無線通信装置、システムおよび方法
【課題】広範囲に渡る任意の周波数領域を対象として、利用可能な周波数帯域を効率よくかつ高い信頼性で検出する。
【解決手段】受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割する分割手段１０８と、無線通信を行うために確保する帯域幅Ｄが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定する設定手段１０８と、前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無を検出する検出手段１０４と、受信信号が無いと検出されたブロックが複数周期にかけて連続する場合に、該受信信号が無いと検出されたブロックの間に在るブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略する制御を検出手段１０４に対して行う制御手段１０８と、を備える。
【解決手段】受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割する分割手段１０８と、無線通信を行うために確保する帯域幅Ｄが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定する設定手段１０８と、前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無を検出する検出手段１０４と、受信信号が無いと検出されたブロックが複数周期にかけて連続する場合に、該受信信号が無いと検出されたブロックの間に在るブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略する制御を検出手段１０４に対して行う制御手段１０８と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、任意の周波数帯域により無線通信が行われる無線通信システムにおいて、効率的に周波数検出をする無線通信装置、システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線通信システムは予め割り当てられた所定の周波数帯域を用いて無線通信を実現している。また、所定の周波数帯域が分割されるなどにより複数存在する場合には、無線通信装置は、無線通信を開始する際に、利用する周波数帯域を特定する目的で周波数検出を実施している。
【０００３】
このように通信で利用できる無線周波数チャネルが複数ある場合には、例えば、無線通信装置において各チャネルに対する受信信号強度等を測定し、無線周波数の低いもしくは高いチャネルから順に利用されていないかを検出した後に空いているチャネルを利用するという方法が通常行われる。
【０００４】
特に、固定局と移動局間の無線通信の場合では、固定局と移動局が存在する位置および時刻を単位として、移動局が過去に無線通信を行った頻度などを基に作成された周波数リストを有し、移動局が無線通信を開始する際の位置および時刻を基に前記周波数リストを参照し、過去に無線通信を行った頻度が大きい周波数帯域を優先的に検出対象として周波数検出を実施しているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、通信中にも全チャネルの空き状況を把握して、他の無線通信装置との干渉が生じた場合にはチャネルの割り当てを変更することも考えられている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
上記で示した技術では、無線通信システムは、通常、その通信システムに固有に割り当てられた無線周波数帯（ライセンスバンド）を考慮している。ところが、最近、特定の通信システムに対して割り当てられている無線周波数帯以外の周波数帯においても、キャリアセンスによってすでに利用されている無線周波数チャンネルを回避し、動的に無線周波数を配分し、共用するという認知無線(cognitive radio)技術の検討が始まっている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００７】
昨今、無線通信システムに対する周波数帯域の割り当ては非常に逼迫している。このような状況下では、自無線通信システム以外の無線通信システムに割り当てられている周波数帯域を共有し、有限の周波数資源を有効に利用することが望ましい。よって、当該無線通信システムを構成する無線通信装置が、当該無線通信装置が存在する場所に応じて時々刻々と変化する周波数利用状況を考慮して、共有することが可能な任意の周波数領域から利用可能な周波数帯域を検出する必要がある。この場合、周波数検出の対象となる周波数領域が非常に広範囲に渡ることから、効率よく周波数検出を行うことが要求される。
また、他の無線通信システムに予め割り当てられている周波数帯域を共有することから、既に当該周波数帯域を利用している他の無線通信システムを構成する無線通信装置に対して干渉を与えることは避けるべきであり、周波数検出には高い信頼性が要求される。特に、従来のある無線通信システムにライセンスされた無線周波数帯域のみを利用する場合であれば、利用できる周波数チャネルが複数ある場合でも各周波数チャネルの帯域幅は一定であり、空き周波数チャネルの検出はそれほど困難ではない。
【特許文献１】特開２０００−３６９７５公報 図２および図３
【特許文献２】特開２００２−３００６３０公報
【非特許文献１】J.Mitola III他、”Cognitive Radio; Making Software Radios More Personal”，出典：IEEE Personal Communications Magazine, (Aug,１999)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記に示した認知無線通信を行う場合、一般的に、利用する周波数帯域幅が予め規定されている場合以外では、無線通信装置は通信を行う要求が発生したときに通信で必要な伝送レート、品質などの条件によって決定される無線通信帯域幅をもつ無線通信チャネルが必要となる。無線通信装置で送受信できる無線周波数帯域であればどの周波数を利用するかは特に制限は無いが、必要な周波数帯域幅を利用できるように確保する必要がある。さらに、認知無線では、通常、他の既存システムが利用している周波数帯を一時的に共用するため、既存のシステムに干渉を与えないことが必須となる。よって、利用しようとする無線周波数が空き状態であるのかを検出した上で確保することが必要となる。
【０００９】
また、従来の周波数検出方法では、無線通信を開始する際の無線通信装置の存在位置や時刻に応じて、過去に無線通信を行った頻度が大きい周波数帯域を優先的に検出対象とするなどの方法により、周波数検出を行う周波数帯域の候補やその検出順序を決定することで、周波数検出の効率を高めている。これは、特定の場所における特定の時刻では、特定の周波数帯域が利用可能である確率が高いとの背景に基づいている。
【００１０】
しかしながら、任意の複数の周波数帯域を共有対象とする場合には、前述のように時々刻々と変化する周波数利用状況を考慮する必要があり、特定の時刻に応じて周波数検出対象を決定することは決して効率がよくかつ信頼性が高いとは言えない。これは、共有の対象となる周波数帯域が、特定の時刻において常に同様の利用形態であるとは限らないためである。さらに、無線通信装置が移動することでその存在位置が変化することを考慮すると、無線通信を開始する際の場所に応じて周波数検出対象を決定することも決して効率がよくかつ信頼性が高いとは言えない。これは、共有の対象となる周波数帯域が、異なる場所では異なる利用形態である可能性が高いためである。
【００１１】
この認知無線通信を行う無線通信装置が取り扱う周波数帯はこれまで以上に広帯域なものと予想され、さらに利用されるチャネルの周波数帯域幅も多様化する。そのため、空き周波数帯域を検出する時間が大幅に増加し、無線通信装置の処理量、消費電力もその分、大きくなってしまう。
【００１２】
そこで、本発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、広範囲に渡る任意の周波数領域を対象として、利用可能な周波数帯域を効率よくかつ高い信頼性で検出することが可能な無線通信装置、システムおよび方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を解決するため、本発明の無線通信装置は、受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割する分割手段と、無線通信を行うために確保する帯域幅Dが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定する設定手段と、前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無を検出する検出手段と、受信信号が無いと検出されたブロックが複数周期にかけて連続する場合に、該受信信号が無いと検出されたブロックの間に在るブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略する制御を前記検出手段に対して行う制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００１４】
本発明の無線通信装置は、受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割する分割手段と、無線通信を行うために確保する帯域幅Dが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定する設定手段と、前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号０として検出する第１の検出手段と、前記受信信号の有無をステップ番号ｍ−１（ｍ＝１，２，…）として検出された複数のブロックのうちの隣接する２つの各ブロックの中間に位置する各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号ｍとして検出する第２の検出手段と、ステップ番号ｍにおいて受信信号が有りと検出された２つのブロック間に、受信信号の有無の検出を行ったブロックが２ｍ個未満の場合には、該２つのブロック間に在る、まだ受信信号の有無を検出していないブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略する制御を前記第２の検出手段に対して行う制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００１５】
本発明の無線通信装置は、受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割する分割手段と、無線通信を行うために確保する帯域幅Dが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定する設定手段と、前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号０として検出する第１の検出手段と、前記受信信号の有無をステップ番号ｍ−１（ｍ＝１，２，…）として検出された複数のブロックのうちの隣接する２つの各ブロックの中間に位置する各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号ｍとして検出する第２の検出手段と、ステップ番号ｍまでに受信信号が有りと検出された２つのブロック間に、受信信号が無しと検出されたブロックが１つ以上存在する場合に、該２つのブロック間に在るブロック数＋１が前記周期に対応するブロック数よりも小さくなれば、該２つのブロック間に在る、まだ受信信号の有無を検出していないブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略する制御を前記第２の検出手段に対して行う制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００１６】
本発明の無線通信システムは、基地局および複数の移動局により構成される無線通信システムにおいて、
前記基地局は、前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域に含まれている、周波数検出対象とする周波数帯域を前記複数の移動局に通知する通知手段と、前記周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す基地局検出結果を取得する取得手段と、を具備し、
各前記移動局は、前記通知された周波数帯域を受信する受信手段と、前記受信した周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す移動局検出結果を取得する取得手段と、前記移動局検出結果を前記基地局に送信する送信手段と、を具備し、
前記基地局は、さらに、各前記移動局から前記移動局検出結果を受信する受信手段と、各前記移動局検出結果と、前記基地局検出結果を記憶する記憶手段と、前記記憶されている検出結果に基づいて、前記周波数帯域での周波数利用率を算出する算出手段と、前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域についての前記周波数利用率に基づいて、周波数検出対象とする周波数帯域を選択する選択手段と、を具備することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の無線通信システムは、基地局および複数の移動局により構成される無線通信システムにおいて、
前記基地局は、前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域に含まれている、周波数検出対象とする周波数帯域を前記複数の移動局に通知する通知手段と、前記周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す基地局検出結果を取得する取得手段と、を具備し、
各前記移動局は、前記通知された周波数帯域を受信する受信手段と、前記受信した周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す移動局検出結果を取得する取得手段と、前記移動局検出結果を取得した時点での位置情報を取得する取得手段と、前記移動局検出結果および前記位置情報を前記基地局に送信する送信手段と、を具備し、
前記基地局は、さらに、各前記移動局から前記移動局検出結果を受信する受信手段と、各前記移動局検出結果および各前記位置情報と、前記基地局検出結果を記憶する記憶手段と、前記記憶されている検出結果および位置情報に基づいて、前記周波数帯域での周波数利用率を算出する算出手段と、前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域についての前記周波数利用率に基づいて、周波数検出対象とする周波数帯域を選択する選択手段と、を具備することを特徴とする。
【００１８】
本発明の無線通信方法は、受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割し、無線通信を行うために確保する帯域幅Dが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定し、前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無を検出し、受信信号が無いと検出されたブロックが複数周期にかけて連続する場合に、該受信信号が無いと検出されたブロックの間に在るブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の無線通信方法は、受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割し、無線通信を行うために確保する帯域幅Dが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定し、前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号０として検出し、前記受信信号の有無をステップ番号ｍ−１（ｍ＝１，２，…）として検出された複数のブロックのうちの隣接する２つの各ブロックの中間に位置する各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号ｍとして検出し、ステップ番号ｍにおいて受信信号が有りと検出された２つのブロック間に、受信信号の有無の検出を行ったブロックが２ｍ個未満の場合には、該２つのブロック間に在る、まだ受信信号の有無を検出していないブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略することを特徴とする。
【００２０】
さらに、本発明の無線通信方法は、受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割し、無線通信を行うために確保する帯域幅Dが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定し、前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号０として検出し、前記受信信号の有無をステップ番号ｍ−１（ｍ＝１，２，…）として検出された複数のブロックのうちの隣接する２つの各ブロックの中間に位置する各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号ｍとして検出し、ステップ番号ｍまでに受信信号が有りと検出された２つのブロック間に、受信信号が無しと検出されたブロックが１つ以上存在する場合に、該２つのブロック間に在るブロック数＋１が前記周期に対応するブロック数よりも小さくなれば、該２つのブロック間に在る、まだ受信信号の有無を検出していないブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略することを特徴とする。
【００２１】
さらにまた、本発明の無線通信方法は、基地局および複数の移動局により構成される無線通信システムで使用される無線通信方法において、
前記基地局では、前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域に含まれている、周波数検出対象とする周波数帯域を前記複数の移動局に通知し、前記周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す基地局検出結果を取得し、
各前記移動局では、前記通知された周波数帯域を受信し、前記受信した周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す移動局検出結果を取得し、前記移動局検出結果を前記基地局に送信し、
