特許 5943276 スペクトル割当装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5943276

(24)【登録日】2016年6月3日

(45)【発行日】2016年7月5日

(54)【発明の名称】スペクトル割当装置

(51)【国際特許分類】

   H04W 16/14 20090101AFI20160621BHJP

【ＦＩ】

   H04W16/14

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-84948(P2012-84948)

(22)【出願日】2012年4月3日

(65)【公開番号】特開2013-214907(P2013-214907A)

(43)【公開日】2013年10月17日

【審査請求日】2015年2月6日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）総務省委託「電波資源拡大のための研究開発」の一環、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】301022471

【氏名又は名称】国立研究開発法人情報通信研究機構

(74)【代理人】

【識別番号】110001092

【氏名又は名称】特許業務法人サクラ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】スン チェン

(72)【発明者】

【氏名】チャン ハグエン

(72)【発明者】

【氏名】デメシ ヨハネス アレムスグド

(72)【発明者】

【氏名】藍 洲

(72)【発明者】

【氏名】ヴィラーデイ ポルト ガブリエル

(72)【発明者】

【氏名】原田 博司

【審査官】 望月 章俊

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／１５８５０２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−１００４５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２１２９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５１７１３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｗ４／００−Ｈ０４Ｗ９９／００

Ｈ０４Ｂ７／２４−Ｈ０４Ｂ７／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の無線システムに属する第１の無線装置が運用する周波数スペクトルに関する情報を管理する諸元データベースと接続され、使用するチャネル群が前記第１の無線システムと重複し該重複したチャネル群を使用する優先順位が前記第１の無線システムよりも低い第２の無線システムに属する第２の無線装置に対して利用可能チャネルおよび該チャネルにおける許容送信電力を割当てるスペクトル割当装置であって、
前記第２の無線装置の位置情報に基づいて、前記諸元データベースから混信判定すべき前記第１の無線装置の通信エリアを対象エリアとして選択するエリア特定部と、
前記対象エリアに属する前記第１の無線装置の通信エリアの境界線と該境界線に対応する第１の無線装置および前記第２の無線装置を結ぶ直線との交点の位置情報を生成する臨界点算出部と、
前記交点の位置情報それぞれと前記第２の無線装置の位置情報とに基づいて、前記第２の無線装置から前記交点それぞれまでの第１の伝搬損失を前記交点毎に計算する損失演算部と、
前記対象エリアに属する第１の無線装置の使用チャネルおよび前記交点それぞれにおけるチャネル毎の所要信号電力レベルと、前記交点それぞれにおける前記第１の伝搬損失とに基づいて、前記第２の無線装置が利用可能なチャネルおよび許容送信電力を算出する電力演算部とを具備し、
前記電力演算部は、前記第２の無線装置が利用可能なチャネル群の中から、連続する３つのチャネルそれぞれにおける許容送信電力の差が所定の値範囲内であり、かつ、前記３つのチャネルの中心のチャネルにおける許容送信電力が最も大きい関係となる前記中心のチャネルおよび対応する許容送信電力を算出すること
を特徴とするスペクトル割当装置。

【請求項2】

前記電力演算部は、前記第２の無線装置が隣接チャネルを利用した場合における、前記第１の無線装置の前記隣接チャネルにおける所要電力レベル、および、前記第１の無線装置の利用チャネルに対する前記第２の無線装置からの漏洩電力レベルの少なくとも一方を用いて前記許容送信電力を算出することを特徴とする請求項１記載のスペクトル割当装置。

【請求項3】

前記損失演算部は、前記交点の位置情報それぞれと、使用するチャネル群が前記第１の無線システムと重複し該重複したチャネル群を使用する優先順位が前記第１の無線システムよりも低い第３の無線システムに属し、前記対象エリア内に位置する第３の無線装置の位置情報とに基づいて、前記第３の無線装置から前記交点それぞれまでの第２の伝搬損失を前記交点毎にさらに計算し、
前記電力演算部は、さらに、前記対象エリアに属する第１の無線装置の使用チャネルおよび前記交点それぞれにおけるチャネル毎の所要信号電力レベルと、前記交点それぞれにおける前記第２の伝搬損失とに基づいて、前記第２の無線装置が利用可能なチャネルおよび許容送信電力を算出すること
を特徴とする請求項１または２に記載のスペクトル割当装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、スペクトル割当装置に関する。

【背景技術】

【0002】

アナログテレビからデジタルテレビへの進化は、電波産業界に膨大な周波数スペクトル資源をもたらしている。しかし、新しいアプリケーションやサービスに対する周波数の分配は、既に周波数が割り当てられた既存サービスで混雑しているため、困難な現状にある。一方、電波監理当局により割当てられた周波数は一見混雑しているものの、実際には使用されていない帯域が広大に存在している。

