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JP2011071569A - Radio communication system - Google Patents

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JP2011071569A
JP2011071569A JP2009218429A JP2009218429A JP2011071569A JP 2011071569 A JP2011071569 A JP 2011071569A JP 2009218429 A JP2009218429 A JP 2009218429A JP 2009218429 A JP2009218429 A JP 2009218429A JP 2011071569 A JP2011071569 A JP 2011071569A
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spectrum
wireless communication
usage
frequency spectrum
transmission
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Seiji Sasaki
誠司 佐々木
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Kokusai Denki Electric Inc
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

【課題】リアルタイム性が要求される通信の品質の劣化を抑制できる無線通信システムを提供する。
【解決手段】無線通信システム2は、無線通信システム102−1〜102−Nの周波数スペクトルの利用状況を検出し、ある時間および場所において無線通信システム102−1〜102−Nによって利用されていない周波数スペクトルを利用して通信を行う。利用スペクトル決定部224は、スペクトル空き状況が「空き」を示す1次利用システムのうち、優先度が高く設定された1次利用システムによって利用されていた周波数スペクトルを利用スペクトルとして決定し、優先度が低く設定された1次利用システムによって利用されていた周波数スペクトルを予備スペクトルとして決定する。
【選択図】図1
A wireless communication system capable of suppressing deterioration of communication quality that requires real-time performance.
A wireless communication system 2 detects a use state of a frequency spectrum of the wireless communication systems 102-1 to 102-N and is not used by the wireless communication systems 102-1 to 102-N at a certain time and place. Communication is performed using the frequency spectrum. The usage spectrum determining unit 224 determines, as a usage spectrum, a frequency spectrum that is used by a primary usage system having a higher priority among primary usage systems whose spectrum availability indicates “vacant”. The frequency spectrum used by the primary usage system set to be low is determined as the reserve spectrum.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、無線通信システムに関する。   The present invention relates to a wireless communication system.

限られた周波数帯域(資源)を有効利用することを目的として、いわゆるコグニティブ無線システムと呼ばれるタイプの無線システムが検討されている。コグニティブ無線システムは、一般的に、周波数スペクトルを一次的に利用する1次利用システムと、1次利用システムが利用していない周波数スペクトルを一時的若しくは限定された地域において二次的に利用する2次利用システムとによって構成されている。このような構成により、1次利用システムが利用していない周波数スペクトルを2次利用システムが利用でき、周波数資源(リソース)の有効利用を図ることができる。
このようなコグニティブ無線システムに関する技術として、例えば、特許文献1は、複数の無線局間で複数の帯域の異なる無線周波数チャネルで構成された無線空間を共有している無線通信システムであって、無線局には広帯域に使用可能な無線周波数チャネルを検索した後、該無線周波数チャネルの回線状況を受信信号の解析により検知する手段と、該チャネル状況に基づいて送信データを各無線周波数チャネルに配分する手段と、異なる無線周波数チャネル間の伝送品質と伝送可能データレートの差を補完する適切な伝送データレート可変変調方式を選択して送信信号に変調する手段とを備えた超広帯域負荷分散型無線通信システムを開示する。
For the purpose of effectively using a limited frequency band (resource), a so-called cognitive radio system type radio system has been studied. A cognitive radio system generally uses a primary usage system that primarily uses a frequency spectrum and a secondary usage of a frequency spectrum that is not used by the primary usage system in a temporary or limited area. It is comprised by the next use system. With such a configuration, the frequency spectrum that is not used by the primary usage system can be used by the secondary usage system, and effective use of frequency resources can be achieved.
As a technique related to such a cognitive radio system, for example, Patent Document 1 is a radio communication system in which a radio space configured by radio frequency channels having different bands is shared between a plurality of radio stations. The station searches for a radio frequency channel that can be used in a wide band, and then detects the channel status of the radio frequency channel by analyzing the received signal, and allocates transmission data to each radio frequency channel based on the channel status Means and a means for selecting a suitable transmission data rate variable modulation scheme that complements the difference in transmission quality and transmittable data rate between different radio frequency channels and modulating the transmission signal to an ultra-wideband load sharing type radio communication Disclose the system.

特開2006−313993号公報JP 2006-313993 A

しかしながら、上述したコグニティブ無線システムでは、特定の周波数スペクトルにおいて2次利用システムから1次利用システムへの周波数利用切替が行われる際に両システムの間で干渉が発生し、リアルタイム性が要求される通信を行う場合、通信品質の劣化が発生するという問題がある。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、リアルタイム性が要求される通信の品質の劣化を抑制できる無線通信システムを提供することを目的とする。
However, in the above-described cognitive radio system, when frequency usage switching from the secondary usage system to the primary usage system is performed in a specific frequency spectrum, interference occurs between the two systems, and communication that requires real-time characteristics is required. However, there is a problem that communication quality deteriorates.
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a wireless communication system capable of suppressing deterioration in communication quality that requires real-time performance.

