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WO2014185176A1 - 無線通信システム - Google Patents

無線通信システム Download PDF

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Publication number
WO2014185176A1
WO2014185176A1 PCT/JP2014/059239 JP2014059239W WO2014185176A1 WO 2014185176 A1 WO2014185176 A1 WO 2014185176A1 JP 2014059239 W JP2014059239 W JP 2014059239W WO 2014185176 A1 WO2014185176 A1 WO 2014185176A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
frequency
wireless communication
cpe
transmittable
station
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2014/059239
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雅之 竹川
圭吾 長谷川
慶 柳澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kokusai Denki Electric Inc
Original Assignee
Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Kokusai Electric Inc filed Critical Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority to US14/898,231 priority Critical patent/US9661644B2/en
Publication of WO2014185176A1 publication Critical patent/WO2014185176A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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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
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/54—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria
    • H04W72/541—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria using the level of interference
    • 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 using a white space, and more particularly, to a wireless communication system capable of efficiently performing secondary use of frequencies without causing interference to a primary user.
  • the frequency is license managed by the country, and only the person who is assigned the license can use the frequency under strict management at a specific place and time.
  • the frequency utilization method that is not confined to the conventional utilization method.
  • Non-Patent Document 1 a cognitive radio communication system that flexibly uses white space radio waves.
  • a cognitive radio communication system for example, there is a wireless regional area network (WRAN) system using white space, which is standardized by IEEE802.22.
  • WRAN wireless regional area network
  • DB white space database
  • CM coexistence manager
  • databases for managing the use of frequencies are provided on the IP network, and each wireless station accesses the database.
  • the transmittable frequency list and the maximum allowable transmission power based on the position information of the own station are acquired.
  • the transmittable frequency list is a list of frequencies at which wireless communication can be performed without causing interference to the primary user.
  • the transmittable frequency list is obtained by a spectrum manager (SM: Spectrum Manager) in a base station (BS: Base Station) to which a terminal (CPE: Customer Premises Equipment) such as a slave station or a mobile phone installed by each door is connected. It is managed collectively while being updated as needed. Then, the BS determines its operating frequency based on this transmittable frequency list.
  • SM Spectrum Manager
  • BS Base Station
  • CPE Customer Premises Equipment
  • each wireless station may have a spectrum sensing function.
  • each wireless station detects that the determined use frequency is being used by an existing system (primary user's system) by spectrum sensing, it notifies the SM of the information. Then, the SM excludes this frequency from the transmittable frequency list and notifies the database or the like.
  • the wireless communication system using white space avoids the influence on the frequency use of the primary user by performing dynamic spectrum access based on the information updated every moment in this way, and at the same time, the secondary user. Communication is also realized.
  • IEEE802.22 there is no clear rule about a means for a CPE that does not have a spectrum sensing function to know its own transmittable frequency.
  • the CPE since the CPE is not equipped with a wireless interface other than the wireless interface for performing wireless communication with the BS (that is, the air interface of IEEE802.22), the wireless communication with the BS is not performed. There is no means to connect to an IP network (such as the Internet) other than the local area network without performing it.
  • IP network such as the Internet
  • a radio wave is transmitted to the BS. Need to fire.
  • the CPE also needs to perform wireless communication using radio waves having the same frequency as the BS.
  • a CPE that intends to newly perform wireless communication using white space performs transmission at the BS transmittable frequency when communicating with the BS in order to know the transmittable frequency based on the position of the local station. .
  • Whether the frequency is a transmittable frequency is still unknown to the CPE, and may not be a transmittable frequency.
  • a CPE that does not have a spectrum sensing function even if it is used by a nearby primary user, it cannot be recognized.
  • FIG. 5 A frequency utilization pattern in a conventional wireless communication system will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic explanatory diagram showing frequency use patterns in a conventional wireless communication system.
  • the CPE 21 and 22 exist in the wireless communication system managed by the BS, the CPE 21 is already in communication, and the CPE 22 newly starts communication.
  • the BS performs communication by selecting f1 as an operating frequency from the transmittable frequency list presented to the spectrum manager, and the CPE 21 has been notified from the DB that f1 is a transmittable frequency. ing.
  • the BS since the BS always performs communication using the operating frequency f1, not only the CPE 21 but also the CPE 22 that is about to start communication at the operating frequency f1. Will communicate.
  • the CPE 22 acquires a list of transmittable frequencies from the DB via the BS from now on, it is unknown whether or not f1 can be used. That is, the CPE 22 is communicating using the frequency f1 that may not be usable.
  • a CPE that does not have a spectrum sensing function communicates with a BS before obtaining a transmittable frequency list based on the location information of the local station from a database or the like. Do. At that time, the CPE receives the downlink signal from the BS and transmits at the same frequency. Therefore, even when the BS is a permitted frequency, if the CPE is located near the primary user, there is a possibility that if the CPE emits the frequency, the primary user is affected. .
  • a CPE that does not have a sensing function communicates with the BS before acquiring a transmittable frequency list based on the location information of the local station. There is a problem that it may cause interference to the person.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and before the CPE acquires a transmittable frequency list based on the position information of its own station from a database or the like, it emits a radio wave having a frequency that is not a transmittable frequency. It is an object of the present invention to provide a wireless communication system capable of preventing the occurrence of interference and preventing interference with a primary use system.
  • the present invention for solving the problems of the above conventional example is a wireless communication system that performs wireless communication using a white space between a base station and a terminal station.
  • Information on a specific frequency that is guaranteed not to cause interference to a user, and a base station performs communication at a specific frequency and a first period during which communication is performed at an operating frequency using a white space. If the terminal station does not recognize whether or not the operating frequency is a transmittable frequency based on the position information of the local station, the communication is performed by periodically switching to the second period to be performed. In the first period, the base station communicates with the base station at the operating frequency when the operating frequency is a transmittable frequency based on the location information of the local station. As well as the second Wireless communication system and performs communication with the base station at a specific frequency in the period.
  • the base station does not interfere with a data transmission unit that performs wireless communication at an instructed frequency, information on an operating frequency using white space, and a primary user. And a frequency management unit that periodically switches between the operating frequency and the specific frequency and instructs the data transmission unit.
  • the present invention provides a data transmission unit in which a terminal station performs radio communication at an instructed frequency and information on a specific frequency that is guaranteed not to interfere with a primary user.
  • a use frequency control unit for instructing the data transmission unit to specify a specific frequency is provided.
  • a wireless communication system that performs wireless communication using a white space between a base station and a terminal station, and guarantees that the base station and the terminal station do not interfere with a primary user.
  • Information on the specific frequency being stored is stored, and the base station periodically performs a first period in which communication is performed at the operating frequency using the white space and a second period in which communication is performed at the specific frequency. If the terminal station does not recognize whether the operating frequency is a transmittable frequency based on its own location information, it communicates with the base station at a specific frequency in the second period. If the operating frequency is recognized as a transmittable frequency based on the location information of the local station, the base station communicates with the base station at the operating frequency in the first period and is specified in the second period.
  • the terminal station can transmit before the terminal station obtains a list of transmittable frequencies based on the position information of the local station, but can transmit for the terminal station. It is possible to prevent the emission of radio waves with non-frequency, and to prevent the primary user from being interfered.
  • a base station and a terminal station store in advance a specific frequency that is guaranteed not to interfere with a primary user.
