JP5565082B2

JP5565082B2 - 送信電力決定方法、通信装置及びプログラム

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Publication number: JP5565082B2
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Description

本発明は、送信電力決定方法、通信装置及びプログラムに関する。

近年、一次利用される周波数帯（スペクトラム）の利用状況に応じて、その周波数帯を二次的な通信サービスに利用できるようにするための議論が進められている。例えば、米国のデジタルＴＶ放送の周波数帯に含まれる未使用のチャネル（ＴＶホワイトスペース）を無線通信に開放するための標準規格がＩＥＥＥ８０２．２２ワーキンググループにおいて検討されている（下記非特許文献１参照）。

また、２００８年１１月のＦＣＣ（Federal Communications Commission）からの勧告によれば、一定の条件を満たして許可を受けた通信装置を用いてＴＶホワイトスペースを二次利用することが認められる方向にある。このＦＣＣの勧告は、ＴＶホワイトスペースの二次利用の標準化の先駆けであるＩＥＥＥ８０２．２２の上記標準規格を容認すると共に、ＩＥＥＥのＮｅｗＳｔｕｄｙＧｒｏｕｐの動きもカバーするものであった。技術的な内容としては、例えば、既存の技術を用いて−１１４［ｄＢｍ］（例えばＮＦ（Noise Figure）＝１１［ｄＢ］だとすると、ＳＮＲ＝−１９［ｄＢ］程度）レベルの信号検知を行うことが要求されるため、地理位置情報データベースアクセス（Geo-location Database Access）のような補助的な機能が必要となる見込みである（下記非特許文献２参照）。また、ＦＣＣは、新たな二次利用のためのチャネルとして、５ＧＨｚ帯の一部の２５０ＭＨｚの帯域を開放することを模索している。

また、ＥＵでは、長期的な戦略の下、ＤＳＡ（Dynamic Spectrum Access）を実現するためのＣＰＣ（Cognitive Pilot Channel）と呼ばれる専用の制御チャネルを全世界共通で割当てようとする動きもある。ＣＰＣの割当てについては、２０１１年のＩＴＵ（International Telecommunication Union）−ＷＰ１１のアジェンダに組み込まれている。さらに、ＤＳＡを行う二次利用システムのための技術検討は、ＩＥＥＥのＳＣＣ（Standards Coordinating Committee）４１においても進められている。

このような背景において、近年、放送システム、衛星通信システム又は移動体通信システムなどを一次システム（Primary System）と仮定した場合の周波数帯の二次利用（Secondary Usage）に関するいくつかの研究報告がなされている。例えば、下記非特許文献３は、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）のＴＶホワイトスペース上でＩＥＥＥ８０２．１１ａ標準を使用して無線システムを運用する場合のシステムアーキテクチャを提案している。また、下記非特許文献４は、同様にＴＶホワイトスペースを対象とし、一次システムのサービスエリアの位置情報を外部情報として活用する形態を提案している。

周波数帯の二次利用に際しては、二次利用する側のシステム（二次システム（Secondary System））には、通常、一次システムの通信の品質を低下させることのないような運用が求められる。そのため、二次システムにおいて無線信号を送信する場合、その送信電力を制御して一次システムのノードに干渉を与えることを避けることが望ましい。

このような送信電力の制御に関し、下記非特許文献３又は４のようなＴＶホワイトスペースの二次利用のケースでは、二次利用されるチャネルが完全に使用されてないことを事前に確認できるため、多くの場合最大のレベルの送信電力を使用してよいと判断され得る。一方、下記非特許文献５は、優先度の低いシステムにおける送信電力を適応的に制御し、優先度の高いシステムのノードを保護することを提案している。

さらに、下記非特許文献６は、場所に応じてフェージングなどの影響により端末の受信環境が変化する移動体通信システムなどのシステムを一次システムとした場合に、その一次システムにおける二次利用前後の通信容量の比（通信容量保持率）を保護基準として採用し、その通信容量保持率を充足するための送信電力制御の手法を提案している。

「IEEE802.22 WG on WRANs」、［online］、［２００９年１月５日検索］、インターネット＜URL：http://www.ieee802.org/22/＞「SECOND REPORT AND ORDER AND MEMORANDUM OPINION AND ORDER」、［online］、［２００９年７月１０日検索］、インターネット＜URL：http://hraunfoss.fcc.gov/edocs_public/attachmatch/FCC-08-260A1.pdf＞ Alan Bok et al., "Cognitive Radio System using IEEE802.11a over UHF TVWS", Motorola, Oct 2008 D.Gueny et al., "Geo-location database techniques for incubent protection in the TV White space", DySPAN, Oct 2008 H.Fujii and H.Yoshino (NTT docomo), "Spectrum sharing by adaptive transmit power control for low priority system and its achievable capacity", CrownCom, May 2008 稲毛他、"プライマリ通信容量保持率に基づくコグニティブ無線周波数共用の検討"，IEICE Technical Report SR2009, May 2009

ここで、限りある周波数帯を十分に有効利用するためには、上述したようなホワイトスペース、即ち一次利用に係る通信サービス（以下、第１の通信サービスという）が提供されていない領域における周波数帯の二次利用を実現するだけでは十分でない。その１つの理由は、ホワイトスペースの二次利用が、特定の地域において中長期的に見て明らかに空いている周波数帯を活用しようとするものであって、事実上の利用機会は第１の通信サービスのユーザが少ないエリアに限定されるためである。また、例えば、米国におけるＴＶホワイトスペースの二次利用については、その周波数帯の一部がオークションの対象となり、二次利用のために残される帯域は小さいものとなることが予測されている。