【0003】

２００２年、米連邦通信委員会（Federal Communication Commission：ＦＣＣ）は、スペクトル政策タスクフォース（Spectrum Policy Task Force: SPTF）による文書を発表した。この文書は、実際には未使用状態にある周波数帯域を用いた免許不要の無線サービスを認めることで、無線スペクトルを効率的に利用するという観点で作成されたものである。また、ＦＣＣは、ＴＶホワイトスペース（TV White Space：ＴＶＷＳ）として知られる、ＴＶの周波数帯における免許を要しない利用についての規制に関する文書を発表した。

【0004】

コグニティブ無線は、このようなシナリオで実行される発展可能な技術として検討されてきた。コグニティブ無線システムでは、二次ユーザ（二次システム）は、ライセンスされた一次ユーザ（一次システム）に割当てられている周波数スペクトルについて、実際には使用されていない周波数スペクトルを一時的に特定する。そして、二次ユーザは、当該特定された周波数スペクトルを用いて通信を開始する。このようなコグニティブ無線システムを提供することは、産業界にとって大きな市場可能性を生み出すものである。

【0005】

コグニティブ無線システムでは、運用に先立って、利用可能な周波数スペクトルを特定することが必要である。これは、スペクトルセンシングやデータベースへのアクセスによって実現できる。データベースのアクセスによるアプローチは、一次ユーザに対して信頼できる保護を与えうる方法として検討されてきた。

【0006】

米国におけるＦＣＣや英国におけるＯＦＣＯＭなどの規制当局は、ネットワークを開始しようとするコグニティブ無線システムの二次ユーザに対して、利用可能な周波数スペクトルに関する情報を取得するためデータベースへのアクセスを要求する。他の国や地域の当局も、同様のアプローチをとることが予想される。

【0007】

ＯＦＣＯＭは、特定の場所において当該二次ユーザが利用可能な周波数スペクトルを決定するための手順を示しており、利用可能な周波数スペクトルは、開始周波数、終了周波数および最大許容送信電力によって特定される。許容送信電力は、デジタルテレビ受像機やマイク受信機等、一次ユーザの同一・隣接チャネル混信許容範囲に基づいて計算することとしている。

【0008】

この計算では、対象チャネルの下側９チャネルと上側９チャネルについて考慮に入れることになっており、一次ユーザの全ての取り得るチャネルについて計算する必要がある。従って、利用可能な周波数スペクトルの特定に多大な時間を要する問題がある。また、この計算では、二次ユーザの存在を考慮していないことから、一次ユーザに不測の混信を与えるおそれがある。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】FCC, “Second report and order and memorandum opinion and order,” no. FCC 08-260, Nov. 2008.

【非特許文献2】OFCOM, "Implementing Geolocation", Nov. 9, 2010

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

このように、従来のシステムでは、利用可能な周波数スペクトルの特定に多大な時間を要し、また、一次ユーザに不測の混信を与えるおそれがある。本発明の実施形態は、かかる課題を解決するためになされたもので、コグニティブ無線システムが利用可能な周波数スペクトルを短時間により高い信頼性で探索するスペクトル割当装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0011】

実施形態の装置は、第１の無線システムに属する第１の無線装置が運用する周波数スペクトルに関する情報を管理する諸元データベースと接続され、使用するチャネル群が前記第１の無線システムと重複し該重複したチャネル群を使用する優先順位が前記第１の無線システムよりも低い第２の無線システムに属する第２の無線装置に対して利用可能チャネルおよび該チャネルにおける許容送信電力を割当てるスペクトル割当装置であって、前記第２の無線装置の位置情報に基づいて、前記諸元データベースから混信判定すべき前記第１の無線装置の通信エリアを対象エリアとして選択するエリア特定部と、前記対象エリアに属する前記第１の無線装置の通信エリアの境界線と該境界線に対応する第１の無線装置および前記第２の無線装置を結ぶ直線との交点の位置情報を生成する臨界点算出部と、前記交点の位置情報それぞれと前記第２の無線装置の位置情報とに基づいて、前記第２の無線装置から前記交点それぞれまでの第１の伝搬損失を前記交点毎に計算する損失演算部と、前記対象エリアに属する第１の無線装置の使用チャネルおよび前記交点それぞれにおけるチャネル毎の所要信号電力レベルと、前記交点それぞれにおける前記第１の伝搬損失とに基づいて、前記第２の無線装置が利用可能なチャネルおよび許容送信電力を算出する電力演算部とを具備したことを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

実施形態の装置によれば、コグニティブ無線システムが利用可能な周波数スペクトルを短時間でより信頼性の高い探索を実現するスペクトル割当システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態のスペクトル割当システムの概要を示す図である。

