WO2015019389A1 - 通信システム、通信方法、管理装置及び管理プログラム - Google Patents

通信システム、通信方法、管理装置及び管理プログラム Download PDF

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WO2015019389A1
WO2015019389A1 PCT/JP2013/004810 JP2013004810W WO2015019389A1 WO 2015019389 A1 WO2015019389 A1 WO 2015019389A1 JP 2013004810 W JP2013004810 W JP 2013004810W WO 2015019389 A1 WO2015019389 A1 WO 2015019389A1
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WO
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frequency band
usage
predetermined frequency
wireless device
wireless
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/004810
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English (en)
French (fr)
Inventor
剛史 下村
Original Assignee
富士通株式会社
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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
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0453—Resources in frequency domain, e.g. a carrier in FDMA

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system for sharing radio waves.
  • wireless LAN Local Area Network
  • ISM Industry Science Medical
  • wireless systems are crowded in downtown areas.
  • multiple wireless systems can use the same frequency at the same time.
  • radio waves transmitted from the respective wireless systems interfere with each other, there is a problem that the respective wireless systems cannot perform desired wireless communication.
  • a server managing a plurality of wireless systems adjusts the frequency and transmission power used by each wireless system so that radio waves used by subordinate wireless systems do not interfere with each other.
  • the technology is disclosed.
  • the present invention solves such problems and efficiently realizes frequency sharing by a plurality of wireless systems.
  • a frequency sharing management system is provided.
  • This frequency sharing management system is capable of communicating with a wireless terminal, a plurality of wireless devices that transmit a request for use of a predetermined frequency band, and receives the use request from each of the plurality of wireless devices.
  • Receiving means storage means for storing the usage status of the predetermined frequency band, wireless device that has transmitted the received usage request based on the received usage request and the usage status stored in the storage means
  • an availability determining unit that determines whether or not the predetermined frequency band can be used, and an assigning unit that allocates the predetermined frequency band to the plurality of radio devices according to the availability determined by the availability determining unit
  • a management device including
  • the present invention efficiently realizes frequency sharing by a plurality of wireless systems.
  • the figure showing the example of composition of frequency sharing system 1 The figure showing the hardware structural example of the frequency sharing management apparatus 2
  • Diagram showing an example of a frame 6 is a diagram illustrating an example of a usage status table 70.
  • FIG. The figure showing the flowchart of the transmission process of the use request frame 50
  • a diagram showing an example of congestion The figure which shows the flowchart of use regulation frame reception processing
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of the frequency sharing system 1.
  • the frequency sharing management device 2 is a device that manages the use of a predetermined frequency band.
  • the database server is an example of the frequency sharing management device 2.
  • the predetermined frequency band is an unlicensed band that does not require a radio station license, but is not limited thereto.
  • the network 3 connects the frequency sharing management device 2, the wireless device 4a, the wireless device 4b, and the wireless device 4c so that they can communicate with each other.
  • the network 3 may be wired, wireless, or both.
  • the Internet is an example of the network 3.
  • Each wireless device forms a predetermined communication area using at least one of the unlicensed bands managed by the frequency sharing management device 2, and wirelessly communicates with the wireless terminals in the communication area.
  • a device that performs communication refers to wireless data communication between a wireless device and a wireless terminal, wireless broadcasting in which the wireless device transmits in one direction toward a wireless terminal in a communication area, and the like.
  • the wireless device 4a forms a communication area 5a and performs wireless communication with each of the wireless terminal 6aa and the wireless terminal 6ab using a license-free band.
  • Each wireless device may have the same function and configuration.
  • FIG. 1 illustrates three devices, ie, the wireless device 4a, the wireless device 4b, and the wireless device 4c, any number may be used.
  • Each wireless device is collectively referred to as a wireless device 4.
  • the access point is an example of the wireless device 4.
  • Each wireless terminal is a wireless terminal that performs wireless communication with the wireless device 4 within the communication area to which the terminal itself belongs.
  • Each wireless terminal may have the same function and configuration.
  • six radio terminals 6aa, 6ab, 6ba, 6ca, 6cb and 6cc are illustrated, but any number may be used.
  • Each wireless terminal is collectively referred to as a wireless terminal 6.
  • a smartphone is an example of the wireless terminal 6.
  • the wireless device 4 stores, for example, the frequency band managed by the frequency sharing management device 2 in advance.
  • wireless apparatus 4 may acquire the information regarding the frequency band managed by the frequency sharing management apparatus 2 via the network which is not shown in figure, and may store the acquired information.
  • the wireless device 4 stores the IP (Internet Protocol) address of the server that stores the access method to the frequency sharing management device 2, and the wireless device 4 uses this IP address to access this server. Then, an access method to the frequency sharing management apparatus 2 is acquired from this server.
  • wireless apparatus 4 may access the frequency sharing management apparatus 2, acquires the information regarding the frequency band managed by the frequency sharing management apparatus 2, and may store the acquired information. In this way, even if there is a change in the access method to the frequency sharing management device 2 or the frequency band managed by the frequency sharing management device 2, the wireless device 4 appropriately manages the frequency sharing management device 2. It is possible to update information regarding the frequency band being used.
  • Each wireless device transmits a use request to the frequency sharing management device 2 before using the frequency band managed by the frequency sharing management device 2.
  • the frequency sharing management device 2 sets usage rules according to the usage status of the frequency band in the communication area of each wireless device, and instructs each wireless device.
  • the usage rule includes availability. Further, the usage rule may include an available period when it is available, and an unavailable period when it is unavailable.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a hardware configuration example of the frequency sharing management device 2.
  • the frequency sharing management device 2 includes a processor 10, a main storage device 11, an auxiliary storage device 12, a communication interface 13, and a bus 14.
  • the processor 10 controls each device included in the frequency sharing management apparatus 2 via the bus 14.
  • a CPU Central Processing Unit
  • the main storage device 11 stores in advance programs and data related to the frequency sharing system 1 executed by the processor 10.
  • ROM Read Only Memory
  • the main storage device 11 (Only Memory) and RAM (Random Access Memory) are examples of the main storage device 11.
  • the auxiliary storage device 12 is a storage device that supplements the main storage device 11.
  • a hard disk is an example of the auxiliary storage device 12.
  • the communication interface 13 is an interface that communicates with other devices.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a hardware configuration example of the wireless device 4.
  • the wireless device 4 includes a processor 20, a main storage device 21, an auxiliary storage device 22, a communication interface 23, a position information acquisition device 24, and a bus 25.
  • the processor 20 controls each device included in the wireless device 4 via the bus 25.
  • the CPU is an example of the processor 20.
  • the main storage device 21 stores in advance programs and data related to the frequency sharing system 1 executed by the processor 20.
  • ROM and RAM are examples of the main storage device 21.
  • the auxiliary storage device 22 is a storage device that supplements the main storage device 21.
  • a hard disk is an example of the auxiliary storage device 22.
  • the communication interface 23 is an interface that communicates with other devices.
  • the location information acquisition device 24 is a device that acquires location information of the device itself. For example, GPS (Global Positioning System) is an example of the position information acquisition device 24.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the frequency sharing management device 2.
  • the frequency sharing management device 2 includes a reception unit 30, a frequency sharing management unit 31, a storage unit 32, and a transmission unit 33.
  • the receiving unit 30 is a functional unit that receives frames from other devices, and is realized by the communication interface 13.
  • the frequency sharing management unit 31 includes an extraction unit 311, a congestion degree calculation unit 312, a random number generation unit 313, an availability determination unit 314, a usage rule setting unit 315, and a frame generation unit 316.
  • the extraction unit 311 is a functional unit that extracts predetermined information from the storage unit 32 based on the frame received by the reception unit 30.
  • the congestion level calculation unit 312 is a functional unit that calculates the congestion level of the unlicensed band.
  • the random number generation unit 313 is a functional unit that generates random numbers.
  • the availability determination unit 314 is a functional unit that determines whether or not the unlicensed band can be used by the wireless device 4 according to the congestion level calculated by the congestion level calculation unit 312 and the random number generated by the random number generation unit 313. is there.
  • the usage rule setting unit 315 is a functional unit that sets rules relating to the use of the unlicensed bandwidth by the wireless device 4.
  • the frame generation unit 316 is a functional unit that generates a frame.
  • the storage unit 32 is a functional unit that stores programs and data related to the frequency sharing system 1 in advance, and is realized by the main storage device 11, the auxiliary storage device 12, and the like.
  • the transmission unit 33 is a functional unit that transmits the frame generated by the frame generation unit 316 and is realized by the communication interface 13.
  • the processor 10 reads and executes a program related to the frequency sharing system 1, thereby realizing the frequency sharing management unit 31 described above.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a functional configuration example of the wireless device 4.
  • the wireless device 4 includes a reception unit 40, an unlicensed band use processing unit 41, a storage unit 42, and a transmission unit 43.
  • the receiving unit 40 is a functional unit that receives frames from other devices, and is realized by the communication interface 23.
  • the unlicensed band use processing unit 41 is a functional unit that performs processing related to the use of the unlicensed band, and includes a position information acquisition unit 411, a use regulation setting unit 412, and a frame generation unit 413.
  • the location information acquisition unit 411 is a functional unit that acquires location information of the device itself, and is realized by the location information acquisition device 24.
  • the usage rule setting unit 412 is a functional unit that sets usage rules related to the use of the unlicensed band by the own device.
  • the frame generation unit 413 is a functional unit that generates a frame.
  • the storage unit 42 is a functional unit that stores programs and data related to the frequency sharing system 1 in advance, and is realized by one or both of the main storage device 21 and the auxiliary storage device 22.
  • the transmission unit 43 is a functional unit that transmits the frame generated by the frame generation unit 413 and is realized by the communication interface 23.
  • the processor 20 reads and executes a program related to the frequency sharing system 1, thereby realizing the above-described usage rule setting unit 412 and the frame generation unit 413.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a frame related to the frequency sharing system 1.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating an example of the usage request frame 50.
  • the use request frame 50 is a frame generated by the wireless device 4.
  • the usage request frame 50 includes an item “wireless device”, an item “frequency”, an item “position”, an item “transmission power”, an item “period”, an item “communication method”, and an item “period occupation”. Rate “and the item” frequency occupancy ".
  • the “wireless device” is an identifier that can identify the wireless device 4 that transmits the use request frame 50.
  • “Frequency” is an identifier capable of identifying a predetermined frequency band among unlicensed bands.
