステムＤＢ４１０に登録されているプライマリ受信局５１０に対する許容干渉電力量を基に、各下位ＳＭ２０（２０ａ及び２０ｂ）に対する許容干渉電力量を決定し、通信部１１０を介して下位ＳＭ２０に対して通知する機能を有する。
　本実施形態における上位ＳＭ１０の動作の一例を示すシーケンスチャートを図８から図１０に示す。図８に示すフローチャートは、上位ＳＭ１０が、新たに帰属する下位ＳＭ２０に対して許容干渉電力量が割当てられるように、許容干渉電力量の配分比率を算出する動作の一例を表している。
　上位ＳＭ１０は、自身の配下に新たに帰属する下位ＳＭ２０から、新規下位ＳＭ情報を入手する（Ｓ１００）。新規下位ＳＭ情報とは、例えば、当該下位ＳＭ２０が管理する無線通信システムの種別や、配下のセカンダリ送信局の与干渉エリアといった情報である。
　次に、プライマリシステムが使用するチャネルを一つずつ選択し、当該チャネルを利用するプライマリ受信局に対して、許容干渉電力量配分比率を算出する（ステップＳ１０１～Ｓ１０７）。始めに、許容干渉電力量配分比率を決定するプライマリシステムのチャネルを評価チャネルとして１つ選択する（Ｓ１０１）。次に当該評価チャネルを使用する、あるいは当該評価チャネルの隣接チャネルを使用する保護すべきプライマリ受信局の情報を入手する（Ｓ１０２）。次に、保護すべきプライマリ受信局から１局を選択し（Ｓ１０３）、当該プライマリ受信局が新規下位ＳＭの与干渉エリア内であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。
　例えば、下位ＳＭ配下のセカンダリ送信局のうち所定の割合を超えるセカンダリ送信局において、当該プライマリ受信局がその与干渉エリア内である場合に、下位ＳＭの与干渉エリア内と判定する。あるいは、下位ＳＭ配下のセカンダリ送信局を代表するセカンダリ送信局において、当該プライマリ受信局がその与干渉エリア内である場合に、下位ＳＭの与干渉エリア内と判定する。
　当該プライマリ受信局が新規下位ＳＭの与干渉エリア内に存在する場合（Ｓ１０４においてＹＥＳの場合）、当該プライマリ受信局の許容干渉電力量の分割数を１つ繰り上げる（Ｓ１０５）。許容干渉電力量の分割数を１つ繰り上げるとは、下位ＳＭ数で許容干渉電力量を等分割することを例にすると、配分比率「１／Ｎ」のＮ（Ｎは零以上の整数）の値を１つ加算することである。Ｎが初期値零（Ｎ＝０）の時は下位ＳＭに割当てず、Ｎが１以上（Ｎ≧１）の時に各下位ＳＭに対して１／Ｎだけ許容干渉量を配分する。当該プライマリ受信局が新規下位ＳＭの与干渉エリア内に存在しない場合（Ｓ１０４においてＮＯの場合）、ステップＳ１０５の処理をスキップする。
　当該評価チャネルを使用する全プライマリ受信局の判定が終了したかを確認し（Ｓ１０６）、未判定のプライマリ受信局が存在する場合、Ｓ１０３からＳ１０６の処理を繰り返す。未評価のプライマリシステムが使用するチャネルがあるかを確認し（Ｓ１０７）、未評価のチャネルが無くなるまでステップＳ１０１からＳ１０７までの処理を繰り返す。全てのプライマリシステムが使用するチャネルの評価を終了すると、その結果を基にデータベース４０を更新する（Ｓ１０６）。データベースの更新が終了すると、当該新規下位ＳＭ２０に対して、登録が完了し、上位リクエストを送信する事が可能となった事を通知する（Ｓ１０９）。
　尚、上記の説明では、全ての保護すべきプライマリ受信局に対して、新規下位ＳＭの与干渉エリア内との重複を調べたが、これには限定されず、代表するプライマリ受信局のみに対して、新規下位ＳＭの与干渉エリア内との重複を調べても構わない。代表するプライマリ受信局とは、例えば、評価チャネルあるいは評価チャネルの隣接チャネルを使用する保護すべきプライマリ受信局のうち、それぞれ新規下位ＳＭの配下のセカンダリ送信局からの距離が所定値以下となるプライマリ受信局を選択しても構わない。さらには、許容干渉電力が所定値以下となるプライマリ受信局を選択するという限定を加えても構わない。