そこで、例えば、第１の通信サービスのコーディネータ（例えば基地局）の許可を受けて当該第１の通信サービスのサービスエリアの内部で周波数帯を二次利用することが考えられる。また、例えば、第１の通信サービスのサービスエリアの内部又は周辺部の領域であって、シャドウイング（遮蔽）又はフェージングなどの影響により信号の受信状況が比較的良好でない領域において、第１の通信サービスには使用できない周波数帯を二次利用することも考えられる。このような二次利用のケースでは、一次システムのノード（以下、一次利用ノードという）と二次システムのノード（以下、二次利用ノードという）とが互いにより近い位置にいることが想定される。そのため、より適応性を向上させて干渉を抑える送信電力制御の仕組みが望まれる。例えば、上記非特許文献６に記載の手法では、１つのセルにおける一次システムの全体の通信容量を一定の割合で減少させ、その減少分を二次システムに割当てるため、結果として、１つの一次利用ノードにおける無線信号（一次信号（Primary Signal）の受信が周囲の二次利用ノードからの干渉によって局所的に困難となるリスクが残されている。

従って、本発明は、周波数帯の二次利用に際しての送信電力制御の適応性を向上させて一次システムに与える干渉を抑制することのできる、新規かつ改良された送信電力決定方法、通信装置及びプログラムを提供しようとするものである。

本発明のある実施形態によれば、第１の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第２の通信サービスに許容される送信電力を決定するための方法であって、上記第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質と、上記第１の通信サービスにおける干渉レベル又は雑音レベルと、上記第２の通信サービスの無線信号を送信する１以上の二次利用ノードについての通信経路上の経路損失とに基づいて、上記許容される送信電力を決定するステップ、を含む方法が提供される。

かかる構成によれば、周波数帯を二次利用する第２の通信サービスに許容される送信電力は、上記第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質と、上記第１の通信サービスにおける干渉レベル又は雑音レベルと、上記第２の通信サービスの無線信号を送信する１以上の二次利用ノードについての通信経路上の経路損失とに基づいて、適応的に決定される。

また、上記第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の上記品質は、当該第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の受信レベルと信号対干渉及び雑音比を用いて表されてもよい。

また、上記方法は、上記第１の通信サービスの無線信号を受信する一次利用ノードの位置を表す位置データを保持しているデータベースから当該位置データを取得するステップと、上記位置データにより表される上記一次利用ノードの位置、及び上記１以上の二次利用ノードの位置に基づいて、上記１以上の二次利用ノードについての通信経路における上記経路損失を算出するステップと、をさらに含んでもよい。

また、上記方法は、上記データベースにアクセス可能な一次利用ノードにより実行され、当該一次利用ノードから、決定された上記許容される送信電力を上記１以上の二次利用ノードのうちのいずれかのノードへ通知するステップ、をさらに含んでもよい。

また、上記方法は、上記１以上の二次利用ノードのうち上記第２の通信サービスのコーディネータの役割を有するノードにより実行されてもよい。

また、上記方法は、上記１以上の二次利用ノードのうち上記第２の通信サービスのコーディネータの役割を有するノードにより実行され、上記許容される送信電力の決定の際に上記コーディネータの役割を有するノードが上記第１の通信サービスの無線信号を受信する一次利用ノードの位置を表す位置データを取得できない場合には、上記許容される送信電力は、さらに上記一次利用ノードに干渉を与える可能性を低減するためのマージンを算入して決定されてもよい。

また、上記マージンは、上記二次利用ノードの想定される数に依存した値をとってもよい。

また、本発明の別の実施形態によれば、第１の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第２の通信サービスの無線信号を送信可能な通信部と、上記第２の通信サービスに許容される送信電力を決定する制御部と、を備え、上記制御部は、上記第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質と、上記第１の通信サービスにおける干渉レベル又は雑音レベルと、上記第２の通信サービスの無線信号を送信する１以上の二次利用ノードについての通信経路上の経路損失とに基づいて、上記許容される送信電力を決定する、通信装置が提供される。

また、本発明の別の実施形態によれば、第１の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第２の通信サービスの無線信号を送信可能な通信部、を備える通信装置を制御するコンピュータを、上記第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質と、上記第１の通信サービスにおける干渉レベル又は雑音レベルと、上記第２の通信サービスの無線信号を送信する１以上の二次利用ノードについての通信経路上の経路損失とに基づいて、上記第２の通信サービスに許容される送信電力を決定する制御部、として機能させるためのプログラムが提供される。

また、本発明の別の実施形態によれば、第１の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第２の通信サービスの無線信号を送信する二次利用ノードとの間で通信可能な通信部と、上記第２の通信サービスに許容される送信電力を決定する制御部と、を備え、上記制御部は、上記第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質と、上記第１の通信サービスにおける干渉レベル又は雑音レベルと、１以上の二次利用ノードについての通信経路上の経路損失とに基づいて、上記許容される送信電力を決定する、通信装置が提供される。

また、本発明の別の実施形態によれば、第１の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第２の通信サービスの無線信号を送信する二次利用ノードとの間で通信可能な通信部、を備える通信装置を制御するコンピュータを、上記第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質と、上記第１の通信サービスにおける干渉レベル又は雑音レベルと、１以上の二次利用ノードについての通信経路上の経路損失とに基づいて、上記第２の通信サービスに許容される送信電力を決定する制御部、として機能させるためのプログラムが提供される。