本発明に係る無線通信システムは、当該無線通信システムとは別の1つ以上の他の種類の無線通信システムにおいて周波数帯域が利用されているか否かを検出する検出手段と、前記他の無線通信システムにおいて通信される情報の種類に応じて設定された優先度に基づいて、前記検出手段によって利用されていないと検出された周波数帯域を当該無線通信システムが利用するように決定する周波数帯域決定手段とを有する。   The wireless communication system according to the present invention includes a detecting means for detecting whether or not a frequency band is used in one or more other types of wireless communication systems different from the wireless communication system, and the other wireless communication Frequency band determining means for determining, based on a priority set according to the type of information communicated in the system, that the wireless communication system uses a frequency band detected as not being used by the detecting means. And have.

本発明に係る無線通信システムによれば、リアルタイム性が要求される通信の品質の劣化を抑制できる。   According to the wireless communication system according to the present invention, it is possible to suppress deterioration in communication quality that requires real-time performance.

無線通信ネットワークおよび無線通信システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a radio | wireless communication network and a radio | wireless communications system. 利用スペクトル決定部によって作成される利用スペクトル管理テーブルを示す図である。It is a figure which shows the utilization spectrum management table produced by the utilization spectrum determination part. 1次利用システムおよび2次利用システムによる周波数スペクトルの利用状況を例示する図である。It is a figure which illustrates the utilization condition of the frequency spectrum by a primary usage system and a secondary usage system. 図3に例示した1次利用システムおよび2次利用システムによる周波数スペクトルの利用状況の時間的推移を例示する図である。It is a figure which illustrates the time transition of the utilization condition of the frequency spectrum by the primary usage system and secondary usage system which were illustrated in FIG. 1つの周波数スペクトルの利用状況の時間的推移を例示する図である。It is a figure which illustrates the time transition of the utilization condition of one frequency spectrum. 第2の実施形態にかかる無線通信システムの利用スペクトル決定部によって作成される利用スペクトル管理テーブルを示す図である。It is a figure which shows the utilization spectrum management table produced by the utilization spectrum determination part of the radio | wireless communications system concerning 2nd Embodiment. 第2の実施形態における1次利用システムおよび2次利用システムによる周波数スペクトルの利用状況を例示する図である。It is a figure which illustrates the utilization condition of the frequency spectrum by the primary usage system and secondary usage system in 2nd Embodiment.

[第1の実施形態]
まず、第1の実施形態を説明する。
図1は、無線通信ネットワーク1および無線通信システム2の構成を示す図である。
図1(A)に示すように、無線通信ネットワーク1は、複数の無線通信システム102−1〜102−N(Nは1以上の整数。但し、Nがそれぞれ常に同じ数とは限らない)と無線通信システム2とが、ネットワーク100を介して接続されている。
無線通信システム102−1〜102−Nおよび無線通信システム2は、それぞれに割り当てられた周波数スペクトルで通信を行う。
また、無線通信システム102−1〜102−Nおよび無線通信システム2は、互いに、ネットワーク100を介して通信を行うことも可能である。
また、無線通信システム102−1〜102−Nおよび無線通信システム2は、互いに異なる種類の無線通信システムであって、例えば、無線通信システム102−1は、地上デジタル放送無線システムなどであり、無線通信システム2は、携帯電話無線システムなどである。
[First Embodiment]
First, the first embodiment will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a wireless communication network 1 and a wireless communication system 2.
As shown in FIG. 1A, a wireless communication network 1 includes a plurality of wireless communication systems 102-1 to 102-N (N is an integer equal to or greater than 1. However, N is not always the same number) A wireless communication system 2 is connected via a network 100.
The radio communication systems 102-1 to 102-N and the radio communication system 2 perform communication using the frequency spectrum assigned to each.
The wireless communication systems 102-1 to 102-N and the wireless communication system 2 can also communicate with each other via the network 100.
The radio communication systems 102-1 to 102-N and the radio communication system 2 are different types of radio communication systems. For example, the radio communication system 102-1 is a terrestrial digital broadcast radio system or the like. The communication system 2 is a mobile phone radio system or the like.

無線通信システム2は、無線通信システム102−1〜102−Nの周波数スペクトルの利用状況を検出し、ある時間および場所において無線通信システム102−1〜102−Nによって利用されていない周波数スペクトルを利用して通信を行うことができる。
ただし、無線通信システム102−1〜102−Nがその周波数スペクトルを再度利用することとなった場合には、無線通信システム2は、その周波数スペクトルの利用を停止する。
つまり、本実施形態における無線通信ネットワーク1においては、無線通信システム102−1〜102−Nの利用状況に応じて、無線通信システム102−1〜102−Nと無線通信システム2とで、周波数スペクトルを共用することができる。
The wireless communication system 2 detects the usage state of the frequency spectrum of the wireless communication systems 102-1 to 102-N, and uses the frequency spectrum that is not used by the wireless communication systems 102-1 to 102-N at a certain time and place. And can communicate.
However, when the radio communication systems 102-1 to 102-N use the frequency spectrum again, the radio communication system 2 stops using the frequency spectrum.
That is, in the wireless communication network 1 in the present embodiment, the frequency spectrum between the wireless communication systems 102-1 to 102-N and the wireless communication system 2 depends on the usage status of the wireless communication systems 102-1 to 102-N. Can be shared.