前記基地局では、さらに、各前記移動局から前記移動局検出結果を受信し、各前記移動局検出結果と、前記基地局検出結果を記憶し、前記記憶されている検出結果に基づいて、前記周波数帯域での周波数利用率を算出し、前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域についての前記周波数利用率に基づいて、周波数検出対象とする周波数帯域を選択することを特徴とする。
【００２２】
またさらに、本発明の無線通信方法は、基地局および複数の移動局により構成される無線通信システムで使用される無線通信方法において、
前記基地局では、前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域に含まれている、周波数検出対象とする周波数帯域を前記複数の移動局に通知し、前記周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す基地局検出結果を取得し、
各前記移動局では、前記通知された周波数帯域を受信し、前記受信した周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す移動局検出結果を取得し、前記移動局検出結果を取得した時点での位置情報を取得し、前記移動局検出結果および前記位置情報を前記基地局に送信し、
前記基地局では、さらに、各前記移動局から前記移動局検出結果を受信し、各前記移動局検出結果および各前記位置情報と、前記基地局検出結果を記憶し、前記記憶されている検出結果および位置情報に基づいて、前記周波数帯域での周波数利用率を算出し、前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域についての前記周波数利用率に基づいて周波数検出対象とする周波数帯域を選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の無線通信装置、システムおよび方法によれば、広範囲に渡る任意の周波数領域を対象として、利用可能な周波数帯域を効率よくかつ高い信頼性で検出することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る無線通信装置、システムおよび方法について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
本実施形態の無線通信装置について図１を参照して説明する。図１は、本実施形態における無線通信装置の構成の一例を示したものである。
本実施形態の無線通信装置は、図１に示すように、送受信アンテナ１０１、アナログ処理部１０２、ディジタル信号処理部１０３、制御装置１０８を備えている。また、アナログ処理部１０２は、無線受信部１０４、Ａ／Ｄ変換部１０５、無線送信部１０６、Ｄ／Ａ変換部１０７を備えている。さらに、ディジタル信号処理部１０３は、処理決定部１０９、検出結果保存用記憶装置１１０を備えている。
【００２５】
送受信アンテナ１０１は無線信号を送受信する。
無線受信部１０４は、送受信アンテナ１０１が受け取った高周波無線信号を受信しベースバンド信号へ変換し、Ａ／Ｄ変換部１０５に供給する。Ａ／Ｄ変換部１０５は、ベースバンド信号をディジタル信号に変換し、ディジタル信号処理部１０３に供給する。無線送信部１０６は、Ｄ／Ａ変換部１０７から受け取ったベースバンド信号を高周波無線信号に変換して送受信アンテナ１０１から送信する。Ｄ／Ａ変換部１０７は、ディジタル信号処理部１０３から受け取ったディジタル信号をアナログベースバンド信号に変換し、無線送信部１０６に供給する。
【００２６】
ディジタル信号処理部１０３は、通信において受信したディジタル信号の処理および、送信を行うディジタル信号の処理を行うものとする。また、ディジタル信号処理部１０３内にある処理決定部１０９および検出結果保存用記憶装置１１０は、本実施形態の空き周波数検出処理で主に利用するものである。
【００２７】
本実施形態で行う、空き周波数検出処理では、制御装置１０８が、狭帯域ブロックの受信が行われるように無線受信部１０４およびＡ／Ｄ変換部１０５に指示信号を出力する。また、制御装置１０８が、無線通信装置が受信することのできる全帯域幅を、狭帯域幅の複数の狭帯域ブロックに分割する。
ディジタル信号処理部１０３は、狭帯域ブロックにて受信された信号に対し、その狭帯域ブロックが「空き」かどうかを判断する。検出結果保存用記憶装置１１０は、この判断結果を保存する。処理決定部１０９は、検出結果保存用記憶装置１１０に保存された判断結果に基づき、検出処理を行う狭帯域ブロックの選定を行う。狭帯域ブロックについては後に図２を参照して説明する。
【００２８】
図１に示した無線通信装置の例では、空き周波数検出処理を行う際に、受信信号をディジタル信号に変換した後に、空きか否かを判断しているが、ディジタル信号への変換を行わずに、アナログ信号の時点において受信電力等により空きか否かを判断する構成でもよい。
【００２９】
次に、狭帯域ブロックについて図２を参照して説明する。図２は、本実施形態の空き周波数検出方法における、無線通信装置の受信可能周波数帯域Ｗを狭帯域の複数の狭帯域ブロック２０１に分割することを示す図である。本実施形態の無線通信装置は、図２の各狭帯域ブロックに対して受信電力の測定を行うことができるものとする。例えば、無線受信部１０４が受信電力の測定を行う。狭帯域ブロックは、約数百ｋＨｚであり、例えば、２００ｋＨｚである。
【００３０】
次に、各狭帯域ブロックを受信する様子について図３を参照して説明する。図２のように、帯域幅Ｗｎの狭帯域ブロックを選択するような選択フィルタ３０１を用意しておく。選択フィルタ３０１は、例えば、無線受信部１０４が備えている。その選択フィルタ３０１がある特定の狭帯域ブロックを選択するように、無線受信部１０４のローカル周波数シンセサイザの設定を変化させるような構造でよい。また、受信では実際に情報を取り出すわけではなく、その狭帯域ブロックの周波数帯が利用されているかのみを検出することが目的であるため、受信電力を測定するのみでよい。また、受信電力の測定は、アナログ処理／ディジタル処理のどちらでもよく、数値として保持することが可能で、ある閾値と比較して判定できるような構造であれば特別な限定ない。
【００３１】
次に、空き周波数検出を行う際に実際に検出処理を行う狭帯域ブロックの周期を決める方法について図４を参照して説明する。
図４のように、無線通信を行うために確保したい必要な周波数帯域幅Ｄがちょうど全て含まれる狭帯域ブロック数の最小値Ｌ（Ｌは整数）を、第１の実施形態における空き周波数検出を行う狭帯域ブロックの周期４０２として設定する。この設定は、例えば、制御装置１０８が行う。
【００３２】
次に、図４で決定した狭帯域ブロックの周期ごとに検出処理を行う処理例について図５および図６を参照して説明する。図５は処理例を示し、図６は検出処理フローを示す。
図５のように、空き周波数検出を行う狭帯域ブロック周期５０２を設定する（ステップＳ６０１）。そして、最も周波数が低い狭帯域ブロック５０１を選択する（ステップＳ６０２）。その周期ごとに選択された狭帯域ブロック５０１に対して受信処理を行う（ステップＳ６０３）。例えば、受信電力が閾値Ｘ［ｄＢｍ］未満であれば「空き」と判定し、そうでなければ「使用中」を判定し、それらの結果を保持するものとする（ステップＳ６０４）。ここで、各狭帯域ブロックに対する検出処理を行った結果については、例えば、
（１）検出処理：「実施済み」／「未実施」／「実施しない」、
（２）検出結果：「空き」／「使用中」
のようなフラグ情報を各狭帯域ブロックに対して保持しておけばよい。これらは、例えば、検出結果保存用記憶装置１１０が保持する。実現方法としては、ハードウェア的な実装では状態を保持できるレジスタを用意しておく方法、ソフトウェア的なものでは状態テーブル等を用意する方法などが考えられる。
【００３３】
次に、制御装置１０８が狭帯域ブロックを検出周期Ｔだけ周波数が高い方にずらすことができるかどうかを判定する。ずらすことができる場合にはステップＳ６０５に進み、できない場合にはステップＳ６０７に進む（ステップＳ６０５）。ずらすことができる場合には狭帯域ブロック番号をＴだけ周波数が高い方にずらす（ステップＳ６０８）。
【００３４】
選択された狭帯域ブロックに対して空き周波数検出処理を行った結果、図５の結果の一例で示したように、「使用中」と判定された狭帯域ブロックが２個以上連続する場合（複数周期にかけて連続する場合。図５では、２周期にかけて「使用中」のブロックが連続している）には、その「使用中」と判定された狭帯域ブロックに挟まれた、まだ検出処理をしていない狭帯域ブロックに対して検出処理を実施しないように各狭帯域ブロックに対して「検出しない」という情報を保持しておく（ステップＳ６０７）。このようにする理由は、検出処理を行う狭帯域ブロックの周期が、無線通信を行うために確保したい周波数帯域幅Ｄがちょうど入る最小の周波数帯域幅となっているため、この周期で連続して空きがないとすると、その間には周波数帯域幅Ｄを絶対に確保できないためである。
無線通信で利用したい周波数帯域幅Ｄの周期で空き周波数検索を行っているため、検出をおこなったブロックが２つ以上連続して「空き無し」と判断されたブロック区間内には周波数帯域幅Ｄを確保することは絶対に出来ない。よって、それらのブロックに挟まれる未だ空き周波数検出を行っていないブロックの検出処理を省くことが出来、これにより、空き周波数検出処理量を軽減することが可能になる。その結果、無線通信装置の処理量／消費電力量を大幅に削減することが可能となる。
【００３５】
本実施形態の図１と異なる例について図７を参照して説明する。以下、既に説明した装置部分と同様なものは同一の番号を付してその説明を省略する。
図１では、無線通信装置において通信情報を受信する受信部を用いて空き周波数検出処理を行っているが、図７のように、空き周波数検出処理用に別途受信処理を行う無線受信部（検出用）７０１、Ａ／Ｄ変換部７０２を別途用意してもよい。
【００３６】
（第２の実施形態）
第１の実施形態は、「使用中」と判定された狭帯域ブロックが複数連続した場合で有効であるが、例えば、図８のように、「使用中」と「空き」が交互に現れるような状況が多い場合では検出処理を省略する部分が少なくなる。第２の実施形態はこのような場合に有効となるものである。
【００３７】
第２の実施形態における処理について図９を参照して説明する。本実施形態では、空き周波数検出を行う狭帯域ブロックの周期を、無線通信を行うために確保したい周波数帯域幅Ｄがちょうど入る最小の周波数帯域幅とすることは第１の実施形態と同じである（ステップＳ６０１）。また、その検出結果も無線通信装置内で保持しておくことも同様である。
【００３８】
第１の実施形態と異なるのは、図９に示したように、複数のStageを用意し、あるStageで空き周波数検出を行う狭帯域ブロックは、その一つ前のStageまでに検出を行った狭帯域ブロックの中間付近に位置するものを選択するというものである（ステップＳ９０３）。ただし、中間を選択できない場合は、中間に最も近いブロックが選択されるものとする。これを図で説明したものが図１０である。また、Stageごとに選択された狭帯域ブロックの検出結果はすべて保持しておく（ステップＳ９０４）。
【００３９】
次のステップＳ９０５における検出処理を省く狭帯域ブロックの選択方法について説明する。図１０に示したように、Stage N+１で、Stage Nまでに空き周波数検出を行った全ての狭帯域ブロックの結果において、「使用中」と検出された２つの狭帯域ブロックの間に未検出のブロックが存在する場合には、それらのブロック番号の差を計算し、その差がStage 0の空き周波数検出を行う狭帯域ブロック周期よりも小さいかどうかを調べる。ここで、Stage 0の空き周波数検出を行う狭帯域ブロック周期よりも小さい場合には、その間にある未検出ブロック全てに対して検出処理を「実施しない」ものとする（ステップＳ９０５）。このようにすることで、Stageごとに検出処理を省略することができる。
【００４０】
周波数検出処理の省略について図１１を参照して説明する。図１１では、最初の検出(Stage 0)時の初期検出周期は２０としている。例えば、Stage 2において、ブロック番号１９とブロック番号３６が検出済みで「使用中」となっているとする。ここで、ブロック番号１９およびブロック番号３６の差の絶対値を計算すると１７となり、初期検出周期２０よりも小さいため、ブロック番号１９とブロック３６間に存在するブロック全てについて検出処理を「実施しない」とすることができる。これにより、Stageごとで検出処理を省略できるブロック数を選択でき、処理の軽減が実現できる。
【００４１】
周波数検出処理の省略の別の一例について主に図１２を参照して説明する。図１２は一例をStage 2の場合で示したものである。
図１０のようにStage Nまでに空き周波数検出を行った全ての狭帯域ブロックの結果において、図１２に示したように「使用中」と検出された２つの狭帯域ブロックＰ，Ｑが存在する場合は、Ｐ，Ｑ間にこれまでに検出処理した狭帯域ブロックが２Ｎ個未満の場合には、それらの間に存在するまだ空き検出をしていない全ての狭帯域ブロックは検出処理を実行しないものとし、検出処理を「実施しない」という情報を保持しておく（ステップＳ９０５）。
【００４２】
図１２の例では、Stage 2の段階で、「使用中」と検出された狭帯域ブロックが２つあり、それらの間に存在する検出処理済みの狭帯域ブロックが２個となっており、２２＝４個未満であるため、それらの間にある検出処理が未実施の狭帯域ブロックを全て「実施しない」とすることができ、不必要な検出処理を省くことができる。このように、各Stageで検出処理を省略しつつ、検出処理を進めることで、空き周波数検出処理量を大幅に削減することが可能となる。どのStage数までこの処理を繰り返すかはここでは特に限定しないが、例えば以下のような手順が考えられる。
【００４３】
（１）ある有限のStage数まで実行すると事前に決めておく。
【００４４】
（２）帯域幅Ｄが確保できそうな周波数帯の候補が１つ以上見るまでその時点でStageごと繰り返す。
【００４５】
また、あるStageまでで全ての狭帯域ブロックに対し検出処理を「実施しない」という結果になった場合には所望の帯域幅は確保できないと判断する。
【００４６】
（第３の実施形態）
第１の実施形態では、空き周波数検出を行う狭帯域ブロックの周期を一度決定すると、無線通信装置が受信できる全ての狭帯域ブロックにわたって空き検出を行う。第２の実施形態でも、各Stageにおいて無線通信装置が受信できる全ての狭帯域ブロックにわたって空き検出を行う。
このとき、無線通信装置が受信できる全ての狭帯域ブロックにわたって空き検出を行わなくても、途中結果で「空き」と検出された狭帯域ブロックが複数あれば、その部分のみに着目して詳細な処理を行うことにより、さらに検出処理を省略できる可能性がある。第３の実施形態はこのような検出処理に関する。
【００４７】
本実施形態の無線通信装置および方法について図１３を参照して説明する。
図１３では、第１の実施形態において、「空き」と検出されたものが２個連続して続いているため、それ以降で行う空き周波数検出を行う狭帯域ブロックでは検出処理を行わずに、２個連続して続いている部分に注目して空き周波数検索処理を進めることにより、さらに検出処理を省略できる可能性がある。この処理は、第２の実施形態に対しても適用することができる。具体的には、各Stageにおいて「空き」と検出されたもの複数有り、その連続する個数の合計が、無線通信を行うために確保したい周波数帯域幅Ｄよりも大きくなっていればその部分に注目する。
【００４８】
さらに、途中結果で「空き」と検出された狭帯域ブロックが複数あれば、その部分のみに着目して処理を行う場合の具体的な方法としては以下の３例が考えられる。
【００４９】
(１)Stage 0にて「空き」検出されたブロックが２つ連続した時点で、検出した２つの狭帯域ブロック間およびその周辺の全ての狭帯域ブロックについて検出処理を行う。
【００５０】
（２）Stage 0にて「空き」検出されたブロックが２つ連続した時点で、検出した２つの狭帯域ブロック間およびその周辺について、第２の実施形態の処理を行う。ここで、最大Stage数は２、３程度で打ち切る。Stage数が３の場合、確保したい周波数帯域幅Ｄを５分割、９分割の等間隔の狭帯域ブロックで均等に検出される。
【００５１】
（３）Stage 0にて「空き」検出されたブロックが２つ連続した時点で、検出した２つの狭帯域ブロック間およびその周辺について、第２の実施形態の処理を行う。第２の実施形態の処理は、「空き」と検出した２つの狭帯域ブロック間およびその周辺のすべてのブロックが検出処理されるまで継続する。
【００５２】
（第４の実施形態）
第３の実施形態では、空き周波数検出処理は低い周波数帯の狭帯域ブロックから高い周波数帯の狭帯域ブロックという方向で実施していたが、第４の実施形態では、高い周波数帯の狭帯域ブロックから検出処理を進めていく。
本実施形態や第３の実施形態のように、周波数の高いもしくは低い狭帯域ブロックから検出処理を必ず始めると決めておくことにより、周波数利用を周波数の高いもしくは低い部分から順につめていく可能性が高くなる。このような検出方法より、必要な周波数帯域を確保することでより周波数利用効率の高い通信が実現できる。
【００５３】
（第５の実施形態）
第５の実施形態では、無線通信を行うために確保したい周波数帯域幅Ｄが、ある帯域幅Ｒ未満であれば低い周波数の狭帯域ブロックのほうから検出処理を実施し、ＤがＲ以上であれば高い周波数の狭帯域ブロックのほうから検出処理を実施する。
【００５４】
この第４の実施形態の方法によって、例えば第３の実施形態を行えば、帯域幅Ｒよりも広帯域なものは高い周波数帯で確保される率を上げることができ、逆に、帯域幅Ｒよりも狭帯域なものは低い周波数で確保される率をあげることが可能となる。これによって、広帯域／狭帯域それぞれに対して低いもしくは高い周波数帯のほうへ確保する割合を偏らせることができる。このような検出方法より、必要な周波数帯域を確保することでより周波数利用効率の高い通信が実現できる。
（第６の実施形態）
本実施形態は、基地局および移動局を含む無線通信システムに、上述した周波数検出方法を適用する場合である。
本実施形態の無線通信システムは、例えば、図１４に示したように、基地局（ＢＳ）１４０１、３つの移動局（ＭＳ）１４０３を備えている。基地局１４０１は、通信エリア１４０２の範囲内において複数の移動局１４０３と無線チャネル１４０４および１４０５を用いて無線通信を行っている。また、ここで示した例以外に、例えば、基地局同士、移動端末同士の無線通信でも、基地局と移動局とが１対１の場合の無線通信でも以下の説明は成立する。
図１４の場合、無線チャネル１４０４には予め無線通信システムに割り当てられている周波数帯域が用いられており、主に周波数検出要求や周波数検出結果報告等の制御データが通信対象となる。また、無線チャネル１４０５には他の無線通信システムに割り当てられている周波数帯域が用いられており、主にアプリケーションデータ等の情報データが通信対象となる。よって、情報データを通信対象とする無線チャネル１４０５は他の無線通信システムと周波数帯域を共有していることとなる。なお、無線チャネル１４０５は基地局１４０１と全ての移動局１４０３との無線通信で同一の周波数帯域を用いることも、それぞれの移動局１４０３との無線通信で任意の周波数帯域を用いることも可能である。