以上説明したように、本発明に係る送信電力決定方法、通信装置及びプログラムによれば、周波数帯の二次利用に際しての送信電力制御の適応性を向上させて一次システムに与える干渉を抑制することができる。

周波数帯の二次利用により一次利用ノードが干渉を受ける第１の例を示す模式図である。周波数帯の二次利用により一次利用ノードが干渉を受ける第２の例を示す模式図である。通信方式及びチャネル方向に応じた干渉の影響について説明するための第１の模式図である。通信方式及びチャネル方向に応じた干渉の影響について説明するための第２の模式図である。通信方式及びチャネル方向に応じた干渉の影響について説明するための第３の模式図である。通信方式及びチャネル方向に応じた干渉の影響について説明するための第４の模式図である。第２の通信サービス間の干渉について説明するための第１の模式図である。第２の通信サービス間の干渉について説明するための第２の模式図である。第１の実施形態に係る通信システムの概要について説明するための説明図である。第１の実施形態に係る管理ノードの論理的な構成の一例を示すブロック図である。第１の実施形態に係る送信電力決定処理の流れの一例を示すフローチャートである。第１の実施形態に係る送信電力分配処理の流れの一例を示すフローチャートである。第１の実施形態に係る端末装置の論理的な構成の一例を示すブロック図である。第１の実施形態に係る端末装置における送信電力制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。第２の実施形態に係る通信システムの概要について説明するための説明図である。第２の実施形態に係る管理ノードの論理的な構成の一例を示すブロック図である。第２の実施形態に係る端末措置の論理的な構成の一例を示すブロック図である。第２の実施形態に係る送信電力決定処理の流れの一例を示すフローチャートである。ＴＶバンドへの適用について説明するための説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付すことにより重複説明を省略する。

また、以下の順序にしたがって当該「発明を実施するための形態」を説明する。
１．一実施形態に係る干渉制御モデル
１−１．周波数帯の二次利用による干渉の例
１−２．干渉制御モデルの説明
１−３．二次利用のためのチャネルの比較
１−４．第２の通信サービス間の干渉の検討
１−５．第２の通信サービス間の送信電力の分配
１−６．二次利用という用語の範囲
２．第１の実施形態
２−１．通信システムの概要
２−２．管理ノードの構成例
２−３．端末装置の構成例
２−４．第１の実施形態のまとめ
２−５．変形例
３．第２の実施形態
３−１．通信システムの概要
３−２．管理ノードの構成例
３−３．端末装置の構成例
３−４．第２の実施形態のまとめ
４．ＴＶバンドへの適用

＜１．一実施形態に係る干渉制御モデル＞
［１−１．周波数帯の二次利用による干渉の例］
まず、図１Ａ及び図１Ｂを参照しながら、周波数帯の二次利用により一次利用ノードが干渉を受ける簡略化された事例について説明する。図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ、周波数帯の二次利用により一次システムに含まれるいずれかの一次利用ノードが干渉を受ける一例を示す模式図である。

図１Ａを参照すると、第１の通信サービスのセル１０の内部に、一次利用ノードＰｎ_１及びＰｎ_２が位置している。このうち、一次利用ノードＰｎ_１は、セル１０の内部に位置する端末装置（ユーザ機器（ＵＥ：User Equipment）ともいう）に第１の通信サービスを提供する基地局（ＰＢＳ：Primary Base Station）である。第１の通信サービスは、例えば、デジタルＴＶ放送サービス、衛星通信サービス、又は移動体通信サービスなどを含む任意の通信サービスであってよい。一方、一次利用ノードＰｎ_２は、第１の通信サービスの提供を受ける端末装置（ＰＵＥ：Primary User Equipment）である。一次利用ノードＰｎ_１と一次利用ノードＰｎ_２及び図中の他の一次利用ノードは、第１の通信サービスに割当てられた周波数帯を使用して無線信号を送受信することにより、一次システムを形成する。

また、図１Ａには、セル１０の内部に位置する複数の二次利用ノードＳｎ_１、Ｓｎ_２、Ｓｎ_３及びＳｎ_４も示されている。これら二次利用ノードは、所定のスペクトラムポリシー（周波数利用規定）に従って、第１の通信サービスに割当てられた周波数帯の一部又は全部を使用して（即ち、当該周波数帯を二次利用して）第２の通信サービスを運用し、二次システムを形成する。第２の通信サービスは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ／ｓ、Ｚｉｇｂｅｅ、又はＷｉＭｅｄｉａなどの任意の無線通信プロトコルに従って実現される無線通信サービスであってよい。１つのセル内において複数の二次システムが形成されてもよく、図１Ａの例では、セル１０の内部の領域１２ａ、領域１２ｂ、及び領域１２ｃにおいてそれぞれ異なる二次システムが形成されている。なお、ここでは説明の明瞭さの観点から一次利用ノードと二次利用ノードとを分けて説明しているが、一次利用ノードの一部が二次利用ノードとして動作してもよい。

図１Ａに示したように、第１の通信サービスのセル１０の内部で第２の通信サービスが運用される場合、その第２の通信サービスのために送信される無線信号が第１の通信サービスに干渉するおそれがある。図１Ａの例は、二次利用ノードＳｎ_１、Ｓｎ_２及びＳｎ_３から送信された無線信号が一次利用ノードＰｎ_２から一次利用ノードＰｎ_１へ送信されたアップリンク信号に干渉する可能性を示している。この場合、一次利用ノードＰｎ_１は、アップリンク信号を正常に受信できず、又は受信できたとしても所望のサービス品質を得られないおそれがある。