なお、以下、無線通信システム102−1〜102−Nなど、複数ある構成部分のいずれかを特定せずに示す場合には、単に無線通信システム102などと略記することがある。
また、以下、無線通信システム102を1次利用システム、無線通信システム2を2次利用システムと称することがある。
また、以下、無線通信システム102−1〜102−Nを、それぞれ、これらの識別子である無線通信システム#1〜#N(または単にシステム#1〜#N)と称し、無線通信システム2を、この識別子である無線通信システム#X(または単にシステム#X)と称することがある。
また、以下、無線通信システム102など、無線通信ネットワークにおいて情報処理および通信の主体となりうる装置を、ノードと総称することがある。
また、以下、各図において、実質的に同じ構成部分には同じ符号が付される。
Hereinafter, in the case where any one of a plurality of components such as the wireless communication systems 102-1 to 102-N is indicated without being specified, the wireless communication system 102 may be simply abbreviated.
Hereinafter, the wireless communication system 102 may be referred to as a primary usage system, and the wireless communication system 2 may be referred to as a secondary usage system.
Further, hereinafter, the wireless communication systems 102-1 to 102-N are referred to as wireless communication systems # 1 to #N (or simply systems # 1 to #N), respectively, which are these identifiers, and the wireless communication system 2 is This identifier may be referred to as wireless communication system #X (or simply system #X).
In the following description, devices that can be the subject of information processing and communication in a wireless communication network, such as the wireless communication system 102, may be collectively referred to as nodes.
In the following drawings, substantially the same components are denoted by the same reference numerals.

図1(B)に示すように、無線通信システム2は、アンテナ200、送受信処理部210、アプリケーション部202、無線リソース制御部22、無線リソース管理用データベース(DB)204および適応伝送制御部230から構成される。
なお、無線通信システム102が無線通信システム2と同じ構成を有するようにしてもよい。
As shown in FIG. 1B, the radio communication system 2 includes an antenna 200, a transmission / reception processing unit 210, an application unit 202, a radio resource control unit 22, a radio resource management database (DB) 204, and an adaptive transmission control unit 230. Composed.
Note that the wireless communication system 102 may have the same configuration as the wireless communication system 2.

アプリケーション部202は、他のノードと送受信する情報(送信情報、受信情報またはこれらを総称して送受信情報という)を作成し、格納する。
さらに、アプリケーション部202は、伝送要求情報種別を利用スペクトル決定部224に対して出力する。
ここで、伝送要求情報種別とは、2次利用システムが利用した周波数スペクトルを介して送信された情報の種類(例えばデータ、音声、映像等)を識別するための識別符号である。
送受信処理部210は、後述する無線リソース制御部22からの利用スペクトル情報に基づいて、アプリケーション部202から入力される送信情報を、アンテナを介して他のノードに対して送信し、アンテナを介して他のノードから受信した受信情報を、アプリケーション部202に対して出力する。
ここで、送受信情報は、例えば、テキストデータ等のデータ、デジタル音声情報、デジタル映像情報またはアナログ音声等である。
The application unit 202 creates and stores information to be transmitted / received to / from other nodes (transmission information, reception information, or these are collectively referred to as transmission / reception information).
Further, the application unit 202 outputs the transmission request information type to the utilization spectrum determination unit 224.
Here, the transmission request information type is an identification code for identifying the type of information (for example, data, audio, video, etc.) transmitted via the frequency spectrum used by the secondary usage system.
The transmission / reception processing unit 210 transmits transmission information input from the application unit 202 to other nodes via an antenna based on utilization spectrum information from the radio resource control unit 22 to be described later. The reception information received from other nodes is output to the application unit 202.
Here, the transmission / reception information is, for example, data such as text data, digital audio information, digital video information, or analog audio.

無線リソース制御部22は、送受信処理部210で使用する無線リソースを決定するための処理を行う。
無線リソース制御部22は、スペクトル検出部222および利用スペクトル決定部224から構成される。
The radio resource control unit 22 performs processing for determining radio resources to be used by the transmission / reception processing unit 210.
The radio resource control unit 22 includes a spectrum detection unit 222 and a use spectrum determination unit 224.

スペクトル検出部222は、所定の検出周期で、無線通信システム102の識別子を含む制御信号を利用スペクトル決定部224から受け入れる。
また、スペクトル検出部222は、無線通信システム102−1〜102N(1次利用システム)からアンテナ200を介して信号を受信する。
また、スペクトル検出部222は、受信した信号に対してエネルギー検出等を行うことにより、受け入れた制御信号に含まれる識別子に対応する無線通信システム102における周波数スペクトルの利用状況を検出する。
さらに、スペクトル検出部222は、検出した周波数スペクトルの利用状況(利用中まは停止中)を示す検出結果を、利用スペクトル決定部224に対して出力する。
なお、スペクトル検出部222は、送受信処理部210が送受信情報を送受信している間も、1次利用システムにおける周波数スペクトルの利用状況を検出している。
但し、2次利用システムの送信期間中は、その送信に利用しているスペクトル(周波数帯域)に対して、1次利用システムのスペクトル利用状況(利用再開)を検出できないため、所定の周期で2次利用システムの送信を停止し、スペクトル検出を行う。
The spectrum detection unit 222 receives a control signal including the identifier of the wireless communication system 102 from the use spectrum determination unit 224 at a predetermined detection cycle.
Moreover, the spectrum detection part 222 receives a signal via the antenna 200 from the radio | wireless communications systems 102-1 to 102N (primary utilization system).
Further, the spectrum detection unit 222 detects the use state of the frequency spectrum in the wireless communication system 102 corresponding to the identifier included in the received control signal by performing energy detection or the like on the received signal.
Further, the spectrum detection unit 222 outputs a detection result indicating the use status (in use or stopped) of the detected frequency spectrum to the use spectrum determination unit 224.
Note that the spectrum detection unit 222 detects the usage state of the frequency spectrum in the primary usage system while the transmission / reception processing unit 210 is transmitting / receiving transmission / reception information.
However, during the transmission period of the secondary usage system, the spectrum usage status (resumption of use) of the primary usage system cannot be detected for the spectrum (frequency band) used for the transmission. Stop transmission of next-use system and perform spectrum detection.