  • the “position” is an identifier that can identify the position of the wireless device 4 that transmits the use request frame 50.
  • Transmission power is an identifier by which the wireless device 4 can identify a power value when transmitting radio waves in the frequency band indicated by “Frequency”.
  • the “period” is an identifier that can identify a period related to use of the frequency band indicated by “frequency” by the radio apparatus 4 indicated by “radio apparatus”.
  • the “communication method” is a communication standard related to the use of the frequency band indicated by “frequency” by the wireless device 4 indicated by “wireless device” or an identifier that can identify the communication method.
  • the “time occupation ratio” is an identifier that can identify the proportion of the period in which the frequency band indicated by “frequency” is used by the wireless device 4 indicated by “wireless device” in the period indicated by “period”.
  • “Frequency occupancy” is an identifier that can identify the proportion of the frequency used by the wireless device 4 indicated by “wireless device” in the frequency band indicated by “frequency”.
  • FIG. 6B is a diagram illustrating an example of the usage rule frame 60.
  • the usage rule frame 60 is a frame generated by the frequency sharing management device 2.
  • the usage rule frame 60 includes an item “wireless device”, an item “frequency”, an item “usability”, and an item “period”.
  • the “wireless device” is an identifier that can identify the wireless device 4 that should receive the usage rule frame 60.
  • “Frequency” is an identifier that can identify a predetermined frequency band of radio waves in an unlicensed band.
  • “Usability” is an identifier that can identify the availability of the unlicensed band in the wireless device 4 indicated by “wireless device”.
  • an identifier that permits use is “1”
  • an identifier that does not allow use is “0”.
  • the “period” is an identifier that can identify a period related to use of the frequency band indicated by “frequency” by the radio apparatus 4 indicated by “radio apparatus”.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the usage status table 70 stored in the storage unit 32 of the frequency sharing management device 2.
  • the usage status table 70 includes an item “wireless device”, an item “frequency”, an item “position”, an item “transmission power”, an item “period”, an item “communication method”, and an item “period occupation”. Rate “and the item” frequency occupancy ".
  • Wireless device is an identifier capable of identifying the wireless device 4.
  • Frequency is an identifier that can identify a frequency band related to use by the wireless device 4 indicated by “wireless device”.
  • the “position” is an identifier that can identify the position of the wireless device 4 indicated by “wireless device”.
  • the “transmission power” is an identifier capable of identifying the power value when the radio device 4 indicated by “wireless device” transmits radio waves in the frequency band indicated by “frequency”.
  • Period is an identifier that can identify a period related to use of the frequency band indicated by “Frequency” by the wireless device 4 indicated by “Radio Device”.
  • the “communication method” is an identifier that can identify the communication method related to the use of the frequency band indicated by “frequency” by the wireless device 4 indicated by “wireless device”.
  • the “period occupation ratio” is an identifier that can identify the ratio of the period in which the frequency band indicated by “frequency” is used by the radio apparatus 4 indicated by “wireless apparatus” among the periods indicated by “period”.
  • “Frequency occupancy” is an identifier that can identify the proportion of the frequency used by the wireless device 4 indicated by “wireless device” in the frequency band indicated by “frequency”.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining processing when the wireless device 4 transmits the use request frame 50.
  • the wireless device 4 executes the processing shown in the flowchart of FIG. 8 when the power is turned on or when a predetermined time comes.
  • step S1 the position information acquisition unit 411 acquires the position information of the own device.
  • the usage rule setting unit 412 sets a usage rule when the own device uses the unlicensed bandwidth.
  • the usage rule refers to a frequency band to be used, a transmission power value, a period, a communication method, a period occupation ratio, and a frequency occupation ratio. These may be stored in advance in the storage unit 42 or may be input by an input unit (not shown).
  • step S3 the frame generation unit 413 generates the usage request frame 50 based on the location information acquired by the location information acquisition unit 411 in step S1 and the usage rule set by the usage rule setting unit 412 in step S2. Generate.
  • step S4 the transmission unit 43 transmits the use request frame 50 generated by the frame generation unit 413 in step S3 to the frequency sharing management apparatus 2.
  • step S1 and the process of step S2 may be reversed.
  • the wireless device 4 may execute the processing shown in the flowchart of FIG. 8 at a predetermined position. In this case, the wireless device 4 does not have to perform step S1.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining processing when the frequency sharing management device 2 performs frequency sharing management processing.
  • the frequency sharing management device 2 receives the use request frame 50 at the receiving unit 30, the frequency sharing management device 2 executes the processing shown in the flowchart of FIG.
  • step S ⁇ b> 11 the extraction unit 311 extracts a record including the same identifier as the “frequency” of the usage request frame 50 received by the receiving unit 30 from the usage status table 70.
  • the extraction unit 311 includes “position”, “transmission power”, “period occupation” among records including the same identifier as the “frequency” of the usage request frame 50 received by the reception unit 30.
  • a record storing an identifier indicating a predetermined value for “rate” or “frequency occupancy” may be extracted from the usage status table 70. By doing so, it is possible to reduce the processing overhead of the frequency sharing management device 2.
  • step S ⁇ b> 12 the congestion level calculation unit 312 calculates the congestion level related to the “frequency” of the usage request frame 50 received by the reception unit 30 based on the received usage request frame 50 and the usage status table 70. .
  • the degree of congestion is calculated by equation (1).
  • the extraction unit 311 has extracted K records from the usage status table 70 in step S11. Further, it is assumed that the congestion degree calculation unit 312 assigns an index from 1 to K to each record.
  • d k represents the distance between the wireless device 4 that has transmitted the use request frame 50 received by the receiving unit 30 and the wireless device 4 indicated by “wireless device” of the record with the index k.
  • w (d k ) represents a weighting function determined according to d.
  • p k represents a power value indicated by “transmission power” of the record with the index k.
  • u 1k represents the period occupancy indicated in the “period occupancy” of the record with the index k.
  • u 2k represents the frequency occupancy shown in the “frequency occupancy” of the record with the index k.
  • v k represents the remaining period when the wireless device 4 indicated by “wireless device” uses the frequency indicated by “frequency” in accordance with the period indicated by “period” of the record with index k. ing.
  • w (d k ) means the signal power after propagating by d, and can be calculated using an actual measurement or a propagation model. For example, when the Okumura / Kashiwa model is used as the propagation model and the propagation loss is L (d) [dB], the calculation can be performed using the equations (2) and (3).
  • f is the frequency
  • h tx is the transmitting antenna height
  • h rx is the receiving antenna height.
  • a (h rx ) varies depending on the propagation environment such as an urban area, a suburb, and an open area.
  • Equation (5) In order to make the degree of congestion easy to understand, normalization is performed using Equation (5) so as to take a numerical value from 0 to 1.
  • N 0 noise power
  • q a coefficient
  • step S13 the random number generation unit 313 generates a random number from 0 to 1.
  • step S14 the availability determination unit 314 compares the size relationship between the congestion level calculated by the congestion level calculation unit 312 in step S12 and the random number generated by the random number generation unit 313 in step S13.
  • the availability determination unit 314 determines that the degree of congestion is equal to or less than the random number
  • the process of the frequency sharing management device 2 proceeds to step S15, and when it is determined that the degree of congestion is greater than the random number, the frequency sharing management is performed.
  • the process of the apparatus 2 moves to step S18.
  • the usage rule setting unit 315 allows the wireless device 4 that has transmitted the usage request frame 50 to use the frequency band indicated by the “frequency” of the usage request frame 50, and sets the usage rule. Further, the usage rule setting unit 315 stores the determined usage rule in the usage status table 70.
  • This usage rule may include a usage period, a usage period, and an unusable period following this usage period. By doing so, it is possible to prevent the use of the unlicensed band by the radio apparatus 4 permitted to use the unlicensed band by the frequency sharing management apparatus 2 in step S15.
  • the use period and the unusable period may be stored in advance in the storage unit 32 or may be input by an input unit (not shown), for example.
  • the usage period and the unusable period may be determined according to the random number generated by the random number generation unit 313 in step S13 or the random number generation unit 313 again generates a random number in step S15. Good.
  • step S18 the usage rule setting unit 315 disables the use of the frequency band indicated by the “frequency” of the usage request frame 50 by the wireless device 4 that has transmitted the usage request frame 50, and sets the usage rule. Further, the usage rule setting unit 315 stores the determined usage rule in the usage status table 70. This usage rule may include an unusable period, an unusable period, and a usable period following the unusable period. In this way, in step S18, it is possible to prevent the wireless device 4 that is not permitted to use the unlicensed band by the frequency sharing management device 2 from continuing to refrain from using the unlicensed band. In addition, the wireless device 4 can be prevented from repeatedly transmitting the use request frame 50.
  • the use period and the unusable period may be stored in advance in the storage unit 32 or may be input by an input unit (not shown), for example. Further, the use period and the unusable period may be determined according to the random number generated by the random number generation unit 313 in step S13 or the random number generation unit 313 again generates a random number in step S18. Good.
  • step S16 the frame generation unit 316 generates the usage rule frame 60 based on the usage rule set by the usage rule setting unit 315.
  • step S17 the transmission unit 33 transmits the usage rule frame 60 generated by the frame generation unit 316 in step S16.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining processing performed when the wireless device 4 receives the usage rule frame 60.
  • the wireless device 4 executes the processing shown in the flowchart of FIG.
  • step S21 the usage rule setting unit 412 determines whether the “wireless device” has received the usage rule frame 60, which is an identifier representing the device itself. If the usage rule setting unit 412 determines that it has been received, the process of the wireless device 4 proceeds to step S22. If it is determined that it has not been received, the process of the wireless device 4 repeats the process of step S21.
  • step S22 the usage rule setting unit 412 sets the usage rule related to the own device based on the received usage rule frame 60.
  • the wireless device 4 performs wireless communication with the wireless terminal 6 based on this usage rule.
  • the wireless device 4 transmits a usage request for a predetermined frequency band to the frequency sharing management device 2, and the frequency sharing management device 2 responds to the received usage request and the usage status of the predetermined frequency band.
  • the wireless device 4 that transmitted the use request determines whether or not the predetermined frequency band can be used. Thereby, it can prevent that the radio
  • the availability determination unit 314 determines whether the congestion level calculated by the congestion level calculation unit 312 in step S12 and the random number generated by the random number generation unit 313 in step S13. Whether or not the unlicensed bandwidth is available for use by the wireless device 4 is determined according to the size relationship, but whether or not the unlicensed bandwidth is used by the wireless device 4 is determined according to the congestion level calculated by the congestion level calculation unit 312 in step S12. You may judge. For example, the availability determination unit 314 may determine that the use of the unlicensed band by the wireless device 4 is impossible when the congestion level calculated by the congestion level calculation unit 312 in step S12 exceeds a predetermined value.