　尚、上記したフローチャートのステップＳ１０３においては、上位ＳＭ１０は、下位ＳＭの数を基に許容干渉電力量の配分比率を算出したが、この方法には限定されない。例えば、運用状況ＤＢに格納されたセカンダリ送信局による二次利用状況を基に、各下位ＳＭ２０に対して割当てる許容干渉電力量を変更してもよい。例えば、上位ＳＭ１０が下位ＳＭ２０に対する許容干渉電力量の配分比率を決定する際に、下位ＳＭ２０の数で規定される許容干渉電力量よりも小さい値を配分しておく。下位ＳＭ２０が、既に割当てられた許容干渉電力量を使い切った場合に、再度上位リクエストを送信させ、当該下位ＳＭに対して余剰分を割当てるという方式であっても良い。これにより、二次利用の必要性が大きい下位ＳＭに対してより多くのホワイトスペースを割当てる事が可能となる。
　図９Ａ、９Ｂに示すシーケンスチャートは、セカンダリ送信局３０が新たに通信するための二次利用チャネルが必要となった事を検出し、下位ＳＭ２０に対して下位リクエストを送信し、リクエストの応答結果に基づき、通知された二次利用可能なチャネルを用いてセカンダリ受信局３０１との通信を開始するまでの動作を表している。
　セカンダリ送信局３０は、セカンダリ受信局３０１と通信するためのチャネルが新たに必要となる事（二次利用トリガ）を検出する（Ｓ２００）と、下位ＳＭ２０に対して下位リクエストを送信する（Ｓ２０１）。尚、二次利用トリガとは、例えば、セカンダリ送信局３０において自局の負荷が基準値を超えた事を検出したり、新たなコンテンツをブロードキャストする為に必要なチャネルが足りない事を検出したりする事である。
　下位リクエストを受信した下位ＳＭ２０は、上位ＳＭ１０に対して上位リクエストを送信する（Ｓ２０２）。
　上位リクエストを受信した上位ＳＭ１０は、データベース４０に、リクエストが生じたセカンダリ送信局３０の位置において、当該セカンダリ送信局３０からの干渉の影響を受けると想定されるエリアに存在する一部または全てのプライマリ受信局５０１における許容干渉電力量を問い合わせる（Ｓ２０３）。
　ここで、セカンダリ送信局３０からの干渉の影響を受けると想定されるエリアとは、例えばセカンダリ送信局３０が最大送信電力で送信した場合に、プライマリ受信局５０１で受ける干渉電力が雑音電力との相対比較で所定位置以上となるエリアや、干渉電力の絶対値が所定値以上となるエリアを用いればよい。
　許容干渉電力量の問い合わせを受けたデータベース４０は、上位ＳＭ１０に対して、リクエストが生じたセカンダリ送信局３０の位置における二次利用可能なチャネル毎の許容干渉電力量を通知する（Ｓ２０４）。
　許容干渉電力量の通知を受けた上位ＳＭ１０は、上位リクエストを送信した下位ＳＭ２０に対して、割当てられた配分比率に基づき当該下位ＳＭ２０に対して配分する許容干渉電力量を算出し（Ｓ２０５）、下位ＳＭ２０に通知する（Ｓ２０６）。
　配分された許容干渉電力量を受信した下位ＳＭ２０は、下位リクエストを送信したセカンダリ送信局３０に対する許容送信電力を算出するためのパラメータをデータベース４０に問い合わせる（Ｓ２０７）。許容送信電力を算出するためのパラメータとは、プライマリ受信局５０１の位置やアンテナ設置高、利用チャネル、受信アンテナゲイン、セカンダリ送信局３０の位置やアンテナ設置高、送信アンテナゲイン、プライマリ受信局５０１とセカンダリ送信局３０との間の伝搬損失の情報などである。
　パラメータの問い合わせを受けたデータベース４０は、当該セカンダリ送信局に対する許容送信電力を算出するために必要なパラメータを通知する（Ｓ２０８）。
　パラメータを受信した下位ＳＭ２０は、予め選択された運用方針に基づき、二次利用可能なチャネル毎に当該セカンダリ送信局３０に対する許容送信電力を算出する（Ｓ２０９）。
　さらに下位ＳＭ２０は、許容送信電力が算出されたチャネル毎に、二次利用の可否判定を行う（Ｓ２１０）。二次利用可否判定とは、算出された許容送信電力が、セカンダリ送信局３０の出力電力レンジの下限またはセカンダリ送信局３０が要求する電力に対して大きい場合には二次利用可能と、小さい場合には二次利用不可能と判定する事である。
　次に、下位ＳＭ２０は、二次利用可能と判定されたチャネルについて当該セカンダリ送信局３０に対して通知する（Ｓ２１１）。
　二次利用可能なチャネル毎の許容送信電力を受信したセカンダリ送信局３０は、後述する二次利用チャネル選択法に基づき、セカンダリ受信局３０１と通信を行うためのチャネルを選択する（Ｓ２１２）。