  • the base station performs communication by periodically switching between a white space communication period using the white space and a network entry period in which communication is performed using the specific frequency, and newly starting communication using the white space.
  • the terminal station to be used communicates with the base station using the specific frequency during the network entry period to obtain a list of available frequencies based on the position information, and starts a new communication.
  • the terminal station Prevent the firing waves, in which it is possible to prevent causing interference to the primary user.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of the entire system including a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • a wireless communication system (this system) 1 according to an embodiment of the present invention is a wireless communication system using a white space, and wireless communication such as a slave station or a mobile phone installed in each door.
  • CPE21 and CPE22 which are terminals (terminal stations), BS10 which is a base station to which these wireless communication terminals are connected, a backhaul line (Backhaul) 30 of the BS10, the Internet 40, a white space database (DB) (below) , “Database”) 50 and white space coexistence manager (CM) 60 (hereinafter referred to as “coexistence manager”).
  • DB white space database
  • CM white space coexistence manager
  • a communication system (hereinafter referred to as “existing system”) 2 of a primary user who is licensed to use a frequency includes a transmitting station 70 and a receiving station 80, and licenses for frequencies f1 and f2.
  • existing system a communication system
  • a secondary user who has not received a license for using the frequencies f1 and f2 uses the frequencies f1 and f2 as white space.
  • the database 50 manages the frequency utilization status, and the frequencies (transmittable frequencies) that can be used for wireless communication without affecting the primary usage system spatially and temporally. Information is stored and provided to the secondary usage system.
  • the coexistence manager 60 avoids interference between the secondary usage systems and allocates frequencies so that wireless communication is performed appropriately. As shown in FIG. 1, even when another secondary usage system 3 that uses a white space exists in the service area of the wireless communication system 1, By using secondary frequencies differently, communication can be performed without interfering with each other. For example, the coexistence manager 60 reconstructs the transmittable frequency list of each radio station so that the radio communication system 1 performs radio communication by using the frequency f1 and another secondary usage system 3 by using the frequency f2.
  • BS BS10 connects to the Internet 40 through the backhaul line 30, accesses the database 50 and the coexistence manager 60 existing on the Internet 40, acquires the usable frequency list, determines the operating frequency, Communication with the CPEs 21 and 22 in the wireless communication system 1 is performed at the operating frequency.
  • the BS 10 stores in advance a value of a specific frequency that is not interfered with by the primary user (existing system), that is, is guaranteed not to be used by the primary user.
  • a specific frequency is referred to as an entry frequency.
  • the entry frequency for example, an ISM (Industry-Science-Medical) band, a frequency in a band that is not continuous with the white space band, or a white space frequency that is guaranteed not to have a primary user is selected.
  • ISM Industry-Science-Medical
  • a specific TV channel can be assigned as an entry frequency.
  • the propagation characteristics, allowable radiated power, and the like may be significantly different from those in white space.
  • the BS 10 communicates with the CPE that intends to newly start communication using the white space using the entry frequency instead of the operating frequency, and performs communication at the entry frequency. Is provided. This will be described later.
  • CPE 21 and 22 The CPEs 21 and 22 do not have a sensing function and acquire a list of transmittable frequencies via the BS 10. As a feature of this system, CPE 21 and 22 are guaranteed not to interfere with the above-mentioned primary user (existing system) when newly starting communication using white space (when entering new communication). Communicating with the BS 10 at the frequency for entry, and obtaining a list of transmittable frequencies based on its own location information.
  • the CPE 21 or 22 when the CPE 21 or 22 does not recognize a frequency that can be transmitted based on the position information and enters a new communication, it emits a radio wave having a frequency that cannot be transmitted to the CPE 21 and 22 even though it can be transmitted to the BS 10. It is possible to prevent the risk of causing interference to the primary user.
  • the CPEs 21 and 22 may store information on the entry frequency in advance similarly to the BS 10, or may obtain the entry frequency by searching for a signal transmitted from the BS 10.
  • a frequency range including the entry frequency is stored in advance, the inside of the range is searched, the obtained frequency is stored as the entry frequency, and transmitted using this.
  • the range including the entry frequency is set in advance as the UHF band and stored in the BS 10, and the BS 10 determines a specific frequency channel among the UHF band channels as the entry frequency.
  • the entry frequency is transmitted, the CPE 21 and 22 store the value of the entry frequency as device initialization information, and search for a downlink signal from the BS at that frequency immediately after the power is turned on.
  • the CPEs 21 and 22 can be realized by holding a band including the entry frequency and searching for a downlink signal from the BS 10 in the band immediately after the power is turned on. There may be a plurality of entry frequencies, all of which are guaranteed to have no influence on the primary user.
  • the BS 10 accesses the database 50, and obtains a transmittable frequency list at the installation position of the own station and a maximum allowable transmission power corresponding to the frequency.
  • the maximum allowable transmission power is a limit value of the power range that does not affect the primary user.
  • the BS 10 determines the maximum transmittable power based on the maximum allowable transmit power, notifies the coexistence manager 60 of the information on the location of the own station, the transmittable frequency list, and the maximum transmittable power. Request a reconstructed transmittable frequency list.
  • the maximum transmittable power is the smaller of the maximum power that can be output as a device and the maximum allowable transmission power.
  • the BS 10 informs the coexistence manager 60 of the location information, and the coexistence manager 60 inquires the database 50 to acquire a transmittable frequency list and the maximum allowable transmission power, from which the coexistence manager 60 determines the transmittable frequency.
  • the BS 10 inquires of the database 50, notifies the coexistence manager 60 of the position information, the transmittable frequency list, and the maximum transmittable power, and the coexistence manager 60 selects the transmittable frequency from the list. You may make it choose.
  • the coexistence manager 60 reconstructs the transmittable frequency list of the BS 10 from the transmittable frequency list of the BS 10 and the operation channel information of another secondary usage system existing around the BS 10, and transmits the transmittable frequency to the BS 10 Answer the list.
  • the BS 10 selects an operation channel from the reconstructed transmittable frequency list and notifies the coexistence manager 60 of the operation channel of the own station. Thereby, the coexistence manager 60 grasps the frequency that the wireless communication system 1 currently uses secondarily. Then, the BS 10 starts communication using the CPE and the white space in the wireless communication system 1 using the operation channel.
  • the BS 10 after starting communication, the BS 10 performs communication using not only the operation channel determined from the transmittable frequency list from the coexistence manager 60 but also the entry frequency stored in advance in the BS 10.
  • the entry frequency is a frequency that is guaranteed not to affect the primary usage system.
  • the BS 10 performs communication by periodically switching the operation channel and the entry frequency alternately. This operation will be described later.
  • FIG. 2 is a configuration block diagram of the BS 10.
  • the BS 10 includes an antenna 101 that transmits and receives radio waves, a data transmission unit 102 that transmits and receives data, a spectrum manager (SM) 103 that manages operation channels and transmittable frequencies, and a local station.
  • SM spectrum manager
  • a main control unit 104 that performs overall control, an interface unit 105 that serves as an interface with the backhaul line 30 and an external device, and a terminal 106 for connection with the backhaul line and the external device are provided.
  • the data transmission unit 102 includes an RF unit 111, a baseband (BB) signal processing unit 112, and a MAC processing unit 113.
  • the RF unit 111 performs processing such as frequency conversion from a baseband to a radio frequency band, frequency conversion from a radio frequency band to a baseband, signal amplification, and the like.