  • the usage request frame 50 and the usage status table 70 may not include “period”, “communication method”, “period occupation ratio”, and “frequency occupation ratio”. By doing in this way, the data amount concerning the utilization request frame 50 and the utilization condition table 70 can be reduced.
  • the usage rule set by the usage rule setting unit 412 may not include the period, the communication method, the period occupation rate, and the frequency occupation rate.
  • the usage rule frame 60 may not include the “period”, and the usage rule setting unit 313 may not determine a period related to the use of the unlicensed band by the wireless device 4.
  • the position information acquisition unit 411 may not be provided.
  • the position information of the own device may be stored in the storage unit 42 in advance or may be input by an input unit (not shown). In this case, the wireless device 4 does not have to perform the process of step S1.
  • the wireless device 4 sets the usage rule related to its own device based on the received usage rule frame 60, but the wireless device 4 converts the usage rule included in the received usage rule frame 60 into the usage rule of its own device. It may be determined whether to perform the determination, and the determination result may be returned to the frequency management device 2.
  • the frequency sharing management device 2 receives information from the wireless device 4 that the usage rule included in the usage rule frame 60 is not used, the frequency sharing management device 2 deletes the record related to the wireless device 4 in the usage status table 70.
  • the frequency sharing management device 2 stores the set usage rule in the usage status table 70 after setting the usage rule in step S15 or step S18 of FIG. 9, but is included in the usage rule frame 60 from the wireless device 4.
  • the usage rule related to the wireless device 4 may be stored in the usage status table 70.
  • the second embodiment is an example in which availability is determined according to a period occupancy rate or a frequency occupancy rate.
  • the configuration example of the frequency sharing system 1, the hardware configuration example of the frequency sharing management device 2, the hardware configuration example of the wireless device 4, and the functional configuration example of the wireless device 4 are the same as those in the first embodiment. This will be described with reference to the example used.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a functional configuration example of the frequency sharing management device 2.
  • the frequency sharing management device 2 includes a receiving unit 80, a frequency sharing management unit 81, a storage unit 82, and a transmission unit 83.
  • the receiving unit 80 is a functional unit that receives frames from other devices, and is realized by the communication interface 13.
  • the frequency sharing management unit 81 is a functional unit that performs frequency sharing management processing, and includes an extraction unit 811, a period occupation rate determination unit 812, a frequency occupation rate determination unit 813, a usage rule setting unit 814, and a frame generation unit 815. With.
  • the extraction unit 811 is a functional unit that extracts predetermined information from the storage unit 82 based on the usage request frame 50 received by the reception unit 80.
  • the period occupancy rate determination unit 812 determines whether the license is given by the wireless device 4 according to the “period occupancy rate” of the usage request frame 50 received by the receiving unit 80 and the “period occupancy rate” of the record extracted by the extraction unit 811. It is a functional unit that determines whether or not an unnecessary bandwidth can be used.
  • the frequency occupancy rate determination unit 813 determines whether or not the license is issued by the wireless device 4 according to the “frequency occupancy rate” of the usage request frame 50 received by the receiving unit 80 and the “frequency occupancy rate” of the record extracted by the extraction unit 811 It is a functional unit that determines whether or not an unnecessary bandwidth can be used.
  • the usage rule setting unit 814 is a functional unit that sets a rule related to the use of the unlicensed bandwidth by the wireless device 4.
  • the frame generation unit 815 is a functional unit that generates a frame.
  • the storage unit 82 is a functional unit that stores programs and data related to the frequency sharing system 1 in advance, and is realized by the main storage device 11, the auxiliary storage device 12, and the like. It is assumed that the storage unit 82 stores the usage status table 70 in advance.
  • the transmission unit 83 is a functional unit that transmits the frame generated by the frame generation unit 815 and is realized by the communication interface 13.
  • the processor 10 reads and executes a program related to the frequency sharing system 1, thereby realizing the frequency sharing management unit 81 described above.
  • the frame according to the second embodiment, the transmission process of the usage request frame 50, and the reception process of the usage rule frame 60 will be described using an example using the same one as in the first embodiment.
  • FIG. 13 is a flowchart for explaining frequency sharing management processing by the frequency sharing management apparatus 2.
  • the frequency sharing management apparatus 2 executes the processing shown in the flowchart of FIG.
  • the extraction unit 811 extracts a record including the same identifier as the “frequency” of the usage request frame 50 received by the reception unit 80 from the usage status table 70.
  • step S31 the extraction unit 811 has a predetermined value for “position” and “transmission power” among records including the same identifier as the “frequency” of the usage request frame 50 received by the reception unit 80.
  • a record storing the identifier to be shown may be extracted from the usage status table 70. By doing so, it is possible to reduce the processing overhead of the frequency sharing management device 2.
  • the period occupancy determination unit 812 determines the period occupancy indicated in the “period occupancy” of the record extracted by the extraction unit 811 in step S31 and the “period occupancy” of the received use request frame 50. It is determined whether or not the sum of the period occupancy ratios shown in (1) exceeds a threshold value.
  • the threshold is 100 when the period occupancy is expressed as a percentage.
  • the threshold value is stored in the storage unit 82 in advance, but may be input by an input unit (not shown).
  • the process of the frequency sharing management device 2 proceeds to step S33, and when it is determined that the threshold value is exceeded, the processing of the frequency sharing management device 2 performs the step The process proceeds to S37.
  • the period occupation rate determination unit 813 determines the frequency occupation rate indicated in the “frequency occupation rate” of the record extracted by the extraction unit 811 in step S31 and the “frequency occupation rate” of the received use request frame 50. It is determined whether or not the sum of the frequency occupancy shown in FIG. For example, the threshold is 100 when the frequency occupancy is expressed as a percentage.
  • the threshold value is stored in the storage unit 82 in advance, but may be input by an input unit (not shown).
  • the frequency occupancy rate determination unit 813 determines that the threshold value is not exceeded, the process of the frequency sharing management device 2 proceeds to step S34, and when it is determined that the threshold value is exceeded, the processing of the frequency sharing management device 2 performs step. The process proceeds to S37.
  • step S34 the usage rule setting unit 814 allows the wireless device 4 that has transmitted the usage request frame 50 to use the frequency band indicated by “frequency” of the usage request frame 50, and sets the usage rule. Further, the usage rule setting unit 814 stores the determined usage rule in the usage status table 70.
  • the same usage rules as those in the first embodiment can be used.
  • step S37 the usage rule setting unit 814 disables the use of the frequency band indicated by the “frequency” of the usage request frame 50 by the wireless device 4 that has transmitted the usage request frame 50, and sets the usage rule. Further, the usage rule setting unit 814 stores the determined usage rule in the usage status table 70.
  • the same usage rules as those in the first embodiment can be used.
  • step S35 the frame generation unit 815 generates the usage rule frame 60 based on the usage rule set by the usage rule setting unit 814.
  • step S36 the transmission unit 83 transmits the usage rule frame 60 generated by the frame generation unit 815 in step S35.
  • the frequency sharing management device 2 determines whether or not to use the frequency sharing management apparatus 2 according to the occupation ratio related to the license-unnecessary band. Thereby, it can be prevented that there is no wireless device 4 capable of performing desired wireless communication.
  • the usage request frame 50 and the usage status table 70 may not include the “communication method”. By doing in this way, the data amount concerning the utilization request frame 50 and the utilization condition table 70 can be reduced.
  • the usage rule set by the usage rule setting unit 412 of the wireless device 4 may not include the communication method.
  • the frequency sharing management device 2 may not have the frequency occupancy determination unit 813.
  • the usage request frame 50, the usage regulation frame 60, and the usage status table 70 may not include the “frequency occupancy rate”.
  • the usage rule set by the usage rule setting unit 412 of the wireless device 4 and the usage rule setting unit 814 of the frequency sharing management device 2 may not include the frequency occupancy rate.
  • the frequency sharing management apparatus 2 does not need to perform step S33.
  • the third embodiment is an example in which the availability is determined according to whether or not a predetermined frequency band interferes.
  • the configuration example of the frequency sharing system 1, the hardware configuration example of the frequency sharing management device 2, the hardware configuration example of the wireless device 4, and the functional configuration example of the wireless device 4 are the same as those in the first embodiment. This will be described with reference to the example used.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a functional configuration example of the frequency sharing management device 2.
  • the frequency sharing management device 2 includes a reception unit 90, a frequency sharing management unit 91, a storage unit 92, and a transmission unit 93.
  • the receiving unit 90 is a functional unit that receives frames from other devices, and is realized by the communication interface 13.
  • the frequency sharing management unit 91 is a functional unit that performs frequency sharing management processing, and includes an extraction unit 911, an interference determination unit 912, a usage rule setting unit 913, and a frame generation unit 914.
  • the extraction unit 911 is a functional unit that extracts predetermined information from the storage unit 92 based on the frame received by the reception unit 90.
  • the interference determination unit 912 is a functional unit that determines whether a license-unnecessary band interferes based on the frame received by the reception unit 90 and the information extracted by the extraction unit 911.
  • the usage rule setting unit 913 is a functional unit that sets a rule related to the use of the unlicensed bandwidth by the wireless device 4.
  • the frame generation unit 914 is a functional unit that generates a frame.
  • the storage unit 92 is a functional unit that stores programs and data related to the frequency sharing system 1 in advance, and is realized by one or both of the main storage device 11 and the auxiliary storage device 12. It is assumed that the storage unit 92 stores the usage status table 70 in advance.
  • the transmission unit 93 is a functional unit that transmits the frame generated by the frame generation unit 914 and is realized by the communication interface 13. The processor 10 reads and executes a program related to the frequency sharing system 1, thereby realizing the frequency sharing management unit 91 described above.
  • the frame according to the third embodiment, the transmission process of the usage request frame 50, and the reception process of the usage rule frame 60 will be described by using the same example as in the first embodiment.
  • FIG. 15 is a flowchart for explaining processing when the frequency sharing management device 2 performs frequency sharing management processing.
  • the frequency sharing management apparatus 2 receives the use request frame 50 at the receiving unit 90, the frequency sharing management apparatus 2 executes the processing shown in the flowchart of FIG.