図１Ａと同様に、図１Ｂにおいても、第１の通信サービスのセル１０の内部に、一次利用ノードＰｎ_１及びＰｎ_２が位置し、基地局である一次利用ノードＰｎ_１から端末装置である一次利用ノードＰｎ_２に第１の通信サービスが提供されている。また、第１の通信サービスのセル１０の内部に、二次利用ノードＳｎ_１、Ｓｎ_２、Ｓｎ_３及びＳｎ_４が示されている。図１Ｂの例では、二次利用ノードＳｎ_１、Ｓｎ_２、Ｓｎ_３及びＳｎ_４から送信された無線信号が一次利用ノードＰｎ_１から一次利用ノードＰｎ_２へ送信されたダウンリンク信号に干渉する可能性を示している。この場合、一次利用ノードＰｎ_２は、ダウンリンク信号を正常に受信できず、又は受信できたとしてもやはり所望のサービス品質を得られないおそれがある。

周波数帯の二次利用によるこのような干渉を防ぎ、第１の通信サービスに通信品質の低下などの悪影響を与えないための１つの解決策は、二次利用ノードからの無線信号の送信に使用される送信電力を低くすることである。その反面、送信電力が低いと第２の通信サービスの通信容量が減少し通信品質も低下する。そのため、第１の通信サービスへの干渉を与えない範囲で、第２の通信サービスのための送信電力を可能な限り高めることが有益である。そこで、次に、周波数帯の二次利用による第１の通信サービスへの干渉と二次利用ノードにおいて使用される送信電力との間の関係について説明する。

［１−２．干渉制御モデルの説明］
二次利用により干渉を与える側の二次利用ノードと干渉を受ける側の一次利用ノード（以下、被干渉ノードという）との１対１の関係に着目した場合に、その干渉が当該被干渉ノードにおいて許容されるためには、次の関係式（１）が満たされている必要がある。なお、被干渉ノードとは、例えば、図１Ａの一次利用ノードＰｎ_１又は図１Ｂの一次利用ノードＰｎ_２に相当し得る。

ここで、ＳＩＮＲ_requiredは、被干渉ノードにおいて要求される最小のＳＩＮＲ（信号対干渉及び雑音比：Signal to Interference and Noise Ratio）を表す。ＳＩＮＲ_requiredは、例えば、被干渉ノードの最小受信感度、又はＱｏＳ（Quality of Service）に応じて与えられる最小のＳＩＮＲなどであってよい。また、Ｐ_{rx_primary,primary}は第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の受信レベル、Ｐ_{rx_primary,secondary}は二次利用ノードから送信される無線信号の被干渉ノードにおける受信レベルをそれぞれ表す。また、Ｎ_primaryは、被干渉ノードに適用され得る干渉又は雑音レベル（干渉レベル及び雑音レベルの一方又は双方を含む）を表す。

また、無線信号の受信レベルは、次の式（２）及び（３）に示したように、無線信号の送信電力と経路損失とにより表される。

ここで、Ｐ_{tx_secondary}は二次利用ノードにおける無線信号の送信電力、Ｌ_{path_tx_secondary}は二次利用ノードから被干渉ノードまでの通信経路上の経路損失を表す。また、Ｐ_{tx_primary}は第１の通信サービスにおける無線信号の送信電力、Ｌ_{path_tx_primary}は第１の通信サービスにおける無線信号の通信経路上の経路損失を表す。よって、上記関係式（１）は、次式のように変形される。

なお、式（１）、式（４）に含まれる干渉又は雑音レベルＮ_primaryは、一例として、ボルツマン定数ｋ＝１．３８×１０^-23［Ｊ／Ｋ］、絶対温度Ｔ［Ｋ］、雑音指数（ノイズ・フィギュア）ＮＦ及び帯域ＢＷ［Ｈｚ］を用いて、次式のように計算され得る。

ここで、Ｉ_primaryは、第１の通信サービスにおける隣接セル間干渉、並びにフェムトセル、小規模セル若しくはリレーノードがマクロセルにオーバレイされるようなヘテロジーニアス環境下におけるセル内の干渉、又は帯域外放射による干渉などを含み得る。また、無線信号の通信経路上の経路損失は通常は２つのノード間の距離ｄに依存し、一例として、次式のように計算され得る。

ここで、ｄ₀は参照距離、λはキャリア周波数の波長、ｎは伝播係数である。

次に、関係式（４）はさらに次式のように変形される。

この関係式（７）が充足されるように二次利用ノードの送信電力が制御されれば、少なくとも二次利用ノードと被干渉ノードとの局所的な１対１の関係においては、その干渉は被干渉ノードにおいて許容され得る。さらに、複数の二次利用ノードが存在する場合には、干渉源となる二次利用ノードの総数をｎとすると、次の関係式を満たすことが求められる。

従って、第２の通信サービスにおいても可能な限り大きな通信容量又は高い通信品質を確保することを前提とすれば、全体として第２の通信サービスに許容される干渉電力レベルＩ_acceptableは、次式で与えられる。

ここで、式（９）における右辺のパラメータ及び左辺の経路損失Ｌ_{path_tx_secondary,i}の値は既知であるため、干渉電力レベルＩ_acceptableに応じた送信電力Ｐ_{tx_secondary,i}のみが決定すべきパラメータとなる。式（９）は、二次システムが一次システムに与えることが許容される干渉電力の総和量を評価するための評価式であると理解されてもよい。