【００５５】
次に、本実施形態の基地局について図１５を参照して説明する。
本実施形態の基地局は、複数のアンテナ１５０１−１、１５０１−２、１５０１−３、１５０１−４、１５０１−５、複数の無線処理回路１５０２−１、１５０２−２、１５０２−３、１５０２−４、１５０２−５、複数の変調回路１５０３−１、１５０３−２、複数の復調回路１５０４−１、１５０４−２、周波数検出回路１５０５、周波数検出結果記憶部１５０６、制御部１５０７を備えている。
【００５６】
（アプリケーションデータ等の情報データを送受信する場合）
＜送信の場合＞
制御部１５０７は、無線処理回路１５０２−１に対して、周波数検出結果記憶部１５０６に記憶されている周波数検出結果を基に、決定された当該情報データを送信する周波数帯域を指定する。
【００５７】
変調回路１５０３−１は、入力された情報データに対して誤り検出符号の付加、誤り訂正符号化を行うと共に、所定の変調方式にて変調して無線処理回路１５０２−１に出力する。
【００５８】
無線処理回路１５０２−１は、変調後の情報データを入力し、この入力した情報データに対して、Ｄ／Ａ変換、直交変調、アップコンバード、帯域制限、電力増幅等の所定の無線処理を行い、無線信号を生成する。無線処理回路１５０２−１は、制御部１５０７に指定された周波数帯域に従い無線信号を生成する。当該無線信号はアンテナ１５０１−１より送信される。
【００５９】
＜受信の場合＞
制御部１５０７から無線処理回路１５０２−２に対して、周波数検出結果記憶部１５０６に記憶されている周波数検出結果を基に決定された当該情報データを受信する周波数帯域を指定する。
【００６０】
無線処理回路１５０２−２は、アンテナ１５０１−２により受信された無線信号を入力する。無線処理回路１５０２−２は、制御部１５０７が指定した周波数帯域に従い、入力された無線信号に対して電力増幅、帯域制限、ダウンコンバード、直交復調、Ａ／Ｄ変換等の所定の無線処理を行い、ディジタル信号を生成し、このディジタル信号を復調回路１５０４−１へ出力する。
【００６１】
復調回路１５０４−１は、無線処理回路１５０２−２から入力したディジタル信号を復調すると共に、誤り訂正復号を行い制御部１５０７に出力する。
【００６２】
制御部１５０７は入力されたデータに対して誤り検出を行い、誤りがなければアプリケーションデータ等の情報データとして出力する。
【００６３】
（周波数検出要求や周波数検出結果等の制御データを送受信する場合）
＜送信の場合＞
制御部１５０７は、送信すべき制御データを変調回路１５０３−２に出力する。
【００６４】
変調回路１５０３−２は、制御部１５０７から入力した制御データに対して誤り検出符号の付加、誤り訂正符号化を行うと共に、所定の変調方式にて変調して無線処理回路１５０２−３に出力する。
【００６５】
無線処理回路１５０２−３は、変調回路１５０３−２から入力した変調後の情報データに対して、Ｄ／Ａ変換、直交変調、アップコンバード、帯域制限、電力増幅等の所定の無線処理を行い、無線信号を生成し、無線信号はアンテナ１５０１−３より送信される。
【００６６】
＜受信の場合＞
無線処理回路１５０２−４は、アンテナ１５０１−４により受信された無線信号を入力し、入力された無線信号に対して電力増幅、帯域制限、ダウンコンバード、直交復調、Ａ／Ｄ変換等の所定の無線処理を行いディジタル信号を生成し、当該ディジタル信号を復調回路１５０４−２へ出力する。
【００６７】
復調回路１５０４−２は、入力されたディジタル信号を復調すると共に、誤り訂正復号を行い制御部１５０７に出力する。
【００６８】
制御部１５０７は周波数検出結果が入力された場合には、周波数検出結果記憶部１５０６に記憶する。
【００６９】
（周波数検出処理を行う場合）
無線処理回路１５０２−５は、アンテナ１５０１−５により受信された無線信号を入力し、入力された無線信号に対して電力増幅、帯域制限、ダウンコンバード、直交復調、Ａ／Ｄ変換等の所定の無線処理を行いディジタル信号を生成し、ディジタル信号を周波数検出回路１５０５へ出力する。
【００７０】
周波数検出回路１５０５は、入力されたディジタル信号に対して周波数検出処理として電力測定等を行い、結果を周波数検出結果記憶部１５０６に記憶する。なお、制御部１５０７から無線処理回路１５０２−５に対して、周波数検出結果記憶部１５０６に記憶されている周波数検出結果を基に決定された周波数検出対象となる周波数帯域が指定されており、無線処理回路１５０２−５は当該周波数帯域に従い無線信号を生成する。
【００７１】
次に、本実施形態の移動局について図１６を参照して説明する。
本実施形態の移動局は、複数のアンテナ１５０１−１、１５０１−２、１５０１−３、１５０１−４、１５０１−５、複数の無線処理回路１５０２−１、１５０２−２、１５０２−３、１５０２−４、１５０２−５、複数の変調回路１５０３−１、１５０３−２、複数の復調回路１５０４−１、１５０４−２、周波数検出回路１５０５、制御部１６０１を備えている。
【００７２】
（アプリケーションデータ等の情報データを送受信する場合）
＜送信の場合＞
制御部１６０１は、情報データを入力し、入力された情報データを変調回路１５０３−１に出力する。
【００７３】
変調回路１５０３−１は、入力された情報データに対して誤り検出符号の付加、誤り訂正符号化を行うと共に、所定の変調方式にて変調して無線処理回路１５０２−１に出力する。
【００７４】
無線処理回路１５０２−１は、入力された変調後の情報データに対して、Ｄ／Ａ変換、直交変調、アップコンバード、帯域制限、電力増幅等の所定の無線処理を行い無線信号を生成し、当該無線信号はアンテナ１５０１−１より送信される。
【００７５】
なお、制御部１６０１から無線処理回路１５０２−１に対して、情報データを送信する周波数帯域が指定されており、無線処理回路１５０２−１は周波数帯域に従い無線信号を生成する。制御部１６０１は、基地局より制御データを用いて周波数帯域を通知されることで、上述の制御を行うことができる。
【００７６】
＜受信の場合＞
無線処理回路１５０２−２は、アンテナ１５０１−２により受信された無線信号を入力し、入力された無線信号に対して電力増幅、帯域制限、ダウンコンバード、直交復調、Ａ／Ｄ変換等の所定の無線処理を行い、ディジタル信号を生成し、生成されたディジタル信号を復調回路１５０４−１へ出力する。
【００７７】
復調回路１５０４−１は、入力されたディジタル信号を復調すると共に、誤り訂正復号を行い制御部１６０１に出力する。
【００７８】
制御部１６０１は、入力されたデータに対して誤り検出を行い、誤りがなければアプリケーションデータ等の情報データとして出力する。
【００７９】
なお、制御部１６０１から無線処理回路１５０２−２に対して、当該情報データを受信する周波数帯域が指定されており、無線処理回路１５０２−２は当該周波数帯域に従い無線信号を生成する。
【００８０】
（周波数検出要求や周波数検出結果等の制御データを送受信する場合）
＜送信の場合＞
制御部１６０１は、制御データを変調回路１５０３−２に出力する。
【００８１】
変調回路１５０３−２は、入力された制御データに対して誤り検出符号の付加、誤り訂正符号化を行うと共に、所定の変調方式にて変調して無線処理回路１５０２−３に出力する。
【００８２】
無線処理回路１５０２−３は、入力された変調後の制御データに対して、Ｄ／Ａ変換、直交変調、アップコンバード、帯域制限、電力増幅等の所定の無線処理を行い、無線信号を生成し、生成した無線信号をアンテナ１５０１−３から送信する。
【００８３】
＜受信の場合＞
無線処理回路１５０２−４は、アンテナ１５０１−４により受信された無線信号を入力し、入力された無線信号に対して電力増幅、帯域制限、ダウンコンバード、直交復調、Ａ／Ｄ変換等の所定の無線処理を行い、ディジタル信号を生成し、生成されたディジタル信号を復調回路１５０４−２へ出力する。
【００８４】
復調回路１５０４−２は、入力されたディジタル信号を復調すると共に、誤り訂正復号を行い制御部１６０１に出力する。
【００８５】
（基地局から制御データを用いて周波数検出要求が通知された場合）
無線処理回路１５０２−５は、アンテナ１５０１−５により受信された無線信号入力し、入力された無線信号に対して電力増幅、帯域制限、ダウンコンバード、直交復調、Ａ／Ｄ変換等の所定の無線処理を行い、ディジタル信号を生成し、生成されたディジタル信号を周波数検出回路１５０５へ出力する。
【００８６】
周波数検出回路１５０５は、入力されたディジタル信号に対して周波数検出処理として電力測定等を行い、結果を制御部１６０１に通知する。
【００８７】
なお、制御部１６０１から無線処理回路１５０２−５に対して、基地局より通知された周波数検出対象となる周波数帯域が指定されており、無線処理回路１５０２−５は当該周波数帯域に従い無線信号を生成する。制御部１６０１に通知された周波数検出結果は制御データとして基地局に対して送信される。
【００８８】
なお、前述のように、基地局と移動局との無線通信では、それぞれの移動局との間で任意の周波数帯域を用いることも可能である。
【００８９】
次に、周波数検出方法の一例について図１７および図１８を参照して説明する。図１７は本実施形態の周波数検出方法のシーケンスチャートである。
基地局の制御部１５０７は周波数検出を開始するにあたり、対象となる周波数検出範囲を決定する（Ｓ１７０１）。ステップＳ１７０１では、図１８に示すように、基地局が存在する地域において、他無線通信システムが常時利用している周波数帯域や、緊急性が高い用途に用いられている周波数帯域を除き、使用できる、すなわち他無線通信システムと共有できる可能性のある周波数帯域を特定し、その中心周波数および帯域を決定する。図１８の例では、中心周波数はＦ１からＦｎまで、帯域は２０ＭＨｚと決定している。なお、図１８の例では全ての中心周波数において同一の帯域を決定しているが、それぞれ異なる帯域を決定することも可能である。
【００９０】
制御部１５０７は決定された周波数検出範囲から周波数検出対象となる周波数帯域を決定し（Ｓ１７０２）、制御データとして移動局に通知する。図１７、図１８の例では中心周波数Ｆ１および帯域２０ＭＨｚが通知されている。
【００９１】
通知を受けた移動局の制御部１６０１は周波数検出回路１５０５を用いて、この周波数帯域が使用されているか否かを検出し（Ｓ１７０３）、検出結果を制御データとして基地局に通知する。また、基地局の制御部１５０７も同様に周波数検出回路１５０５を用いて、この周波数帯域が使用されているかを検出する（Ｓ１７０４）。
【００９２】
基地局では、移動局より通知された検出結果および自らが行った検出結果は周波数検出結果記憶部１５０６に記憶され、これにより周波数検出結果が更新される（Ｓ１７０５）。以後、Ｓ１７０１からＳ１７０５までが所定の周期により繰り返し実行される。
【００９３】
次に、周波数検出結果記憶部１５０６の内容の一例について図１９、図２０および図２１を参照して説明する。
図１９および図２０の例では、周波数帯域に対する過去Ｎ回（Ｎは任意の整数であり、図１９および図２０の例では５）の周波数検出結果、周波数検出結果を用いて算出された周波数利用率、その他、制御部１５０７の制御にて利用されるタイマおよびタイマ最大値が記憶されている。
周波数検出結果としては、基地局および全ての移動局における検出結果にて、少なくとも１つの検出結果が、当該周波数が利用されていることを示している場合には１が、逆に、全ての検出結果が、当該周波数が利用されていないことを示している場合には０が記憶されている。
また、周波数利用率としては、当該周波数帯域に対する過去Ｎ回の周波数検出結果における１の割合が記憶されている。
タイマとは当該周波数帯域に対して周波数検出処理を行うか否かの決定に利用される値であり、タイマ最大値とは当該周波数帯域に対して周波数検出処理が実行された後などにタイマがリセットされる値である。よって、タイマはタイマ最大値から順次減算され、０になると周波数検出処理が実行されることとなる。また、タイマ最大値が小さいことは、周波数検出処理の頻度が大きくなること、逆にタイマ最大値が大きいことは、周波数検出処理の頻度が小さくなることを意味する。
【００９４】
図１９の例では、タイマ最大値は前述の周波数利用率に従い決定され、周波数利用率が小さい場合にはタイマ最大値も小さく設定され、周波数利用率が大きい場合にはタイマ最大値も大きく設定されている。この場合、周波数利用率が小さい、すなわち当該周波数帯域を使用できる可能性が高い場合に、当該周波数帯域の検出頻度を大きくすることとなり、結果として周波数検出処理の信頼性を向上させることとなる。
【００９５】
図２０の例では、タイマ最大値は前述の周波数利用率に従い決定され、周波数利用率が大きい場合および小さい場合にはタイマ最大値が大きく設定され、周波数利用率が中程度の場合にはタイマ最大値が小さく設定されている。この場合、周波数利用率が中程度、すなわち当該周波数帯域が利用できるか否かの判断が困難である場合に、当該周波数帯域の検出頻度を大きくすることとなり、結果として周波数検出処理の効率を向上させることとなる。
【００９６】
図２１は図１９に示した構成例の変形例を示している。図２１の例では、当該周波数帯域に対する過去Ｎ回（Ｎは任意の整数であり、図２１の例では５）の周波数検出結果、周波数検出結果を用いて算出された周波数利用率、その他制御部１５０７の制御にて利用されるタイマおよびタイマ最大値が記憶されている。ここで、周波数検出結果としては、基地局および全ての移動局における検出結果にて、当該周波数が利用されていることが示されている割合が記憶されている。すなわち、１つの基地局と９の移動局にて、５の移動局が利用されていると検出した場合、検出結果としては５０が記憶される。また、周波数利用率としては、当該周波数帯域に対する過去Ｎ回の周波数検出結果の平均が記憶されている。なお、タイマおよびタイマ最大値は図１９の例と同様であるが、タイマ最大値は図２０に示した例と同様に決定することも可能である。
【００９７】
次に、図２２を用いて、ステップＳ１７０２における周波数検出対象決定方法の詳細を説明する。図２２は基地局の制御部１５０７にて行われる周波数検出対象決定処理のフローチャートである。なお、本処理は上述のように所定周期の経過をもって実施されることとする。
基地局の制御部１５０７は所定の周期が経過すると、周波数検出結果記憶部１５０６を参照して、その時点においてタイマが最小となる周波数を選択する（ステップＳ２２０１）。選択された周波数が１つであればこの周波数を検出対象とする（ステップＳ２２０２、ステップＳ２２０３）。２つ以上の周波数が選択された場合（ステップＳ２２０２）には、選択された周波数がＭ以下であるかを判定し（ステップＳ２２０４）、Ｍ以下である場合には、選択された全ての周波数を検出対象とする（ステップＳ２２０５）。ここで、Ｍは任意の整数であり、移動局に対して１回の周波数検出要求に含めることができる最大の周波数の数を意味する。選択された周波数がＭより多い場合には（ステップＳ２２０４）、この時点において周波数検出率が小さい周波数からＭの周波数を選択する（ステップＳ２２０６）。選択された周波数に対しては、タイマをタイマ最大値にリセットする（ステップＳ２２０７）。
【００９８】
次に、図２３を用いて、ステップＳ１７０５における周波数検出結果更新方法の詳細を説明する。図２３は基地局の制御部１５０７の制御により行われる周波数検出結果更新処理のフローチャートである。ここで、周波数検出結果の更新は、移動局および基地局における周波数検出結果が終了し、移動局から検出結果が通知された後に行われることとする。
基地局の制御部１５０７はまず周波数利用率を更新する（ステップＳ２３０１）。利用率の更新は、例えば周波数検出結果記憶部１５０６が図１９および図２０に示した例のように構成されていれば、最も古い周波数検出結果を削除して新規検出結果を記憶し、１と記憶されている割合を再度算出することで行う。図２１に示した例のように構成されていれば、最も古い周波数検出結果を削除して新規検出結果を記憶し、再度平均を算出することで行う。
【００９９】
続いて、更新された周波数利用率に従い、タイマ最大値を変更する必要がある場合にはこれを変更する（ステップＳ２３０２）。タイマ最大値を変更した場合、この時点において、タイマがタイマ最大値を超えている場合（ステップＳ２３０３）には、タイマをタイマ最大値にリセットする（ステップＳ２３０４）。移動局に対する周波数検出要求に複数の周波数を含めた場合には、全ての周波数について上述の処理を繰り返す（ステップＳ２３０５）。
【０１００】
上述した第６の実施形態の周波数検出方法では、無線通信への適用対象とした周波数帯域が他の無線通信システムにより利用されているか否かを検出する際に、基地局および当該基地局と無線通信可能な通信エリア内に存在する全ての移動局が検出を行うと共に、当該検出結果を用いて算出された、当該通信エリア内における周波数利用率に従い周波数帯域ごとに周波数検出頻度を制御する。例えば、周波数利用率が或る値よりも小さい周波数帯域に対して、周波数検出を行う頻度が他の周波数帯域よりも高くなるように設定する。また、周波数利用率が或る値よりも大きい周波数帯域に対して、周波数検出を行う頻度が他の周波数帯域よりも低くなるように設定する。これにより、当該通信エリア内において、当該周波数帯域が他の無線通信システムにより利用されている場所の割合および時間の割合を加味することとなる。その結果、周波数利用状況が時々刻々と変化する場合や移動局が移動を伴う場合においても、利用可能な周波数帯域を効率よくかつ高い信頼性で検出することが可能となる。
【０１０１】
（第７の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第７の実施形態について詳細に説明する。第７の実施形態の周波数検出方法を実現する移動局について図２４を参照して説明する。
図２４によると、第６の実施の形態にて説明した図１６の移動局の構成例に対して、位置情報検出部２４０２が加えられている。位置情報検出部２４０２は、ＧＰＳ（Global Positioning System）等を利用して、周波数検出処理を行う際に、当該時点における位置情報を取得するものである。
【０１０２】
次に、本実施形態での周波数検出方法について図２５を参照して説明する。以下、既に説明したステップと同様なものは同一の番号を付してその説明を省略する。
図２５に示した周波数検出方法のシーケンスチャートに従い、ステップＳ２５０１において、移動局は周波数検出結果と共に位置情報検出結果を制御データとして基地局に通知する。
【０１０３】
次に、本実施形態における周波数検出結果記憶部１５０６の構成例を説明する。第７の実施形態では、基地局の制御部１５０７は通信エリアを図２６に示すように複数のサブエリアに分割する。図２６に示した例では、基地局近傍をサブエリアＡ、その周囲をサブエリアＢからサブエリアＥまでに分割している。