  • step S 41 the extraction unit 911 extracts a record including the same identifier as the “frequency” of the usage request frame 50 received by the reception unit 90 from the usage status table 70.
  • the extraction unit 911 includes “position”, “transmission power”, “period occupation” among records including the same identifier as the “frequency” of the usage request frame 50 received by the reception unit 90.
  • a record storing an identifier indicating a predetermined value for “rate” or “frequency occupancy” may be extracted from the usage status table 70. By doing so, it is possible to reduce the processing overhead of the frequency sharing management device 2.
  • step S ⁇ b> 42 the interference determination unit 912 indicates, in the “frequency” of the usage request frame 50, the wireless device 4 that has transmitted the received usage request frame 50 based on the information extracted by the extraction unit 911 in step S ⁇ b> 41. By transmitting radio waves in the frequency band with the power value indicated by “transmission power”, it is determined whether or not this frequency interferes. If the interference determination unit 912 determines that this frequency band interferes, the process of the frequency sharing management apparatus 2 proceeds to step S43. If it determines that there is no interference, the process of the frequency sharing management apparatus 2 proceeds to step S46. Transition.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining the processing in step S42. It is assumed that the frequency sharing management device 2 receives the use request frame 50 from the wireless device 4a. Here, the wireless device 4a forms a communication area 5a, and the wireless device 4b uses the same frequency band as the “frequency” of the usage request frame 50 of the wireless device 4a in the “transmission power” of the usage status table 70. It is assumed that the communication area 5b is formed with the power value indicated by ".”
  • the interference determination unit 912 determines that this frequency does not interfere.
  • the interference determination unit 912 determines that this frequency interferes.
  • the usage rule setting unit 913 allows use of each wireless device 4 determined to interfere with the interference determination unit 912 in step S42 so that interference is eliminated, or disables use. Set usage rules. Further, the usage rule setting unit 913 stores the determined usage rule in the usage status table 70. The same usage rules as those in the first embodiment can be used.
  • the usage rule setting unit 913 determines whether the wireless device 4a or the wireless device 4b is wireless. Use is permitted for the device 4 and use is prohibited for the other wireless device 4, and usage rules are set respectively.
  • the usage rule setting unit 913 may generate a random number, and determine which radio device 4 should be allowed to use according to the generated random number, or use request frame 50 May be determined to be unusable for the wireless device 4a that has transmitted.
  • step S46 the usage rule setting unit 913 determines the usage rule shown in the usage request frame 50 as the usage rule of the wireless device 4 for the wireless device 4 that has transmitted the usage request frame 50. Thereafter, the usage rule setting unit 913 stores the determined usage rule in the usage status table 70.
  • step S44 the frame generation unit 914 generates the usage rule frame 60 based on the usage rule set by the usage rule setting unit 913.
  • step S45 the transmission unit 93 transmits the usage rule frame 60 generated by the frame generation unit 914 in step S44.
  • the wireless device 4 transmits a usage request for the unlicensed band to the frequency sharing management device 2, and the frequency sharing management device 2 responds to the usage request received from the wireless device 4 and the usage status of the unlicensed band.
  • the wireless device 4 is notified of usage rules including availability to prevent the interference, and the wireless device 4 determines the usage rules of its own device according to the notified usage rules. Set. Thereby, it can be prevented that there is no wireless device 4 capable of performing desired wireless communication.
  • the usage request frame 50 and the usage status table 70 may not include “period”, “communication method”, “period occupation ratio”, and “frequency occupation ratio”. By doing in this way, the data amount concerning the utilization request frame 50 and the utilization condition table 70 can be reduced.
  • the usage rule set by the usage rule setting unit 913 may not include the period, the communication method, the period occupation rate, and the frequency occupation rate.
  • the usage rule frame 60 may not include the “period”, and the usage rule setting unit 913 does not have to determine the period related to the use of the unlicensed band by the wireless device 4.
  • the “transmission power” of the usage request frame 50 may be a minimum power value required for the wireless device 4 to perform wireless communication with the wireless terminal 6.
  • the frequency sharing management device 2 determines whether each wireless device 4 can be used using the communication area 5 that is the minimum necessary for the wireless device 4 and the wireless terminal 6 to perform wireless communication. Therefore, it is possible to allocate a predetermined frequency band more efficiently.