即ち、第１の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する二次利用ノードは、個々の被干渉ノードに着目した場合に、送信電力が全体として式（９）を満たす範囲で、送信電力を制御することが望ましい。

［１−３．二次利用のためのチャネルの比較］
図２Ａ〜図２Ｄは、第１の通信サービスに使用される通信方式及びチャネル方向に応じた、二次利用の際の干渉の影響について説明するための模式図である。

各図には、基地局である一次利用ノードＰｎ_１、並びにＰＵＥである３つの一次利用ノードＰｎ_２、Ｐｎ_３及びＰｎ_４が示されている。これら一次利用ノードＰｎ_１、Ｐｎ_２、Ｐｎ_３及びＰｎ_４は、図２Ａ及び図２Ｂの例では、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：直交周波数分割多重アクセス）方式を使用して一次システムを形成する。その場合の一次システムは、例えば、ＷｉＭＡＸ（登録商標）システム、ＬＴＥ（Long Term Evolution）システム、又はＬＴＥ−Ａ（LTE−Advanced）システムなどであってよい。また、一次利用ノードＰｎ_１、Ｐｎ_２、Ｐｎ_３及びＰｎ_４は、図２Ｃ及び図２Ｄの例では、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access：符号分割多重アクセス）方式を使用して一次システムを形成する。その場合の一次システムは、例えば、ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）又はＷ−ＣＤＭＡ（Wideband-CDMA）などであってよい。

また、各図には、二次利用ノードＳｎ_１も示されている。二次利用ノードＳｎ_１は、領域１２ｄ内に位置する他の二次利用ノードとの間で第２の通信サービスのための無線信号（二次信号（Secondary Signal））を送受信し、それにより一次利用ノードＰｎ_１、Ｐｎ_２、Ｐｎ_３及びＰｎ_４への干渉が生じ得る。その干渉の影響範囲は、以下に説明するように、二次利用の対象となる第１の通信サービスの通信方式及びチャネル方向に依存する。

まず、図２Ａに関し、ＯＦＤＭＡ方式のアップリンクチャネルが二次利用される場合、干渉は、一次システムのいずれか１つのＰＵＥから基地局へのアップリンク信号についてのみ生じ得る。図２Ａの例では、一次利用ノードＰｎ_２から一次利用ノード（基地局）Ｐｎ_１へのアップリンク信号に、二次利用ノードＳｎ_１からの二次信号が干渉している。この場合、他のＰＵＥからのアップリンク信号は、異なるリソースブロック（又は異なる周波数スロット若しくは時間スロット）に予め割当てられるため、二次信号の影響を受けない。

次に、図２Ｂに関し、ＯＦＤＭＡ方式のダウンリンクチャネルが二次利用される場合、干渉は、一次システムの基地局から各ＰＵＥへのダウンリンク信号について生じ得る。図２Ｂの例では、一次利用ノード（基地局）Ｐｎ_１から一次利用ノードＰｎ_２、Ｐｎ_３及びＰｎ_４へのダウンリンク信号に、二次利用ノードＳｎ_１からの二次信号が干渉している。これは、ダウンリンク信号（例えば制御チャネルの信号）が、複数のＰＵＥについて共通的なリソースブロック等を用いて送信され得るためである。

次に、図２Ｃに関し、ＣＤＭＡ方式のアップリンクチャネルが二次利用される場合、干渉は、一次システムの各ＰＵＥから基地局へのアップリンク信号について生じ得る。図２Ｃの例では、一次利用ノードＰｎ_２、Ｐｎ_３及びＰｎ_４から一次利用ノード（基地局）Ｐｎ_１へのアップリンク信号に、二次利用ノードＳｎ_１からの二次信号が干渉している。一般的に、ＣＤＭＡ方式においては、一次信号が各ＰＵＥに割当てられる拡散符号を用いて帯域全体に拡散され同時に送信されるため、このように複数のＰＵＥからの一次信号に二次信号が干渉し得る。

次に、図２Ｄに関し、ＣＤＭＡ方式のダウンリンクチャネルが二次利用される場合、干渉は、一次システムの基地局から各ＰＵＥへのダウンリンク信号について生じ得る。図２Ｄの例では、一次利用ノード（基地局）Ｐｎ_１から一次利用ノードＰｎ_２、Ｐｎ_３及びＰｎ_４へのダウンリンク信号に、二次利用ノードＳｎ_１からの二次信号が干渉している。これは、ダウンリンク信号（例えば制御チャネルの信号）が、複数のＰＵＥに共通的に受信され得ること、及びＣＤＭＡ方式のアップリンクチャネルと同様に一次信号が帯域全体に拡散され同時に送信されることが原因である。