  • the BB signal processing unit 112 performs error correction encoding / decoding processing, modulation / demodulation processing, and the like.
  • the MAC processing unit 113 performs processing such as control of the frequency used by the local station and data transmission / reception timing, addition of the local station identifier to the communication packet, and recognition of the wireless device that is the data transmission source.
  • the SM 103 includes a frequency information communication unit 121 and a frequency information management unit 122.
  • the SM 103 corresponds to the frequency management unit recited in the claims.
  • the frequency information communication unit 121 transmits the location information of the local station to the coexistence manager 60 and receives a transmittable frequency list from the coexistence manager 60.
  • the frequency information management unit 122 selects an operation channel from the received transmittable frequency list, determines a frequency used by the own station, and notifies the coexistence manager 60 of the operation channel of the own station. Further, the frequency information management unit 122 stores the entry frequency (entry channel), and controls the main control unit 104 to switch between the operation channel and the entry channel at specific times at a preset timing. To the data transmission unit 102.
  • the main control unit 104 performs control such as determination of the operating frequency and switching between the operating frequency and the entry frequency.
  • the main control unit 104 can be configured by a processor, a data storage area defined on the memory, and software.
  • the processing in the BB signal processing unit 122, the MAC processing unit 123, and the SM 103 is executed by the processor of the main control unit 104 reading a program stored in a data storage device such as a hard disk or a flash memory onto the memory, for example. This can be realized.
  • FIG. 3 is a configuration block diagram of the CPE 21.
  • the CPE 22 has the same configuration as the CPE 21 and will not be described.
  • the CPE 21 includes an antenna 201 that transmits and receives radio waves, a data transmission unit 202 that transmits and receives data, a use frequency control unit 203 that controls the frequency used by the own station, and the entire own station.
  • a main control unit 204 that controls the interface, an interface unit 205 serving as an interface with an external line or an external device, and a terminal 206 for connecting to the external line or the external device.
  • the data transmission unit 202 includes an RF unit 211, a baseband (BB) signal processing unit 212, and a MAC processing unit 213.
  • the RF unit 211 performs processing such as frequency conversion from the baseband to the radio frequency band, frequency conversion from the radio frequency band to the baseband, and signal amplification.
  • the BB signal processing unit 212 performs error correction coding, decoding processing, modulation / demodulation processing, and the like.
  • the MAC processing unit 213 performs processing such as control of the frequency channel and data transmission / reception timing used by the local station, addition of the local station identifier to the packet, and recognition of the wireless device that is the data transmission source.
  • the use frequency control unit 203 is for entry for which it is guaranteed that there is no primary user at the time when the transmittable frequency based on the location information of the local station from the database 50 etc. is unknown, such as when new communication enters. Control is performed so that only the frequency is used, and after the transmittable frequency is determined, control is performed so that the operating frequency of the system 1 that is the transmittable frequency of the local station is used. Specifically, after the transmittable frequency is determined, the use frequency control unit 203 controls to perform communication by alternately switching the operation frequency and the entry frequency.
  • the use frequency control unit 203 may store the value of the entry frequency in advance, or as described above, search the downlink signal from the BS 10 for the specific frequency range and obtain the entry frequency from the reception frequency. May be.
  • the main control unit 204 can be configured by, for example, a processor, a data storage area defined on the memory, and software. Further, the processing in the BB signal processing unit 212 and the MAC processing unit 213 is realized by, for example, the processor of the main control unit 203 reading and executing a program stored in a data storage device such as a hard disk on the memory. Is possible.
  • FIG. 4 is a schematic explanatory diagram showing a frequency switching pattern in the present system.
  • the BS 10 of this system performs communication by periodically switching between the operating frequency and the entry frequency.
  • the operating frequency is f1
  • the entry frequency is f10.
  • 4 shows that CPE 21 and 22 exist in the system managed by the BS 10, the CPE 21 is already in communication, and the CPE 22 starts a new communication.
  • the CPE 21 can transmit f1. We have already recognized that it is a frequency.
  • a white space communication period using the operating frequency f1 and a network entry period using the entry frequency f10 are alternately provided.
  • the time between the white space communication period and the network entry period can be arbitrarily set. For example, it may be variable according to the number of CPE connections and traffic, and the length of each period is given to each CPE as initial setting information.
  • the BS 10 performs transmission / reception using the operating frequency f1 with the CPE 21 that is already known that f1 is a transmittable frequency.
  • the CPE 22 that intends to newly enter communication cannot use a frequency other than the entry frequency f10, and therefore does not perform communication with the BS 10.
  • the BS 10 switches the use frequency from f1 to f10 and sets it as a network entry period.
  • the CPE 21 switches the use frequency from f1 to f10 and continues communication. That is, since the CPE 21 recognizes that both the operating frequency f1 and the entry frequency f10 can be used, the CPE 21 performs transmission / reception using f1 in the white space communication period, and in the network entry period. Transmits and receives using f10.
  • the CPE 22 first communicates with the BS 10 in order to acquire information on the transmittable frequency based on the position information of the local station, but uses only the entry frequency f10 when the transmittable frequency is unknown. Therefore, the CPE 22 performs transmission / reception with the BS 10 using f10 during the network entry period, and tries to acquire a transmittable frequency list based on the position information of the local station.
  • Acquisition of the transmittable frequency list may not be completed in one network entry period. In this case, communication is continued in the next network entry period.
  • the operating frequency f1 can be used by the CPE 22
  • BS10 will change a use frequency from f10 to f1, and will be set as a white space communication period.
  • the CPE 22 has not yet acquired a transmittable frequency list based on the position information of its own station, and only the CPE 21 is communicating using the operating frequency f1.
  • the CPE 22 When the CPE 22 acquires a transmittable frequency list based on the position information of the local station and f1 is included in the list, the CPE 22 can communicate using f1 in the white space communication period. If it is determined that the CPE 22 cannot use f1, the BS 10 selects a frequency that can be used by both the CPEs 21 and 22 from the transmittable frequency list of its own station, and uses this as an operating frequency as a white space communication period. Communication. In this way, the frequency is switched in this system.
  • the BS 10 and the CPEs 21 and 22 in advance use a specific frequency guaranteed not to be used by the primary user as the entry frequency.
  • the BS 10 performs communication by switching the white space communication period using the operation frequency selected from the transmittable frequency list and the network entry period using the entry frequency at regular intervals, and the CPEs 21 and 22 If the transmittable frequency based on the location information of the local station is unknown, only the entry frequency is used.After obtaining the transmittable frequency list based on the location information of the local station, the operating frequency is set during the white space communication period. Use the network entry period to communicate using the entry frequency.
  • the CPEs 21 and 22 that are newly entering the communication have their own positions. Until you know the transmittable frequency based on information, make sure to use an entry frequency that does not affect the primary user to prevent communication at an operating frequency where it is unknown whether transmission is possible. There is an effect that it is possible to prevent the primary user from being interfered with while making effective use of.
  • the frequency operated by the BS 10 when the frequency operated by the BS 10 is determined, the frequency is selected from the transmittable frequency list acquired from the coexistence manager 60.
  • the operation is to select from the transmittable frequency list acquired from the database 50. It is good.
  • the BS 10 transmits and receives radio waves at f10 during the network entry period.
  • the primary user which is called “Quiet Period”
  • Q Period the period during which the secondary user stops emitting radio waves.
  • the BS 10 transmits and receives radio waves at f10 during the network entry period.