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Abstract

【課題】所定の周波数帯を利用し、独立に動作する複数の無線システムの管理が検討されている。例えば、複数の無線システムを管理するサーバは、電波が干渉しないように、各無線システムが利用する周波数や送信電力などを調整する。しかし、調整した結果、所望の無線通信を行える無線システムが存在しない可能性がある。 【解決手段】無線端末と、無線端末と通信可能で、所定の周波数帯の利用要求を送信する複数の無線装置と、複数の無線装置それぞれから利用要求を受信する受信手段、所定の周波数帯の利用状況を記憶する記憶手段、利用要求、及び、利用状況に基づいて、利用要求を送信した無線装置に対して、所定の周波数帯の利用可否を定める利用可否決定手段及び、利用可否決定手段により定められた利用可否に応じて複数の無線装置に所定の周波数帯を割り当てる割当手段、を含む管理装置と、を有するシステム。

Description

通信システム、通信方法、管理装置及び管理プログラム
本発明は電波の共有を行う場合の無線通信システムに関する。
　近年、スマートフォンやスレート端末の普及に伴い、無線通信での通信量が膨大になっているため、データオフロードへの需要が高まっている。そのため、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）のアクセスポイントを街頭や建物内に設置してデータオフロードを実現している。無線ＬＡＮのアクセスポイントを用いた無線システムは、ＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｍｅｄｉｃａｌ）バンドなどの免許不要帯域を利用しているため、無線システムの事業者や、個人がアクセスポイントを自由に設置できる。
　その結果、繁華街などでは無線システムが密集する。無線システムが密集した場合では、複数の無線システムが同時に同じ周波数を利用することが起こりえる。この場合、夫々の無線システムから送信される電波が干渉するため、夫々の無線システムが所望の無線通信を行えないという問題がある。
　従って、所定の周波数帯の電波を利用し、独立に動作する無線システムにおいても複数の無線システムを管理することが検討されている。例えば、特許文献１には、複数の無線システムを管理しているサーバが、配下の無線システムが使用する電波が干渉しないように、個々の無線システムが利用する周波数や送信電力などを調整している技術が開示されている。
特開２０１２－１４７２１６号公報
　しかし、特許文献１に記載されている技術では、配下の無線システムが使用する電波が干渉しないために、個々の無線システムが利用する周波数や送信電力を調整した結果、所望の無線通信を行える無線システムが存在しない可能性が生じるという課題がある。
　本発明は、このような課題を解決し、複数の無線システムによる周波数共有を効率よく実現する。
　１つの実施形態によれば、周波数共有管理システムが提供される。この周波数共有管理システムは、無線端末と、前記無線端末と通信可能であって、所定の周波数帯の利用要求を送信する複数の無線装置と、前記複数の無線装置それぞれから、前記利用要求を受信する受信手段、前記所定の周波数帯の利用状況を記憶する記憶手段、前記受信した利用要求と、前記記憶手段に記憶されている利用状況とに基づいて、前記受信した利用要求を送信した無線装置に対して、前記所定の周波数帯の利用可否を定める利用可否決定手段及び、前記利用可否決定手段により定められた利用可否に応じて前記複数の無線装置に前記所定の周波数帯を割り当てる割当手段、を含む管理装置と、を有する。
本発明は、複数の無線システムによる周波数共有を効率よく実現する。
周波数共有システム１の構成例を表す図 周波数共有管理装置２のハードウエア構成例を表す図 無線装置４のハードウエア構成例を表す図 第１の実施形態における、周波数共有管理装置２の機能構成例を表す図 第１の実施形態における、無線装置４の機能構成例を表す図 フレームの例を表す図 利用状況テーブル７０の例を表す図である。 利用要求フレーム５０の送信処理のフローチャートを表す図 第１の実施形態における、周波数共有管理処理のフローチャートを表す図 混雑度の例を表す図 利用規定フレーム受信処理のフローチャートを表す図 第２の実施形態における、周波数共有管理装置２の機能構成例を表す図 第２の実施形態における、周波数共有管理処理のフローチャートを表す図 第３の実施形態における、周波数共有管理装置２の機能構成例を表す図 第３の実施形態における、周波数共有管理処理のフローチャートを表す図 ステップＳ４２の処理を説明するための図
　以下に図面を参照して、第１の実施形態に係る周波数共有システムについて説明する。
　図１は、周波数共有システム１の構成例を表す図である。周波数共有管理装置２は、所定の周波数帯の利用を管理する装置である。例えば、データベースサーバは周波数共有管理装置２の一例である。以下では、所定の周波数帯は、無線局免許状を必要としない免許不要帯域とするが、これに限らない。ネットワーク３は周波数共有管理装置２と、無線装置４ａと、無線装置４ｂと、無線装置４ｃとの間を通信可能に接続する。ネットワーク３は有線又は無線、若しくは両方のいずれでも構わない。例えば、インターネットはネットワーク３の一例である。
　各無線装置は、周波数共有管理装置２により管理されている免許不要帯域のうち、少なくとも１つの周波数帯を利用して、所定の通信エリアを形成して、この通信エリア内にある無線端末と無線通信を行う装置である。ここで、無線通信とは、無線装置と、無線端末との間の無線データ通信や、無線装置が通信エリア内の無線端末に向けて一方向に送信を行う無線放送などをさす。例えば、無線装置４ａは、通信エリア５ａを形成し、免許不要帯域を利用して、無線端末６ａａと、無線端末６ａｂとのそれぞれと無線通信を行う。各無線装置はいずれも同じ機能と、構成とを有してもよい。図１では、無線装置４ａと、無線装置４ｂと、無線装置４ｃとの３台を例示しているが、何台あってもよい。各無線装置を総称して、無線装置４と記載する。例えば、アクセスポイントは無線装置４の一例である。
　各無線端末は、自端末が属している通信エリア内において、無線装置４との無線通信を行う無線端末である。また、各無線端末は、いずれも同じ機能と、構成とを有してもよい。図１では、無線端末６ａａと、無線端末６ａｂと、無線端末６ｂａと、無線端末６ｃａと、無線端末６ｃｂと、無線端末６ｃｃとの６台を例示しているが、何台あっても構わない。各無線端末を総称して、無線端末６と記載する。例えば、スマートフォンは無線端末６の一例である。
　無線装置４は、周波数共有管理装置２に管理されている周波数帯を、例えば、予め格納している。または、無線装置４は、図示しないネットワークを介して、周波数共有管理装置２に管理されている周波数帯に関する情報を取得し、取得した情報を格納してもよい。例えば、無線装置４は、周波数共有管理装置２へのアクセス方法を格納しているサーバのＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）アドレスを格納しており、無線装置４はこのＩＰアドレスを用いて、このサーバにアクセスし、このサーバから周波数共有管理装置２へのアクセス方法を取得する。そして、無線装置４は、周波数共有管理装置２にアクセスし、周波数共有管理装置２に管理されている周波数帯に関する情報を取得し、取得した情報を格納してもよい。このようにすることで、周波数共有管理装置２へのアクセス方法や、周波数共有管理装置２に管理されている周波数帯に変更があっても、無線装置４は適宜、周波数共有管理装置２に管理されている周波数帯に関する情報を更新することができる。
　各無線装置は周波数共有管理装置２に管理されている周波数帯を利用する前に、周波数共有管理装置２に利用要求を送信する。周波数共有管理装置２は各無線装置の通信エリアにおける該周波数帯の利用状況に応じて利用規定を設定し、各無線装置に指令する。利用規定には利用可否が含まれる。また、利用規定は、利用可能な場合には利用可能期間、利用不可の場合には利用不可期間を含んでもよい。
　図２は、周波数共有管理装置２のハードウエア構成例を表す図である。周波数共有管理装置２は、プロセッサ１０と、主記憶装置１１と、補助記憶装置１２と、通信インターフェイス１３と、バス１４とを有する。
　プロセッサ１０は、バス１４を介して周波数共有管理装置２が有する各デバイスを制御する。例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）はプロセッサ１０の一例である。主記憶装置１１は、プロセッサ１０により実行される周波数共有システム１に係るプログラムやデータなどを予め記憶している。例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　　　
　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）や、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）は、主記憶装置１１の一例である。補助記憶装置１２は、主記憶装置１１を補う記憶装置である。例えば、ハードディスクは補助記憶装置１２の一例である。通信インターフェイス１３は、他の装置との通信を行うインターフェイスである。
　図３は、無線装置４のハードウエア構成例を表す図である。無線装置４は、プロセッサ２０と、主記憶装置２１と、補助記憶装置２２と、通信インターフェイス２３と、位置情報取得装置２４と、バス２５とを有する。
　プロセッサ２０は、バス２５を介して無線装置４が有する各デバイスを制御する。例えば、ＣＰＵはプロセッサ２０の一例である。主記憶装置２１は、プロセッサ２０により実行される周波数共有システム１に係るプログラムやデータなどを予め記憶している。例えば、ＲＯＭや、ＲＡＭは、主記憶装置２１の一例である。補助記憶装置２２は、主記憶装置２１を補う記憶装置である。例えば、ハードディスクは補助記憶装置２２の一例である。通信インターフェイス２３は、他の装置との通信を行うインターフェイスである。位置情報取得装置２４は、自装置の位置情報を取得する装置である。例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）は位置情報取得装置２４の一例である。
　図４は、周波数共有管理装置２の構成例を表す図である。周波数共有管理装置２は、受信部３０と、周波数共有管理部３１と、記憶部３２と、送信部３３とを有する。
受信部３０は、他の装置からのフレームを受信する機能ユニットであり、通信インターフェイス１３により実現される。
　周波数共有管理部３１は、抽出部３１１と、混雑度算出部３１２と、乱数生成部３１３と、利用可否判定部３１４と、利用規定設定部３１５と、フレーム生成部３１６とを備える。
　抽出部３１１は、受信部３０により受信されたフレームに基づいて、記憶部３２から所定の情報を抽出する機能ユニットである。混雑度算出部３１２は、免許不要帯域の混雑度を算出する機能ユニットである。
　乱数生成部３１３は、乱数を生成する機能ユニットである。利用可否判定部３１４は、混雑度算出部３１２により算出された混雑度と、乱数生成部３１３により生成された乱数とに応じて、無線装置４による免許不要帯域の利用可否を判定する機能ユニットである。
利用規定設定部３１５は、免許不要帯域を無線装置４が利用する際に係る規定を設定する機能ユニットである。フレーム生成部３１６は、フレームを生成する機能ユニットである。
　記憶部３２は、周波数共有システム１に係るプログラムやデータが予め格納している機能ユニットであり、主記憶装置１１と、補助記憶装置１２となどにより実現される。送信部３３は、フレーム生成部３１６により生成されたフレームを送信する機能ユニットであり、通信インターフェイス１３により実現される。
　プロセッサ１０が周波数共有システム１に係るプログラムを読み込んで、実行することで、上述の周波数共有管理部３１を実現する。
　図５は、無線装置４の機能構成例を表す図である。無線装置４は、受信部４０と、免許不要帯域利用処理部４１と、記憶部４２と、送信部４３とを有する。
　受信部４０は、他の装置からのフレームを受信する機能ユニットであり、通信インターフェイス２３により実現される。免許不要帯域利用処理部４１は、免許不要帯域の利用に係る処理を行う機能ユニットであり、位置情報取得部４１１と、利用規定設定部４１２と、フレーム生成部４１３とを備える。
　位置情報取得部４１１は、自装置の位置情報を取得する機能ユニットであり、位置情報取得装置２４により実現される。利用規定設定部４１２は、自装置により免許不要帯域の利用に係る利用規定を設定する機能ユニットである。フレーム生成部４１３は、フレームを生成する機能ユニットである。