この場合、図２７および図２８に示すように、周波数検出結果記憶部１５０６には各サブエリアに対応する過去Ｎ回（Ｎは任意の整数であり、図２７および図２８の例では５）の周波数検出結果、周波数検出結果を用いて算出された各サブエリアに対応する周波数利用率、各サブエリアに対応する周波数利用率から算出された、全通信エリアに対応する周波数利用率、その他、制御部１５０７の制御にて利用されるタイマおよびタイマ最大値が記憶されている。
ここで、周波数検出結果は第６の実施の形態と同様に求められ、図２７は図１９および図２０に示した例と同様であり、図２８は図２１に示した例と同様である。また、タイマおよびタイマ最大値も第６の実施の形態と同様である。全通信エリアに対応する周波数利用率は、サブエリアに対応する周波数利用率を平均することで求められる。
【０１０４】
なお、上述のように基地局には各移動局から周波数検出結果と共に当該周波数検出結果を取得した時点における位置情報が通知されているため、各移動局が属するサブエリアを把握することが可能である。
【０１０５】
また、ステップＳ１７０２における周波数検出対象決定方法およびステップＳ１７０５における周波数検出結果更新方法、は第６の実施の形態にて図２２および図２３を用いて説明した方法と同様に実施すればよい。
【０１０６】
上述した第７の実施形態の周波数検出方法では、無線通信への適用対象とした周波数帯域が他の無線通信システムにより利用されているか否かを検出する際に、基地局および当該基地局と無線通信可能な通信エリア内に存在する全ての移動局が検出を行うと共に、当該検出結果および検出を行った時点における位置情報を用いて算出された、当該通信エリア内における周波数利用率に従い周波数帯域ごとに周波数検出頻度を制御する。これにより、当該通信エリア内において、当該周波数帯域が他の無線通信システムにより利用されている場所の割合および時間の割合を加味することとなる。その結果、周波数利用状況が時々刻々と変化する場合や移動局が移動を伴う場合においても、利用可能な周波数帯域を効率よくかつ高い信頼性で検出することが可能となる。
【０１０７】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】第１から第５の実施形態の無線通信装置の一例を示すブロック図。
【図２】狭帯域ブロックを説明するための図。
【図３】或る狭帯域ブロックを選択するための選択フィルタを説明するための図。
【図４】周波数検出を行う狭帯域ブロックの周期を決める基準を示す図。
【図５】第１の実施形態での空き周波数検出の一例を示す図。
【図６】第１の実施形態での処理のフローチャート。
【図７】第１から第５の実施形態の無線通信装置の、図１とは別例を示すブロック図。
【図８】狭帯域ブロックの周期ごとに検出処理を行った場合に「使用中」と「空き」が交互に現れるような状況を説明するための図。
【図９】第２の実施形態での処理のフローチャート。
【図１０】各Stageにおける空き周波数検出を行う狭帯域ブロックの選択と、選択したブロックに対する検出処理の一例を示す図
【図１１】周波数検出処理の省略の方法について説明するための図。
【図１２】Stage2の場合の検出処理をしない狭帯域ブロックを選択する一例を示す図。
【図１３】「空き」と検出されたものが複数回連続して続いた場合に、それら連続して「空き」と検出された部分があれば、その後の周期的な検出処理を中断することを示す図。
【図１４】第６および第７の実施形態での基地局と複数の移動局とを備える無線通信システムを示す図。
【図１５】図１４の基地局の一例を示すブロック図。
【図１６】図１４の移動局の一例を示すブロック図。
【図１７】第６の実施形態の周波数検出方法のシーケンスチャート。
【図１８】或る地域での周波数帯域の利用を示す図。
【図１９】図１５の周波数検出結果記憶部の内容の第１例を示す図。
【図２０】図１５の周波数検出結果記憶部の内容の第２例を示す図。
【図２１】図１５の周波数検出結果記憶部の内容の第３例を示す図。
【図２２】図１７のステップＳ１７０２の動作を示すフローチャート。
【図２３】図１７のステップＳ１７０５の動作を示すフローチャート。
【図２４】本発明の第７の実施形態での移動局の一例を示すブロック図。
【図２５】本発明の第７の実施形態の周波数検出方法のシーケンスチャート。
【図２６】基地局の周囲の通信エリアを示す図。
【図２７】本発明の第７の実施形態での基地局内の周波数検出結果記憶部の内容の第１例を示す図。
【図２８】本発明の第７の実施形態での基地局内の周波数検出結果記憶部の内容の第２例を示す図。
【符号の説明】
【０１０９】
１０１…送受信アンテナ、１０２…アナログ処理部、１０３…ディジタル信号処理部、１０４…無線受信部、１０５、７０２…Ａ／Ｄ変換部、１０６…無線送信部、１０７…Ｄ／Ａ変換部、１０８…制御装置、１０９…処理決定部、１１０…検出結果保存用記憶装置、２０１、５０１…狭帯域ブロック、３０１…選択フィルタ、４０２、５０２…狭帯域ブロック周期、１４０１…基地局、１４０２…通信エリア、１４０３…移動局、１４０４、１４０５…無線チャネル、１５０１−１〜５…アンテナ、１５０２−１〜５…無線処理回路、１５０３−１〜２…変調回路、１５０４−１〜２…復調回路、１５０５…周波数検出回路、１５０６…周波数検出結果記憶部、１５０７、１６０１…制御部、２４０２…位置情報検出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、任意の周波数帯域により無線通信が行われる無線通信システムにおいて、効率的に周波数検出をする無線通信装置、システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線通信システムは予め割り当てられた所定の周波数帯域を用いて無線通信を実現している。また、所定の周波数帯域が分割されるなどにより複数存在する場合には、無線通信装置は、無線通信を開始する際に、利用する周波数帯域を特定する目的で周波数検出を実施している。
【０００３】
このように通信で利用できる無線周波数チャネルが複数ある場合には、例えば、無線通信装置において各チャネルに対する受信信号強度等を測定し、無線周波数の低いもしくは高いチャネルから順に利用されていないかを検出した後に空いているチャネルを利用するという方法が通常行われる。
【０００４】
特に、固定局と移動局間の無線通信の場合では、固定局と移動局が存在する位置および時刻を単位として、移動局が過去に無線通信を行った頻度などを基に作成された周波数リストを有し、移動局が無線通信を開始する際の位置および時刻を基に前記周波数リストを参照し、過去に無線通信を行った頻度が大きい周波数帯域を優先的に検出対象として周波数検出を実施しているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、通信中にも全チャネルの空き状況を把握して、他の無線通信装置との干渉が生じた場合にはチャネルの割り当てを変更することも考えられている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
上記で示した技術では、無線通信システムは、通常、その通信システムに固有に割り当てられた無線周波数帯（ライセンスバンド）を考慮している。ところが、最近、特定の通信システムに対して割り当てられている無線周波数帯以外の周波数帯においても、キャリアセンスによってすでに利用されている無線周波数チャンネルを回避し、動的に無線周波数を配分し、共用するという認知無線(cognitive radio)技術の検討が始まっている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００７】
昨今、無線通信システムに対する周波数帯域の割り当ては非常に逼迫している。このような状況下では、自無線通信システム以外の無線通信システムに割り当てられている周波数帯域を共有し、有限の周波数資源を有効に利用することが望ましい。よって、当該無線通信システムを構成する無線通信装置が、当該無線通信装置が存在する場所に応じて時々刻々と変化する周波数利用状況を考慮して、共有することが可能な任意の周波数領域から利用可能な周波数帯域を検出する必要がある。この場合、周波数検出の対象となる周波数領域が非常に広範囲に渡ることから、効率よく周波数検出を行うことが要求される。
また、他の無線通信システムに予め割り当てられている周波数帯域を共有することから、既に当該周波数帯域を利用している他の無線通信システムを構成する無線通信装置に対して干渉を与えることは避けるべきであり、周波数検出には高い信頼性が要求される。特に、従来のある無線通信システムにライセンスされた無線周波数帯域のみを利用する場合であれば、利用できる周波数チャネルが複数ある場合でも各周波数チャネルの帯域幅は一定であり、空き周波数チャネルの検出はそれほど困難ではない。
【特許文献１】特開２０００−３６９７５公報 図２および図３
【特許文献２】特開２００２−３００６３０公報
【非特許文献１】J.Mitola III他、”Cognitive Radio; Making Software Radios More Personal”，出典：IEEE Personal Communications Magazine, (Aug,１999)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記に示した認知無線通信を行う場合、一般的に、利用する周波数帯域幅が予め規定されている場合以外では、無線通信装置は通信を行う要求が発生したときに通信で必要な伝送レート、品質などの条件によって決定される無線通信帯域幅をもつ無線通信チャネルが必要となる。無線通信装置で送受信できる無線周波数帯域であればどの周波数を利用するかは特に制限は無いが、必要な周波数帯域幅を利用できるように確保する必要がある。さらに、認知無線では、通常、他の既存システムが利用している周波数帯を一時的に共用するため、既存のシステムに干渉を与えないことが必須となる。よって、利用しようとする無線周波数が空き状態であるのかを検出した上で確保することが必要となる。
【０００９】
また、従来の周波数検出方法では、無線通信を開始する際の無線通信装置の存在位置や時刻に応じて、過去に無線通信を行った頻度が大きい周波数帯域を優先的に検出対象とするなどの方法により、周波数検出を行う周波数帯域の候補やその検出順序を決定することで、周波数検出の効率を高めている。これは、特定の場所における特定の時刻では、特定の周波数帯域が利用可能である確率が高いとの背景に基づいている。
【００１０】
しかしながら、任意の複数の周波数帯域を共有対象とする場合には、前述のように時々刻々と変化する周波数利用状況を考慮する必要があり、特定の時刻に応じて周波数検出対象を決定することは決して効率がよくかつ信頼性が高いとは言えない。これは、共有の対象となる周波数帯域が、特定の時刻において常に同様の利用形態であるとは限らないためである。さらに、無線通信装置が移動することでその存在位置が変化することを考慮すると、無線通信を開始する際の場所に応じて周波数検出対象を決定することも決して効率がよくかつ信頼性が高いとは言えない。これは、共有の対象となる周波数帯域が、異なる場所では異なる利用形態である可能性が高いためである。
【００１１】
この認知無線通信を行う無線通信装置が取り扱う周波数帯はこれまで以上に広帯域なものと予想され、さらに利用されるチャネルの周波数帯域幅も多様化する。そのため、空き周波数帯域を検出する時間が大幅に増加し、無線通信装置の処理量、消費電力もその分、大きくなってしまう。
【００１２】
そこで、本発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、広範囲に渡る任意の周波数領域を対象として、利用可能な周波数帯域を効率よくかつ高い信頼性で検出することが可能な無線通信装置、システムおよび方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を解決するため、本発明の無線通信装置は、受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割する分割手段と、無線通信を行うために確保する帯域幅Dが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定する設定手段と、前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無を検出する検出手段と、受信信号が無いと検出されたブロックが複数周期にかけて連続する場合に、該受信信号が無いと検出されたブロックの間に在るブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略する制御を前記検出手段に対して行う制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００１４】
本発明の無線通信装置は、受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割する分割手段と、無線通信を行うために確保する帯域幅Dが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定する設定手段と、前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号０として検出する第１の検出手段と、前記受信信号の有無をステップ番号ｍ−１（ｍ＝１，２，…）として検出された複数のブロックのうちの隣接する２つの各ブロックの中間に位置する各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号ｍとして検出する第２の検出手段と、ステップ番号ｍにおいて受信信号が有りと検出された２つのブロック間に、受信信号の有無の検出を行ったブロックが２ｍ個未満の場合には、該２つのブロック間に在る、まだ受信信号の有無を検出していないブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略する制御を前記第２の検出手段に対して行う制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００１５】
本発明の無線通信装置は、受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割する分割手段と、無線通信を行うために確保する帯域幅Dが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定する設定手段と、前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号０として検出する第１の検出手段と、前記受信信号の有無をステップ番号ｍ−１（ｍ＝１，２，…）として検出された複数のブロックのうちの隣接する２つの各ブロックの中間に位置する各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号ｍとして検出する第２の検出手段と、ステップ番号ｍまでに受信信号が有りと検出された２つのブロック間に、受信信号が無しと検出されたブロックが１つ以上存在する場合に、該２つのブロック間に在るブロック数＋１が前記周期に対応するブロック数よりも小さくなれば、該２つのブロック間に在る、まだ受信信号の有無を検出していないブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略する制御を前記第２の検出手段に対して行う制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００１６】
本発明の無線通信システムは、基地局および複数の移動局により構成される無線通信システムにおいて、
前記基地局は、前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域に含まれている、周波数検出対象とする周波数帯域を前記複数の移動局に通知する通知手段と、前記周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す基地局検出結果を取得する取得手段と、を具備し、
各前記移動局は、前記通知された周波数帯域を受信する受信手段と、前記受信した周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す移動局検出結果を取得する取得手段と、前記移動局検出結果を前記基地局に送信する送信手段と、を具備し、
前記基地局は、さらに、各前記移動局から前記移動局検出結果を受信する受信手段と、各前記移動局検出結果と、前記基地局検出結果を記憶する記憶手段と、前記記憶されている検出結果に基づいて、前記周波数帯域での周波数利用率を算出する算出手段と、前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域についての前記周波数利用率に基づいて、周波数検出対象とする周波数帯域を選択する選択手段と、を具備することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の無線通信システムは、基地局および複数の移動局により構成される無線通信システムにおいて、
前記基地局は、前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域に含まれている、周波数検出対象とする周波数帯域を前記複数の移動局に通知する通知手段と、前記周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す基地局検出結果を取得する取得手段と、を具備し、
各前記移動局は、前記通知された周波数帯域を受信する受信手段と、前記受信した周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す移動局検出結果を取得する取得手段と、前記移動局検出結果を取得した時点での位置情報を取得する取得手段と、前記移動局検出結果および前記位置情報を前記基地局に送信する送信手段と、を具備し、
前記基地局は、さらに、各前記移動局から前記移動局検出結果を受信する受信手段と、各前記移動局検出結果および各前記位置情報と、前記基地局検出結果を記憶する記憶手段と、前記記憶されている検出結果および位置情報に基づいて、前記周波数帯域での周波数利用率を算出する算出手段と、前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域についての前記周波数利用率に基づいて、周波数検出対象とする周波数帯域を選択する選択手段と、を具備することを特徴とする。
【００１８】