利用スペクトル決定部224は、スペクトル検出部222からの検出結果において停止中(空き状態)であると示された周波数スペクトルを、無線通信システム2(2次利用システム)において利用可能と判断する。
また、利用スペクトル決定部224は、アプリケーション部202からの伝送要求情報種別に基づいて、利用可能と判断された1つ以上の周波数スペクトルから、無線通信システム2(2次利用システム)において伝送に利用する周波数スペクトル(利用スペクトル)を決定する。
さらに、利用スペクトル決定部224は、アプリケーション部202からの伝送要求情報種別に基づいて、利用可能と判断された周波数スペクトル(チャネル)の利用の可否を判断する。
例えば、伝送要求情報種別が「映像」を示す場合は、音声用チャネルが空き状態であっても利用不可であると判断する。
The use spectrum determination unit 224 determines that the frequency spectrum indicated as being stopped (vacant) in the detection result from the spectrum detection unit 222 can be used in the wireless communication system 2 (secondary use system).
Further, the use spectrum determining unit 224 is used for transmission in the wireless communication system 2 (secondary use system) from one or more frequency spectra determined to be usable based on the transmission request information type from the application unit 202. The frequency spectrum (utilization spectrum) to be determined is determined.
Further, the use spectrum determination unit 224 determines whether or not the frequency spectrum (channel) determined to be usable can be used based on the transmission request information type from the application unit 202.
For example, when the transmission request information type indicates “video”, it is determined that the audio channel cannot be used even if the audio channel is empty.

ここで、無線通信システム2(2次利用システム)が周波数スペクトルを利用している際に周波数スペクトルの質の低下が発生する場合があり、または、停止中であった無線通信システム102(1次利用システム)が利用を再開する場合があるが、これらの場合、無線通信システム2(2次利用システム)は、この周波数スペクトルを明け渡す(つまり利用を中止する)必要がある。
従って、利用スペクトル決定部224は、このような場合に備えて、予備の周波数スペクトル(予備スペクトル)も決定する。
さらに、利用スペクトル決定部224は、利用スペクトルおよび予備スペクトルに関する情報である利用スペクトル情報を、送受信処理部210に対して出力する。
ここで、利用スペクトル情報は、利用スペクトルおよび予備スペクトルそれぞれに関するキャリア周波数、伝送帯域幅および伝送情報種別(データ、音声、映像等)を含む。
Here, when the radio communication system 2 (secondary usage system) uses the frequency spectrum, the quality of the frequency spectrum may be degraded, or the radio communication system 102 (primary system that has been stopped) may have stopped. In some cases, the wireless communication system 2 (secondary usage system) needs to yield (that is, stop using) this frequency spectrum.
Therefore, the use spectrum determining unit 224 also determines a spare frequency spectrum (a spare spectrum) in preparation for such a case.
Furthermore, the utilization spectrum determination unit 224 outputs utilization spectrum information, which is information relating to the utilization spectrum and the reserve spectrum, to the transmission / reception processing unit 210.
Here, the usage spectrum information includes a carrier frequency, a transmission bandwidth, and a transmission information type (data, audio, video, etc.) for each of the usage spectrum and the backup spectrum.

送受信処理部210は、変復調処理部および各周波数帯域に対応する広帯域無線送受信回路(図示せず)を有する。
変復調処理部は、利用スペクトル決定部224からの利用スペクトル情報に含まれる伝送帯域幅および伝送情報種別に基づいて、変復調処理の仕様を切り換え、変復調処理を行う。
広帯域無線送受信回路は、利用スペクトル決定部224からの利用スペクトル情報に含まれるキャリア周波数および伝送帯域幅に基づいて、使用する送受信回路を切り換える。 なお、送受信処理部210は、複数の周波数スペクトルを利用して、複数の送受信情報を同時に送受信することが可能である。
適応伝送制御部230は、適応変調等の伝送制御を行う。具体的には、適応伝送制御部230は、伝送制御情報を作成して送受信処理部210に対して出力することによって、送受信処理部210を制御する。
The transmission / reception processing unit 210 includes a modulation / demodulation processing unit and a broadband wireless transmission / reception circuit (not shown) corresponding to each frequency band.
The modulation / demodulation processing unit performs modulation / demodulation processing by switching the specifications of the modulation / demodulation processing based on the transmission bandwidth and the transmission information type included in the usage spectrum information from the usage spectrum determining unit 224.
The broadband wireless transmission / reception circuit switches the transmission / reception circuit to be used based on the carrier frequency and the transmission bandwidth included in the usage spectrum information from the usage spectrum determination unit 224. The transmission / reception processing unit 210 can transmit / receive a plurality of transmission / reception information simultaneously using a plurality of frequency spectra.
The adaptive transmission control unit 230 performs transmission control such as adaptive modulation. Specifically, the adaptive transmission control unit 230 controls the transmission / reception processing unit 210 by creating transmission control information and outputting it to the transmission / reception processing unit 210.