　記憶部４２は、周波数共有システム１に係るプログラムやデータを予め格納している機能ユニットであり、主記憶装置２１と、補助記憶装置２２とのいずれか又は両方により実現される。送信部４３は、フレーム生成部４１３により生成されたフレームを送信する機能ユニットであり、通信インターフェイス２３により実現される。
　プロセッサ２０が周波数共有ステム１に係るプログラムを読み込んで、実行することで、上述の利用規定設定部４１２と、フレーム生成部４１３とを実現する。
　図６は、周波数共有システム１に係るフレームの例を表す図である。
　図６（ａ）は、利用要求フレーム５０の例を表す図である。利用要求フレーム５０は、無線装置４により生成されるフレームである。
　利用要求フレーム５０には、項目「無線装置」と、項目「周波数」と、項目「位置」と、項目「送信電力」と、項目「期間」と、項目「通信方式」と、項目「期間占有率」と、項目「周波数占有率」とを含む。
　「無線装置」は、利用要求フレーム５０を送信する無線装置４を識別可能な識別子である。「周波数」は、免許不要帯域のうち所定の周波数帯を識別可能な識別子である。「位置」は、利用要求フレーム５０を送信する無線装置４の位置を識別可能な識別子である。
　「送信電力」は、無線装置４が、「周波数」に示される周波数帯の電波を送信する際の電力値を識別可能な識別子である。「期間」は、「無線装置」に示される無線装置４による「周波数」に示される周波数帯の利用に係る期間を識別可能な識別子である。「通信方式」は、「無線装置」に示される無線装置４による「周波数」に示される周波数帯の利用に係る通信規格、または、通信方式を識別可能な識別子である。
　「時間占有率」は、「期間」に示される期間のうち、「無線装置」に示される無線装置４により「周波数」に示される周波数帯を利用される期間の割合を識別可能な識別子である。「周波数占有率」は、「周波数」に示される周波数帯のうち、「無線装置」に示される無線装置４により利用される周波数の割合を識別可能な識別子である。
　図６（ｂ）は、利用規定フレーム６０の例を表す図である。利用規定フレーム６０は、周波数共有管理装置２により生成されるフレームである。
　利用規定フレーム６０には、項目「無線装置」と、項目「周波数」と、項目「利用可否」と、項目「期間」とを含む。
　「無線装置」は、利用規定フレーム６０を受信すべき無線装置４を識別可能な識別子である。「周波数」は、免許不要帯域の電波のうち所定の周波数帯を識別可能な識別子である。「利用可否」は、「無線装置」に示される無線装置４における免許不要帯域の利用可否を識別可能な識別子である。ここで、利用を認める識別子を「１」とし、利用を認めない識別子を「０」とする。「期間」は、「無線装置」に示される無線装置４による「周波数」に示される周波数帯の利用に係る期間を識別可能な識別子である。
　図７は、周波数共有管理装置２の記憶部３２に格納されている利用状況テーブル７０の例を表す図である。
　利用状況テーブル７０には、項目「無線装置」と、項目「周波数」と、項目「位置」と、項目「送信電力」と、項目「期間」と、項目「通信方式」と、項目「期間占有率」と、項目「周波数占有率」とを含む。
　「無線装置」は、無線装置４を識別可能な識別子である。「周波数」は、「無線装置」に示される無線装置４による利用に係る周波数帯を識別可能な識別子である。「位置」は、「無線装置」に示される無線装置４の位置を識別可能な識別子である。「送信電力」は、「無線装置」に示される無線装置４により、「周波数」に示される周波数帯の電波を送信する際の電力値を識別可能な識別子である。
　「期間」は、「無線装置」に示される無線装置４による「周波数」に示される周波数帯の利用に係る期間を識別可能な識別子である。「通信方式」は、「無線装置」に示される無線装置４による「周波数」に示される周波数帯の利用に係る通信方式を識別可能な識別子である。
　「期間占有率」は、「期間」に示される期間のうち、「無線装置」に示される無線装置４により「周波数」に示される周波数帯を利用される期間の割合を識別可能な識別子である。「周波数占有率」は、「周波数」に示される周波数帯のうち、「無線装置」に示される無線装置４により利用される周波数の割合を識別可能な識別子である。
　図８は、無線装置４が利用要求フレーム５０を送信する際の処理を説明するフローチャートである。例えば、無線装置４は電源が入った場合や、所定の時刻になると、図８のフローチャートに表される処理を実行する。
　ステップＳ１において、位置情報取得部４１１は自装置の位置情報を取得する。
　ステップＳ２において、利用規定設定部４１２は、自装置が免許不要帯域を利用する際の利用規定を設定する。ここで、利用規定は、利用する周波数帯と、送信電力値と、期間と、通信方式と、期間占有率と、周波数占有率とを指す。これらは予め記憶部４２に格納されていてもよいし、図示しない入力部により入力されてもよい。
　ステップＳ３において、フレーム生成部４１３は、ステップＳ１において位置情報取得部４１１により取得された位置情報と、ステップＳ２において利用規定設定部４１２により設定された利用規定とに基づいて、利用要求フレーム５０を生成する。
　ステップＳ４において、送信部４３は、ステップＳ３においてフレーム生成部４１３により生成された利用要求フレーム５０を、周波数共有管理装置２に対して送信する。
　ここで、ステップＳ１の処理と、ステップＳ２の処理との順番は逆でも構わない。ここで、無線装置４は、例えば、所定の位置において、図８のフローチャートに表される処理を実行してもよい。この場合は、無線装置４はステップＳ１の処理を行わなくてよい。
　図９は、周波数共有管理装置２が周波数共有管理処理を行う際の処理を説明するフローチャートである。周波数共有管理装置２は、受信部３０において利用要求フレーム５０を受信すると、図９のフローチャートに表される処理を実行する。
　ステップＳ１１において、抽出部３１１は、受信部３０により受信された利用要求フレーム５０の「周波数」と同一の識別子を含むレコードを、利用状況テーブル７０から抽出する。
　なお、ステップＳ１１において、抽出部３１１は、受信部３０により受信された利用要求フレーム５０の「周波数」と同一の識別子を含むレコードのうち、「位置」や、「送信電力」や、「期間占有率」や、「周波数占有率」が所定の値を示す識別子を格納しているレコードを、利用状況テーブル７０から抽出してもよい。このようにすることで、周波数共有管理装置２の処理のオーバヘッドを減らすことが可能である。
　ステップＳ１２において、混雑度算出部３１２は、受信部３０により受信された利用要求フレーム５０の「周波数」に係る混雑度を、受信した利用要求フレーム５０と、利用状況テーブル７０とに基づいて算出する。例えば、混雑度は式（１）により算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　なお、ここでは、ステップＳ１１において、抽出部３１１は、利用状況テーブル７０からＫ個のレコードを抽出したとする。また、混雑度算出部３１２は、それぞれのレコードに対して１から、Ｋまでのインデックスを割り当てるとする。
　ｄｋは、受信部３０により受信された利用要求フレーム５０を送信した無線装置４と、インデックスがｋのレコードの「無線装置」に示される無線装置４との距離を表している。ｗ（ｄｋ）はｄに応じて定まる重みづけ関数を表している。ｐｋは、インデックスがｋのレコードの「送信電力」に示される電力値を表している。ｕ1ｋは、インデックスがｋのレコードの「期間占有率」に示される期間占有率を表している。ｕ２ｋは、インデックスがｋのレコードの「周波数占有率」に示される周波数占有率を表している。ｖｋは、インデックスがｋのレコードの「期間」に示される期間に応じて、「無線装置」に示される無線装置４が、「周波数」に示される周波数を利用する際の残りの期間を表している。
　ｗ（ｄｋ）はｄだけ伝搬した後の信号電力を意味し、実測または伝搬モデルを使って計算することができる。例えば、伝搬モデルに奥村・秦モデルを用い、伝搬損失をＬ（ｄ）［ｄＢ］とすると、式（２）、式（３）を用いて計算できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ここで、ｆは周波数、ｈｔｘは送信アンテナ高、ｈｒｘは受信アンテナ高を表す。ａ（ｈｒｘ）は市街地、郊外、開放地などの伝搬環境により異なり、市街地の場合は式（４）のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　混雑度を分かりやすくするために、０から１までの数値を取るように式（５）を用いて規格化を行う。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　ここで、Ｎ０は雑音電力を表し、ｑは係数を表しており、Ｃ＝ｑ×Ｎ０の時にｆ（Ｃ）＝０．５となる。例としてｑ＝０．００１の場合のｆ（Ｃ）のグラフを図１０に表す。
　ステップＳ１３において、乱数生成部３１３は、０から１の乱数を生成する。
　ステップＳ１４において、利用可否判定部３１４は、ステップＳ１２において混雑度算出部３１２により算出された混雑度と、ステップＳ１３において乱数生成部３１３により生成された乱数との大小関係を比較する。利用可否判定部３１４は、混雑度は乱数以下であると判定した場合は、周波数共有管理装置２の処理はステップＳ１５に移行し、混雑度は乱数より大きいと判定された場合は、周波数共有管理装置２の処理はステップＳ１８に移行する。
　ステップＳ１５において、利用規定設定部３１５は、利用要求フレーム５０を送信した無線装置４により、利用要求フレーム５０の「周波数」に示される周波数帯を利用されるのを可とし、利用規定を定める。また、利用規定設定部３１５は、定めた利用規定を利用状況テーブル７０に格納する。この利用規定は利用期間や、利用期間及びこの利用期間に続く利用不可期間などを含めてもよい。このようにすることで、ステップＳ１５において、周波数共有管理装置２により免許不要帯域の利用を許可された無線装置４により、免許不要帯域が利用され続けるのを防ぐことができる。ここで、利用期間と、利用不可期間とは、例えば、記憶部３２に予め格納されていてもよいし、図示しない入力部により入力されてもよい。また、利用期間と、利用不可期間とは、ステップＳ１３において乱数生成部３１３により生成された乱数や、ステップＳ１５において再び乱数生成部３１３は乱数を生成し、この乱数などに応じて定められてもよい。
　ステップＳ１８において、利用規定設定部３１５は、利用要求フレーム５０を送信した無線装置４により、利用要求フレーム５０の「周波数」に示される周波数帯を利用されるのを不可とし、利用規定を定める。また、利用規定設定部３１５は、定めた利用規定を利用状況テーブル７０に格納する。この利用規定は利用不可期間や、利用不可期間及びこの利用不可期間に続く利用期間などを含めてもよい。このようにすることで、ステップＳ１８において、周波数共有管理装置２により免許不要帯域の利用を許可されない無線装置４により、免許不要帯域の利用が控えられ続けるのを防ぐことができる。また、この無線装置４が利用要求フレーム５０を繰り返し送信するのを防ぐことが出来る。ここで、利用期間と、利用不可期間とは、例えば、記憶部３２に予め格納されていてもよいし、図示しない入力部により入力されてもよい。また、利用期間と、利用不可期間とは、ステップＳ１３において乱数生成部３１３において生成された乱数や、ステップＳ１８において再び乱数生成部３１３は乱数を生成し、この乱数などに応じて定められてもよい。
　ステップＳ１６において、フレーム生成部３１６は、利用規定設定部３１５により定めた利用規定に基づいて、利用規定フレーム６０を生成する。
　ステップＳ１７において、送信部３３は、ステップＳ１６においてフレーム生成部３１６により生成された利用規定フレーム６０を送信する。
　図１１は、無線装置４が利用規定フレーム６０を受信した際に行う処理を説明するフローチャートである。無線装置４は、利用要求フレーム５０を送信すると、図１１のフローチャートに表される処理を実行する。
　ステップＳ２１において、利用規定設定部４１２は、「無線装置」が自装置を表す識別子である利用規定フレーム６０を受信したかを判定する。利用規定設定部４１２は、受信したと判定すると、無線装置４の処理はステップＳ２２に移行し、受信していないと判定すると、無線装置４の処理はステップＳ２１の処理を繰り返す。
　ステップＳ２２において、利用規定設定部４１２は、受信した利用規定フレーム６０に基づいて、自装置に係る利用規定を設定する。無線装置４は、この利用規定に基づいて無線端末６と無線通信を行う。