　二次利用を行うチャネルを選択したセカンダリ送信局３０は、当該チャネルを使用する事を下位ＳＭ２０に対して報告する（Ｓ２１３）。
　二次利用するチャネルの報告を受けた下位ＳＭ２０は、当該セカンダリ送信局３０が二次利用するチャネルと当該チャネルの許容送信出力をデータベース４０に通知する（Ｓ２１４）。
　セカンダリ送信局３０の運用情報を受信したデータベース４０は、運用状況ＤＢ４３０の情報を更新する（Ｓ２１５）。運用状況ＤＢ４３０の更新が完了すると、データベース４０は下位ＳＭ２０に対して更新完了通知を送付する（Ｓ２１６）。
　更新完了通知を受信した下位ＳＭ２０は、セカンダリ送信局に対して二次利用開始許可を送信する（Ｓ２１７）。二次利用開始許可を受信したセカンダリ送信局３０は、当該チャネルを用いてチャネルの二次利用を開始する（Ｓ２１８）。
　尚、上記したフローのステップＳ２０３において、セカンダリ送信局３０からの干渉の影響を受けると想定されるエリアに存在する一部のプライマリ受信局５０１を選択する方法としては、例えば最もセカンダリ送信局３０から近いプライマリ受信局を選択してもよいし、最も許容干渉電力量が低いプライマリ受信局を選択してもよい。また、複数のセカンダリ送信局３０が存在する場合には、前述のプライマリ受信局５０１に加えて、二つのセカンダリ送信局３０からの距離が等しい位置に存在するプライマリ受信局５０１を選択しても良い。
　尚、上記したフローのステップＳ２１０においては、セカンダリ送信局３０の許容送信電力と、出力電力レンジの下限または要求電力とを比較して二次利用の可否を判定し、ステップＳ２１１でその結果を通知したが、例えばセカンダリ送信局３０の出力電力レンジの下限や要求電力が特に規定されていない場合には、算出された許容送信電力を単に通知するだけでも構わない。また、ステップＳ２１３からＳ２１７までの処理は、ステップＳ２１８の二次利用開始の前に実施したが、これらの処理を二次利用開始後に実施しても構わない。
　図１０に示すフローチャートは、セカンダリ送信局３０において、二次利用可能なチャネルが通知された際に、二次利用を行うチャネルを選択し、その結果を下位ＳＭに報告するまでの動作の一例を表している。
　セカンダリ送信局３０は、少なくとも１つの二次利用可能チャネルを入手すると（Ｓ３００）、入手した二次利用可能チャネルのうち、許容送信電力が最大となるチャネルを二次利用するチャネルとして選択する（Ｓ３０１）。尚、最も許容送信電力が高いチャネル複数存在する場合には、一例として周波数の低いまたは高いチャネルを選択してもよいし、ランダムに選択してもよい。その後、セカンダリ送信局３０は、選択したチャネルを下位ＳＭ２０に対して報告する（Ｓ３０２）。
　尚、上記したフローのステップＳ３０１においては、許容送信電力が最大となるチャネルを二次利用するチャネルとして選択したが、この方法には限定されない。例えば、運用状況ＤＢ４３０に格納された情報を基に、最も利用されていない、または、利用頻度の低いチャネルを選択してもよいし、過去に自身が最も選択した実績のあるチャネルを選択してもよい。また、プライマリシステムＤＢ４１０に格納された情報を基に当該セカンダリ送信局とプライマリ受信局５０１との間の距離が遠いチャネルを選択してもよい。これらのような場合においては、必要に応じて、選択に必要な情報を下位ＳＭ２０が当該セカンダリ送信局３０に対して通知してもよい。選択に必要な情報とは、例えば上記の例では、データベース４０に格納されたプライマリ受信局の位置情報である。
　尚、本実施形態では、複数の下位ＳＭ２０が共通の運用方針で配下のセカンダリ送信局３０に対して許容送信電力の割当てを行ったが、これには限定されず、異なる運用方針を設定したり、下位ＳＭ２０が運用状況に応じて運用方針を変更したりしてもよい。具体的には、図２における下位ＳＭ２０の変わりに図１１に示す下位ＳＭ２０に運用方針決定部２３１を加えた下位ＳＭ２１を用いる。運用方針決定部２３１は、配下のセカンダリ送信局３０に対する許容送信電力の割当てに関する運用方針を決定する機能を有する。例えば、配下のセカンダリ送信局３０が対応するシステム帯域幅が狭い場合には、周波数軸で許容干渉電力量を分割し、システム帯域幅が広く干渉に強いシステムの場合、電力軸で許容干渉電力量を設定することができる。