本発明の無線通信方法は、受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割し、無線通信を行うために確保する帯域幅Dが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定し、前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無を検出し、受信信号が無いと検出されたブロックが複数周期にかけて連続する場合に、該受信信号が無いと検出されたブロックの間に在るブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の無線通信方法は、受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割し、無線通信を行うために確保する帯域幅Dが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定し、前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号０として検出し、前記受信信号の有無をステップ番号ｍ−１（ｍ＝１，２，…）として検出された複数のブロックのうちの隣接する２つの各ブロックの中間に位置する各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号ｍとして検出し、ステップ番号ｍにおいて受信信号が有りと検出された２つのブロック間に、受信信号の有無の検出を行ったブロックが２ｍ個未満の場合には、該２つのブロック間に在る、まだ受信信号の有無を検出していないブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略することを特徴とする。
【００２０】
さらに、本発明の無線通信方法は、受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割し、無線通信を行うために確保する帯域幅Dが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定し、前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号０として検出し、前記受信信号の有無をステップ番号ｍ−１（ｍ＝１，２，…）として検出された複数のブロックのうちの隣接する２つの各ブロックの中間に位置する各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号ｍとして検出し、ステップ番号ｍまでに受信信号が有りと検出された２つのブロック間に、受信信号が無しと検出されたブロックが１つ以上存在する場合に、該２つのブロック間に在るブロック数＋１が前記周期に対応するブロック数よりも小さくなれば、該２つのブロック間に在る、まだ受信信号の有無を検出していないブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略することを特徴とする。
【００２１】
さらにまた、本発明の無線通信方法は、基地局および複数の移動局により構成される無線通信システムで使用される無線通信方法において、
前記基地局では、前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域に含まれている、周波数検出対象とする周波数帯域を前記複数の移動局に通知し、前記周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す基地局検出結果を取得し、
各前記移動局では、前記通知された周波数帯域を受信し、前記受信した周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す移動局検出結果を取得し、前記移動局検出結果を前記基地局に送信し、
前記基地局では、さらに、各前記移動局から前記移動局検出結果を受信し、各前記移動局検出結果と、前記基地局検出結果を記憶し、前記記憶されている検出結果に基づいて、前記周波数帯域での周波数利用率を算出し、前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域についての前記周波数利用率に基づいて、周波数検出対象とする周波数帯域を選択することを特徴とする。
【００２２】
またさらに、本発明の無線通信方法は、基地局および複数の移動局により構成される無線通信システムで使用される無線通信方法において、
前記基地局では、前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域に含まれている、周波数検出対象とする周波数帯域を前記複数の移動局に通知し、前記周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す基地局検出結果を取得し、
各前記移動局では、前記通知された周波数帯域を受信し、前記受信した周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す移動局検出結果を取得し、前記移動局検出結果を取得した時点での位置情報を取得し、前記移動局検出結果および前記位置情報を前記基地局に送信し、
前記基地局では、さらに、各前記移動局から前記移動局検出結果を受信し、各前記移動局検出結果および各前記位置情報と、前記基地局検出結果を記憶し、前記記憶されている検出結果および位置情報に基づいて、前記周波数帯域での周波数利用率を算出し、前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域についての前記周波数利用率に基づいて周波数検出対象とする周波数帯域を選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の無線通信装置、システムおよび方法によれば、広範囲に渡る任意の周波数領域を対象として、利用可能な周波数帯域を効率よくかつ高い信頼性で検出することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る無線通信装置、システムおよび方法について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
本実施形態の無線通信装置について図１を参照して説明する。図１は、本実施形態における無線通信装置の構成の一例を示したものである。
本実施形態の無線通信装置は、図１に示すように、送受信アンテナ１０１、アナログ処理部１０２、ディジタル信号処理部１０３、制御装置１０８を備えている。また、アナログ処理部１０２は、無線受信部１０４、Ａ／Ｄ変換部１０５、無線送信部１０６、Ｄ／Ａ変換部１０７を備えている。さらに、ディジタル信号処理部１０３は、処理決定部１０９、検出結果保存用記憶装置１１０を備えている。
【００２５】
送受信アンテナ１０１は無線信号を送受信する。
無線受信部１０４は、送受信アンテナ１０１が受け取った高周波無線信号を受信しベースバンド信号へ変換し、Ａ／Ｄ変換部１０５に供給する。Ａ／Ｄ変換部１０５は、ベースバンド信号をディジタル信号に変換し、ディジタル信号処理部１０３に供給する。無線送信部１０６は、Ｄ／Ａ変換部１０７から受け取ったベースバンド信号を高周波無線信号に変換して送受信アンテナ１０１から送信する。Ｄ／Ａ変換部１０７は、ディジタル信号処理部１０３から受け取ったディジタル信号をアナログベースバンド信号に変換し、無線送信部１０６に供給する。
【００２６】
ディジタル信号処理部１０３は、通信において受信したディジタル信号の処理および、送信を行うディジタル信号の処理を行うものとする。また、ディジタル信号処理部１０３内にある処理決定部１０９および検出結果保存用記憶装置１１０は、本実施形態の空き周波数検出処理で主に利用するものである。
【００２７】
本実施形態で行う、空き周波数検出処理では、制御装置１０８が、狭帯域ブロックの受信が行われるように無線受信部１０４およびＡ／Ｄ変換部１０５に指示信号を出力する。また、制御装置１０８が、無線通信装置が受信することのできる全帯域幅を、狭帯域幅の複数の狭帯域ブロックに分割する。
ディジタル信号処理部１０３は、狭帯域ブロックにて受信された信号に対し、その狭帯域ブロックが「空き」かどうかを判断する。検出結果保存用記憶装置１１０は、この判断結果を保存する。処理決定部１０９は、検出結果保存用記憶装置１１０に保存された判断結果に基づき、検出処理を行う狭帯域ブロックの選定を行う。狭帯域ブロックについては後に図２を参照して説明する。
【００２８】
図１に示した無線通信装置の例では、空き周波数検出処理を行う際に、受信信号をディジタル信号に変換した後に、空きか否かを判断しているが、ディジタル信号への変換を行わずに、アナログ信号の時点において受信電力等により空きか否かを判断する構成でもよい。
【００２９】
次に、狭帯域ブロックについて図２を参照して説明する。図２は、本実施形態の空き周波数検出方法における、無線通信装置の受信可能周波数帯域Ｗを狭帯域の複数の狭帯域ブロック２０１に分割することを示す図である。本実施形態の無線通信装置は、図２の各狭帯域ブロックに対して受信電力の測定を行うことができるものとする。例えば、無線受信部１０４が受信電力の測定を行う。狭帯域ブロックは、約数百ｋＨｚであり、例えば、２００ｋＨｚである。
【００３０】
次に、各狭帯域ブロックを受信する様子について図３を参照して説明する。図２のように、帯域幅Ｗｎの狭帯域ブロックを選択するような選択フィルタ３０１を用意しておく。選択フィルタ３０１は、例えば、無線受信部１０４が備えている。その選択フィルタ３０１がある特定の狭帯域ブロックを選択するように、無線受信部１０４のローカル周波数シンセサイザの設定を変化させるような構造でよい。また、受信では実際に情報を取り出すわけではなく、その狭帯域ブロックの周波数帯が利用されているかのみを検出することが目的であるため、受信電力を測定するのみでよい。また、受信電力の測定は、アナログ処理／ディジタル処理のどちらでもよく、数値として保持することが可能で、ある閾値と比較して判定できるような構造であれば特別な限定ない。
【００３１】
次に、空き周波数検出を行う際に実際に検出処理を行う狭帯域ブロックの周期を決める方法について図４を参照して説明する。
図４のように、無線通信を行うために確保したい必要な周波数帯域幅Ｄがちょうど全て含まれる狭帯域ブロック数の最小値Ｌ（Ｌは整数）を、第１の実施形態における空き周波数検出を行う狭帯域ブロックの周期４０２として設定する。この設定は、例えば、制御装置１０８が行う。
【００３２】
次に、図４で決定した狭帯域ブロックの周期ごとに検出処理を行う処理例について図５および図６を参照して説明する。図５は処理例を示し、図６は検出処理フローを示す。
図５のように、空き周波数検出を行う狭帯域ブロック周期５０２を設定する（ステップＳ６０１）。そして、最も周波数が低い狭帯域ブロック５０１を選択する（ステップＳ６０２）。その周期ごとに選択された狭帯域ブロック５０１に対して受信処理を行う（ステップＳ６０３）。例えば、受信電力が閾値Ｘ［ｄＢｍ］未満であれば「空き」と判定し、そうでなければ「使用中」を判定し、それらの結果を保持するものとする（ステップＳ６０４）。ここで、各狭帯域ブロックに対する検出処理を行った結果については、例えば、
（１）検出処理：「実施済み」／「未実施」／「実施しない」、
（２）検出結果：「空き」／「使用中」
のようなフラグ情報を各狭帯域ブロックに対して保持しておけばよい。これらは、例えば、検出結果保存用記憶装置１１０が保持する。実現方法としては、ハードウェア的な実装では状態を保持できるレジスタを用意しておく方法、ソフトウェア的なものでは状態テーブル等を用意する方法などが考えられる。
【００３３】
次に、制御装置１０８が狭帯域ブロックを検出周期Ｔだけ周波数が高い方にずらすことができるかどうかを判定する。ずらすことができる場合にはステップＳ６０５に進み、できない場合にはステップＳ６０７に進む（ステップＳ６０５）。ずらすことができる場合には狭帯域ブロック番号をＴだけ周波数が高い方にずらす（ステップＳ６０８）。
【００３４】
選択された狭帯域ブロックに対して空き周波数検出処理を行った結果、図５の結果の一例で示したように、「使用中」と判定された狭帯域ブロックが２個以上連続する場合（複数周期にかけて連続する場合。図５では、２周期にかけて「使用中」のブロックが連続している）には、その「使用中」と判定された狭帯域ブロックに挟まれた、まだ検出処理をしていない狭帯域ブロックに対して検出処理を実施しないように各狭帯域ブロックに対して「検出しない」という情報を保持しておく（ステップＳ６０７）。このようにする理由は、検出処理を行う狭帯域ブロックの周期が、無線通信を行うために確保したい周波数帯域幅Ｄがちょうど入る最小の周波数帯域幅となっているため、この周期で連続して空きがないとすると、その間には周波数帯域幅Ｄを絶対に確保できないためである。
無線通信で利用したい周波数帯域幅Ｄの周期で空き周波数検索を行っているため、検出をおこなったブロックが２つ以上連続して「空き無し」と判断されたブロック区間内には周波数帯域幅Ｄを確保することは絶対に出来ない。よって、それらのブロックに挟まれる未だ空き周波数検出を行っていないブロックの検出処理を省くことが出来、これにより、空き周波数検出処理量を軽減することが可能になる。その結果、無線通信装置の処理量／消費電力量を大幅に削減することが可能となる。
【００３５】
本実施形態の図１と異なる例について図７を参照して説明する。以下、既に説明した装置部分と同様なものは同一の番号を付してその説明を省略する。
図１では、無線通信装置において通信情報を受信する受信部を用いて空き周波数検出処理を行っているが、図７のように、空き周波数検出処理用に別途受信処理を行う無線受信部（検出用）７０１、Ａ／Ｄ変換部７０２を別途用意してもよい。
【００３６】
（第２の実施形態）
第１の実施形態は、「使用中」と判定された狭帯域ブロックが複数連続した場合で有効であるが、例えば、図８のように、「使用中」と「空き」が交互に現れるような状況が多い場合では検出処理を省略する部分が少なくなる。第２の実施形態はこのような場合に有効となるものである。
【００３７】
第２の実施形態における処理について図９を参照して説明する。本実施形態では、空き周波数検出を行う狭帯域ブロックの周期を、無線通信を行うために確保したい周波数帯域幅Ｄがちょうど入る最小の周波数帯域幅とすることは第１の実施形態と同じである（ステップＳ６０１）。また、その検出結果も無線通信装置内で保持しておくことも同様である。
【００３８】
第１の実施形態と異なるのは、図９に示したように、複数のStageを用意し、あるStageで空き周波数検出を行う狭帯域ブロックは、その一つ前のStageまでに検出を行った狭帯域ブロックの中間付近に位置するものを選択するというものである（ステップＳ９０３）。ただし、中間を選択できない場合は、中間に最も近いブロックが選択されるものとする。これを図で説明したものが図１０である。また、Stageごとに選択された狭帯域ブロックの検出結果はすべて保持しておく（ステップＳ９０４）。
【００３９】
次のステップＳ９０５における検出処理を省く狭帯域ブロックの選択方法について説明する。図１０に示したように、Stage N+１で、Stage Nまでに空き周波数検出を行った全ての狭帯域ブロックの結果において、「使用中」と検出された２つの狭帯域ブロックの間に未検出のブロックが存在する場合には、それらのブロック番号の差を計算し、その差がStage 0の空き周波数検出を行う狭帯域ブロック周期よりも小さいかどうかを調べる。ここで、Stage 0の空き周波数検出を行う狭帯域ブロック周期よりも小さい場合には、その間にある未検出ブロック全てに対して検出処理を「実施しない」ものとする（ステップＳ９０５）。このようにすることで、Stageごとに検出処理を省略することができる。
【００４０】
周波数検出処理の省略について図１１を参照して説明する。図１１では、最初の検出(Stage 0)時の初期検出周期は２０としている。例えば、Stage 2において、ブロック番号１９とブロック番号３６が検出済みで「使用中」となっているとする。ここで、ブロック番号１９およびブロック番号３６の差の絶対値を計算すると１７となり、初期検出周期２０よりも小さいため、ブロック番号１９とブロック３６間に存在するブロック全てについて検出処理を「実施しない」とすることができる。これにより、Stageごとで検出処理を省略できるブロック数を選択でき、処理の軽減が実現できる。
【００４１】
周波数検出処理の省略の別の一例について主に図１２を参照して説明する。図１２は一例をStage 2の場合で示したものである。
図１０のようにStage Nまでに空き周波数検出を行った全ての狭帯域ブロックの結果において、図１２に示したように「使用中」と検出された２つの狭帯域ブロックＰ，Ｑが存在する場合は、Ｐ，Ｑ間にこれまでに検出処理した狭帯域ブロックが２Ｎ個未満の場合には、それらの間に存在するまだ空き検出をしていない全ての狭帯域ブロックは検出処理を実行しないものとし、検出処理を「実施しない」という情報を保持しておく（ステップＳ９０５）。
【００４２】
図１２の例では、Stage 2の段階で、「使用中」と検出された狭帯域ブロックが２つあり、それらの間に存在する検出処理済みの狭帯域ブロックが２個となっており、２２＝４個未満であるため、それらの間にある検出処理が未実施の狭帯域ブロックを全て「実施しない」とすることができ、不必要な検出処理を省くことができる。このように、各Stageで検出処理を省略しつつ、検出処理を進めることで、空き周波数検出処理量を大幅に削減することが可能となる。どのStage数までこの処理を繰り返すかはここでは特に限定しないが、例えば以下のような手順が考えられる。
【００４３】
（１）ある有限のStage数まで実行すると事前に決めておく。
【００４４】
（２）帯域幅Ｄが確保できそうな周波数帯の候補が１つ以上見るまでその時点でStageごと繰り返す。
【００４５】
また、あるStageまでで全ての狭帯域ブロックに対し検出処理を「実施しない」という結果になった場合には所望の帯域幅は確保できないと判断する。
【００４６】
（第３の実施形態）
第１の実施形態では、空き周波数検出を行う狭帯域ブロックの周期を一度決定すると、無線通信装置が受信できる全ての狭帯域ブロックにわたって空き検出を行う。第２の実施形態でも、各Stageにおいて無線通信装置が受信できる全ての狭帯域ブロックにわたって空き検出を行う。
このとき、無線通信装置が受信できる全ての狭帯域ブロックにわたって空き検出を行わなくても、途中結果で「空き」と検出された狭帯域ブロックが複数あれば、その部分のみに着目して詳細な処理を行うことにより、さらに検出処理を省略できる可能性がある。第３の実施形態はこのような検出処理に関する。
【００４７】
本実施形態の無線通信装置および方法について図１３を参照して説明する。
図１３では、第１の実施形態において、「空き」と検出されたものが２個連続して続いているため、それ以降で行う空き周波数検出を行う狭帯域ブロックでは検出処理を行わずに、２個連続して続いている部分に注目して空き周波数検索処理を進めることにより、さらに検出処理を省略できる可能性がある。この処理は、第２の実施形態に対しても適用することができる。具体的には、各Stageにおいて「空き」と検出されたもの複数有り、その連続する個数の合計が、無線通信を行うために確保したい周波数帯域幅Ｄよりも大きくなっていればその部分に注目する。
【００４８】
さらに、途中結果で「空き」と検出された狭帯域ブロックが複数あれば、その部分のみに着目して処理を行う場合の具体的な方法としては以下の３例が考えられる。
【００４９】