　このように、無線装置４は、所定の周波数帯の利用要求を周波数共有管理装置２に対して送信し、周波数共有管理装置２は受信した利用要求と、所定の周波数帯の利用状況とに応じて、利用要求を送信した無線装置４による所定の周波数帯の利用可否を定める。これにより、所望の無線通信を行える無線装置４が存在しないことを防ぐことができる。
　ここで、第１の実施形態では、ステップＳ１４において利用可否判定部３１４は、ステップＳ１２において混雑度算出部３１２により算出された混雑度と、ステップＳ１３において乱数生成部３１３により生成された乱数との大小関係に応じて、無線装置４による免許不要帯域の利用可否を判定したが、ステップＳ１２において混雑度算出部３１２により算出された混雑度に応じて、無線装置４による免許不要帯域の利用可否を判定してもよい。例えば、利用可否判定部３１４は、ステップＳ１２において混雑度算出部３１２により算出された混雑度が所定の値を上回ると、無線装置４による免許不要帯域の利用を不可と判定してよい。
　ここで、利用要求フレーム５０と、利用状況テーブル７０とは「期間」と、「通信方式」と、「期間占有率」と、「周波数占有率」とは含まなくても構わない。このようにすることで、利用要求フレーム５０と、利用状況テーブル７０とに係るデータ量を削減することができる。また、この場合において、利用規定設定部４１２により設定される利用規定は、期間と、通信方式と、期間占有率と、周波数占有率とを含まなくてもよい。また、この場合において、利用規定フレーム６０は「期間」は含まなくてよく、利用規定設定部３１３は、無線装置４による免許不要帯域の利用に係る期間を定めなくてよい。
　ここで、無線装置４は所定の位置に固定されている場合は、位置情報取得部４１１を有さなくても構わない。この場合は、自装置の位置情報は記憶部４２に予め格納されているか、図示しない入力部により入力されてもよい。この場合は、無線装置４はステップＳ１の処理を行わなくてもよい。
　ここで、無線装置４は受信した利用規定フレーム６０に基づいて、自装置に係る利用規定を設定したが、無線装置４は受信した利用規定フレーム６０に含まれる利用規定を自装置の利用規定にするか否かを判定し、判定結果を周波数管理装置２に応答してもよい。周波数共有管理装置２は、無線装置４から利用規定フレーム６０に含まれる利用規定を使用しない旨を受信したら、利用状況テーブル７０において、この無線装置４に係るレコードを削除する。または、周波数共有管理装置２は図９のステップＳ１５、又は、ステップＳ１８において利用規定を設定した後に、設定した利用規定を利用状況テーブル７０に格納したが、無線装置４から利用規定フレーム６０に含まれる利用規定を使用する旨を受信したら、この無線装置４に係る利用規定を利用状況テーブル７０に格納してもよい。
　次に第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態と異なり、期間占有率や、周波数占有率に応じて利用可否を定める例である。
　周波数共有システム１の構成例と、周波数共有管理装置２のハードウエア構成例と、無線装置４のハードウエア構成例と、無線装置４の機能構成例とについては第１の実施形態と同じものを用いた例により説明する。
　図１２は、周波数共有管理装置２の機能構成例を表す図である。周波数共有管理装置２は、受信部８０と、周波数共有管理部８１と、記憶部８２と、送信部８３とを有する。
　受信部８０は、他の装置からのフレームを受信する機能ユニットであり、通信インターフェイス１３により実現される。周波数共有管理部８１は、周波数共有管理処理を行う機能ユニットであり、抽出部８１１と、期間占有率判定部８１２と、周波数占有率判定部８１３と、利用規定設定部８１４と、フレーム生成部８１５とを備える。
　抽出部８１１は、受信部８０により受信された利用要求フレーム５０に基づいて、記憶部８２から所定の情報を抽出する機能ユニットである。期間占有率判定部８１２は、受信部８０により受信された利用要求フレーム５０の「期間占有率」と、抽出部８１１により抽出されたレコードの「期間占有率」とに応じて無線装置４による免許不要帯域の利用可否を判定する機能ユニットである。
　周波数占有率判定部８１３は、受信部８０により受信された利用要求フレーム５０の「周波数占有率」と、抽出部８１１により抽出されたレコードの「周波数占有率」とに応じて無線装置４による免許不要帯域の利用可否を判定する機能ユニットである。利用規定設定部８１４は、免許不要帯域を無線装置４が利用する際に係る規定を設定する機能ユニットである。フレーム生成部８１５は、フレームを生成する機能ユニットである。
　記憶部８２は、周波数共有システム１に係るプログラムやデータが予め格納している機能ユニットであり、主記憶装置１１と、補助記憶装置１２となどにより実現される。記憶部８２は、利用状況テーブル７０を予め格納しているとする。送信部８３は、フレーム生成部８１５により生成されたフレームを送信する機能ユニットであり、通信インターフェイス１３により実現される。
　プロセッサ１０が周波数共有システム１に係るプログラムを読み込んで、実行することで、上述の周波数共有管理部８１を実現する。
　第２の実施形態に係るフレームと、利用要求フレーム５０の送信処理と、利用規定フレーム６０の受信処理とについては、第１の実施形態と同じものを用いた例により説明する。
　図１３は、周波数共有管理装置２による周波数共有管理処理を説明するフローチャートである。周波数共有管理装置２は、受信部８０において利用要求フレーム５０を受信すると、図１３のフローチャートに表される処理を実行する。
ステップＳ３１において、抽出部８１１は、受信部８０により受信された利用要求フレーム５０の「周波数」と同一の識別子を含むレコードを、利用状況テーブル７０から抽出する。
　なお、ステップＳ３１において、抽出部８１１は、受信部８０により受信された利用要求フレーム５０の「周波数」と同一の識別子を含むレコードのうち、「位置」や、「送信電力」が所定の値を示す識別子を格納しているレコードを、利用状況テーブル７０から抽出してもよい。このようにすることで、周波数共有管理装置２の処理のオーバヘッドを減らすことが可能である。
　ステップＳ３２において、期間占有率判定部８１２は、ステップＳ３１において抽出部８１１により抽出されたレコードの「期間占有率」に示される期間占有率それぞれと、受信した利用要求フレーム５０の「期間占有率」に示される期間占有率との合計が閾値を超えるか判定する。例えば、閾値は、期間占有率が百分率で表されている場合は１００である。ここで、閾値は予め記憶部８２に格納されているとするが、図示しない入力部により入力されてもよい。期間占有率判定部８１２が、閾値を超えないと判定した場合は、周波数共有管理装置２の処理はステップＳ３３に移行し、閾値を超えると判定した場合は、周波数共有管理装置２の処理はステップＳ３７に移行する。
　ステップＳ３３において、期間占有率判定部８１３は、ステップＳ３１において抽出部８１１により抽出されたレコードの「周波数占有率」に示される周波数占有率それぞれと、受信した利用要求フレーム５０の「周波数占有率」に示される周波数占有率との合計が閾値を超えるか判定する。例えば、閾値は、周波数占有率が百分率で表されている場合は１００である。ここで、閾値は予め記憶部８２に格納されているとするが、図示しない入力部により入力されてもよい。周波数占有率判定部８１３が、閾値を超えないと判定した場合は、周波数共有管理装置２の処理はステップＳ３４に移行し、閾値を超えると判定した場合は、周波数共有管理装置２の処理はステップＳ３７に移行する。
　ステップＳ３４において、利用規定設定部８１４は、利用要求フレーム５０を送信した無線装置４により、利用要求フレーム５０の「周波数」に示される周波数帯を利用されるのを可とし、利用規定を定める。また、利用規定設定部８１４は、定めた利用規定を利用状況テーブル７０に格納する。ここで、この利用規定は、第１の実施形態と同じものを用いることができる。
　ステップＳ３７において、利用規定設定部８１４は、利用要求フレーム５０を送信した無線装置４により、利用要求フレーム５０の「周波数」に示される周波数帯を利用されるのを不可とし、利用規定を定める。また、利用規定設定部８１４は、定めた利用規定を利用状況テーブル７０に格納する。ここで、この利用規定は、第１の実施形態と同じものを用いることができる。
　ステップＳ３５において、フレーム生成部８１５は、利用規定設定部８１４により定めた利用規定に基づいて、利用規定フレーム６０を生成する。
　ステップＳ３６において、送信部８３は、ステップＳ３５においてフレーム生成部８１５により生成された利用規定フレーム６０を送信する。
このように、周波数共有管理装置２は、免許不要帯域に係る占有率に応じて、利用可否を定める。これにより、所望の無線通信を行える無線装置４が存在しないことを防ぐことが可能となる。
　ここで、利用要求フレーム５０と、利用状況テーブル７０とは「通信方式」を含まなくても構わない。このようにすることで、利用要求フレーム５０と、利用状況テーブル７０とに係るデータ量を削減することができる。また、この場合において、無線装置４の利用規定設定部４１２と、により設定される利用規定は通信方式を含まなくてもよい。
　ここで、第２の実施形態において、占有率として、期間占有率と、周波数占有率とを用いた例を説明したが、いずれか１つでもよい。例えば、期間占有率を用いて、周波数占有率を用いない場合は、周波数共有管理装置２は周波数占有率判定部８１３を有さなくてもよい。また、利用要求フレーム５０と、利用規定フレーム６０と、利用状況テーブル７０とは、「周波数占有率」を含まなくても構わない。また、無線装置４の利用規定設定部４１２と、周波数共有管理装置２の利用規定設定部８１４とにより設定される利用規定は周波数占有率を含まなくてよい。また、周波数共有管理装置２は、ステップＳ３３を行わなくてもよい。
　次に第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、第１の実施形態と、第２の実施形態と異なり、所定の周波数帯が干渉するか否かに応じて、利用可否を定める例である。
　周波数共有システム１の構成例と、周波数共有管理装置２のハードウエア構成例と、無線装置４のハードウエア構成例と、無線装置４の機能構成例とについては第１の実施形態と同じものを用いた例により説明する。
　図１４は、周波数共有管理装置２の機能構成例を表す図である。周波数共有管理装置２は、受信部９０と、周波数共有管理部９１と、記憶部９２と、送信部９３とを有する。
受信部９０は、他の装置からのフレームを受信する機能ユニットであり、通信インターフェイス１３により実現される。周波数共有管理部９１は、周波数共有管理処理を行う機能ユニットであり、抽出部９１１と、干渉判定部９１２と、利用規定設定部９１３と、フレーム生成部９１４とを備える。
　抽出部９１１は、受信部９０により受信されたフレームに基づいて、記憶部９２から所定の情報を抽出する機能ユニットである。干渉判定部９１２は、受信部９０により受信されたフレームと、抽出部９１１により抽出された情報とに基づいて、免許不要帯域が干渉するかを判定する機能ユニットである。
利用規定設定部９１３は、免許不要帯域を無線装置４が利用する際に係る規定を設定する機能ユニットである。フレーム生成部９１４は、フレームを生成する機能ユニットである。
　記憶部９２は、周波数共有システム１に係るプログラムやデータが予め格納している機能ユニットであり、主記憶装置１１と、補助記憶装置１２とのいずれか又は両方により実現される。記憶部９２は、利用状況テーブル７０を予め格納しているとする。送信部９３は、フレーム生成部９１４により生成されたフレームを送信する機能ユニットであり、通信インターフェイス１３により実現される。
プロセッサ１０が周波数共有システム１に係るプログラムを読み込んで、実行することで、上述の周波数共有管理部９１を実現する。
　第３の実施形態に係るフレームと、利用要求フレーム５０の送信処理と、利用規定フレーム６０の受信処理とについては、第１の実施形態と同じものを用いた例により説明する。
　図１５は、周波数共有管理装置２が周波数共有管理処理を行う際の処理を説明するフローチャートである。周波数共有管理装置２は、受信部９０において利用要求フレーム５０を受信すると、図１５のフローチャートに表される処理を実行する。
　ステップＳ４１において、抽出部９１１は、受信部９０により受信された利用要求フレーム５０の「周波数」と同一の識別子を含むレコードを、利用状況テーブル７０から抽出する。