　尚、本実施形態では、セカンダリシステムは基地局から端末局に対する片方向の通信を想定して説明を行ったが、これには限定されず、双方向の通信を想定してもよい。双方向の通信を想定する場合には、基地局および端末局がセカンダリ送信局になるものとして、それぞれ許容送信電力を算出し、基地局および端末局がそれぞれの許容送信電力で運用しても良い。
　尚、本実施形態では、プライマリ受信局５０１が固定局であることを想定して説明を行ったが、これには限定されず、移動局であってもよい。プライマリ受信局５０１が移動局である場合には、定期的に当該移動局の位置をプライマリシステムＤＢ４１０に登録し、更新周期ごとにセカンダリ送信局３０からプライマリ受信局５０１に対する干渉量を再計算し、許容送信電力を再計算すればよい。
　尚、上記の説明では、複数のセカンダリ送信局を制御する下位ＳＭ２０と、その下位ＳＭを複数制御する上位ＳＭ１０と二つのスペクトルマネジメントの階層構成で説明を行ったが、これには限定されず、下位ＳＭ２０をセカンダリ送信局の無線通信方式毎に制御する第１の下位ＳＭａと、第１の下位ＳＭａの配下で、二次利用サービスを提供するオペレータ毎のセカンダリ送信局を制御するに第２の下位ＳＭｂとに分割する三つのスペクトルマネジメントの階層であってもよい。この場合、上位ＳＭ１０が複数の第１の下位ＳＭａに対して許容干渉電力量を配分し、第１の下位ＳＭａに配分された許容干渉電力量をさらに第２の下位ＳＭｂに配分してもよい。あるいは、第１の下位ＳＭａに対しては周波数軸で分割し、第２の下位ＳＭｂに対しては時間軸で分割してもよい。
　尚、上記の説明においては、複数のセカンダリ送信局３０を制御する上位装置（下位ＳＭ）を用いて制御される無線システム間で許容干渉電力量を分割したが、これには限られず、無線ＬＡＮのように複数の無線局を束ねる装置が存在しない無線システムに対して許容干渉電力量を割当てる場合においては、上位ＳＭ１０がこれらの無線局の許容送信電力の割当て処理を行ってもよい。その場合、上位ＳＭ１０が下位ＳＭ２０の機能を具備する。その上で、予めこれらの無線局の無線システムに対して専用の許容干渉電力量を配分しておき、無線局から通知される二次利用リクエストに応じて、規定の許容送信電力が割当てられるか否かを判断し、その結果を通知するように制御してもよい。あるいは、保護対象のプライマリ受信局における許容干渉電力量と剰余数を含むセカンダリ送信局の数を通知し、距離を基に各無線局が許容送信電力を算出し、ホワイトスペースの二次利用を行ってもよい。その場合、下位ＳＭ２０の機能は無線局毎に内包される。
その他の実施形態
　上記各実施形態で説明した上位スペクトルマネージャの処理は、コンピュータに各処理を実行させるプログラムによって実現することができる。プログラムは、コンピュータ内（具体的には、第１のスペクトル制御装置内）のメモリにロードされ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）がプログラムの各命令を実行する。
　プログラムは、第１のスペクトル制御装置に少なくとも次の処理を実行させる。複数の第２のスペクトル制御装置（下位ＳＭ）から、セカンダリ送信局が要求する「二次利用の要求」を受け付ける処理。プライマリ受信局に対する許容干渉電力量を分割し、分割した前記許容干渉電力のいずれかを複数の第２のスペクトル制御装置に割当てる処理。
　加えて、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｒｅａｄａｂｌｅ　ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｒｅａｄａｂｌｅ　ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