  • a Half-FDD (Freq uency Division Duplex) system in which f1 is used for transmission and f10 is used for reception. It is good.
  • the CPE 22 receives the f1 radio wave and transmits the f10 radio wave.
  • the frequency used by the BS 10 is one channel, but as a multi-channel compatible base station having a plurality of data transmission units, a specific data transmission unit is always operated as a network entry period. Also good.
  • the present wireless communication system is particularly suitable for the wireless communication system defined by IEEE802.22, but is not limited thereto.
  • the present invention is suitable for a wireless communication system capable of efficiently performing secondary usage of frequencies without causing interference to primary users.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

　ＣＰＥが、自局の位置情報に基づいた送信可能周波数リストを取得する前に、送信可能周波数ではない周波数の電波を発射することにより、一次利用システムに干渉を与えるのを防ぐことができる無線通信システムを提供する。ホワイトスペースを利用する無線通信システムにおいて、ＢＳ１０及びＣＰＥ２２は、一次利用者に干渉を与えないことが保証されている特定の周波数を記憶している。ＢＳ１０は、ホワイトスペースを利用した運用周波数で通信を行う第１の期間と、特定の周波数で通信を行う第２の期間とを定期的に切り替える。ＣＰＥ２２は、運用周波数が自局の送信可能周波数であるかどうか不明な場合には、第２の期間において特定の周波数で基地局と通信を行い、運用周波数が送信可能周波数であることを認識している場合には、第１の期間では運用周波数で通信を行い、第２の期間では特定の周波数で通信を行う。

Description

無線通信システム
　本発明は、ホワイトスペースを利用する無線通信システムに係り、特に、一次利用者に干渉を与えず、効率的に周波数の二次利用を行うことができる無線通信システムに関する。
［先行技術の説明］ 　近年の情報化社会の進展は実に目覚しく、多くの情報通信機器やサービスにおける通信方法として、有線通信のほかに、無線通信が利用されることも多くなっている。これに伴い、有限な資源である無線周波数の需要も増加の一途をたどっており、割当て可能な周波数の枯渇が世界各国で大きな問題となってきている。
　一般に、周波数は国がライセンス管理を行い、ライセンスを割当てられた者だけが、特定の場所および時間において、厳格な管理の下、その周波数を利用することができる。しかし、今後も増え続けるであろう周波数需要に対応するためには、これまでの利用方法にとらわれない、新しい周波数の利用方法が求められている。
　そこで近年、周波数の枯渇問題を解決するための新たな周波数の利用方法として、既に割当てられてはいるものの、空間的、時間的に使用されない周波数帯（ホワイトスペース）を利用する方法が研究されている。
　例えば、ライセンスを受けている利用者（以下、「一次利用者」という）の既存システムの周波数使用への影響を十分回避しつつ、ライセンスを受けていない利用者（以下、「二次利用者」という）が柔軟にホワイトスペースの電波を利用するコグニティブ無線通信システムなどの研究開発が行われている（例えば、非特許文献１）。
　コグニティブ無線通信システムとしては、例えば、IEEE802.22で標準化が行われている、ホワイトスペースを利用する広域無線通信（Wireless Regional Area Network: WRAN）システムがある。
　このようなシステムでは、ＩＰネットワーク上に、周波数の利用を管理するホワイトスペースデータベース（ＤＢ）や共存マネージャ（ＣＭ）（以下、「データベース等」という）を備え、各無線局は、データベース等にアクセスすることで、自局の位置情報に基づく送信可能周波数リストと最大許容送信電力とを取得する。
　送信可能周波数リストは、一次利用者に干渉を与えることなく無線通信を行うことができる周波数のリストである。
　送信可能周波数リストは、戸別に設置される子局や携帯電話等の端末（ＣＰＥ：Custom er Premises Equipment）が接続する基地局（ＢＳ：Base Station）内のスペクトルマネージャ（ＳＭ：Spectrum Manager）によって、随時更新されながら一括管理されている。
　そして、ＢＳはこの送信可能周波数リストに基づき、自局の運用周波数を決定する。
　また、各無線局（ＢＳ及びＣＰＥ、以下同様）は、スペクトルセンシング機能を具備していることもある。
　各無線局は、スペクトルセンシングによって、決定された使用周波数が既存システム（一次利用者のシステム）によって使用されていることを検知すると、その情報をＳＭに通知する。すると、ＳＭは送信可能周波数リストからこの周波数を除外するとともにデータベース等に報知する。
　ホワイトスペースを利用する無線通信システムは、このようにして時々刻々と更新される情報に基づきダイナミックなスペクトルアクセスを行うことで、一次利用者の周波数使用への影響を回避すると同時に、二次利用者の通信も実現する。
　ところで、IEEE802.22では、スペクトラムセンシング機能を具備しないＣＰＥが、自局の送信可能周波数を知るための手段について、明確な規定が存在しない。
　ここで、一般に、ＣＰＥは、ＢＳとの間で無線通信を行うための無線インタフェース（すなわち、IEEE 802.22のエア・インタフェース）以外の無線インタフェースを搭載していないため、ＢＳとの間で無線通信を行うことなくローカルエリアネットワーク以外のＩＰネットワーク（インターネットなど）に接続する手段を持たない。
　したがって、あるＣＰＥが新たにホワイトスペースを利用した無線通信を開始しようとする際には、当該ＣＰＥの位置情報に基づきデータベース等が提供する送信可能周波数リストを取得する前に、ＢＳへ向けて電波を発射する必要がある。
　IEEE 802.22のようなＴＤＤ（Time Division Duplex；時分割複信）システムの場合、ＣＰＥもＢＳと同一の周波数の電波を利用し無線通信を行う必要がある。
　そのため、新たにホワイトスペースを利用した無線通信を行おうとするＣＰＥは、自局の位置に基づく送信可能周波数を知るためにＢＳとの通信を行う際には、ＢＳの送信可能周波数で送信を行う。
　当該ＣＰＥにとって、この周波数が送信可能周波数であるかどうかはまだ不明であり、送信可能周波数ではない可能性がある。特に、スペクトラムセンシング機能を備えていないＣＰＥの場合、近くの一次利用者が利用していたとしてもそれを認識できない。
［従来の周波数利用パターン：図５］ 　従来の無線通信システムにおける周波数の利用パターンについて図５を用いて説明する。図５は、従来の無線通信システムにおける周波数の利用パターンを示す模式説明図である。