　なお、ステップＳ４１において、抽出部９１１は、受信部９０により受信された利用要求フレーム５０の「周波数」と同一の識別子を含むレコードのうち、「位置」や、「送信電力」や、「期間占有率」や、「周波数占有率」が所定の値を示す識別子を格納しているレコードを、利用状況テーブル７０から抽出してもよい。このようにすることで、周波数共有管理装置２の処理のオーバヘッドを減らすことが可能である。
　ステップＳ４２において、干渉判定部９１２は、ステップＳ４１において抽出部９１１により抽出された情報に基づいて、受信した利用要求フレーム５０を送信した無線装置４が、利用要求フレーム５０の「周波数」に示される周波数帯の電波を、「送信電力」に示される電力値で送信することにより、この周波数が干渉するかを判定する。干渉判定部９１２は、この周波数帯が干渉すると判定した場合は、周波数共有管理装置２の処理はステップＳ４３に移行し、干渉しないと判定した場合は、周波数共有管理装置２の処理はステップＳ４６に移行する。
　図１６は、ステップＳ４２の処理を説明するための図である。周波数共有管理装置２は無線装置４ａから利用要求フレーム５０を受信したとする。ここで、無線装置４ａは通信エリア５ａを形成し、無線装置４ｂは、無線装置４ａの利用要求フレーム５０の「周波数」に示される周波数帯と同じ周波数帯を、利用状況テーブル７０の「送信電力」に示される電力値で通信エリア５ｂを形成しているとする。
　ここで、通信エリア５ａと、通信エリア５ｂとが、図１６（ａ）に示されるように重複していない際は、干渉判定部９１２は、この周波数は干渉しないと判定する。一方、通信エリア５ａと、通信エリア５ｂとが、図１６（ｂ）に示されるように重複している際は、干渉判定部９１２は、この周波数は干渉すると判定する。
　ステップＳ４３において、利用規定設定部９１３は、干渉が解消されるように、ステップＳ４２において干渉判定部９１２により干渉すると判定された無線装置４それぞれに対して利用を可、又は、利用を不可とし、利用規定を設定する。また、利用規定設定部９１３は、定めた利用規定を利用状況テーブル７０に格納する。ここでの利用規定と第１の実施形態と同じものを用いることができる。
　例えば、図１６（ｂ）に示されるように、通信エリア５ａと、通信エリア５ｂとが重複する場合には、利用規定設定部９１３は、無線装置４ａと、無線装置４ｂとのいずれかの無線装置４に対しては利用を可とし、他方の無線装置４に対しては利用を不可として、それぞれ利用規定を設定する。ここで、利用規定設定部９１３は、例えば、乱数を生成し、生成された乱数に応じて、どちらの無線装置４に対して利用を可と定めるかを決めてもよいし、利用要求フレーム５０を送信した無線装置４ａに対して利用を不可と定めてもよい。
　ステップＳ４６において、利用規定設定部９１３は、利用要求フレーム５０を送信した無線装置４に対して、利用要求フレーム５０に示される利用規定を、この無線装置４の利用規定として定める。その後、利用規定設定部９１３は、定めた利用規定を利用状況テーブル７０に格納する。
　ステップＳ４４において、フレーム生成部９１４は、利用規定設定部９１３により定めた利用規定に基づいて、利用規定フレーム６０を生成する。
　ステップＳ４５において、送信部９３は、ステップＳ４４においてフレーム生成部９１４により生成された利用規定フレーム６０を送信する。
　このように、無線装置４は免許不要帯域の利用要求を周波数共有管理装置２に送信し、周波数共有管理装置２は、無線装置４から受信した利用要求と、免許不要帯域の利用状況とに応じて、各無線装置により送信される電波が干渉しないかを判定する。干渉すると判定した場合は、干渉が解消されるように、無線装置４に対して利用可否を含む利用規定を通知し、無線装置４は通知された利用規定に応じて、自装置の利用規定を設定する。これにより、所望の無線通信を行える無線装置４が存在しないことを防ぐことが可能となる。
　ここで、利用要求フレーム５０と、利用状況テーブル７０とは「期間」と、「通信方式」と、「期間占有率」と、「周波数占有率」とは含まなくても構わない。このようにすることで、利用要求フレーム５０と、利用状況テーブル７０とに係るデータ量を削減することができる。また、この場合において、利用規定設定部９１３により設定される利用規定は、期間と、通信方式と、期間占有率と、周波数占有率とを含まなくてもよい。また、この場合において、利用規定フレーム６０は「期間」は含まなくてよく、利用規定設定部９１３は、無線装置４による免許不要帯域の利用に係る期間を定めなくてよい。
　利用要求フレーム５０の「送信電力」は、無線装置４が、無線端末６と無線通信を行うために、最低限必要な電力値でもよい。このようにすることで、周波数共有管理装置２は、無線装置４と、無線端末６とが無線通信を行う上で最低限必要な通信エリア５を用いて、各無線装置４の利用可否を定めることが出来るので、より効率的に所定の周波数帯を割り当てることが可能となる。
１　　　　周波数共有システム
２　　　　周波数共有管理装置
３　　　　ネットワーク
４　　　　無線装置
５　　　　通信エリア
６　　　　無線端末
１０　　　プロセッサ
１１　　　主記憶装置
１２　　　補助記憶装置
１３　　　通信インターフェイス
１４　　　バス
２０　　　プロセッサ
２１　　　主記憶装置
２２　　　補助記憶装置
２３　　　通信インターフェイス
２４　　　位置情報取得装置
２５　　　バス
３０　　　受信部
３１　　　周波数共有管理部
３１１　　抽出部
３１２　　混雑度算出部
３１３　　乱数生成部
３１４　　利用可否判定部
３１５　　利用規定設定部
３１６　　フレーム生成部
３２　　　記憶部
３３　　　送信部
４０　　　受信部
４１　　　免許不要帯域利用処理部
４１１　　位置情報取得部
４１２　　利用規定設定部
４１３　　フレーム生成部
４２　　　記憶部
４３　　　送信部
８０　　　受信部
８１　　　周波数共有管理部
８１１　　抽出部
８１２　　期間占有率判定部
８１３　　周波数占有率判定部
８１４　　利用規定設定部
８１５　　フレーム生成部
８２　　　記憶部
８３　　　送信部
９０　　　受信部
９１　　　周波数共有管理部
９１１　　抽出部
９１２　　干渉判定部
９１３　　利用規定設定部
９１４　　フレーム生成部
９２　　　記憶部
９３　　　送信部

Claims (12)

  1. 　無線端末と、
    　前記無線端末と通信可能であって、または前記無線端末向けに放送を行うことができて、所定の周波数帯の利用要求を送信する複数の無線装置と、
    　　前記複数の無線装置それぞれから、前記利用要求を受信する受信手段、
    　　前記所定の周波数帯の利用状況を記憶する記憶手段、
    　　前記受信した利用要求と、前記記憶手段に記憶されている利用状況とに基づいて、前記受信した利用要求を送信した無線装置に対して、前記所定の周波数帯の利用可否を定める利用可否決定手段及び、
    　　前記利用可否決定手段により定められた利用可否に応じて前記複数の無線装置に前記所定の周波数帯を割り当てる割当手段、
    を含む管理装置と、
    を有することを特徴とする通信システム。
  2. 　前記利用可否決定手段は、前記受信した利用要求と、前記記憶手段に記憶されている利用状況とに応じて、前記受信した利用要求を送信した無線装置が、前記所定の周波数帯を利用することにより、前記所定の周波数帯があるレベル以上に混雑すると判定した場合に、前記所定の周波数帯の混雑を抑えるように、前記複数の無線装置のうち前記所定の周波数帯の利用を認める無線装置に対しては利用可、前記複数の無線装置のうち前記所定の周波数帯の利用を認めない無線装置に対しては利用不可を定める
    　ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
  3. 　前記利用要求と、前記利用状況とは、前記無線装置が１又は複数の前記無線端末と通信を行う場合に、前記所定の周波数帯の電波を送信するための電力値を含むことを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
  4. 　前記電力値は、前記無線装置が前記通信を実行可能な最小電力値であることを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
  5. 　前記利用可否決定手段は、前記受信した利用要求と、前記記憶手段に記憶されている利用状況とに応じて、前記所定の周波数帯に係る混雑度を算出し、算出した混雑度に応じて、前記受信した利用要求を送信した無線装置に対して、前記所定の周波数帯の利用可否を定めることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
  6. 　前記利用可否決定手段は、前記混雑度に応じて乱数を生成し、前記乱数に基づいて、利用可否を定めることを特徴とする請求項５に記載の通信システム。
  7. 　前記利用要求と、前記利用状況とは、前記無線装置と前記無線端末との通信に係る期間のうち、前記無線装置が前記通信を行う期間の割合を表す期間占有率を含み、
    　前記利用方法設定手段は、前記受信した利用要求と、前記記憶手段に記憶されている利用状況とにそれぞれ含まれる期間占有率の合計が、所定の値を上回ると判定した場合に、前記受信した利用要求を送信した無線装置に対して、前記所定の周波数帯の利用不可を定めることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
  8. 　前記利用要求と、前記利用状況とは、前記無線装置と前記無線端末との通信に係る周波数帯のうち、前記無線装置が前記通信に用いる周波数帯の割合を表す周波数帯占有率を含み、
    　前記利用方法設定手段は、前記受信した利用要求と、前記記憶手段に記憶されている利用状況とにそれぞれ含まれる周波数帯占有率の合計が、所定の値を上回ると判定した場合に、前記受信した利用要求を送信した無線装置に対して、前記所定の周波数帯の利用不可を定めることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
  9. 　前記利用可否決定手段は、前記所定の周波数帯の利用を認める無線装置に対して利用期間を、前記所定の周波数帯の利用を認めない無線装置に対して利用不可期間を定めることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の通信システム。
  10. 　無線端末と、
    　前記無線端末と通信可能であって、または前記無線端末向けに放送を行うことができて、所定の周波数帯の利用要求を送信する複数の無線装置と、管理装置とを有し、
    　前記管理装置を、
    　　前記複数の無線装置それぞれから、前記利用要求を受信する受信手段と、
    　　前記所定の周波数帯の利用状況を記憶する記憶手段と、
    　　前記受信した利用要求と、前記記憶手段に記憶されている利用状況とに基づいて、前記利用要求を送信した無線装置に対して、前記所定の周波数帯の利用可否を定める利用可否決定手段と、
    　前記利用可否決定手段により定められた利用可否に応じて前記複数の無線装置に前記所定の周波数帯を割り当てる割当手段と、
    して機能させる
    ことを特徴とする通信方法。
  11. 　無線端末と通信可能であって、所定の周波数帯の利用要求を送信する複数の無線装置それぞれから、前記利用要求を受信する受信手段と、
    　前記所定の周波数帯利用状況を記憶する記憶部と、
    　前記受信した利用要求と、前記記憶手段に記憶されている利用状況とに基づいて、前記受信した利用要求を送信した無線装置に対して、前記所定の周波数帯の利用可否を定める利用可否決定手段と、
    　前記利用可否決定手段により定められた利用可否に応じて前記複数の無線装置に前記所定の周波数帯を割り当てる割当手段と、
    　を有することを特徴とする管理装置。
  12. 　無線端末と通信可能であって、所定の周波数帯の利用要求を送信する複数の無線装置それぞれから、前記利用要求を受信する受信手段と、
    　前記所定の周波数帯の利用状況を記憶する記憶部と、
    　前記受信した利用要求と、前記記憶手段に記憶されている利用状況とに基づいて、前記受信した利用要求を送信した無線装置に対して、前記所定の周波数帯の利用可否を定める利用可否決定手段と、
    　前記利用可否決定手段により定められた利用可否に応じて前記複数の無線装置に前記所定の周波数帯を割り当てる割当手段と、
    　して管理装置を機能させることを特徴とする管理プログラム。
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