　以上説明したように、本発明のスペクトル制御システムの一態様は、第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次的に利用する形態において、所定の条件で分類された前記第２の無線通信システムの送信局における前記周波数帯域の利用を、前記分類された送信局の集合毎に管理する複数の第２のスペクトル制御装置に対して、前記第１の無線通信システムの受信局に対する許容干渉電力量を分割し、前記複数の第２のスペクトル制御装置に割当てる。これにより、他方の二次利用サービスの利用状況に依存することなく、第２の無線通信システムの送信局自身の二次利用サービスの運用を行う事を可能とする。また、それぞれの二次利用サービスが独自の判断基準で運用方針を決定することを可能にする。
　本発明は、ホワイトスペースの二次利用を行う無線通信システムに適用可能である。
　以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。例えば、本発明は、以下の形態をとることが可能である。
（付記１）
　第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次的に利用する二次利用を制御する第１のスペクトル制御装置であって、
　前記第２の無線通信システムの複数のセカンダリ送信局を管理する複数の第２のスペクトル制御装置を介して、前記セカンダリ送信局が送信する前記二次利用の要求を受信する通信部と、
　前記第１の無線通信システムのプライマリ受信局に対する許容干渉電力量を分割し、分割した前記許容干渉電力を前記複数の第２のスペクトル制御装置に割当てる電力量配分部と、を備える第１のスペクトル制御装置。
（付記２）
　前記電力量配分部は、前記分割した前記許容干渉電力を、前記複数の第２のスペクトル制御装置のうち、前記二次利用の要求を送信した第２のスペクトル制御装置へ個別に割当てることを特徴とする付記１記載の第１のスペクトル制御装置。
（付記３）
　前記電力量配分部は、前記セカンダリ送信局が、単位時間当たりに、前記プライマリ受信局に対して与える前記周波数帯域内の干渉電力の許容値を、前記複数の第２スペクトル制御装置に対して付与することを特徴する付記１または２記載の第１のスペクトル制御装置。
（付記４）
　前記電力量配分部は、単位時間当たりに前記プライマリ受信局に対して与える電力スペクトル密度の許容値を、前記複数の第２スペクトル制御装置に対して付与することを特徴とする付記３記載の第１のスペクトル制御装置。
（付記５）
　前記電力量配分部は、前記複数の第２のスペクトル制御装置に対して、前記第２のスペクトル制御装置毎に異なる時間帯を、前記周波数帯域の利用を許可する時間帯として付与することを特徴する付記１乃至４のいずれか一つに記載の第１のスペクトル制御装置。
（付記６）
　前記電力量配分部は、前記複数の第２のスペクトル制御装置に対して、第２のスペクトル制御装置毎に異なるサブ帯域を、前記周波数帯域の中で利用を許可する帯域として付与することを特徴する付記１乃至５のいずれか一つに記載の第１のスペクトル制御装置。
（付記７）
　前記電力量配分部は、前記複数の第２のスペクトル制御装置のうち、所定の送信出力で前記周波数帯域を二次的に利用することによって、前記プライマリ受信局に対して所定値以上の干渉を与えるセカンダリ送信局を、所定の割合を超えて管理する第２のスペクトル制御装置を、前記分割した前記許容干渉電力を割当てる対象とする事を特徴とする付記１乃至６のいずれか一つに記載の第１のスペクトル制御装置。
（付記８）
　前記電力量配分部は、前記複数の第２のスペクトル制御装置のうち、前記プライマリ受信局に対して所定の距離以内となるセカンダリ送信局を、所定の割合を超えて管理する第２のスペクトル制御装置を、前記分割した前記許容干渉電力を割当てる対象とする事を特徴とする付記１乃至６のいずれか一つに記載の第１のスペクトル制御装置。
（付記９）
　前記複数の第２のスペクトル制御装置は、所定の条件で分類された少なくとも一つのセカンダリ送信局における前記周波数帯域の利用を、前記分類されたセカンダリ送信局の集合毎に管理し、
　前記通信部は、前記二次利用の要求を、前記複数の第２のスペクトル制御装置のうち、前記二次利用を要求したセカンダリ送信局を管理する第２のスペクトル制御装置から受信することを特徴とする付記１乃至８のいずれか一つに記載の第１のスペクトル制御装置。
（付記１０）
　第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次的に利用する二次利用を制御するスペクトル制御システムであって、