　ここでは、ＢＳが管理する無線通信システム内にＣＰＥ２１，２２が存在し、ＣＰＥ２１は既に通信中であり、ＣＰＥ２２が新たに通信を開始するところを示している。
　また、ＢＳはスペクトルマネージャに対して提示された送信可能周波数リストの中から運用周波数としてｆ1を選択して通信を行っており、ＣＰＥ２１は、既にＤＢからｆ1が送信可能周波数であることを通知されている。
　そして、図５に示すように、従来の無線通信システムでは、ＢＳは、常に運用周波数ｆ１を用いて通信を行うため、ＣＰＥ２１だけでなく、新たに通信を開始しようとするＣＰＥ２２とも運用周波数ｆ１での通信を行うことになる。
　ここで、ＣＰＥ２２は、これからＢＳを介してＤＢから送信可能周波数のリストを取得するため、ｆ１の使用が可能かどうか不明である。つまり、ＣＰＥ２２は、使用不可かもしれない周波数ｆ１を用いて通信している。
藤井宏治、「コグニティブ無線：電波利用のムダなくす、ホワイトスペース活用のコア技術」、［online］、リックテレコム、［平成２３年６月９日検索］、インターネットhttp://businessnetwork.jp/tabid/65/artid/110/page/1/Default.aspx
　このように、従来のホワイトスペースを利用した無線通信システムでは、スペクトラムセンシング機能を備えていないＣＰＥは、データベース等から自局の位置情報に基づく送信可能周波数リストを取得する前にＢＳとの通信を行う。
　その際、ＣＰＥはＢＳからの下り信号を受信して、それと同じ周波数で送信を行う。
　そのため、ＢＳが許可されている周波数であっても、ＣＰＥが一次利用者の近くに位置している場合には、当該ＣＰＥがその周波数を発射すると一次利用者への影響がある場合が考えられる。
　つまり、センシング機能を備えていないＣＰＥは、自局の位置情報に基づく送信可能周波数リストを取得する前にＢＳとの通信を行うため、送信可能周波数ではない周波数の電波を発射して、一次利用者に干渉を与えてしまう可能性があるという問題点があった。
　本発明は、上記実状に鑑みて為されたもので、ＣＰＥが、データベース等から自局の位置情報に基づいた送信可能周波数リストを取得する前に、送信可能周波数ではない周波数の電波を発射してしまうのを防ぎ、一次利用システムに干渉を与えるのを防ぐことができる無線通信システムを提供することを目的とする。
　上記従来例の問題点を解決するための本発明は、基地局と端末局との間でホワイトスペースを利用して無線通信を行う無線通信システムであって、基地局及び端末局が、一次利用者に干渉を与えないことが保証されている特定の周波数の情報を記憶しておき、基地局が、ホワイトスペースを利用した運用周波数で通信を行う第１の期間と、特定の周波数で通信を行う第２の期間とを定期的に切り替えて通信を行い、端末局が、運用周波数が自局の位置情報に基づく送信可能周波数であるかどうかを認識していない場合には、第２の期間において特定の周波数で基地局と通信を行い、運用周波数が自局の位置情報に基づく送信可能周波数であることを認識している場合には、第１の期間において運用周波数で基地局と通信を行うと共に、第２の期間において特定の周波数で基地局と通信を行うことを特徴とする無線通信システム。
　また、本発明は、上記無線通信システムにおいて、基地局が、指示された周波数で無線通信を行うデータ伝送部と、ホワイトスペースを利用した運用周波数の情報と、一次利用者に干渉を与えないことが保証されている特定の周波数の情報とを記憶しており、運用周波数と特定の周波数とを定期的に切り替えてデータ伝送部に指示する周波数管理部とを備えたことを特徴としている。
　また、本発明は、上記無線通信システムにおいて、端末局が、指示された周波数で無線通信を行うデータ伝送部と、一次利用者に干渉を与えないことが保証されている特定の周波数の情報を記憶し、自局の位置情報に基づく送信可能周波数を認識していない場合には、特定の周波数をデータ伝送部に指示する使用周波数制御部とを備えたことを特徴としている。
　本発明によれば、基地局と端末局との間でホワイトスペースを利用して無線通信を行う無線通信システムであって、基地局及び端末局が、一次利用者に干渉を与えないことが保証されている特定の周波数の情報を記憶しておき、基地局が、ホワイトスペースを利用した運用周波数で通信を行う第１の期間と、特定の周波数で通信を行う第２の期間とを定期的に切り替えて通信を行い、端末局が、運用周波数が自局の位置情報に基づく送信可能周波数であるかどうかを認識していない場合には、第２の期間において特定の周波数で基地局と通信を行い、運用周波数が自局の位置情報に基づく送信可能周波数であることを認識している場合には、第１の期間において運用周波数で基地局と通信を行うと共に、第２の期間において特定の周波数で基地局と通信を行う無線通信システムとしているので、端末局が自局の位置情報に基づく送信可能周波数のリストを取得する前に、基地局にとっては送信可能でも、当該端末局にとっては送信可能周波数ではない周波数の電波を発射してしまうのを防ぐことができ、一次利用者に干渉を与えてしまうのを防ぐことができる効果がある。
本発明の実施の形態に係る無線通信システムを含むシステム全体の説明図である。 ＢＳ１０の構成ブロック図である。 ＣＰＥ２１の構成ブロック図である。 本システムにおける周波数切り替えパターンを示す模式説明図である。 従来の無線通信システムにおける周波数の利用パターンを示す模式説明図である。
　本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。［実施の形態の概要］ 　本発明の実施の形態に係る無線通信システムは、基地局及び端末局が、一次利用者に干渉を与えないことが保証されている特定の周波数を予め記憶しておき、基地局は、ホワイトスペースを利用するホワイトスペース通信期間と、当該特定の周波数を用いて通信を行うネットワークエントリ期間とを定期的に切り替えて通信を行い、新たにホワイトスペースを利用した通信を開始しようとする端末局は、ネットワークエントリ期間において、当該特定の周波数を用いて基地局と通信を行って、位置情報に基づく利用可能な周波数のリストを取得するものであり、新たに通信を開始しようとする端末局が、自己の位置情報に基づく送信可能周波数リストを取得する前に、当該端末局にとって送信可能ではない周波数の電波を発射するのを防ぎ、一次利用者に干渉を与えるのを防ぐことができるものである。
［実施の形態に係る無線通信システム：図１］ 　本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る無線通信システムを含むシステム全体の説明図である。
　図１に示すように、本発明の実施の形態に係る無線通信システム（本システム）１は、ホワイトスペースを利用する無線通信システムであり、戸別に設置される子局や携帯電話等の無線通信端末（端末局）であるＣＰＥ２１及びＣＰＥ２２と、これらの無線通信端末が接続する基地局であるＢＳ１０と、ＢＳ１０のバックホール回線（Backhaul）３０と、インターネット４０と、ホワイトスペースデータベース（ＤＢ）（以下、「データベース」という）５０と、ホワイトスペース共存マネージャ（ＣＭ）（以下、「共存マネージャ」という）６０とを含んで構成される。
　また、周波数使用のライセンスを受けている一次利用者の通信システム（以下、「既存システム」という）２は、送信局７０と受信局８０とを含んで構成されており、周波数ｆ１およびｆ２のライセンスを受け使用しているものとする。
　以下の説明においては、周波数ｆ１およびｆ２の使用ライセンスを受けていない二次利用者が、周波数ｆ１およびｆ２をホワイトスペースとして利用するものとする。
　図１の例では、二次利用者として、本無線通信システム１と、別の二次利用システム３とがある。
　本システム１の各部について説明する。