(１)Stage 0にて「空き」検出されたブロックが２つ連続した時点で、検出した２つの狭帯域ブロック間およびその周辺の全ての狭帯域ブロックについて検出処理を行う。
【００５０】
（２）Stage 0にて「空き」検出されたブロックが２つ連続した時点で、検出した２つの狭帯域ブロック間およびその周辺について、第２の実施形態の処理を行う。ここで、最大Stage数は２、３程度で打ち切る。Stage数が３の場合、確保したい周波数帯域幅Ｄを５分割、９分割の等間隔の狭帯域ブロックで均等に検出される。
【００５１】
（３）Stage 0にて「空き」検出されたブロックが２つ連続した時点で、検出した２つの狭帯域ブロック間およびその周辺について、第２の実施形態の処理を行う。第２の実施形態の処理は、「空き」と検出した２つの狭帯域ブロック間およびその周辺のすべてのブロックが検出処理されるまで継続する。
【００５２】
（第４の実施形態）
第３の実施形態では、空き周波数検出処理は低い周波数帯の狭帯域ブロックから高い周波数帯の狭帯域ブロックという方向で実施していたが、第４の実施形態では、高い周波数帯の狭帯域ブロックから検出処理を進めていく。
本実施形態や第３の実施形態のように、周波数の高いもしくは低い狭帯域ブロックから検出処理を必ず始めると決めておくことにより、周波数利用を周波数の高いもしくは低い部分から順につめていく可能性が高くなる。このような検出方法より、必要な周波数帯域を確保することでより周波数利用効率の高い通信が実現できる。
【００５３】
（第５の実施形態）
第５の実施形態では、無線通信を行うために確保したい周波数帯域幅Ｄが、ある帯域幅Ｒ未満であれば低い周波数の狭帯域ブロックのほうから検出処理を実施し、ＤがＲ以上であれば高い周波数の狭帯域ブロックのほうから検出処理を実施する。
【００５４】
この第４の実施形態の方法によって、例えば第３の実施形態を行えば、帯域幅Ｒよりも広帯域なものは高い周波数帯で確保される率を上げることができ、逆に、帯域幅Ｒよりも狭帯域なものは低い周波数で確保される率をあげることが可能となる。これによって、広帯域／狭帯域それぞれに対して低いもしくは高い周波数帯のほうへ確保する割合を偏らせることができる。このような検出方法より、必要な周波数帯域を確保することでより周波数利用効率の高い通信が実現できる。
（第６の実施形態）
本実施形態は、基地局および移動局を含む無線通信システムに、上述した周波数検出方法を適用する場合である。
本実施形態の無線通信システムは、例えば、図１４に示したように、基地局（ＢＳ）１４０１、３つの移動局（ＭＳ）１４０３を備えている。基地局１４０１は、通信エリア１４０２の範囲内において複数の移動局１４０３と無線チャネル１４０４および１４０５を用いて無線通信を行っている。また、ここで示した例以外に、例えば、基地局同士、移動端末同士の無線通信でも、基地局と移動局とが１対１の場合の無線通信でも以下の説明は成立する。
図１４の場合、無線チャネル１４０４には予め無線通信システムに割り当てられている周波数帯域が用いられており、主に周波数検出要求や周波数検出結果報告等の制御データが通信対象となる。また、無線チャネル１４０５には他の無線通信システムに割り当てられている周波数帯域が用いられており、主にアプリケーションデータ等の情報データが通信対象となる。よって、情報データを通信対象とする無線チャネル１４０５は他の無線通信システムと周波数帯域を共有していることとなる。なお、無線チャネル１４０５は基地局１４０１と全ての移動局１４０３との無線通信で同一の周波数帯域を用いることも、それぞれの移動局１４０３との無線通信で任意の周波数帯域を用いることも可能である。
【００５５】
次に、本実施形態の基地局について図１５を参照して説明する。
本実施形態の基地局は、複数のアンテナ１５０１−１、１５０１−２、１５０１−３、１５０１−４、１５０１−５、複数の無線処理回路１５０２−１、１５０２−２、１５０２−３、１５０２−４、１５０２−５、複数の変調回路１５０３−１、１５０３−２、複数の復調回路１５０４−１、１５０４−２、周波数検出回路１５０５、周波数検出結果記憶部１５０６、制御部１５０７を備えている。
【００５６】
（アプリケーションデータ等の情報データを送受信する場合）
＜送信の場合＞
制御部１５０７は、無線処理回路１５０２−１に対して、周波数検出結果記憶部１５０６に記憶されている周波数検出結果を基に、決定された当該情報データを送信する周波数帯域を指定する。
【００５７】
変調回路１５０３−１は、入力された情報データに対して誤り検出符号の付加、誤り訂正符号化を行うと共に、所定の変調方式にて変調して無線処理回路１５０２−１に出力する。
【００５８】
無線処理回路１５０２−１は、変調後の情報データを入力し、この入力した情報データに対して、Ｄ／Ａ変換、直交変調、アップコンバード、帯域制限、電力増幅等の所定の無線処理を行い、無線信号を生成する。無線処理回路１５０２−１は、制御部１５０７に指定された周波数帯域に従い無線信号を生成する。当該無線信号はアンテナ１５０１−１より送信される。
【００５９】
＜受信の場合＞
制御部１５０７から無線処理回路１５０２−２に対して、周波数検出結果記憶部１５０６に記憶されている周波数検出結果を基に決定された当該情報データを受信する周波数帯域を指定する。
【００６０】
無線処理回路１５０２−２は、アンテナ１５０１−２により受信された無線信号を入力する。無線処理回路１５０２−２は、制御部１５０７が指定した周波数帯域に従い、入力された無線信号に対して電力増幅、帯域制限、ダウンコンバード、直交復調、Ａ／Ｄ変換等の所定の無線処理を行い、ディジタル信号を生成し、このディジタル信号を復調回路１５０４−１へ出力する。
【００６１】
復調回路１５０４−１は、無線処理回路１５０２−２から入力したディジタル信号を復調すると共に、誤り訂正復号を行い制御部１５０７に出力する。
【００６２】
制御部１５０７は入力されたデータに対して誤り検出を行い、誤りがなければアプリケーションデータ等の情報データとして出力する。
【００６３】
（周波数検出要求や周波数検出結果等の制御データを送受信する場合）
＜送信の場合＞
制御部１５０７は、送信すべき制御データを変調回路１５０３−２に出力する。
【００６４】
変調回路１５０３−２は、制御部１５０７から入力した制御データに対して誤り検出符号の付加、誤り訂正符号化を行うと共に、所定の変調方式にて変調して無線処理回路１５０２−３に出力する。
【００６５】
無線処理回路１５０２−３は、変調回路１５０３−２から入力した変調後の情報データに対して、Ｄ／Ａ変換、直交変調、アップコンバード、帯域制限、電力増幅等の所定の無線処理を行い、無線信号を生成し、無線信号はアンテナ１５０１−３より送信される。
【００６６】
＜受信の場合＞
無線処理回路１５０２−４は、アンテナ１５０１−４により受信された無線信号を入力し、入力された無線信号に対して電力増幅、帯域制限、ダウンコンバード、直交復調、Ａ／Ｄ変換等の所定の無線処理を行いディジタル信号を生成し、当該ディジタル信号を復調回路１５０４−２へ出力する。
【００６７】
復調回路１５０４−２は、入力されたディジタル信号を復調すると共に、誤り訂正復号を行い制御部１５０７に出力する。
【００６８】
制御部１５０７は周波数検出結果が入力された場合には、周波数検出結果記憶部１５０６に記憶する。
【００６９】
（周波数検出処理を行う場合）
無線処理回路１５０２−５は、アンテナ１５０１−５により受信された無線信号を入力し、入力された無線信号に対して電力増幅、帯域制限、ダウンコンバード、直交復調、Ａ／Ｄ変換等の所定の無線処理を行いディジタル信号を生成し、ディジタル信号を周波数検出回路１５０５へ出力する。
【００７０】
周波数検出回路１５０５は、入力されたディジタル信号に対して周波数検出処理として電力測定等を行い、結果を周波数検出結果記憶部１５０６に記憶する。なお、制御部１５０７から無線処理回路１５０２−５に対して、周波数検出結果記憶部１５０６に記憶されている周波数検出結果を基に決定された周波数検出対象となる周波数帯域が指定されており、無線処理回路１５０２−５は当該周波数帯域に従い無線信号を生成する。
【００７１】
次に、本実施形態の移動局について図１６を参照して説明する。
本実施形態の移動局は、複数のアンテナ１５０１−１、１５０１−２、１５０１−３、１５０１−４、１５０１−５、複数の無線処理回路１５０２−１、１５０２−２、１５０２−３、１５０２−４、１５０２−５、複数の変調回路１５０３−１、１５０３−２、複数の復調回路１５０４−１、１５０４−２、周波数検出回路１５０５、制御部１６０１を備えている。
【００７２】
（アプリケーションデータ等の情報データを送受信する場合）
＜送信の場合＞
制御部１６０１は、情報データを入力し、入力された情報データを変調回路１５０３−１に出力する。
【００７３】
変調回路１５０３−１は、入力された情報データに対して誤り検出符号の付加、誤り訂正符号化を行うと共に、所定の変調方式にて変調して無線処理回路１５０２−１に出力する。
【００７４】
無線処理回路１５０２−１は、入力された変調後の情報データに対して、Ｄ／Ａ変換、直交変調、アップコンバード、帯域制限、電力増幅等の所定の無線処理を行い無線信号を生成し、当該無線信号はアンテナ１５０１−１より送信される。
【００７５】
なお、制御部１６０１から無線処理回路１５０２−１に対して、情報データを送信する周波数帯域が指定されており、無線処理回路１５０２−１は周波数帯域に従い無線信号を生成する。制御部１６０１は、基地局より制御データを用いて周波数帯域を通知されることで、上述の制御を行うことができる。
【００７６】
＜受信の場合＞
無線処理回路１５０２−２は、アンテナ１５０１−２により受信された無線信号を入力し、入力された無線信号に対して電力増幅、帯域制限、ダウンコンバード、直交復調、Ａ／Ｄ変換等の所定の無線処理を行い、ディジタル信号を生成し、生成されたディジタル信号を復調回路１５０４−１へ出力する。
【００７７】
復調回路１５０４−１は、入力されたディジタル信号を復調すると共に、誤り訂正復号を行い制御部１６０１に出力する。
【００７８】
制御部１６０１は、入力されたデータに対して誤り検出を行い、誤りがなければアプリケーションデータ等の情報データとして出力する。
【００７９】
なお、制御部１６０１から無線処理回路１５０２−２に対して、当該情報データを受信する周波数帯域が指定されており、無線処理回路１５０２−２は当該周波数帯域に従い無線信号を生成する。
【００８０】
（周波数検出要求や周波数検出結果等の制御データを送受信する場合）
＜送信の場合＞
制御部１６０１は、制御データを変調回路１５０３−２に出力する。
【００８１】
変調回路１５０３−２は、入力された制御データに対して誤り検出符号の付加、誤り訂正符号化を行うと共に、所定の変調方式にて変調して無線処理回路１５０２−３に出力する。
【００８２】
無線処理回路１５０２−３は、入力された変調後の制御データに対して、Ｄ／Ａ変換、直交変調、アップコンバード、帯域制限、電力増幅等の所定の無線処理を行い、無線信号を生成し、生成した無線信号をアンテナ１５０１−３から送信する。
【００８３】
＜受信の場合＞
無線処理回路１５０２−４は、アンテナ１５０１−４により受信された無線信号を入力し、入力された無線信号に対して電力増幅、帯域制限、ダウンコンバード、直交復調、Ａ／Ｄ変換等の所定の無線処理を行い、ディジタル信号を生成し、生成されたディジタル信号を復調回路１５０４−２へ出力する。
【００８４】
復調回路１５０４−２は、入力されたディジタル信号を復調すると共に、誤り訂正復号を行い制御部１６０１に出力する。
【００８５】
（基地局から制御データを用いて周波数検出要求が通知された場合）
無線処理回路１５０２−５は、アンテナ１５０１−５により受信された無線信号入力し、入力された無線信号に対して電力増幅、帯域制限、ダウンコンバード、直交復調、Ａ／Ｄ変換等の所定の無線処理を行い、ディジタル信号を生成し、生成されたディジタル信号を周波数検出回路１５０５へ出力する。
【００８６】
周波数検出回路１５０５は、入力されたディジタル信号に対して周波数検出処理として電力測定等を行い、結果を制御部１６０１に通知する。
【００８７】
なお、制御部１６０１から無線処理回路１５０２−５に対して、基地局より通知された周波数検出対象となる周波数帯域が指定されており、無線処理回路１５０２−５は当該周波数帯域に従い無線信号を生成する。制御部１６０１に通知された周波数検出結果は制御データとして基地局に対して送信される。
【００８８】
なお、前述のように、基地局と移動局との無線通信では、それぞれの移動局との間で任意の周波数帯域を用いることも可能である。
【００８９】
次に、周波数検出方法の一例について図１７および図１８を参照して説明する。図１７は本実施形態の周波数検出方法のシーケンスチャートである。
基地局の制御部１５０７は周波数検出を開始するにあたり、対象となる周波数検出範囲を決定する（Ｓ１７０１）。ステップＳ１７０１では、図１８に示すように、基地局が存在する地域において、他無線通信システムが常時利用している周波数帯域や、緊急性が高い用途に用いられている周波数帯域を除き、使用できる、すなわち他無線通信システムと共有できる可能性のある周波数帯域を特定し、その中心周波数および帯域を決定する。図１８の例では、中心周波数はＦ１からＦｎまで、帯域は２０ＭＨｚと決定している。なお、図１８の例では全ての中心周波数において同一の帯域を決定しているが、それぞれ異なる帯域を決定することも可能である。
【００９０】
制御部１５０７は決定された周波数検出範囲から周波数検出対象となる周波数帯域を決定し（Ｓ１７０２）、制御データとして移動局に通知する。図１７、図１８の例では中心周波数Ｆ１および帯域２０ＭＨｚが通知されている。
【００９１】
通知を受けた移動局の制御部１６０１は周波数検出回路１５０５を用いて、この周波数帯域が使用されているか否かを検出し（Ｓ１７０３）、検出結果を制御データとして基地局に通知する。また、基地局の制御部１５０７も同様に周波数検出回路１５０５を用いて、この周波数帯域が使用されているかを検出する（Ｓ１７０４）。
【００９２】
基地局では、移動局より通知された検出結果および自らが行った検出結果は周波数検出結果記憶部１５０６に記憶され、これにより周波数検出結果が更新される（Ｓ１７０５）。以後、Ｓ１７０１からＳ１７０５までが所定の周期により繰り返し実行される。
【００９３】
次に、周波数検出結果記憶部１５０６の内容の一例について図１９、図２０および図２１を参照して説明する。
図１９および図２０の例では、周波数帯域に対する過去Ｎ回（Ｎは任意の整数であり、図１９および図２０の例では５）の周波数検出結果、周波数検出結果を用いて算出された周波数利用率、その他、制御部１５０７の制御にて利用されるタイマおよびタイマ最大値が記憶されている。
周波数検出結果としては、基地局および全ての移動局における検出結果にて、少なくとも１つの検出結果が、当該周波数が利用されていることを示している場合には１が、逆に、全ての検出結果が、当該周波数が利用されていないことを示している場合には０が記憶されている。
また、周波数利用率としては、当該周波数帯域に対する過去Ｎ回の周波数検出結果における１の割合が記憶されている。
タイマとは当該周波数帯域に対して周波数検出処理を行うか否かの決定に利用される値であり、タイマ最大値とは当該周波数帯域に対して周波数検出処理が実行された後などにタイマがリセットされる値である。よって、タイマはタイマ最大値から順次減算され、０になると周波数検出処理が実行されることとなる。また、タイマ最大値が小さいことは、周波数検出処理の頻度が大きくなること、逆にタイマ最大値が大きいことは、周波数検出処理の頻度が小さくなることを意味する。
【００９４】
図１９の例では、タイマ最大値は前述の周波数利用率に従い決定され、周波数利用率が小さい場合にはタイマ最大値も小さく設定され、周波数利用率が大きい場合にはタイマ最大値も大きく設定されている。この場合、周波数利用率が小さい、すなわち当該周波数帯域を使用できる可能性が高い場合に、当該周波数帯域の検出頻度を大きくすることとなり、結果として周波数検出処理の信頼性を向上させることとなる。
【００９５】
図２０の例では、タイマ最大値は前述の周波数利用率に従い決定され、周波数利用率が大きい場合および小さい場合にはタイマ最大値が大きく設定され、周波数利用率が中程度の場合にはタイマ最大値が小さく設定されている。この場合、周波数利用率が中程度、すなわち当該周波数帯域が利用できるか否かの判断が困難である場合に、当該周波数帯域の検出頻度を大きくすることとなり、結果として周波数検出処理の効率を向上させることとなる。
【００９６】
図２１は図１９に示した構成例の変形例を示している。図２１の例では、当該周波数帯域に対する過去Ｎ回（Ｎは任意の整数であり、図２１の例では５）の周波数検出結果、周波数検出結果を用いて算出された周波数利用率、その他制御部１５０７の制御にて利用されるタイマおよびタイマ最大値が記憶されている。ここで、周波数検出結果としては、基地局および全ての移動局における検出結果にて、当該周波数が利用されていることが示されている割合が記憶されている。すなわち、１つの基地局と９の移動局にて、５の移動局が利用されていると検出した場合、検出結果としては５０が記憶される。また、周波数利用率としては、当該周波数帯域に対する過去Ｎ回の周波数検出結果の平均が記憶されている。なお、タイマおよびタイマ最大値は図１９の例と同様であるが、タイマ最大値は図２０に示した例と同様に決定することも可能である。
【００９７】
次に、図２２を用いて、ステップＳ１７０２における周波数検出対象決定方法の詳細を説明する。図２２は基地局の制御部１５０７にて行われる周波数検出対象決定処理のフローチャートである。なお、本処理は上述のように所定周期の経過をもって実施されることとする。
基地局の制御部１５０７は所定の周期が経過すると、周波数検出結果記憶部１５０６を参照して、その時点においてタイマが最小となる周波数を選択する（ステップＳ２２０１）。選択された周波数が１つであればこの周波数を検出対象とする（ステップＳ２２０２、ステップＳ２２０３）。２つ以上の周波数が選択された場合（ステップＳ２２０２）には、選択された周波数がＭ以下であるかを判定し（ステップＳ２２０４）、Ｍ以下である場合には、選択された全ての周波数を検出対象とする（ステップＳ２２０５）。ここで、Ｍは任意の整数であり、移動局に対して１回の周波数検出要求に含めることができる最大の周波数の数を意味する。選択された周波数がＭより多い場合には（ステップＳ２２０４）、この時点において周波数検出率が小さい周波数からＭの周波数を選択する（ステップＳ２２０６）。選択された周波数に対しては、タイマをタイマ最大値にリセットする（ステップＳ２２０７）。
【００９８】
次に、図２３を用いて、ステップＳ１７０５における周波数検出結果更新方法の詳細を説明する。図２３は基地局の制御部１５０７の制御により行われる周波数検出結果更新処理のフローチャートである。ここで、周波数検出結果の更新は、移動局および基地局における周波数検出結果が終了し、移動局から検出結果が通知された後に行われることとする。