【図2】実施形態のスペクトル割当システムの構成を示すブロック図である。

【図3】実施形態のスペクトル割当システムの動作を示すフローチャートである。

【図4A】実施形態のスペクトル割当システムによるチャネル選択動作を説明する図である。

【図4B】実施形態のスペクトル割当システムによるチャネル選択動作を説明する図である。

【図4C】実施形態のスペクトル割当システムによるチャネル選択動作を説明する図である。

【図5】実施形態のスペクトル割当システムの動作を示すフローチャートである。

【図6】隣接チャネルに対する漏洩電力について説明する図である。

【図7】隣接チャネルに対する漏洩電力について説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（実施形態の構成）
図１および２を参照して、実施形態のスペクトル割当システムの構成について説明する。以下の説明において、プライマリシステムは、電波監理当局により特定の周波数帯において免許された無線システムであり、例えば地上波ＴＶ放送システムなどである。セカンダリシステムは、プライマリシステムと重複する周波数帯を利用するもののプライマリシステムに対して混信を与えてはならない立場にあるシステムであり、例えば無線ＬＡＮのアクセスポイントなどである。実施形態のスペクトル割当システムは、セカンダリシステムからの要求に応じて、当該セカンダリシステムが利用可能な周波数スペクトルを算出する。以下の説明において、「周波数スペクトル」の語は、周波数帯（チャネル）の概念に加えて送信電力レベルをも含む意味として用いている。

【0015】

図１に示すように、プライマリシステム（ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３）は、特定のチャネル（例えばそれぞれチャネル１〜３）で運用するシステムであり、それぞれ自己のサービスエリア（ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３）を有している。セカンダリシステム（ＡＰ１，ＡＰ２）は、プライマリシステム（ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３）が利用する周波数帯と重複する周波数帯を利用するシステムである。セカンダリシステムＡＰ１は、プライマリシステムＰＳ１と結ぶ直線上でサービスエリアＳＡ１の境界と交わる点（臨界点ＣＰ１）から、距離ｄ１１の位置にある。また、セカンダリシステムＡＰ１は、プライマリシステムＰＳ２と結ぶ直線上でサービスエリアＳＡ２の境界と交わる点（臨界点ＣＰ２）から距離ｄ１２の位置にあり、プライマリシステムＰＳ３と結ぶ直線上でサービスエリアＳＡ３の境界と交わる点（同ＣＰ３）から距離ｄ１３の位置にある。セカンダリシステムＡＰ２も同様であり、それぞれ臨界点から距離ｄ２１，ｄ２２，ｄ２３の位置にある。

【0016】

図２に示すように、セカンダリシステムＡＰ１（およびＡＰ２）は、インターネットなどのネットワークＮＷを介してスペクトル割当システム１０と接続されている。実施形態のスペクトル割当システム１０は、セカンダリシステムＡＰ１（およびＡＰ２）が利用可能な周波数スペクトルを決定する機能を有しており、セカンダリシステムＡＰ１（およびＡＰ２）は、スペクトル割当システム１０が決定した周波数スペクトルにより運用する。

【0017】

スペクトル割当システム１０は、ネットワークＮＷを介して位置データベース１５（位置-DB）および諸元データベース１６（諸元-DB）と接続されている。位置データベース１５および諸元データベース１６は、スペクトル割当システム１０内に配設されていてもよい。スペクトル割当システム１０は、通信制御部１１、コンタ演算部１２、電力演算部１３および隣接チャネル演算部１４（隣接Ch演算部）を有している。

【0018】

通信制御部１１は、ネットワークＮＷの通信インタフェースであり、位置データベース１５や諸元データベース１６、セカンダリシステムＡＰ１などとの通信を実現する。コンタ演算部１２は、位置データベース１５に格納された情報を用いて、プライマリシステムのサービスエリアや臨界点の位置などを算出する。電力演算部１３は、諸元データベース１６に格納された情報を用いて、対象となるセカンダリシステムＡＰ１に許容される送信電力等を算出する。隣接チャネル演算部１４は、プライマリシステムとセカンダリシステムとが隣接チャネルを利用する場合に生ずる混信計算等を実現する。

【0019】

位置データベース１５は、プライマリシステムのコンタ図情報を格納している。コンタ図情報は、プライマリシステムの受信機が、最低限所要信号電力を達成することのできる領域の境界線情報を含んでいる。プライマリシステムがテレビ放送であれば、いわゆる放送エリアと対応させてもよい（すなわち、図１のＳＡ１〜ＳＡ３としてもよい）。位置データベース１５は、プライマリシステムの運用者が作成したコンタ図情報を格納している。位置データベース１５は、対象となる周波数帯を用いるプライマリシステム全てを網羅するため、公的機関や認可された事業者などにより運営されてもよい。