　前記第１の無線通信システムの情報と、前記第２の無線通信システムの情報とが少なくとも格納されたデータベースと、
　前記第１の無線通信システムの情報に基づいて、前記第１の無線通信システムのプライマリ受信局に対する許容干渉電力量を分割し、分割した前記許容干渉電力量を前記二次利用に割当てる第１のスペクトル制御装置と、
　前記第２の無線通信システムのセカンダリ送信局を管理し、前記セカンダリ送信局が送信する前記二次利用の要求を前記第１のスペクトル制御装置へ送信し、前記第１のスペクトル制御装置から前記分割された前記許容干渉電力量を割当てられる複数の第２のスペクトル制御装置と、
を備えるスペクトル制御システム。
（付記１１）
　第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次的に利用する二次利用を制御する第１のスペクトル制御装置のスペクトル制御方法であって、
　前記第２の無線通信システムのセカンダリ送信局を管理する複数の第２のスペクトル制御装置から、前記セカンダリ送信局が送信する前記二次利用の要求を受け付け、
　前記第１の無線通信システムのプライマリ受信局に対する許容干渉電力量を分割し、分割した前記許容干渉電力を前記複数の第２のスペクトル制御装置に割当てるスペクトル制御方法。
（付記１２）
　第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次的に利用する二次利用を第１のスペクトル制御装置が制御するプログラムを記録する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、
　前記第１のスペクトル制御装置に、
　前記第２の無線通信システムのセカンダリ送信局を管理する複数の第２のスペクトル制御装置から、前記セカンダリ送信局が送信する前記二次利用の要求を受け付ける処理と、
　前記第１の無線通信システムのプライマリ受信局に対する許容干渉電力量を分割し、分割した前記許容干渉電力を前記複数の第２のスペクトル制御装置に割当てる処理と、を実行させるプログラムを記録する非一時的なコンピュータ可読媒体。
　この出願は、２０１２年７月５日に出願された日本出願特願２０１２－１５１０７８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１　第１のスペクトル制御装置
　２　電力量配分部
　３　通信部
　１０　上位スペクトルマネージャ
　２０、２１　下位スペクトルマネージャ
　３０　セカンダリ送信局
　４０　データベース
　５０　プライマリ送信局
　１１０　通信部
　１２０　許容干渉電力量配分部
　２１０、２１１　通信部
　２２０、２２１　送信電力決定部
　２３０、２３１　運用方針決定部
　３０１　セカンダリ受信局
　３１０　通信部
　３２０　リクエスト部
　３３０　送受信部
　４１０　プライマリシステムＤＢ
　４２０　伝搬路情報ＤＢ
　４３０　運用状況ＤＢ
　４４０　セカンダリシステムＤＢ
　５０１　プライマリ受信局

Claims (10)

  1. 　第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次的に利用する二次利用を制御する第１のスペクトル制御装置であって、
    　前記第２の無線通信システムの複数のセカンダリ送信局を管理する複数の第２のスペクトル制御装置を介して、前記セカンダリ送信局が送信する前記二次利用の要求を受信する通信手段と、
    　前記第１の無線通信システムのプライマリ受信局に対する許容干渉電力量を分割し、分割した前記許容干渉電力量を前記複数の第２のスペクトル制御装置に割当てる電力量配分手段と、を備える第１のスペクトル制御装置。
  2. 　前記電力量配分手段は、前記分割した前記許容干渉電力量を、前記複数の第２のスペクトル制御装置のうち、前記二次利用の要求を送信した第２のスペクトル制御装置へ個別に割当てることを特徴とする請求項１記載の第１のスペクトル制御装置。