基地局の制御部１５０７はまず周波数利用率を更新する（ステップＳ２３０１）。利用率の更新は、例えば周波数検出結果記憶部１５０６が図１９および図２０に示した例のように構成されていれば、最も古い周波数検出結果を削除して新規検出結果を記憶し、１と記憶されている割合を再度算出することで行う。図２１に示した例のように構成されていれば、最も古い周波数検出結果を削除して新規検出結果を記憶し、再度平均を算出することで行う。
【００９９】
続いて、更新された周波数利用率に従い、タイマ最大値を変更する必要がある場合にはこれを変更する（ステップＳ２３０２）。タイマ最大値を変更した場合、この時点において、タイマがタイマ最大値を超えている場合（ステップＳ２３０３）には、タイマをタイマ最大値にリセットする（ステップＳ２３０４）。移動局に対する周波数検出要求に複数の周波数を含めた場合には、全ての周波数について上述の処理を繰り返す（ステップＳ２３０５）。
【０１００】
上述した第６の実施形態の周波数検出方法では、無線通信への適用対象とした周波数帯域が他の無線通信システムにより利用されているか否かを検出する際に、基地局および当該基地局と無線通信可能な通信エリア内に存在する全ての移動局が検出を行うと共に、当該検出結果を用いて算出された、当該通信エリア内における周波数利用率に従い周波数帯域ごとに周波数検出頻度を制御する。例えば、周波数利用率が或る値よりも小さい周波数帯域に対して、周波数検出を行う頻度が他の周波数帯域よりも高くなるように設定する。また、周波数利用率が或る値よりも大きい周波数帯域に対して、周波数検出を行う頻度が他の周波数帯域よりも低くなるように設定する。これにより、当該通信エリア内において、当該周波数帯域が他の無線通信システムにより利用されている場所の割合および時間の割合を加味することとなる。その結果、周波数利用状況が時々刻々と変化する場合や移動局が移動を伴う場合においても、利用可能な周波数帯域を効率よくかつ高い信頼性で検出することが可能となる。
【０１０１】
（第７の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第７の実施形態について詳細に説明する。第７の実施形態の周波数検出方法を実現する移動局について図２４を参照して説明する。
図２４によると、第６の実施の形態にて説明した図１６の移動局の構成例に対して、位置情報検出部２４０２が加えられている。位置情報検出部２４０２は、ＧＰＳ（Global Positioning System）等を利用して、周波数検出処理を行う際に、当該時点における位置情報を取得するものである。
【０１０２】
次に、本実施形態での周波数検出方法について図２５を参照して説明する。以下、既に説明したステップと同様なものは同一の番号を付してその説明を省略する。
図２５に示した周波数検出方法のシーケンスチャートに従い、ステップＳ２５０１において、移動局は周波数検出結果と共に位置情報検出結果を制御データとして基地局に通知する。
【０１０３】
次に、本実施形態における周波数検出結果記憶部１５０６の構成例を説明する。第７の実施形態では、基地局の制御部１５０７は通信エリアを図２６に示すように複数のサブエリアに分割する。図２６に示した例では、基地局近傍をサブエリアＡ、その周囲をサブエリアＢからサブエリアＥまでに分割している。
この場合、図２７および図２８に示すように、周波数検出結果記憶部１５０６には各サブエリアに対応する過去Ｎ回（Ｎは任意の整数であり、図２７および図２８の例では５）の周波数検出結果、周波数検出結果を用いて算出された各サブエリアに対応する周波数利用率、各サブエリアに対応する周波数利用率から算出された、全通信エリアに対応する周波数利用率、その他、制御部１５０７の制御にて利用されるタイマおよびタイマ最大値が記憶されている。
ここで、周波数検出結果は第６の実施の形態と同様に求められ、図２７は図１９および図２０に示した例と同様であり、図２８は図２１に示した例と同様である。また、タイマおよびタイマ最大値も第６の実施の形態と同様である。全通信エリアに対応する周波数利用率は、サブエリアに対応する周波数利用率を平均することで求められる。
【０１０４】
なお、上述のように基地局には各移動局から周波数検出結果と共に当該周波数検出結果を取得した時点における位置情報が通知されているため、各移動局が属するサブエリアを把握することが可能である。
【０１０５】
また、ステップＳ１７０２における周波数検出対象決定方法およびステップＳ１７０５における周波数検出結果更新方法、は第６の実施の形態にて図２２および図２３を用いて説明した方法と同様に実施すればよい。
【０１０６】
上述した第７の実施形態の周波数検出方法では、無線通信への適用対象とした周波数帯域が他の無線通信システムにより利用されているか否かを検出する際に、基地局および当該基地局と無線通信可能な通信エリア内に存在する全ての移動局が検出を行うと共に、当該検出結果および検出を行った時点における位置情報を用いて算出された、当該通信エリア内における周波数利用率に従い周波数帯域ごとに周波数検出頻度を制御する。これにより、当該通信エリア内において、当該周波数帯域が他の無線通信システムにより利用されている場所の割合および時間の割合を加味することとなる。その結果、周波数利用状況が時々刻々と変化する場合や移動局が移動を伴う場合においても、利用可能な周波数帯域を効率よくかつ高い信頼性で検出することが可能となる。
【０１０７】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】第１から第５の実施形態の無線通信装置の一例を示すブロック図。
【図２】狭帯域ブロックを説明するための図。
【図３】或る狭帯域ブロックを選択するための選択フィルタを説明するための図。
【図４】周波数検出を行う狭帯域ブロックの周期を決める基準を示す図。
【図５】第１の実施形態での空き周波数検出の一例を示す図。
【図６】第１の実施形態での処理のフローチャート。
【図７】第１から第５の実施形態の無線通信装置の、図１とは別例を示すブロック図。
【図８】狭帯域ブロックの周期ごとに検出処理を行った場合に「使用中」と「空き」が交互に現れるような状況を説明するための図。
【図９】第２の実施形態での処理のフローチャート。
【図１０】各Stageにおける空き周波数検出を行う狭帯域ブロックの選択と、選択したブロックに対する検出処理の一例を示す図
【図１１】周波数検出処理の省略の方法について説明するための図。
【図１２】Stage2の場合の検出処理をしない狭帯域ブロックを選択する一例を示す図。
【図１３】「空き」と検出されたものが複数回連続して続いた場合に、それら連続して「空き」と検出された部分があれば、その後の周期的な検出処理を中断することを示す図。
【図１４】第６および第７の実施形態での基地局と複数の移動局とを備える無線通信システムを示す図。
【図１５】図１４の基地局の一例を示すブロック図。
【図１６】図１４の移動局の一例を示すブロック図。
【図１７】第６の実施形態の周波数検出方法のシーケンスチャート。
【図１８】或る地域での周波数帯域の利用を示す図。
【図１９】図１５の周波数検出結果記憶部の内容の第１例を示す図。
【図２０】図１５の周波数検出結果記憶部の内容の第２例を示す図。
【図２１】図１５の周波数検出結果記憶部の内容の第３例を示す図。
【図２２】図１７のステップＳ１７０２の動作を示すフローチャート。
【図２３】図１７のステップＳ１７０５の動作を示すフローチャート。
【図２４】本発明の第７の実施形態での移動局の一例を示すブロック図。
【図２５】本発明の第７の実施形態の周波数検出方法のシーケンスチャート。
【図２６】基地局の周囲の通信エリアを示す図。
【図２７】本発明の第７の実施形態での基地局内の周波数検出結果記憶部の内容の第１例を示す図。
【図２８】本発明の第７の実施形態での基地局内の周波数検出結果記憶部の内容の第２例を示す図。
【符号の説明】
【０１０９】
１０１…送受信アンテナ、１０２…アナログ処理部、１０３…ディジタル信号処理部、１０４…無線受信部、１０５、７０２…Ａ／Ｄ変換部、１０６…無線送信部、１０７…Ｄ／Ａ変換部、１０８…制御装置、１０９…処理決定部、１１０…検出結果保存用記憶装置、２０１、５０１…狭帯域ブロック、３０１…選択フィルタ、４０２、５０２…狭帯域ブロック周期、１４０１…基地局、１４０２…通信エリア、１４０３…移動局、１４０４、１４０５…無線チャネル、１５０１−１〜５…アンテナ、１５０２−１〜５…無線処理回路、１５０３−１〜２…変調回路、１５０４−１〜２…復調回路、１５０５…周波数検出回路、１５０６…周波数検出結果記憶部、１５０７、１６０１…制御部、２４０２…位置情報検出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割する分割手段と、
無線通信を行うために確保する帯域幅Ｄが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定する設定手段と、
前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無を検出する検出手段と、
受信信号が無いと検出されたブロックが複数周期にかけて連続する場合に、該受信信号が無いと検出されたブロックの間に在るブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略する制御を前記検出手段に対して行う制御手段と、を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記制御手段は、受信信号が無いと検出されたブロックが複数周期にかけて連続する場合に、連続して受信信号が無いと検出された複数個のブロックに挟まれた区間のみに対して前記受信信号の有無を検出する処理を行うよう前記検出手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割する分割手段と、
無線通信を行うために確保する帯域幅Ｄが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定する設定手段と、
前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号０として検出する第１の検出手段と、
前記受信信号の有無をステップ番号ｍ−１（ｍ＝１，２，…）として検出された複数のブロックのうちの隣接する２つの各ブロックの中間に位置する各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号ｍとして検出する第２の検出手段と、
ステップ番号ｍにおいて受信信号が有りと検出された２つのブロック間に、受信信号の有無の検出を行ったブロックが２ｍ個未満の場合には、該２つのブロック間に在る、まだ受信信号の有無を検出していないブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略する制御を前記第２の検出手段に対して行う制御手段と、を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記ステップ番号ｍまでで受信信号の有無の検出を行ったブロックで、受信信号が無いと検出されたブロックが、受信信号の有無が検出された複数のブロックのうちで複数個連続する場合に、連続して受信信号が無いと検出された複数個のブロックに挟まれた区間のみに対して前記受信信号の有無を検出する処理を行うよう前記第２の検出手段を制御することを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割する分割手段と、
無線通信を行うために確保する帯域幅Ｄが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定する設定手段と、
前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号０として検出する第１の検出手段と、
前記受信信号の有無をステップ番号ｍ−１（ｍ＝１，２，…）として検出された複数のブロックのうちの隣接する２つの各ブロックの中間に位置する各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号ｍとして検出する第２の検出手段と、
ステップ番号ｍまでに受信信号が有りと検出された２つのブロック間に、受信信号が無しと検出されたブロックが１つ以上存在する場合に、該２つのブロック間に在るブロック数＋１が前記周期に対応するブロック数よりも小さくなれば、該２つのブロック間に在る、まだ受信信号の有無を検出していないブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略する制御を前記第２の検出手段に対して行う制御手段と、を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項６】
前記検出手段は、前記帯域幅Ｄがある帯域幅以上である場合には、高い周波数帯域を優先して受信信号の有無を検出することを特徴とする請求項１または請求項３または請求項５に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記検出手段は、前記帯域幅Ｄがある帯域幅よりも小さい場合には、低い周波数帯域を優先して受信信号の有無を検出することを特徴とする請求項１または請求項３または請求項５に記載の無線通信装置。
【請求項８】
基地局および複数の移動局により構成される無線通信システムにおいて、
前記基地局は、
前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域に含まれている、周波数検出対象とする周波数帯域を前記複数の移動局に通知する通知手段と、
前記周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す基地局検出結果を取得する取得手段と、を具備し、
各前記移動局は、
前記通知された周波数帯域を受信する受信手段と、
前記受信した周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す移動局検出結果を取得する取得手段と、
前記移動局検出結果を前記基地局に送信する送信手段と、を具備し、
前記基地局は、さらに、
各前記移動局から前記移動局検出結果を受信する受信手段と、
各前記移動局検出結果と、前記基地局検出結果を記憶する記憶手段と、
前記記憶されている検出結果に基づいて、前記周波数帯域での周波数利用率を算出する算出手段と、
前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域についての前記周波数利用率に基づいて、周波数検出対象とする周波数帯域を選択する選択手段と、を具備することを特徴とする無線通信システム。
【請求項９】
基地局および複数の移動局により構成される無線通信システムにおいて、
前記基地局は、
前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域に含まれている、周波数検出対象とする周波数帯域を前記複数の移動局に通知する通知手段と、
前記周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す基地局検出結果を取得する取得手段と、を具備し、
各前記移動局は、
前記通知された周波数帯域を受信する受信手段と、
前記受信した周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す移動局検出結果を取得する取得手段と、
前記移動局検出結果を取得した時点での位置情報を取得する取得手段と、
前記移動局検出結果および前記位置情報を前記基地局に送信する送信手段と、を具備し、
前記基地局は、さらに、
各前記移動局から前記移動局検出結果を受信する受信手段と、
各前記移動局検出結果および各前記位置情報と、前記基地局検出結果を記憶する記憶手段と、
前記記憶されている検出結果および位置情報に基づいて、前記周波数帯域での周波数利用率を算出する算出手段と、
前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域についての前記周波数利用率に基づいて、周波数検出対象とする周波数帯域を選択する選択手段と、を具備することを特徴とする無線通信システム。
【請求項１０】
前記算出手段は、複数回数の前記移動局検出結果および複数回数の前記基地局検出結果に基づいて、前記周波数利用率を算出することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記選択手段は、前記周波数利用率が或る値よりも小さい周波数帯域に対して、周波数検出を行う頻度が他の周波数帯域よりも高くなるように設定することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記選択手段は、前記周波数利用率が或る値よりも大きい周波数帯域に対して、周波数検出を行う頻度が他の周波数帯域よりも低くなるように設定することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記周波数領域が、予め他の無線通信システムに割り当てられている周波数帯域を含むことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の周波数検出方法。
【請求項１４】
受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割し、
無線通信を行うために確保する帯域幅Ｄが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定し、
前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無を検出し、
受信信号が無いと検出されたブロックが複数周期にかけて連続する場合に、該受信信号が無いと検出されたブロックの間に在るブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１５】
受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割し、
無線通信を行うために確保する帯域幅Ｄが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定し、
前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号０として検出し、
前記受信信号の有無をステップ番号ｍ−１（ｍ＝１，２，…）として検出された複数のブロックのうちの隣接する２つの各ブロックの中間に位置する各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号ｍとして検出し、
ステップ番号ｍにおいて受信信号が有りと検出された２つのブロック間に、受信信号の有無の検出を行ったブロックが２ｍ個未満の場合には、該２つのブロック間に在る、まだ受信信号の有無を検出していないブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１６】