【0020】

諸元データベース１６は、対象となる周波数帯を用いるプライマリシステムと、当該プライマリシステムと利用周波数帯が重複するセカンダリシステムとが、通信に用いる電波型式や送信電力など無線通信のための諸元情報を格納している。プライマリシステムの諸元情報は、実際にプライマリシステムが運用している周波数帯（チャネル）や送信電力、アンテナゲインなどを含んでいる。セカンダリシステムの諸元情報は、当該セカンダリシステムが規格上用いることのできる周波数帯（チャネル）や送信電力、アンテナゲインなどのうち取り得る組み合わせ全てを含んでいる。

【0021】

セカンダリシステムＡＰ１は、アンテナ２１、受信部２２、送信部２３、インタフェース部２４（Ｉ／Ｆ部）、位置管理部２５、通信設定部２６および記憶部２７などを有している。図２に示す例では、セカンダリシステムＡＰ１は、アクセスポイントとして機能する無線装置である。

【0022】

アンテナ２１は、セカンダリシステムＡＰ１の通信相手たるクライアント装置２８（ＣＬ２８）と無線通信するアンテナである。受信部２２は、クライアント装置２８から送られる無線信号を復号する。送信部２３は、クライアント装置２８へ送信する無線信号を生成する。インタフェース部２４は、ネットワークＮＷを介してスペクトル割当システム１０と通信するインタフェースである。

【0023】

位置管理部２５は、セカンダリシステムＡＰ１の位置情報を取得する。位置情報は、緯度や経度などからなりセカンダリシステムの現在地を示す情報である。位置管理部２５は、例えばＧＰＳデバイスを内蔵することで自ら自己の位置情報を取得することができる。あるいは、番地情報から緯度や経度などからなる地理的位置情報へ変換する変換サーバを用いることもできる。この場合、位置管理部２５は、ユーザが与えた番地情報などを用いて、ネットワークＮＷ上に備えられた変換サーバ（図示せず）から位置情報を取得することができる。位置管理部２５は、所定のタイミングで自己の位置情報を取得して記憶部２７に記憶させる。

【0024】

通信設定部２６は、受信部２２の受信周波数や送信部２３の送信周波数、通信に用いる電波型式や送信電力など無線通信のための諸元情報を設定する。通信設定部２６は、インタフェース部２４を介してスペクトル割当システム１０から利用可能な周波数スペクトル情報を取得して、セカンダリシステムＡＰ１が通信に用いる諸元情報を生成して記憶部２７に記憶させる。併せて、通信設定部２６は、記憶部２７に記憶された諸元情報に基づいて受信部２２および送信部２３の設定を制御する。記憶部２７は、例えばメモリなどの記憶媒体であり、位置管理部２５が取得した位置情報や、通信設定部２６が取得した周波数スペクトル情報、同じく設定した諸元情報などを記憶する。

【0025】

（実施形態の動作）
続いて、図１ないし３を参照して、実施形態のスペクトル割当システムの動作を説明する。通信ネットワークを確立するに当たって、セカンダリシステムＡＰ１は、ネットワークＮＷを介して自己の位置情報をスペクトル割当システム１０に送信し、スペクトル割当システム１０から利用可能な周波数スペクトル情報を取得する。

【0026】

セカンダリシステムＡＰ１の位置管理部２５は、自己の位置情報を取得して記憶部２７に記憶させる。通信設定部２６は、インタフェース部２４を介して、記憶部２７に記憶された自己の位置情報をスペクトル割当システム１０に送信する。スペクトル割当システム１０の通信制御部１１は、セカンダリシステムＡＰ１から受け取った位置情報をコンタ演算部１２に送る（ステップ３１。以下「Ｓ３１」のように称する。）。

【0027】

コンタ演算部１２は、位置データベース１５にアクセスし、受け取った位置情報に基づいて考慮すべきサービスエリア（対象エリア）を特定する。すなわち、位置データベース１５に格納されたコンタ図情報のうち、セカンダリシステムＡＰ１の位置関係から明らかに検討が不要なプライマリシステムに対応するコンタ図情報を、検討対象から除外して、検討すべき対象エリアを特定する（Ｓ３２）。

【0028】

コンタ演算部１２は、対象エリアを特定する際に伝搬損失を考慮する。例えば、セカンダリシステムＡＰ１の既定の最大送信電力をPt_SSmax、位置データベース１５に登録されたコンタ図情報に示されるプライマリシステムの最小所要信号電力（通信エリアの境界線における所要信号レベル）をPt_PSminとし、プライマリシステムの同一チャネル所要搬送波対干渉比（Carrier to Interference Ratio：ＣＩＲ）をCIR_COとすると、プライマリシステムに混信を生ずるか否かはPt_SSmax-Pt_PSmin+CIR_COの値で判別できる。従って、伝搬損失モデルを適用すれば、セカンダリシステムＡＰ１から混信を生じ得ないプライマリシステムやそのコンタ図情報を特定することができる。コンタ演算部１２は、こうした手法により対象エリアを絞り込み検討対象のプライマリシステムを特定する。