上述した４種類のチャネルを二次利用のために使用する場合の、干渉の影響範囲及び技術的要件を、表１にまとめる。

表１を参照すると、上で述べたように、干渉の影響範囲はＯＦＤＭＡ方式のアップリンクチャネルが最も小さい。即ち、ＯＦＤＭＡ方式のアップリンクチャネルを二次利用する場合には、１つのＵＥ（“ａＵＥ”）から基地局へのリンクに干渉が生じ得るのみであるのに対し、他のチャネルを二次利用する場合には、複数のＵＥに関連するリンクに干渉が生じ得る。機能要件の観点では、ＣＤＭＡ方式では一次信号のセンシングのために拡散符号を検知することが必要となるのに対し、ＯＦＤＭＡ方式ではＵＬ（Uplink）又はＤＬ（Downlink）同期のみでよいため、ＯＦＤＭ方式の方が実現が容易である。さらに、最小受信感度は、例えばＣＤＭＡ方式では−１２０ｄＢｍ（ＵＭＴＳの場合）であるのに対し、ＯＦＤＭＡ方式では−９０ｄＢｍ（ＷｉＭＡＸの場合）であり、ＯＦＤＭＡ方式の方が干渉を受け難いと言える。従って、周波数帯の二次利用に際しては、ＯＦＤＭＡ方式を使用する第１の通信サービスの周波数帯のうち、特にアップリンクチャネルの周波数帯を二次利用するのが望ましいと言うことができる。そこで、本明細書で後述する一実施形態では、ＯＦＤＭＡ方式のアップリンクチャネルを二次利用することを前提として説明を行う。但し、本発明は、ＯＦＤＭＡ方式のダウンリンクチャネル、又はＯＦＤＭＡ方式以外の通信方式を使用するチャネルにも適用可能である。

［１−４．第２の通信サービス間の干渉の検討］
ここまで、周波数帯の二次利用が第１の通信サービスに与える干渉について説明した。次に、第１の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第２の通信サービスが複数存在する場合の、第２の通信サービス間の干渉について説明する。

図３Ａ及び図３Ｂは、第２の通信サービス間の干渉について説明するための模式図である。このうち、図３Ａは、隣接する異なるセルにおいてそれぞれ第２の通信サービスが運用される例を示している。一方、図３Ｂは、同一のセルにおいて２つの第２の通信サービスが運用される例を示している。

図３Ａを参照すると、セル１０ｄの内部に位置する基地局である一次利用ノードＰｎ_１ｄ、及びセル１０ｅの内部に位置する基地局である一次利用ノードＰｎ_１ｅが示されている。また、セル１０ｄの内部には、二次利用ノードＳｎ_１ｄ及びＳｎ_２ｄ、並びに二次利用ノードＳｎ_２ｅが含まれる。セル１０ｅの内部には、二次利用ノードＳｎ_１ｅ及びＳｎ_２ｅ、並びに二次利用ノードＳｎ_２ｄが含まれる。このうち、二次利用ノードＳｎ_１ｄ及びＳｎ_２ｄは、領域１２ｄの内部において第２の通信サービスを運用する。また、二次利用ノードＳｎ_１ｅ及びＳｎ_２ｅは、領域１２ｅの内部において第２の通信サービスを運用する。

ここで、第１の通信サービスが例えばＯＦＤＭＡ方式を使用する場合、典型的には、隣接セル間の干渉回避アルゴリズムにより、隣接セル間において使用されるチャネル周波数には異なる周波数が割当てられる。図３Ａの例では、セル１０ｄのアップリンクチャネル周波数はＦ１、セル１０ｅのアップリンクチャネル周波数はＦ２である。そのため、ＯＦＤＭＡ方式のアップリンクチャネルを二次利用の対象とする場合、二次利用ノードＳｎ_１ｄとＳｎ_２ｄとの間の通信に使用される周波数はＦ１、二次利用ノードＳｎ_１ｅとＳｎ_２ｅとの間の通信に使用される周波数はＦ２となる。その結果、図３Ａの例では領域１２ｄと領域１２ｅとが互いに重複しているものの、重複した場所に位置する二次利用ノードＳｎ_２ｄ及び二次利用ノードＳｎ_２ｅがそれぞれ送受信する二次信号は、互いに干渉（又は衝突）することがない。

一方、図３Ｂを参照すると、セル１０ｄの内部に位置する基地局である一次利用ノードＰｎ_１ｄが示されている。また、セル１０ｄの内部には、二次利用ノードＳｎ_１ｄ及びＳｎ_２ｄ、並びに二次利用ノードＳｎ_１ｆ及びＳｎ_２ｆが含まれる。このうち、二次利用ノードＳｎ_１ｄ及びＳｎ_２ｄは、領域１２ｄの内部において第２の通信サービスを運用する。また、二次利用ノードＳｎ_１ｆ及びＳｎ_２ｆは、領域１２ｆの内部において第２の通信サービスを運用する。この場合、二次利用ノードＳｎ_１ｄとＳｎ_２ｄとの間の通信に使用される周波数、及び二次利用ノードＳｎ_１ｆとＳｎ_２ｆとの間の通信に使用される周波数は、共にＦ１である。その結果、領域１２ｄと領域１２ｆとが重複する場所に位置している二次利用ノードＳｎ_２ｄ及び二次利用ノードＳｎ_２ｆにおいて、両者が送受信する二次信号が干渉（又は衝突）する可能性がある。

従って、第１の通信サービスに割当てられた周波数帯のうち、例えばＯＦＤＭＡ方式のアップリンクチャネルを二次利用して第２の通信サービスを運用する場合、少なくとも同一セル内の他の第２の通信サービスの存在を考慮することが望ましいことが理解される。

［１−５．第２の通信サービス間の送信電力の分配］
上述した干渉制御モデルに従って第２の通信サービスの許容送信電力を決定したとき、同一セル内に２以上の第２の通信サービスが存在する場合には、それら第２の通信サービスの間で、許容送信電力をさらに分配する必要がある。例えば、複数の二次利用ノードがコーディネータとして周波数帯の二次利用を開始する場合には、各コーディネータが送信するビーコンの送信電力の総和が上記許容送信電力を超えないように、それぞれの送信電力が制御されるべきである。また、第２の通信サービスに加入する二次利用ノードの間でさらに上記許容送信電力が分配されることも考えられる。そのような送信電力の分配の基準として、均等型、非均等型、及び与干渉マージン低減型の３つの基準を提案する。