無線リソース管理用DB204は、利用スペクトル決定部224が図2を用いて後述する利用スペクトル管理テーブルを作成するための情報を格納し、管理する。
無線通信システム102(1次利用システム)は、所定の周期ごとに、この無線リソース管理用DB204にアクセスして、格納されている情報を更新する。
利用スペクトル決定部224は、無線リソース管理用DB204からの情報とスペクトル検出部からの検出結果とに基づいて、図2に示す利用スペクトル管理テーブルを作成し、格納する。
The radio resource management DB 204 stores and manages information for the use spectrum determining unit 224 to create a use spectrum management table, which will be described later with reference to FIG.
The wireless communication system 102 (primary usage system) accesses this wireless resource management DB 204 and updates the stored information at predetermined intervals.
The utilization spectrum determination unit 224 creates and stores the utilization spectrum management table shown in FIG. 2 based on the information from the radio resource management DB 204 and the detection result from the spectrum detection unit.

図2は、利用スペクトル決定部224によって作成される利用スペクトル管理テーブルを示す図である。
「無線通信システム識別子」は、無線通信システム102(1次利用システム)の識別子を示す。
「キャリア周波数」は、それぞれの無線通信システム102(1次利用システム)において利用されているキャリア周波数を示し、例えば、システム#1は、キャリア周波数としてX1Hzを利用している。
「伝送帯域幅」は、それぞれの無線通信システム102(1次利用システム)において利用されている伝送帯域幅を示し、例えば、システム#1は、伝送帯域幅としてY1Hzを利用している。
「伝送情報種別」は、それぞれの無線通信システム102(1次利用システム)において伝送されている情報の種別を示し、例えば、システム#1は、データを伝送している。
FIG. 2 is a diagram illustrating a utilization spectrum management table created by the utilization spectrum determination unit 224.
The “wireless communication system identifier” indicates an identifier of the wireless communication system 102 (primary usage system).
“Carrier frequency” indicates a carrier frequency used in each wireless communication system 102 (primary usage system). For example, system # 1 uses X1 Hz as the carrier frequency.
“Transmission bandwidth” indicates a transmission bandwidth used in each wireless communication system 102 (primary usage system). For example, system # 1 uses Y1 Hz as the transmission bandwidth.
“Transmission information type” indicates the type of information transmitted in each wireless communication system 102 (primary usage system). For example, system # 1 transmits data.

これらの「無線通信システム識別子」,「キャリア周波数」,「伝送帯域幅」および「伝送情報種別」は、無線リソース管理用DB204に格納された情報に基づいて作成される。
つまり、上記の情報は、スペクトル検出部222による検出の前に、無線通信システム2(2次利用システム)によって取得されている。
These “wireless communication system identifier”, “carrier frequency”, “transmission bandwidth”, and “transmission information type” are created based on information stored in the radio resource management DB 204.
That is, the above information is acquired by the wireless communication system 2 (secondary usage system) before detection by the spectrum detection unit 222.

「スペクトル空き状況」は、無線通信システム102(1次利用システム)が周波数スペクトルを利用しているか否かを示し、例えば、システム#1は利用中であり、システム#2は停止中(つまり対応する周波数スペクトルは空き状態)である。
この「スペクトル空き状況」は、スペクトル検出部222からの検出結果に基づいて作成される。
また、「スペクトル空き状況」は、スペクトル検出部222の所定の検出周期に同期して更新され、さらにこの更新に同期して利用スペクトル決定部224は利用スペクトルを決定し、送受信処理部210を制御する。
「2次利用状況」は、利用スペクトル決定部224が決定した利用スペクトルおよび予備スペクトルを示し、図2の例においては、システム#5によって利用されていた周波数スペクトルが利用スペクトルとして割り当てられ、システム#2によって利用されていた周波数スペクトルが予備スペクトルとして割り当てられていることを示す。
“Spectrum availability” indicates whether or not the wireless communication system 102 (primary usage system) is using a frequency spectrum. For example, system # 1 is in use and system # 2 is stopped (that is, corresponding) The frequency spectrum to be used is empty.
This “spectrum availability” is created based on the detection result from the spectrum detector 222.
In addition, the “spectrum availability” is updated in synchronization with a predetermined detection cycle of the spectrum detection unit 222, and further, in synchronization with this update, the use spectrum determination unit 224 determines the use spectrum and controls the transmission / reception processing unit 210. To do.
The “secondary usage status” indicates the usage spectrum and the backup spectrum determined by the usage spectrum determination unit 224. In the example of FIG. 2, the frequency spectrum used by the system # 5 is assigned as the usage spectrum, and the system # 2 indicates that the frequency spectrum used by 2 is allocated as a spare spectrum.