【0029】

続いて、コンタ演算部１２は、絞り込まれた対象エリアに存在するプライマリシステム（例えばＰＳ１〜ＰＳ３）について、図１に示す臨界点（例えばＣＰ１〜ＣＰ３）の位置情報を算出する（Ｓ３３）。臨界点ＣＰ１〜ＣＰ３は、プライマリシステムＰＳ１〜ＰＳ３それぞれのサービスエリアＳＡ１〜ＳＡ３を囲うコンタ図上（境界線上）に存在し、対象となるセカンダリシステムＡＰ１に最も近い地点に位置する。臨界点は、プライマリシステムとの関係でセカンダリシステムが利用可能な周波数スペクトルを算出する際の基準点となるものである。コンタ演算部１２は、対象エリア全てのプライマリシステムについて臨界点の位置を算出する。図１に示す例では、臨界点は３つとなる。

【0030】

次に、電力演算部１３は、コンタ演算部１２が算出した各臨界点それぞれにおける所要信号電力レベルを取得する（Ｓ３４）。プライマリシステムの所要信号電力レベルは、プライマリシステムのサービスを提供する事業者により伝搬モデルなどを用いて予め算出され、コンタ図上に電力レベルとして示されている。例えば、デジタル地上波放送（Digital Terrestrial Television: ＤＴＴ）の所要信号電力レベルは、コンタ図上（通信エリアの境界線上）においてPt_PSmin=-73dBmであり、臨界点における所要信号電力レベルはこの値となる。なお、所要信号電力レベルは、プライマリシステムを運用する事業者の意向によるサービスエリアに基づいて決定されてもよい。例えば、プライマリシステムの事業者は、特定の町を越えたサービス提供を望むことがあり、この場合は所要信号電力レベルが任意に決定される。電力演算部１３は、ネットワークＮＷを介して諸元データベース１６にアクセスし、対象となるプライマリシステムの所要信号レベルを取得する。表１に臨界点におけるプライマリシステムの信号強度の例を示す。

【表1】

表１に示す例では、検討対象のチャネル数（プライマリシステムの数、臨界点の数）は８であり、例えばチャネル２のプライマリシステムは、チャネル２において-70dBm、隣接するチャネル１および３において-95dBmの信号レベルが必要であることがわかる。

【0031】

続いて、電力演算部１３は、セカンダリシステムＡＰ１の位置情報、臨界点の位置情報、セカンダリシステムＡＰ１のアンテナ利得などを用いて、セカンダリシステムＡＰ１から臨界点までの経路損失（伝搬損失）を算出する（Ｓ３５）。図１に示す例では、セカンダリシステムＡＰ１について距離ｄ１１，ｄ１２，ｄ１３の伝搬損失が計算される。

【0032】

プライマリシステムの臨界点における所要信号電力レベル、セカンダリシステムＡＰ１から臨界点までの経路損失を算出すると、電力演算部１３は、チャネル毎（臨界点毎）の演算処理を開始する（Ｓ３６）。

【0033】

電力演算部１３は、チャネルＮにプライマリシステムの信号が存在するかを判定する（Ｓ３７）。このとき判定対象となるプライマリシステムの母集団は、ステップ３２にて対象が絞られたものとなる。

【0034】

チャネルＮにプライマリシステムが存在する場合（Ｓ３７のＹｅｓ）、電力演算部１３は、諸元データベース１６にアクセスして、既存のセカンダリシステム（例えばセカンダリシステムＡＰ２）の諸元情報（例えば位置情報、送信電力、スペクトルマスクなど）が利用可能であるかチェックする（Ｓ３８）。すなわち、電力演算部１３は、スペクトル割当を検討するセカンダリシステム以外のセカンダリシステムの有無を確認する。

【0035】

既存のセカンダリシステムが存在しない場合（Ｓ３８のＮｏ）、電力演算部１３は、セカンダリシステムＡＰ１の許容送信電力を設定する（Ｓ３９）。セカンダリシステムＡＰ１に許容される電力P_SS(N)は、
P_SS(N)=P_PSmin-CIR+PL_SS
にて与えられる。ここで、P_PSminはプライマリシステムの最小所要信号電力レベル、CIRはプライマリシステムの所要搬送波対混信比、PL_SSは臨界点までの伝搬損失である。