　　［データベース（ＤＢ）５０］ 　データベース５０は、周波数の利用状況を管理するものであり、空間的・時間的に一次利用システムへ影響を与えずに無線通信に使用可能な周波数（送信可能周波数）の情報を記憶し、二次利用システムに提供する。
　　［共存マネージャ（ＣＭ）６０］ 　共存マネージャ６０は、二次利用システム間の干渉を避け、適切に無線通信が行われるよう周波数を割り当てる。
　図１に示すように、ホワイトスペースを利用する別の二次利用システム３が無線通信システム１のサービスエリア内に存在する場合であっても、無線通信システム１と別の二次利用システム３が、それぞれ異なる周波数を二次利用することにより、互いに干渉することなく通信を行うことができる。
　例えば、無線通信システム１が周波数ｆ１を、別の二次利用システム３が周波数ｆ２をそれぞれ利用して無線通信を行うよう、共存マネージャ６０は、各無線局の送信可能周波数リストを再構築する。
　　［ＢＳ１０］ 　ＢＳ１０は、バックホール回線３０を通してインターネット４０に接続し、インターネット４０上に存在するデータベース５０、共存マネージャ６０へのアクセスを行って使用可能周波数リストを取得し、運用周波数を決定して、当該運用周波数で無線通信システム１内のＣＰＥ２１,２２との通信を行う。
　また、本システムの特徴として、ＢＳ１０は、予め、一次利用者（既存システム）に干渉を与えない、つまり、一次利用者が使用しないことが保証されている特定の周波数の値を記憶している。特定の周波数をエントリ用周波数と称するものとする。
　エントリ用周波数としては、例えば、ＩＳＭ（Industry-Science-Medical）バンド等、ホワイトスペースの帯域とは連続しない帯域の周波数や、一次利用者が存在しないことが保証されているホワイトスペース周波数を選んだり、例えばＵＨＦ帯で、特定のＴＶチャンネルをエントリ用周波数として割り当てることができる。
　また、エントリ用周波数による通信では、伝搬特性や許容放射電力等は、ホワイトスペースにおけるそれらの特性とは大きく異なる場合がある。
　そして、本システムでは、ＢＳ１０は、新たにホワイトスペースを利用した通信を開始しようとするＣＰＥと、運用周波数ではなくエントリ用周波数を利用して通信を行う期間として、エントリ用周波数で通信を行う期間を設けている。これについては後述する。
　　［ＣＰＥ２１，２２］ 　ＣＰＥ２１，２２は、センシング機能を持たず、ＢＳ１０を介して送信可能周波数のリストを取得する。
　本システムの特徴として、ＣＰＥ２１,２２は、新たにホワイトスペースを利用した通信を開始する場合（新規通信参入時）には、上述した一次利用者（既存システム）に干渉を与えないことが保証されているエントリ用周波数でＢＳ１０と通信を行って、自己の位置情報に基づく送信可能周波数のリストを取得する。
　これにより、ＣＰＥ２１，２２が、位置情報に基づく送信可能な周波数を認識していない新規通信参入時に、ＢＳ１０にとっては送信可能であっても当該ＣＰＥ２１，２２にとっては送信不可となる周波数の電波を発射してしまうのを防ぎ、一次利用者に干渉を与える危険を回避できるものである。
　また、ＣＰＥ２１，２２は、予めＢＳ１０と同様にエントリ用周波数の情報を記憶していてもよいし、ＢＳ１０から送信される信号をサーチすることによってエントリ用周波数を取得してもよい。サーチによって取得する場合には、エントリ用周波数が含まれる周波数範囲を予め記憶しておき、当該範囲内をサーチして、取得した周波数をエントリ用周波数として記憶し、これを用いて送信する。
　具体的には、予めエントリ用周波数が含まれる範囲を、例えば、ＵＨＦ帯として設定してＢＳ１０が記憶しておき、ＢＳ１０が、ＵＨＦ帯のチャネルのうち、特定の周波数チャネルをエントリ用周波数と定め、当該エントリ用周波数を送信し、ＣＰＥ２１，２２においてもデバイスの初期化情報として当該エントリ用周波数の値を記憶しておき、電源投入直後にはその周波数でＢＳからの下り信号をサーチする。
　または、ＣＰＥ２１,２２は、エントリ用周波数が含まれる帯域を保持しておき、電源投入直後には当該帯域においてＢＳ１０からの下り信号をサーチすることで実現可能である。
　尚、エントリ用周波数は複数あってもよく、いずれも一次利用者に影響を与えないことが保証された周波数とする。
［本無線通信システムの動作概略：図１］ 　本無線通信システムの動作の概略について図１を用いて説明する。
　まず、ＢＳ１０は、データベース５０へアクセスし、自局の設置位置における送信可能周波数リスト及びその周波数に対応する最大許容送信電力を取得する。
　最大許容送信電力とは、一次利用者に影響を与えない電力範囲の制限値である。
　そして、ＢＳ１０は、最大許容送信電力に基づいて最大送信可能電力を決定し、共存マネージャ６０に、自局の設置位置、送信可能周波数リスト、最大送信可能電力の情報を通知し、共存マネージャ６０によって再構築された送信可能周波数リストを要求する。
　最大送信可能電力とは、装置として出力できる最大の電力と、最大許容送信電力の内、いずれか小さい方の電力である。
　尚、ＢＳ１０が共存マネージャ６０に位置情報を教えて、共存マネージャ６０がデータベース５０に問い合わせることにより、送信可能周波数リストや最大許容送信電力を取得して、その中から共存マネージャ６０が送信可能周波数を選択するようにしてもよいし、ＢＳ１０がデータベース５０に問い合わせ、共存マネージャ６０に対して、位置情報、送信可能周波数リスト、最大送信可能電力を通知し、共存マネージャ６０がその中から送信可能周波数を選ぶようにしてもよい。
　共存マネージャ６０は、ＢＳ１０の送信可能周波数リスト及びＢＳ１０の周辺に存在している別の二次利用システムの運用チャネル情報等から、ＢＳ１０の送信可能周波数リストを再構築し、ＢＳ１０へ当該送信可能周波数リストを回答する。
　ＢＳ１０は、上記再構築された送信可能周波数リストから運用チャネルを選択し、共存マネージャ６０へ自局の運用チャネルを通知する。これにより、共存マネージャ６０は、無線通信システム１が現在二次利用している周波数を把握する。
　そして、ＢＳ１０は当該運用チャネルを用いて無線通信システム１内のＣＰＥとホワイトスペースを利用した通信を開始する。
　本システムでは、ＢＳ１０は、通信開始後において、共存マネージャ６０からの送信可能周波数リストから決定された運用チャネルだけでなく、ＢＳ１０が予め記憶しているエントリ用周波数を用いて通信を行う。エントリ用周波数は、一次利用システムに影響を与えないことが保証されている周波数である。
　そして、ＢＳ１０は、定期的に運用チャネルとエントリ用周波数とを交互に切り替えて通信を行う。この動作については後述する。
［ＢＳ１０の構成：図２］ 　次に、ＢＳ１０の構成について図２を用いて説明する。図２は、ＢＳ１０の構成ブロック図である。
　図２に示すように、ＢＳ１０は、電波の送受信を行うアンテナ１０１と、データの送受信を行うデータ伝送部１０２と、運用チャネルや送信可能周波数の管理を行うスペクトルマネージャ（ＳＭ）１０３と、自局全体の制御を行う主制御部１０４と、バックホール回線３０や外部装置とのインターフェースとなるインターフェース部１０５と、バックホール回線や外部装置と接続するための端子１０６とを備える。
　各構成部分について説明する。
　データ伝送部１０２は、ＲＦ部１１１と、ベースバンド（ＢＢ）信号処理部１１２と、ＭＡＣ処理部１１３とを備える。
　ＲＦ部１１１は、ベースバンドから無線周波数帯への周波数変換及び無線周波数帯からベースバンドへの周波数変換や、信号増幅等の処理を行う。
　ＢＢ信号処理部１１２は、誤り訂正符号化・復号処理、および変復調処理などを行う。
　ＭＡＣ処理部１１３は、自局が使用する周波数やデータ送受信タイミングの制御、通信パケットへの自局識別子の付加、及びデータ送信元の無線装置の認識などの処理を行う。
　ＳＭ１０３は、周波数情報通信部１２１と、周波数情報管理部１２２とを備える。尚、ＳＭ１０３は、請求項に記載した周波数管理部に相当する。