図3は、1次利用システムおよび2次利用システムによる周波数スペクトルの利用状況を例示する図であり、それぞれ、横軸は周波数、縦軸は電力を示す。
図3(A)に例示するように、1次利用システムは周波数帯域全域で周波数スペクトルを利用している。
その後、図3(B)に例示するように、システム#2および#5が対応する周波数スペクトルの利用を停止し、従って、対応する周波数スペクトルが空き状態となる。
このとき、無線通信システム2(2次利用システム)の無線リソース制御部22の処理によって、図3(C)に例示するように、2次利用システム(システム#X)は、システム#5に対応する周波数スペクトルを利用する。
FIG. 3 is a diagram illustrating the usage state of the frequency spectrum by the primary usage system and the secondary usage system, where the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents power.
As illustrated in FIG. 3A, the primary usage system uses the frequency spectrum over the entire frequency band.
After that, as illustrated in FIG. 3B, the systems # 2 and # 5 stop using the corresponding frequency spectrum, and the corresponding frequency spectrum becomes empty.
At this time, the secondary usage system (system #X) corresponds to the system # 5 as illustrated in FIG. 3C by the processing of the radio resource control unit 22 of the radio communication system 2 (secondary usage system). The frequency spectrum to be used is used.

図4は、図3に例示した1次利用システムおよび2次利用システムによる周波数スペクトルの利用状況の時間的推移を例示する図であり、横軸は時間、縦軸は周波数を示す。
図4に例示するように、システム#5は、時刻Aで周波数スペクトルの利用を停止し、時刻Bで利用を再開している。
従って、2次利用システム(システム#X)は、時刻Aと時刻Bとの間の期間で、システム#5に対応する周波数スペクトルを利用している。
FIG. 4 is a diagram illustrating the temporal transition of the usage state of the frequency spectrum by the primary usage system and the secondary usage system illustrated in FIG. 3, where the horizontal axis indicates time and the vertical axis indicates frequency.
As illustrated in FIG. 4, the system # 5 stops using the frequency spectrum at time A and restarts using the frequency spectrum at time B.
Therefore, the secondary usage system (system #X) uses the frequency spectrum corresponding to the system # 5 in the period between the time A and the time B.

図5は、1つの周波数スペクトル(例えばシステム#5に対応する周波数スペクトル)の利用状況の時間的推移を例示する図であり、左から右に進むにつれて時間が推移する。
図5(A)に例示するように、システム#5は、時刻Aで周波数スペクトルの利用を停止し、時刻Bで利用を再開している。
一方、図5(B)に例示するように、システム#Xのスペクトル検出部222は、時刻Aよりも遅延した時刻Cで、システム#5に対応する周波数スペクトルが空き状態であることを検出する。
さらに、システム#Xのスペクトル検出部222は、時刻Bよりも遅延した時刻Dで、システム#5が周波数スペクトルの利用を再開したことを検出する。
このように、検出結果に遅延が生じるのは、スペクトル検出処理において、検出精度を向上させるために、短区間(例えば100ms)ごとの検出結果を、それよりも長時間(例えば数s)蓄積したあとで最終的な判定をするからである。
したがって、この蓄積時間が長くなるにつれて利用状況の変化点の検出に遅延が生じる。
なお、上記説明においては、図5の時刻Bと、スペクトル検出期間の開始点とが、ほぼ一致することを前提としたが、実際には、上述したように、2次利用システムにおけるスペクトル利用期間中のスペクトル検出は、所定の周期で2次利用システムの送信を停止して行うため、検出が開始されるまでの時間も考慮すると、図5(B)に示す遅延は、さらに大きくなる。
FIG. 5 is a diagram illustrating the temporal transition of the usage status of one frequency spectrum (for example, the frequency spectrum corresponding to the system # 5), and the time transitions from left to right.
As illustrated in FIG. 5A, the system # 5 stops using the frequency spectrum at time A and resumes using the frequency spectrum at time B.
On the other hand, as illustrated in FIG. 5B, the spectrum detection unit 222 of the system #X detects that the frequency spectrum corresponding to the system # 5 is in an empty state at the time C delayed from the time A. .
Furthermore, the spectrum detector 222 of the system #X detects that the system # 5 has resumed using the frequency spectrum at the time D delayed from the time B.
In this way, the detection result is delayed because in the spectrum detection process, the detection result for each short section (for example, 100 ms) is accumulated for a longer time (for example, several seconds) in order to improve the detection accuracy. This is because a final decision will be made later.
Therefore, as the accumulation time becomes longer, a delay occurs in the detection of the change point of the use situation.
In the above description, it is assumed that the time B in FIG. 5 and the start point of the spectrum detection period substantially coincide with each other, but actually, as described above, the spectrum use period in the secondary use system. Since the spectrum detection in the middle is performed by stopping the transmission of the secondary usage system at a predetermined cycle, the delay shown in FIG. 5B is further increased in consideration of the time until the detection is started.