【0036】

既存のセカンダリシステムが存在する場合（Ｓ３８のＹｅｓ）、電力演算部１３は、既存のセカンダリシステムについて臨界点における信号電力レベルの和P’(=Σ(P’_SS―PL’_SS))を計算する（Ｓ４０）。

【0037】

続いて、電力演算部１３は、セカンダリシステムＡＰ１の許容送信電力P_SS(N)(=10*Log₁₀[10^{(P_PS-CIR)/10}-10^(P’/10)]+PL_SS)を算出する（Ｓ４１）。

【0038】

ステップ３７においてチャネルＮにプライマリシステムが存在しない場合（Ｓ３７のＮｏ）、セカンダリシステムＡＰ１にはデフォルトの最大電力が許容送信電力として仮に与えられる（Ｓ４２）。

【0039】

電力演算部１３は、全ての取り得るチャネルについて計算が終了したか確認する（Ｓ４３）。全てのチャネルについて計算が終了していない場合（Ｓ４３のＮｏ）、ステップ３７から処理を繰り返す（Ｓ４４，３７〜４３）。すなわち、関係する全てのプライマリシステム（あるいはチャネル・臨界点）について処理を繰り返す。

【0040】

全チャネルの計算が終了すると（Ｓ４３のＹｅｓ）、電力演算部１３は、ステップ３６〜４４の演算処理で仮に設定した許容送信電力のうち、電力レベルが最大となるチャネルおよび許容送信電力レベルを、セカンダリシステムＡＰ１の利用可能チャネルおよび許容送信電力として決定する（Ｓ４５）。具体的には、電力演算部１３は、３つの連続したチャネルを１つのセットとして考え、選択されたセットの３つのチャネルの許容送信電力の相違が所定の範囲内に収まっており、かつ、当該セットの３つのチャネルの中心チャネルにおける許容送信電力が最大となるものを選択する。３つのチャネルの許容送信電力の相違は、チャネルをＮ−１，Ｎ，Ｎ＋１とすると、(P_SS(N-1)²+P_SS(N)²+P_SS(N+1)²)/3-{(P_SS(N-1)+P_SS(N)+P_SS(N+1))/3}²にて与えられる。

【0041】

隣接チャネル演算部１４は、以上により決定されたセカンダリシステムＡＰ１の許容送信電力が同一チャネルおよび隣接チャネル干渉制約を満足するか否か確認する（Ｓ４６）。確認の結果、隣接チャネルとの関係で混信を生ずる場合は、当該決定された許容送信電力をさらに低減する。通信制御部１１は、最終的に確定したチャネルおよび許容送信電力を、位置情報を送信したセカンダリシステムＡＰ１に送信する。通信制御部１１は、最終的に確定したチャネルおよび許容送信電力を諸元データベース１６に送って登録させてもよい。セカンダリシステムＡＰ１の通信設定部２６は、インタフェース部２４を介して受け取ったチャネルおよび許容送信電力に基づいて諸元情報を生成し、受信部２２および送信部２３を設定する。

【0042】

ここで、図４Ａないし４Ｃを参照して、ステップ４５の許容送信電力決定について詳細に説明する。図４Ａないし４Ｃは、チャネル毎に仮設定された許容送信電力を図示した例を示している。セカンダリシステムＡＰ１と各プライマリシステムの臨界点との距離は様々であり、各臨界点におけるプライマリシステムの所要信号電力レベルもそれぞれ異なることから、図４Ａないし４Ｃに示すように、セカンダリシステムＡＰ１の許容送信電力はチャネル毎に異なった値となる。

【0043】

図４Ａに示すように、電力演算部１３は、まず３つの連続したチャネルのセットとしてチャネル１〜３を選択し、その中心チャネルであるチャネル２の電力レベルを保持する。次いで、電力演算部１３は、チャネル２〜４、チャネル３〜５を順に選択し、各々の中心チャネルの電力レベルを保持していく。最終的に、電力演算部１３は、セカンダリシステムＡＰ１が利用可能なチャネル群の中から、連続する３つのチャネルそれぞれにおける許容送信電力レベルの差が所定の値範囲内であり、かつ、３つのチャネルの中心のチャネルにおける許容送信電力レベルが最も大きいチャネルのセットを選択する。電力演算部１３は、選択したセットの中心のチャネルおよび対応する許容送信電力をセカンダリシステムＡＰ１に許容するチャネルおよび送信電力レベルと決定する。