受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割し、
無線通信を行うために確保する帯域幅Ｄが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定し、
前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号０として検出し、
前記受信信号の有無をステップ番号ｍ−１（ｍ＝１，２，…）として検出された複数のブロックのうちの隣接する２つの各ブロックの中間に位置する各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号ｍとして検出し、
ステップ番号ｍまでに受信信号が有りと検出された２つのブロック間に、受信信号が無しと検出されたブロックが１つ以上存在する場合に、該２つのブロック間に在るブロック数＋１が前記周期に対応するブロック数よりも小さくなれば、該２つのブロック間に在る、まだ受信信号の有無を検出していないブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１７】
基地局および複数の移動局により構成される無線通信システムで使用される無線通信方法において、
前記基地局では、
前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域に含まれている、周波数検出対象とする周波数帯域を前記複数の移動局に通知し、
前記周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す基地局検出結果を取得し、
各前記移動局では、
前記通知された周波数帯域を受信し、
前記受信した周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す移動局検出結果を取得し、
前記移動局検出結果を前記基地局に送信し、
前記基地局では、さらに、
各前記移動局から前記移動局検出結果を受信し、
各前記移動局検出結果と、前記基地局検出結果を記憶し、
前記記憶されている検出結果に基づいて、前記周波数帯域での周波数利用率を算出し、
前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域についての前記周波数利用率に基づいて、周波数検出対象とする周波数帯域を選択することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１８】
基地局および複数の移動局により構成される無線通信システムで使用される無線通信方法において、
前記基地局では、
前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域に含まれている、周波数検出対象とする周波数帯域を前記複数の移動局に通知し、
前記周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す基地局検出結果を取得し、
各前記移動局では、
前記通知された周波数帯域を受信し、
前記受信した周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す移動局検出結果を取得し、
前記移動局検出結果を取得した時点での位置情報を取得し、
前記移動局検出結果および前記位置情報を前記基地局に送信し、
前記基地局では、さらに、
各前記移動局から前記移動局検出結果を受信し、
各前記移動局検出結果および各前記位置情報と、前記基地局検出結果を記憶し、
前記記憶されている検出結果および位置情報に基づいて、前記周波数帯域での周波数利用率を算出し、
前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域についての前記周波数利用率に基づいて周波数検出対象とする周波数帯域を選択することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１】
受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割する分割手段と、
無線通信を行うために確保する帯域幅Ｄが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定する設定手段と、
前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無を検出する検出手段と、
受信信号が無いと検出されたブロックが複数周期にかけて連続する場合に、該受信信号が無いと検出されたブロックの間に在るブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略する制御を前記検出手段に対して行う制御手段と、を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記制御手段は、受信信号が無いと検出されたブロックが複数周期にかけて連続する場合に、連続して受信信号が無いと検出された複数個のブロックに挟まれた区間のみに対して前記受信信号の有無を検出する処理を行うよう前記検出手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割する分割手段と、
無線通信を行うために確保する帯域幅Ｄが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定する設定手段と、
前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号０として検出する第１の検出手段と、
前記受信信号の有無をステップ番号ｍ−１（ｍ＝１，２，…）として検出された複数のブロックのうちの隣接する２つの各ブロックの中間に位置する各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号ｍとして検出する第２の検出手段と、
ステップ番号ｍにおいて受信信号が有りと検出された２つのブロック間に、受信信号の有無の検出を行ったブロックが２ｍ個未満の場合には、該２つのブロック間に在る、まだ受信信号の有無を検出していないブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略する制御を前記第２の検出手段に対して行う制御手段と、を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記ステップ番号ｍまでで受信信号の有無の検出を行ったブロックで、受信信号が無いと検出されたブロックが、受信信号の有無が検出された複数のブロックのうちで複数個連続する場合に、連続して受信信号が無いと検出された複数個のブロックに挟まれた区間のみに対して前記受信信号の有無を検出する処理を行うよう前記第２の検出手段を制御することを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割する分割手段と、
無線通信を行うために確保する帯域幅Ｄが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定する設定手段と、
前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号０として検出する第１の検出手段と、
前記受信信号の有無をステップ番号ｍ−１（ｍ＝１，２，…）として検出された複数のブロックのうちの隣接する２つの各ブロックの中間に位置する各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号ｍとして検出する第２の検出手段と、
ステップ番号ｍまでに受信信号が有りと検出された２つのブロック間に、受信信号が無しと検出されたブロックが１つ以上存在する場合に、該２つのブロック間に在るブロック数＋１が前記周期に対応するブロック数よりも小さくなれば、該２つのブロック間に在る、まだ受信信号の有無を検出していないブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略する制御を前記第２の検出手段に対して行う制御手段と、を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項６】
前記検出手段は、前記帯域幅Ｄがある帯域幅以上である場合には、高い周波数帯域を優先して受信信号の有無を検出することを特徴とする請求項１または請求項３または請求項５に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記検出手段は、前記帯域幅Ｄがある帯域幅よりも小さい場合には、低い周波数帯域を優先して受信信号の有無を検出することを特徴とする請求項１または請求項３または請求項５に記載の無線通信装置。
【請求項８】
基地局および複数の移動局により構成される無線通信システムにおいて、
前記基地局は、
前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域に含まれている、周波数検出対象とする周波数帯域を前記複数の移動局に通知する通知手段と、
前記周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す基地局検出結果を取得する取得手段と、を具備し、
各前記移動局は、
前記通知された周波数帯域を受信する受信手段と、
前記受信した周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す移動局検出結果を取得する取得手段と、
前記移動局検出結果を前記基地局に送信する送信手段と、を具備し、
前記基地局は、さらに、
各前記移動局から前記移動局検出結果を受信する受信手段と、
各前記移動局検出結果と、前記基地局検出結果を記憶する記憶手段と、
前記記憶されている検出結果に基づいて、前記周波数帯域での周波数利用率を算出する算出手段と、
前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域についての前記周波数利用率に基づいて、周波数検出対象とする周波数帯域を選択する選択手段と、を具備することを特徴とする無線通信システム。
【請求項９】
基地局および複数の移動局により構成される無線通信システムにおいて、
前記基地局は、
前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域に含まれている、周波数検出対象とする周波数帯域を前記複数の移動局に通知する通知手段と、
前記周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す基地局検出結果を取得する取得手段と、を具備し、
各前記移動局は、
前記通知された周波数帯域を受信する受信手段と、
前記受信した周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す移動局検出結果を取得する取得手段と、
前記移動局検出結果を取得した時点での位置情報を取得する取得手段と、
前記移動局検出結果および前記位置情報を前記基地局に送信する送信手段と、を具備し、
前記基地局は、さらに、
各前記移動局から前記移動局検出結果を受信する受信手段と、
各前記移動局検出結果および各前記位置情報と、前記基地局検出結果を記憶する記憶手段と、
前記記憶されている検出結果および位置情報に基づいて、前記周波数帯域での周波数利用率を算出する算出手段と、
前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域についての前記周波数利用率に基づいて、周波数検出対象とする周波数帯域を選択する選択手段と、を具備することを特徴とする無線通信システム。
【請求項１０】
前記算出手段は、複数回数の前記移動局検出結果および複数回数の前記基地局検出結果に基づいて、前記周波数利用率を算出することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記選択手段は、前記周波数利用率が或る値よりも小さい周波数帯域に対して、周波数検出を行う頻度が他の周波数帯域よりも高くなるように設定することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記選択手段は、前記周波数利用率が或る値よりも大きい周波数帯域に対して、周波数検出を行う頻度が他の周波数帯域よりも低くなるように設定することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記周波数領域が、予め他の無線通信システムに割り当てられている周波数帯域を含むことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の周波数検出方法。
【請求項１４】
受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割し、
無線通信を行うために確保する帯域幅Ｄが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定し、
前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無を検出し、
受信信号が無いと検出されたブロックが複数周期にかけて連続する場合に、該受信信号が無いと検出されたブロックの間に在るブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１５】
受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割し、
無線通信を行うために確保する帯域幅Ｄが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定し、
前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号０として検出し、
前記受信信号の有無をステップ番号ｍ−１（ｍ＝１，２，…）として検出された複数のブロックのうちの隣接する２つの各ブロックの中間に位置する各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号ｍとして検出し、
ステップ番号ｍにおいて受信信号が有りと検出された２つのブロック間に、受信信号の有無の検出を行ったブロックが２ｍ個未満の場合には、該２つのブロック間に在る、まだ受信信号の有無を検出していないブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１６】
受信することができる全帯域幅Ｗを、帯域幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗ）の複数のブロックに分割し、
無線通信を行うために確保する帯域幅Ｄが完全に含まれる最小のブロック数を周期として設定し、
前記周期ごとの各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号０として検出し、
前記受信信号の有無をステップ番号ｍ−１（ｍ＝１，２，…）として検出された複数のブロックのうちの隣接する２つの各ブロックの中間に位置する各ブロックにおいて受信信号の有無をステップ番号ｍとして検出し、
ステップ番号ｍまでに受信信号が有りと検出された２つのブロック間に、受信信号が無しと検出されたブロックが１つ以上存在する場合に、該２つのブロック間に在るブロック数＋１が前記周期に対応するブロック数よりも小さくなれば、該２つのブロック間に在る、まだ受信信号の有無を検出していないブロックに対しては前記受信信号の有無の検出を省略することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１７】
基地局および複数の移動局により構成される無線通信システムで使用される無線通信方法において、
前記基地局では、
前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域に含まれている、周波数検出対象とする周波数帯域を前記複数の移動局に通知し、
前記周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す基地局検出結果を取得し、
各前記移動局では、
前記通知された周波数帯域を受信し、
前記受信した周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す移動局検出結果を取得し、
前記移動局検出結果を前記基地局に送信し、
前記基地局では、さらに、
各前記移動局から前記移動局検出結果を受信し、
各前記移動局検出結果と、前記基地局検出結果を記憶し、
前記記憶されている検出結果に基づいて、前記周波数帯域での周波数利用率を算出し、
前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域についての前記周波数利用率に基づいて、周波数検出対象とする周波数帯域を選択することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１８】
基地局および複数の移動局により構成される無線通信システムで使用される無線通信方法において、
前記基地局では、
前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域に含まれている、周波数検出対象とする周波数帯域を前記複数の移動局に通知し、
前記周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す基地局検出結果を取得し、
各前記移動局では、
前記通知された周波数帯域を受信し、
前記受信した周波数帯域が他の無線通信システムに使用されているか否かを示す移動局検出結果を取得し、
前記移動局検出結果を取得した時点での位置情報を取得し、
前記移動局検出結果および前記位置情報を前記基地局に送信し、
前記基地局では、さらに、
各前記移動局から前記移動局検出結果を受信し、
各前記移動局検出結果および各前記位置情報と、前記基地局検出結果を記憶し、
前記記憶されている検出結果および位置情報に基づいて、前記周波数帯域での周波数利用率を算出し、
前記複数の移動局との無線通信に使用する周波数領域についての前記周波数利用率に基づいて周波数検出対象とする周波数帯域を選択することを特徴とする無線通信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２００７−１５０８３６（Ｐ２００７−１５０８３６Ａ）
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４３９０７（Ｐ２００５−３４３９０７）
【出願日】平成１７年１１月２９日（２００５．１１．２９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２９日（２００５．１１．２９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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