（均等型）
均等型とは、上述した干渉制御モデルに従って決定した許容干渉電力に応じた送信電力を、２以上の第２の通信サービスに均等に割当てる分配基準である。均等型の分配基準では、ｎ個の第２の通信サービスのうちｉ番目（ｉ＝１，…，ｎ）の第２の通信サービスに割当てられる送信電力の値Ｐ_{tx_secondary,i}は、次式に従って導かれる。

式（１０）の右辺は、式（９）の右辺を経路損失Ｌ_{path_tx_secondary,i}に基づく係数Ｋで割ったものである。このような送信電力の分配基準によれば、個々の第２の通信サービスのコーディネータに均等に通信機会を与えることができるため、ユーザの視点からはサービスとして公平かつ明瞭である。但し、二次利用ノードが一次利用ノードへ与える個々の干渉レベルは不均一となる。なお、送信電力を第２の通信サービスに加入する二次利用ノードの間で分配する場合には、係数のＫの決定におけるｎの値は、第２の通信サービスの総数の代わりに、第２の通信サービスに加入する二次利用ノードの総数であってよい。

（非均等型）
非均等型とは、上述した干渉制御モデルに従って決定した許容干渉電力に応じた送信電力を、２以上の第２の通信サービスに非均等に割当てる分配基準である。非均等型の分配基準では、送信電力の値Ｐ_{tx_secondary,i}は、二次利用ノードと被干渉ノードとの間の距離に依存し、次式に従って導かれる。

式（１１）の右辺は、式（９）の右辺を第２の通信サービスの総数ｎで割った値を、さらに経路損失の総和に対する個々の二次利用ノードについての経路損失の割合で重み付けしたものである。このような送信電力の分配基準によれば、被干渉ノードまでの距離が遠い二次利用ノードほど、多くの通信機会又は通信距離を得ることができる。それにより、全体としての通信範囲も最大化され得る。

（与干渉マージン低減型）
与干渉マージン低減型とは、干渉源となる二次利用ノードの数を余剰数を含むように見積もることで、一次利用ノードに干渉を与えるリスクをさらに低減させる（即ち、“干渉マージン”を設ける）分配基準である。与干渉マージン低減型の分配基準では、送信電力の値Ｐ_{tx_secondary,i}は、次式に従って導かれる。

式（１２）のＮ_estimationは、干渉源となる二次利用ノードの総数を余剰数を含むように見積もった値を表す。例えば、Ｎ_estimationの値を、干渉源となる二次利用ノードの総数が１０個であれば送信電力が１０［ｄＢ］減少し、１００個であれば送信電力が２０［ｄＢ］減少するように設定することができる。

このような３つの送信電力分配基準の特徴を、表２にまとめる。

なお、送信電力を分配するノードは、上述した３つの送信電力分配基準のうち、予め選択した１つの基準に従って送信電力を分配してもよい。その代わりに、送信電力を分配するノードは、全ての二次利用ノード（若しくは優先度の高い二次利用ノード）に与えられる通信容量の合計、又は確立される二次リンクの総数などの評価値が結果的に最大となる基準を適応的に選択して送信電力を分配してもよい。

［１−６．二次利用という用語の範囲］
ここで、本明細書において、“二次利用”という用語は、典型的には、上述したように、第１の通信サービスに割当てられた周波数帯の一部又は全部を使用して追加的あるいは代替的な通信サービス（第２の通信サービス）を利用することをいう。そして、“二次利用”という用語の意味において、第１の通信サービスと第２の通信サービスとは、異なる種類の通信サービスであってもよく、又は同一の種類の通信サービスであってもよい。異なる種類の通信サービスとは、例えば、デジタルＴＶ放送サービス、衛星通信サービス、移動体通信サービス、無線ＬＡＮアクセスサービス、又はＰ２Ｐ（Peer To Peer）接続サービスなどの任意の通信サービスから選択し得る２以上の異なる種類の通信サービスをいう。一方、同一の種類の通信サービスとは、例えば、移動体通信サービスにおける、通信事業者により提供されるマクロセルによるサービスと、ユーザ又はＭＶＮＯ（Mobile Virtual Network Operator）により運用されるフェムトセルによるサービスとの間の関係を含み得る。また、同一の種類の通信サービスとは、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ（Long Term Evolution）又はＬＴＥ−Ａ（LTE−Advanced）などに準拠した通信サービスにおける、基地局により提供されるサービスと、スペクトラムホールをカバーするために中継局（リレーノード）により提供されるサービスとの間の関係をも含み得る。さらに、第２の通信サービスは、スペクトラムアグリゲーション技術を用いて集約された複数の断片的な周波数帯を利用するものであってもよい。さらに、第２の通信サービスは、基地局により提供されるサービスエリア内に存在する、フェムトセル群、中継局群、基地局よりも小さなサービスエリアを提供する中小基地局群により提供される補助的な通信サービスであってもよい。本明細書において説明する本発明の各実施形態の要旨は、このようなあらゆる種類の二次利用の形態に広く適用可能なものである。

ここまで、提案する干渉制御モデルについて説明すると共に、関連する技術的な検討事項についてその要点を順に述べた。次に、これらに基づいて、周波数帯の二次利用に際しての送信電力制御の適応性を向上させて一次システムに与える干渉を抑制するための、送信電力制御方法の２つの実施形態について説明する。