  3. 　前記電力量配分手段は、前記セカンダリ送信局が、単位時間当たりに、前記プライマリ受信局に対して与える前記周波数帯域内の干渉電力の許容値を、前記複数の第２スペクトル制御装置に対して付与することを特徴する請求項１または２記載の第１のスペクトル制御装置。
  4. 　前記電力量配分手段は、単位時間当たりに前記プライマリ受信局に対して与える電力スペクトル密度の許容値を、前記複数の第２スペクトル制御装置に対して付与することを特徴とする請求項３記載の第１のスペクトル制御装置。
  5. 　前記電力量配分手段は、前記複数の第２のスペクトル制御装置に対して、各第２のスペクトル制御装置に異なる時間帯を、前記周波数帯域の利用を許可する時間帯として付与することを特徴する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の第１のスペクトル制御装置。
  6. 　前記電力量配分手段は、前記複数の第２のスペクトル制御装置に対して、第２のスペクトル制御装置毎に異なるサブ帯域を、前記周波数帯域の中で利用を許可する帯域として付与することを特徴する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の第１のスペクトル制御装置。
  7. 　前記電力量配分手段は、前記複数の第２のスペクトル制御装置のうち、所定の送信出力で前記周波数帯域を二次的に利用することによって、前記プライマリ受信局に対して所定値以上の干渉を与えるセカンダリ送信局を、所定の割合を超えて管理する第２のスペクトル制御装置を、前記分割した前記許容干渉電力量を割当てる対象とする事を特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の第１のスペクトル制御装置。
  8. 　第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次的に利用する二次利用を制御するスペクトル制御システムであって、
    　前記第１の無線通信システムの情報と、前記第２の無線通信システムの情報とが少なくとも格納されたデータベースと、
    　前記第１の無線通信システムの情報に基づいて、前記第１の無線通信システムのプライマリ受信局に対する許容干渉電力量を分割し、分割した前記許容干渉電力量を前記二次利用に割当てる第１のスペクトル制御装置と、
    　前記第２の無線通信システムのセカンダリ送信局を管理し、前記セカンダリ送信局が送信する前記二次利用の要求を前記第１のスペクトル制御装置へ送信し、前記第１のスペクトル制御装置から前記分割された前記許容干渉電力量を割当てられる複数の第２のスペクトル制御装置と、
    を備えるスペクトル制御システム。
  9. 　第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次的に利用する二次利用を制御する第１のスペクトル制御装置のスペクトル制御方法であって、
    　前記第２の無線通信システムのセカンダリ送信局を管理する複数の第２のスペクトル制御装置から、前記セカンダリ送信局が送信する前記二次利用の要求を受け付け、
    　前記第１の無線通信システムのプライマリ受信局に対する許容干渉電力量を分割し、分割した前記許容干渉電力量を前記複数の第２のスペクトル制御装置に割当てるスペクトル制御方法。
  10. 　第１の無線通信システムに優先的に利用が認められている周波数帯域を、第２の無線通信システムが二次的に利用する二次利用を第１のスペクトル制御装置が制御するプログラムを記録する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、
    　前記第１のスペクトル制御装置に、
    　前記第２の無線通信システムのセカンダリ送信局を管理する複数の第２のスペクトル制御装置から、前記セカンダリ送信局が送信する前記二次利用の要求を受け付ける処理と、
    　前記第１の無線通信システムのプライマリ受信局に対する許容干渉電力量を分割し、分割した前記許容干渉電力量を前記複数の第２のスペクトル制御装置に割当てる処理と、を実行させるプログラムを記録する非一時的なコンピュータ可読媒体。
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