【0044】

図４Ｂに示す例では、チャネル６〜８のセットは、中心チャネル７の許容送信電力レベルが最も大きいが、一方でチャネル６〜８それぞれの許容送信電力レベルの相違も大きい。この場合、チャネル７の許容送信電力をセカンダリシステムＡＰ１に使用させてしまうと、セカンダリシステムＡＰ１のチャネル６への漏洩電力レベルがチャネル６の許容送信電力レベルを超えてしまう。これは、隣接チャネルとの関係で混信を生ずることを意味する。これを防ぐには、セカンダリシステムＡＰ１のチャネル７での送信電力を大幅に低減しなければならない（図４Ｂ中矢印）。

【0045】

図４Ｃに示す例では、チャネル２〜４のセットは、中心チャネル３の許容送信電力レベルがチャネル７よりも低いが、チャネル２〜４それぞれの相違も小さい。すなわち、隣接チャネルの許容送信電力も大きいから、中心チャネル３の許容送信電力レベルをセカンダリシステムＡＰ１に使用させたとしても、隣接チャネルへの影響が小さくなる。従って、電力演算部１３は、図４Ｃのようなセットを選択する。

【0046】

（隣接チャネルを考慮した電力設定）
ここで、図５ないし７を参照して、図３のステップ４６に示す同一チャネルおよび隣接チャネル干渉制約の確認動作について説明する。ステップ４６の動作は、ステップ４５および図４Ａ〜４Ｃが示すコンセプトにより決定したチャネルおよび許容送信電力レベルを確認するものである。

【0047】

一般に、無線装置が電波を発射すると、送信電波の周波数スペクトルは、当該無線装置の通信チャネルだけでなくその両隣のチャネルにも拡がってしまう。また、無線装置の受信部は、通信に用いるチャネルだけでなく、隣接チャネルの周波数スペクトルも併せて受信している。仮に、セカンダリシステムが、プライマリシステムの使用していないチャネルで電波を発射したとしても、その隣接チャネルをプライマリシステムが使用していた場合、プライマリシステムの受信装置はセカンダリシステムからの電波も受信してしまう。また、プライマリシステムの受信装置は、セカンダリシステムから隣接チャネルに漏洩する電波も受信してしまう。従って、セカンダリシステムＡＰ１の電力レベルによっては混信を生じる可能性がある。隣接チャネル演算部１４は、隣接チャネルへの漏れ電波が与える影響を考慮した混信確認を行う。

【0048】

隣接チャネル演算部１４は、諸元データベース１６に記録されたプライマリシステムの諸元情報に基づき、チャネルＮ−１に存在するプライマリシステムからチャネルＮに漏洩する電力レベルP_PS(N-1,N)を算出する（Ｓ５１）。これは図６の斜線部のスペクトルである。

【0049】

続いて、隣接チャネル演算部１４は、Δ_１=P_PS(N-1,N)-P_SS(N)-CIR_adjを演算する（Ｓ５２）。ここで、P_SS(N)はチャネルＮにおけるセカンダリシステムＡＰ１の送信電力レベル、CIR_adjはプライマリシステムの隣接チャネル所要搬送波対混信比である。Δ_１は、チャネルＮ−１のプライマリシステムの受信機がチャネルＮのセカンダリシステムＡＰ１から混信を受ける指標であり、Δ_１が正であればプライマリシステムは隣接チャネルのセカンダリシステムＡＰ１から混信を受けることはない（Ｓ５３のＹｅｓ）。

【0050】

Δ_１が０未満である場合（Ｓ５３のＮｏ）、許容送信電力レベルにΔ_１を加算する（Ｓ５４）。

【0051】

続いて、隣接チャネル演算部１４は、諸元データベース１６に記録されたプライマリシステムの諸元情報に基づき、チャネルＮ＋１に存在するプライマリシステムからチャネルＮに漏洩する電力レベルP_PS(N+1,N)を算出する（Ｓ５５）。これは、ステップ５１における電力レベルの逆側のチャネルに相当する。

【0052】

隣接チャネル演算部１４は、Δ_２=P_PS(N+1,N)-P_SS(N)-CIR_adjを演算する（Ｓ５６）。ここで、P_SS(N)はチャネルＮにおけるセカンダリシステムＡＰ１の送信電力レベル、CIR_adjはプライマリシステムの隣接チャネル所要搬送波対混信比である。Δ_２は、チャネルＮ＋１のプライマリシステムの受信機がチャネルＮのセカンダリシステムＡＰ１から混信を受ける指標であり、Δ_２が正であればプライマリシステムは隣接チャネルのセカンダリシステムＡＰ１から混信を受けることはない（Ｓ５７のＹｅｓ）。

【0053】

Δ_２が０未満である場合（Ｓ５７のＮｏ）、許容送信電力レベルにΔ_２を加算する（Ｓ５８）。

【0054】

ステップ５１から５８までの処理は、隣接チャネルを受信してしまうプライマリシステムが当該隣接チャネルにセカンダリシステムが存在した場合に受ける影響を計算するものである。