図5(B)に示すような検出結果のため、図5(C)に示すように、システム#Xは、時刻Cと時刻Dとの間の期間で、システム#5に対応する周波数スペクトルを利用してしまう。
このため、図5(D)に示すように、時刻Bと時刻Dとの間の期間でシステム#Xおよびシステム#5の両方が同じ周波数スペクトルを利用するため、この期間では、システム#X(2次利用システム)からシステム#5(1次利用システム)に対する干渉が生じる。
この干渉の発生によって、システム#5(1次利用システム)は、時刻Bと時刻Dとの間の期間において通信不能となり、伝送情報の欠落が生じる可能性がある。
Because of the detection result as shown in FIG. 5B, as shown in FIG. 5C, the system #X has a frequency spectrum corresponding to the system # 5 in the period between the time C and the time D. I will use it.
For this reason, as shown in FIG. 5D, since both the system #X and the system # 5 use the same frequency spectrum in the period between the time B and the time D, the system #X ( Interference from system (secondary usage system) to system # 5 (primary usage system) occurs.
Due to the occurrence of this interference, the system # 5 (primary usage system) becomes unable to communicate during the period between time B and time D, and transmission information may be lost.

ここで、システム#5(1次利用システム)が電子メールの送受信またはファイル転送等のデータ通信チャネルに利用されていた場合、欠落した伝送情報は例えば自動再生要求等により再送可能である。
一方、システム#5(1次利用システム)が音声通信および映像通信等のリアルタイム通信に利用されていた場合は、話頭切れ(更には音声不通)および画質の劣化が生じる。
特に音声通信の場合は、時刻Bと時刻Dとの間の期間が数十ms以上になると、話頭切れによる了解性の劣化や主観品質の低下が問題となる。
以下に示す第2の実施形態にかかる無線通信システムは、上記のような問題を解消しうるように構成されている。
Here, when the system # 5 (primary use system) is used for a data communication channel such as e-mail transmission / reception or file transfer, the missing transmission information can be retransmitted by an automatic reproduction request or the like.
On the other hand, when the system # 5 (primary use system) is used for real-time communication such as voice communication and video communication, the head of the talk is cut (and voice is not transmitted) and the image quality is deteriorated.
In particular, in the case of voice communication, when the period between time B and time D is several tens of ms or more, degradation of intelligibility due to speech breaks and deterioration of subjective quality become problems.
The wireless communication system according to the second embodiment described below is configured to solve the above-described problems.

[第2の実施形態]
次に、第2の実施形態を説明する。
第2の実施形態にかかる無線通信システム2は、図1(A)と同様の構成を有するが、利用スペクトル決定部224の処理および利用スペクトル管理テーブルが、第1の実施形態にかかる無線通信システムの場合と異なる。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described.
The wireless communication system 2 according to the second embodiment has the same configuration as that of FIG. 1A, but the processing of the used spectrum determining unit 224 and the used spectrum management table are the same as those of the first embodiment. It is different from the case of.

図6は、第2の実施形態にかかる無線通信システム2の利用スペクトル決定部224によって作成される利用スペクトル管理テーブルを示す図である。
図6に示した利用スペクトル管理テーブルは、図2に示した利用スペクトル管理テーブルに、優先度を追加したものである。
優先度は、伝送情報種別に基づいて設定され、伝送情報種別がリアルタイム性が要求される情報(例えば音声または映像)を示す場合は、その1次利用システムによって利用されていた周波数スペクトルの優先度は低く設定される。
一方、伝送情報種別がリアルタイム性が比較的要求されない情報(例えば再送処理が可能なデータ通信)を示す場合は、その1次利用システムによって利用されていた周波数スペクトルの優先度は高く設定される。
FIG. 6 is a diagram illustrating a utilization spectrum management table created by the utilization spectrum determination unit 224 of the wireless communication system 2 according to the second embodiment.
The utilization spectrum management table shown in FIG. 6 is obtained by adding priorities to the utilization spectrum management table shown in FIG.
The priority is set based on the transmission information type, and when the transmission information type indicates information (for example, audio or video) that requires real-time property, the priority of the frequency spectrum used by the primary usage system Is set low.
On the other hand, when the transmission information type indicates information that does not require real-time characteristics relatively (for example, data communication that can be retransmitted), the priority of the frequency spectrum used by the primary usage system is set high.

利用スペクトル決定部224は、スペクトル空き状況が「空き」を示す1次利用システムのうち、優先度が高く設定された1次利用システムによって利用されていた周波数スペクトルを利用スペクトルとして決定し、優先度が低く設定された1次利用システムによって利用されていた周波数スペクトルを予備スペクトルとして決定する。
なお、優先度は、伝送情報種別のリアルタイム性の要求度に応じて、段階的に設定することも可能である。
例えば、データ通信に対応する優先度を「高」とし、映像通信に対応する優先度を「中」とし、音声通信に対応する優先度を「低」としてもよく、優先度が高いものから優先して利用スペクトルを割り当てるようにしてもよい。
The usage spectrum determining unit 224 determines, as a usage spectrum, a frequency spectrum that is used by a primary usage system having a higher priority among primary usage systems whose spectrum availability indicates “vacant”. The frequency spectrum used by the primary usage system set to be low is determined as the reserve spectrum.
Note that the priority can be set in a stepwise manner in accordance with the required degree of real-time transmission information type.
For example, the priority corresponding to data communication may be set to “high”, the priority corresponding to video communication may be set to “medium”, and the priority corresponding to audio communication may be set to “low”. Then, a use spectrum may be assigned.