　周波数情報通信部１２１は、共存マネージャ６０へ自局の位置情報等を送信し、共存マネージャ６０から送信可能周波数リストを受信する。
　周波数情報管理部１２２は、受信した送信可能周波数リストの中から運用チャネルを選択し、自局が使用する周波数を決定して、共存マネージャ６０に対し、自局の運用チャネルを通知する。
　更に、周波数情報管理部１２２は、エントリ用周波数（エントリ用チャネル）を記憶しており、予め設定されたタイミングで、特定時間毎に運用チャネルとエントリ用チャネルとを切り替えるよう、主制御部１０４を介してデータ伝送部１０２に通知する。
　主制御部１０４は、運用周波数の決定や、運用周波数とエントリ用周波数の切り替え等の制御を行い、たとえば、プロセッサとメモリ上に定義されたデータ記憶領域とソフトウェアで構成することが可能である。
　また、ＢＢ信号処理部１２２、ＭＡＣ処理部１２３、およびＳＭ１０３における処理は、たとえば、主制御部１０４のプロセッサがハードディスクやフラッシュメモリ等のデータ記憶装置に記憶されているプログラムをメモリ上に読み出して実行することにより実現することが可能である。
［ＣＰＥ２１の構成：図３］ 　次に、端末局であるＣＰＥ２１の構成について図３を用いて説明する。図３は、ＣＰＥ２１の構成ブロック図である。尚、ＣＰＥ２２もＣＰＥ２１と同じ構成であり、説明は省略する。
　図３に示すように、ＣＰＥ２１は、電波を送信及び受信するアンテナ２０１と、データの送受信を行うデータ伝送部２０２と、自局の使用する周波数を制御する使用周波数制御部２０３と、自局全体の制御を行う主制御部２０４と、外部回線や外部装置とのインターフェースとなるインターフェース部２０５と、外部回線や外部装置と接続するための端子２０６とを備える。
　また、データ伝送部２０２は、ＲＦ部２１１と、ベースバンド（ＢＢ）信号処理部２１２と、ＭＡＣ処理部２１３とを備える。
　ＲＦ部２１１は、ベースバンドから無線周波数帯への周波数変換および無線周波数帯からベースバンドへの周波数変換や、信号増幅等の処理を行う。
　ＢＢ信号処理部２１２は、誤り訂正符号化、復号処理、および変復調処理等を行う。
　ＭＡＣ処理部２１３は、自局が使用する周波数チャネルやデータ送受信タイミングの制御、パケットへの自局識別子の付加、及びデータ送信元の無線装置の認識等の処理を行う。
　使用周波数制御部２０３は、新規通信参入時等、データベース５０等からの自局の位置情報等に基づく送信可能周波数が不明な時点においては、一次利用者が存在しないことが保証されているエントリ用周波数のみを使用するよう制御を行い、送信可能周波数が判明した後は、自局の送信可能周波数である本システム１の運用周波数を使用するよう制御を行う。
　具体的には、送信可能周波数が判明した後は、使用周波数制御部２０３は、運用周波数とエントリ用周波数とを交互に切り替えて通信するよう制御する。
　使用周波数制御部２０３は、予めエントリ用周波数の値を記憶しておいてもよいし、上述したように、特定周波数範囲についてＢＳ１０からの下り信号をサーチして、受信周波数からエントリ用周波数を求めてもよい。
　ＢＳ１０と同様に、主制御部２０４は、例えば、プロセッサとメモリ上に定義されたデータ記憶領域とソフトウェアで構成することも可能である。また、ＢＢ信号処理部２１２、ＭＡＣ処理部２１３における処理は、例えば、主制御部２０３のプロセッサがハードディスク等のデータ記憶装置に記憶されているプログラムをメモリ上に読み出して実行することにより実現することが可能である。
［本システムにおける周波数切り替えパターンの例：図４］ 　次に、本システムにおける周波数切り替えパターンの例について図４を用いて説明する。図４は、本システムにおける周波数切り替えパターンを示す模式説明図である。
　上述したように、本システムのＢＳ１０は、定期的に運用周波数とエントリ用周波数とを切り替えて通信を行う。ここでは、運用周波数をｆ１とし、エントリ用周波数をｆ１０としている。
　また、図４では、ＢＳ１０が管理する本システム内にＣＰＥ２１，２２が存在し、ＣＰＥ２１は既に通信中であり、ＣＰＥ２２が新たに通信を開始するところを示しており、ＣＰＥ２１は、ｆ１が送信可能周波数であることを既に認識している。
　そして、図４に示すように、本システムでは、運用周波数ｆ１を用いるホワイトスペース通信期間と、エントリ用周波数ｆ１０を用いるネットワークエントリ期間とを交互に設けている。
　ホワイトスペース通信期間とネットワークエントリ期間の時間は任意に設定可能であり、例えば、ＣＰＥの接続数やトラフィックに応じて可変としてもよく、各期間の長さは初期設定情報として各ＣＰＥに与えられる。
　ホワイトスペース通信期間では、ＢＳ１０は、既にｆ１が送信可能周波数であることがわかっているＣＰＥ２１と、運用周波数ｆ１を用いて送受信を行う。
　ホワイトスペース通信期間においては、新たに通信に参入しようとするＣＰＥ２２は、エントリ用周波数ｆ１０以外の周波数は利用できないため、ＢＳ１０との通信は行わない。
　そして、特定時間経過後、ＢＳ１０は、使用周波数をｆ１からｆ１０に切り替え、ネットワークエントリ期間とする。
　ネットワークエントリ期間になると、ＣＰＥ２１は、使用周波数をｆ１からｆ１０に切り替え、引き続き通信を行う。
　つまり、ＣＰＥ２１は、運用周波数であるｆ１と、エントリ用周波数であるｆ１０をいずれも使用することができることを認識している為、ホワイトスペース通信期間ではｆ１を用いて送受信を行い、ネットワークエントリ期間においてはｆ１０を用いて送受信を行う。
　また、ＣＰＥ２２は、まず、自局の位置情報に基づく送信可能周波数の情報を取得するためにＢＳ１０と通信を行うが、送信可能周波数が不明な時点では、エントリ用周波数ｆ１０のみを使用する。
　そのため、ＣＰＥ２２は、ネットワークエントリ期間においてｆ１０を用いてＢＳ１０と送受信を行って、自局の位置情報に基づく送信可能周波数リストの取得を試みる。
　送信可能周波数リストの取得は、１回のネットワークエントリ期間では完了しないこともあり、その場合には次回以降のネットワークエントリ期間で引き続き通信を行う。
　このように、ＣＰＥ２２にとって運用周波数ｆ１が使用可能か否かが不明な場合には、確実に送信可能であるエントリ用周波数ｆ１０を用いて通信を行うことにより、一次利用者に干渉を与えるのを未然に防ぐことができるものである。
　そして、特定時間が経過すると、ＢＳ１０は、使用周波数をｆ１０からｆ１に切り替えてホワイトスペース通信期間とする。
　図４の例では、この時点では、ＣＰＥ２２はまだ自局の位置情報に基づく送信可能周波数リストが取得できておらず、ＣＰＥ２１のみが運用周波数ｆ１を用いて通信を行っている。
　ＣＰＥ２２が自局の位置情報に基づく送信可能周波数リストを取得し、ｆ１がリストに含まれていた場合、ＣＰＥ２２はホワイトスペース通信期間においてｆ１を用いて通信可能となる。
　また、ＣＰＥ２２がｆ１を使用できないことが判明した場合、ＢＳ１０は、自局の送信可能周波数リストの中からＣＰＥ２１，２２の両方が使用可能な周波数を選択し、これを運用周波数としてホワイトスペース通信期間の通信を行う。
　このようにして、本システムにおける周波数の切り替えが行われるものである。
　これにより、本システムでは、制御チャネルに専用の周波数を割り当てることなく送信可能周波数リストを取得するために必要な無線通信を行うことができ、効率的な周波数の二次利用が可能となる。