【0055】

続いて、隣接チャネル演算部１４は、諸元データベース１６に記録されたセカンダリシステムの諸元情報に基づき、チャネルＮに存在するセカンダリシステムＡＰ１からチャネルＮ−１に漏洩する電力レベルP_SS(N,N-1)（=P_SS(N)-ACLR）を演算する（Ｓ５９）。ここで、ACLRは、セカンダリシステムＡＰ１の隣接チャネル漏洩信号比（Adjacent Channel Leakage Ratio）であり、図７の斜線部のスペクトルである。

【0056】

隣接チャネル演算部１４は、Δ_３=P_PS(N-1)-P_SS(N,N-1)-CIR_adjを演算する（Ｓ６０）。ここで、P_PS(N-1)はチャネルＮ−１におけるプライマリシステムの送信電力レベル、CIR_adjはプライマリシステムの隣接チャネル所要搬送波対混信比である。Δ_３は、チャネルＮ−１のプライマリシステムの受信機がチャネルＮのセカンダリシステムＡＰ１から混信を受ける指標であり、Δ_３が正であればプライマリシステムは隣接チャネルのセカンダリシステムＡＰ１から混信を受けることはない（Ｓ６１のＹｅｓ）。

【0057】

Δ_３が０未満である場合（Ｓ６１のＮｏ）、許容送信電力レベルにΔ_３を加算する（Ｓ６２）。

【0058】

続いて、隣接チャネル演算部１４は、諸元データベース１６に記録されたセカンダリシステムの諸元情報に基づき、チャネルＮに存在するセカンダリシステムＡＰ１からチャネルＮ＋１に漏洩する電力レベルP_SS(N,N+1)（=P_SS(N)-ACLR）を演算する（Ｓ６３）。ここで、ACLRは、セカンダリシステムＡＰ１の隣接チャネル漏洩信号比（Adjacent Channel Leakage Ratio）である。これは、ステップ５９における電力レベルの逆側のチャネルに相当する。

【0059】

隣接チャネル演算部１４は、Δ_４=P_PS(N+1)-P_SS(N,N+1)-CIR_adjを演算する（Ｓ６４）。ここで、P_PS(N+1)はチャネルＮ＋１におけるプライマリシステムの送信電力レベル、CIR_adjはプライマリシステムの隣接チャネル所要搬送波対混信比である。Δ_４は、チャネルＮ＋１のプライマリシステムの受信機がチャネルＮのセカンダリシステムＡＰ１から混信を受ける指標であり、Δ_４が正であればプライマリシステムは隣接チャネルのセカンダリシステムＡＰ１から混信を受けることはない（Ｓ６５のＹｅｓ）。

【0060】

Δ_４が０未満である場合（Ｓ６５のＮｏ）、許容送信電力レベルにΔ_４を加算する（Ｓ６６）。

【0061】

ステップ５９から６６までの処理は、セカンダリシステムから隣接チャネルに漏洩する信号を受信してしまうプライマリシステムが受ける影響を計算するものである。

【0062】

ステップ６６までの演算処理の結果、許容送信電力レベルが、Δ_１〜Δ_４の加算処理により規定の最大送信電力よりも大きくなっている場合、隣接チャネルへの混信を生ずる可能性があることを示しているから、許容送信電力レベルを当該最大送信電力以下となるように低減させる（Ｓ６７）。

【0063】

すなわち、ステップ５１〜６７の演算処理は、図４Ｂのチャネル６における影響を検討していることになる。ステップ６７における許容送信電力レベルの低減処理は、図４Ｂの矢印に示す低減を行っていることになる。

【0064】

このように、実施形態のスペクトル割当システムは、検討すべきプライマリシステムを、臨界点の位置関係に基づいて絞り込むので、スペクトル割当てに要する演算時間を短縮することができる。また、実施形態のスペクトル割当システムでは、既存の他のセカンダリシステムの存在を考慮するので、プライマリシステムへ与える不測の混信を抑えることができる。さらに、実施形態のスペクトル割当システムでは、同一チャネルによる混信に加えて隣接チャネルによる混信をも考慮するので、プライマリシステムへの不測の混信をより確実に抑えることができる。

【0065】

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0066】

１０…スペクトル割当システム、１１…通信制御部、１２…コンタ演算部、１３…電力演算部、１４…隣接チャネル演算部、１５…位置データベース、１６…諸元データベース、２１…アンテナ、２２…受信部、２３…送信部、２４…インタフェース部、２５…位置管理部、２６…通信設定部、２７…記憶部、２８…クライアント装置、ＰＳ１…一次システム、ＡＰ１〜ＡＰ３…二次システム、ＣＰ１〜ＣＰ３…臨界点、ＮＷ…ネットワーク。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6】

【図7】