図7は、第2の実施形態における1次利用システムおよび2次利用システムによる周波数スペクトルの利用状況を例示する図であり、それぞれ、横軸は周波数、縦軸は電力を示す。
図7(A)に例示するように、1次利用システムは周波数帯域全域で周波数スペクトルを利用している。
その後、図7(B)に例示するように、システム#2および#5が対応する周波数スペクトルの利用を停止し、従って、対応する周波数スペクトルが空き状態となる。
このとき、無線通信システム2(2次利用システム)の無線リソース制御部22の処理によって、図7(C)に例示するように、2次利用システム(システム#X)は、より優先度の高いシステム#2に対応する周波数スペクトルを利用する。
FIG. 7 is a diagram illustrating the usage state of the frequency spectrum by the primary usage system and the secondary usage system in the second embodiment, where the horizontal axis indicates frequency and the vertical axis indicates power.
As illustrated in FIG. 7A, the primary usage system uses the frequency spectrum over the entire frequency band.
Thereafter, as illustrated in FIG. 7B, the systems # 2 and # 5 stop using the corresponding frequency spectrum, and thus the corresponding frequency spectrum becomes empty.
At this time, the secondary usage system (system #X) has higher priority as illustrated in FIG. 7C by the processing of the radio resource control unit 22 of the radio communication system 2 (secondary usage system). The frequency spectrum corresponding to system # 2 is used.

このように、1次利用システムにおける伝送情報種別に応じて2次利用システムの利用スペクトルに優先度を設けることにより、1次利用システムにおけるリアルタイム性の高い通信ついて、通信品質の劣化を抑制できる。
更に具体的には、1次利用システムでの実際の周波数スペクトルの利用状況の変化のタイミングに対して、2次利用システムでのスペクトル検出結果の変化のタイミングが時間的に遅延することにより、システム間干渉が発生し、1次利用システムにおける通信において伝送情報の欠落が生じる場合であっても、2次利用システムがリアルタイム性の低い伝送情報種別(例えばデータ通信)のチャネルを優先的に利用するように制御することにより、リアルタイム性の高い伝送情報種別(例えば音声や映像通信)のチャネルが2次利用システムによって利用される頻度が低くなり、情報の頭切れや劣化等を低減できる。
In this way, by providing priority to the usage spectrum of the secondary usage system according to the type of transmission information in the primary usage system, it is possible to suppress deterioration in communication quality for highly real-time communications in the primary usage system.
More specifically, the timing of the change in the spectrum detection result in the secondary usage system is delayed with respect to the timing of the change in the actual usage state of the frequency spectrum in the primary usage system. Even if there is inter-interference and transmission information is lost in communication in the primary usage system, the secondary usage system preferentially uses a channel of transmission information type (for example, data communication) with low real-time characteristics. By controlling in this way, the frequency of transmission information type (for example, voice and video communication) having a high real-time property is less frequently used by the secondary usage system, and information head breaks, deterioration, and the like can be reduced.

なお、本実施形態においては、1次利用システムによって伝送されていた情報のリアルタイム性の程度に応じて、対応する周波数スペクトルに優先度を設定するとしたが、リアルタイム性が要求される情報の伝送に割り当てられていた周波数スペクトルの利用を禁止するようにしてもよい。
つまり、リアルタイム性が要求される情報(例えば音声および映像)の伝送に割り当てられていた周波数スペクトルについて、たとえその周波数スペクトルが空き状態であっても、2次利用システムがその周波数スペクトルを利用することを禁止するように構成してもよい。
In this embodiment, the priority is set to the corresponding frequency spectrum according to the degree of real-time property of the information transmitted by the primary usage system. However, for transmission of information that requires real-time property. Use of the allocated frequency spectrum may be prohibited.
That is, regarding the frequency spectrum allocated for transmission of information (for example, audio and video) that requires real-time characteristics, the secondary usage system should use the frequency spectrum even if the frequency spectrum is empty. May be configured to be prohibited.

本発明は、無線通信システムに利用可能である。   The present invention is applicable to a wireless communication system.

1・・・無線通信ネットワーク、100・・・ネットワーク、102−1〜102−N・・・無線通信システム、2・・・無線通信システム、200・・・アンテナ、210・・・送受信処理部、202・・・アプリケーション部、22・・・無線リソース制御部、222・・・スペクトル検出部、224・・・利用スペクトル決定部、204・・・無線リソース管理用DB、230・・・適応伝送制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wireless communication network, 100 ... Network, 102-1 to 102-N ... Wireless communication system, 2 ... Wireless communication system, 200 ... Antenna, 210 ... Transmission / reception processing part, 202 ... Application unit, 22 ... Radio resource control unit, 222 ... Spectrum detection unit, 224 ... Used spectrum determination unit, 204 ... Radio resource management DB, 230 ... Adaptive transmission control Part

Claims (1)

無線通信システムであって、
当該無線通信システムとは別の1つ以上の他の種類の無線通信システムにおいて周波数帯域が利用されているか否かを検出する検出手段と、
前記他の無線通信システムにおいて通信される情報の種類に応じて設定された優先度に基づいて、前記検出手段によって利用されていないと検出された周波数帯域を当該無線通信システムが利用するように決定する周波数帯域決定手段と
を有する無線通信システム。
A wireless communication system,
Detecting means for detecting whether or not a frequency band is used in one or more other types of wireless communication systems different from the wireless communication system;
Based on the priority set according to the type of information communicated in the other radio communication system, the radio communication system determines to use the frequency band detected as not being used by the detection means. A wireless communication system comprising:
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