［実施の形態の効果］ 　本発明の実施の形態に係る無線通信システムによれば、予めＢＳ１０及びＣＰＥ２１，２２が、一次利用者が使用しないことが保証されている特定の周波数をエントリ用周波数として記憶しておき、ＢＳ１０は、送信可能周波数リストから選択した運用周波数を用いるホワイトスペース通信期間と、エントリ用周波数を用いるネットワークエントリ期間とを一定時間毎に切り替えて通信を行い、ＣＰＥ２１，２２は、自局の位置情報に基づく送信可能周波数が不明な場合には、エントリ用周波数のみを使用し、自局の位置情報に基づく送信可能周波数リストの取得後は、ホワイトスペース通信期間においては運用周波数を用い、ネットワークエントリ期間においてはエントリ用周波数を用いて通信を行うようにしているので、基地局を経由しなければ送信可能周波数リストを取得できない端末局を用いて無線通信システムを構成する場合であっても、新たに通信に参入しようとするＣＰＥ２１，２２が、自己の位置情報に基づく送信可能周波数を把握するまでは、確実に一次利用者に影響を与えないエントリ用周波数を用いるようにして、送信可能か否かが不明である運用周波数で通信するのを防ぎ、周波数の有効利用を図りつつ、一次利用者に干渉を与えるのを防ぐことができる効果がある。
　尚、本実施の形態では、ＢＳ１０が運用する周波数を決定する際、共存マネージャ６０から取得した送信可能周波数リストから選択していたが、データベース５０から取得した送信可能周波数リストから選択するような動作としてもよい。
　また、本実施の形態では、ＢＳ１０がネットワークエントリ期間にｆ１０で電波の送受信を行っていたが、このネットワークエントリ期間を、「Quiet Period」と呼ばれる、一次利用者の存在をセンシングによって検出するために二次利用者が電波の発射を停止する期間と同一としてもよい。
　また、本実施の形態では、ＢＳ１０がネットワークエントリ期間にｆ１０で電波の送受信を行っていたが、送信はｆ１を使用し、受信にｆ１０を用いるような、Half-FDD（Freq uency Division Duplex）システムとしてもよい。この場合ＣＰＥ２２は、ｆ１の電波を受信し、ｆ１０の電波を送信する。
　更に、本実施の形態では、ＢＳ１０が使用する周波数は１チャネルであったが、複数のデータ伝送部を備えたマルチチャネル対応基地局として、特定のデータ伝送部を常にネットワークエントリ期間として運用してもよい。
　また、本無線通信システムは、IEEE802.22で規定されている無線通信システムに対して特に好適であるが、これに限定されるものではない。
　本発明は、一次利用者に干渉を与えず、効率的に周波数の二次利用を行うことができる無線通信システムに適している。
　１...無線通信システム、　２...既存システム、　３...別の二次利用システム、　１０...基地局（ＢＳ）、　２１，２２...端末局（ＣＰＥ）、　３０...バックホール回線、　４０...インターネット、　５０...データベース（ＤＢ）、　６０...共存マネージャ、　７０...送信局、　８０...受信局、　１０１...アンテナ、　１０２...データ伝送部、　１０３...スペクトルマネージャ（ＳＭ）、　１０４，２０４...主制御部、　１０５，２０５...インターフェース部、　１０６...端子　１１１，２１１...ＲＦ部、　１１２，２１２...ベースバンド信号処理部、　１１３，２１３...ＭＡＣ処理部、　１２１...周波数情報通信部、　１２２...周波数情報管理部、　２０３...使用周波数制御部

Claims (3)

  1. 　基地局と端末局との間でホワイトスペースを利用して無線通信を行う無線通信システムであって、
    　前記基地局及び前記端末局が、一次利用者に干渉を与えないことが保証されている特定の周波数の情報を記憶しておき、
    　前記基地局が、ホワイトスペースを利用した運用周波数で通信を行う第１の期間と、前記特定の周波数で通信を行う第２の期間とを定期的に切り替えて通信を行い、
    　前記端末局が、前記運用周波数が自局の位置情報に基づく送信可能周波数であるかどうかを認識していない場合には、前記第２の期間において前記特定の周波数で前記基地局と通信を行い、前記運用周波数が前記自局の位置情報に基づく送信可能周波数であることを認識している場合には、前記第１の期間において前記運用周波数で前記基地局と通信を行うと共に、前記第２の期間において前記特定の周波数で前記基地局と通信を行うことを特徴とする無線通信システム。
  2. 　基地局が、指示された周波数で無線通信を行うデータ伝送部と、
    　ホワイトスペースを利用した運用周波数の情報と、一時利用者に干渉を与えないことが保証されている特定の周波数の情報とを記憶しており、前記運用周波数と前記特定の周波数とを定期的に切り替えて前記データ伝送部に指示する周波数管理部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
  3. 　端末局が、指示された周波数で無線通信を行うデータ伝送部と、
    　一次利用者に干渉を与えないことが保証されている特定の周波数の情報を記憶し、自局の位置情報に基づく送信可能周波数を認識していない場合には、前記特定の周波数を前記データ伝送部に指示する使用周波数制御部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017154508A1 (ja) * 2016-03-11 2017-09-14 ソニー株式会社 サーバ装置、情報処理装置及び方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120275354A1 (en) * 2011-04-26 2012-11-01 Nxp B.V. Asymmetric white space communications
WO2012176632A1 (ja) * 2011-06-20 2012-12-27 株式会社日立国際電気 無線通信システム

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101686466B (zh) * 2008-09-28 2012-11-21 华为技术有限公司 一种子信道共享的方法、装置和系统
US9025536B2 (en) * 2009-03-26 2015-05-05 Qualcomm Incorporated Apparatus and methods of whitespace communication
WO2011101523A1 (en) * 2010-02-17 2011-08-25 Nokia Corporation Cognitive control network selection
WO2012026857A1 (en) * 2010-08-26 2012-03-01 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Method and network node in a communications system
US20140269550A1 (en) * 2011-06-13 2014-09-18 Neul Ltd. Assigning licensed and unlicensed bandwidth
JP6151965B2 (ja) 2013-05-13 2017-06-21 株式会社日立国際電気 無線通信システム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120275354A1 (en) * 2011-04-26 2012-11-01 Nxp B.V. Asymmetric white space communications
WO2012176632A1 (ja) * 2011-06-20 2012-12-27 株式会社日立国際電気 無線通信システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9661644B2 (en) 2013-05-13 2017-05-23 Hitachi Kokusai Electric, Inc. Wireless communication system

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