＜２．第１の実施形態＞
［２−１．通信システムの概要］
図４は、本発明の第１の実施形態に係る通信システムの概要について説明するための説明図である。

図４を参照すると、第１の通信サービスが運用される一次システム１０２、並びにそれぞれ第２の通信サービスが運用される二次システム２０２ａ及び２０２ｂが示されている。このうち、一次システム１０２は、管理ノード１００及び複数の一次利用ノード１０４を含む。

管理ノード１００は、第１の通信サービスに割当てられた周波数帯の二次利用を管理する役割を有する一次利用ノードである。図４の例では、管理ノード１００として基地局を示しているが、管理ノード１００は、かかる例に限定されない。即ち、管理ノード１００は、基地局以外の一次利用ノードであってもよく、又は基地局と有線若しくは無線で接続される他のノード（例えばデータサーバなど）であってもよい。本実施形態において、管理ノード１００は、一次システム１０２に含まれる一次利用ノードの位置を表す位置データを保持しているデータベース１０６にアクセスすることができる。

一次利用ノード１０４は、一次システム１０２において、第１の通信サービスのための無線信号を送受信するノードである。一次利用ノード１０４が一次システム１０２に加入すると、その位置を表す位置データがデータベース１０６に登録される。

データベース１０６は、典型的には、地理位置情報データベースとして実装される。本実施形態において、データベース１０６は、管理ノード１００からの要求に応じて、一次利用ノードごとの位置データを管理ノード１００へ出力する。なお、データベース１０６は、管理ノード１００と一体に構成されてもよく、又は管理ノード１００とは別体の装置として構成されてもよい。

一方、二次システム２０２ａは、端末装置２００ａ及び複数の二次利用ノード２０４ａを含む。同様に、二次システム２０２ｂは、端末装置２００ｂ及び複数の二次利用ノード２０４ｂを含む。

端末装置２００ａ及び２００ｂは、第１の通信サービスに割当てられた周波数帯の二次利用を開始するために動作するコーディネータ（ＳＳＣ：Secondary Spectrum Coordinator）の役割を有する二次利用ノードである。即ち、端末装置２００ａ及び２００ｂは、それぞれ、所定のスペクトラムポリシーに従って二次利用の可否を判断し、管理ノード１００から送信電力の割当てを受けて、二次利用ノード２０４ａ又は２０４ｂと共に第２の通信サービスを開始する。端末装置２００ａ及び２００ｂは、例えば、コグニティブ無線のためのエンジン（ＣＥ：Cognitive Engine）として動作してもよい。

二次利用ノード２０４ａ及び２０４ｂは、二次システム２０２ａ及び２０２ｂにおいてそれぞれ第２の通信サービスのための無線信号を送受信するノードである。

なお、本明細書の以降の説明においては、特に端末装置２００ａと２００ｂとを相互に区別する必要がない場合には、符号の末尾のアルファベットを省略して端末装置２００と総称する。また、二次システム２０２ａと２０２ｂ（二次システム２０２）、二次利用ノード２０４ａと２０４ｂ（二次利用ノード２０４）についても同様とする。

［２−２．管理ノードの構成例］
（各機能ブロックの説明）
図５は、図４に示した管理ノード１００の論理的な構成の一例を示すブロック図である。図５を参照すると、管理ノード１００は、通信部１１０、データベース入出力部１２０、記憶部１３０、及び制御部１４０を備える。

通信部１１０は、第１の通信サービスの所定の通信方式に従い、アンテナ、ＲＦ回路、及びベースバンド回路等を含み得る通信インタフェースを用いて、一次利用ノード１０４との間で無線信号を送受信する。また、通信部１１０は、後にさらに説明するように、端末装置２００から当該端末装置２００の位置データを受信し、受信した位置データを制御部１４０へ出力する。

データベース入出力部１２０は、制御部１４０によるデータベース１０６へのアクセスを仲介する。即ち、データベース入出力部１２０は、制御部１４０からの要求に応じて一次利用ノード１０４の位置を表す位置データをデータベース１０６から取得し、取得した位置データを制御部１４０へ出力する。また、データベース入出力部１２０は、新たに一次システム１０２に加入した一次利用ノード１０４から通信部１１０を介して位置データが受信されると、その位置データをデータベース１０６に登録する。さらに、データベース入出力部１２０は、外部装置からの問い合わせに応じてデータベース１０６に記憶されている位置データを取得して出力してもよい。

記憶部１３０は、例えばハードディスク又は半導体メモリなどの記録媒体を用いて、管理ノード１００の各部の動作のために使用されるプログラム及びデータを記憶している。さらに、本実施形態において、記憶部１３０は、上述した干渉制御モデルに従った送信電力の計算に必要とされる各種パラメータを記憶する。記憶部１３０に記憶されるパラメータには、例えば、第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質に関するパラメータ（例えば、要求される無線信号の受信レベル、及び信号対干渉及び雑音比）、及び第１の通信サービスにおける干渉又は雑音レベルに関するパラメータが含まれ得る。なお、これらパラメータの値は、動的に更新されてもよい。例えば、要求される無線信号の品質の値は、一次利用ノードに提供されるべきアプリケーションの種類などに応じて動的に更新され得る。また、例えば、干渉又は雑音レベルの値は、通信部１１０を介したセンシングにより動的に更新され得る。

制御部１４０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などの制御装置を用いて、管理ノード１００の機能全般を制御する。また、本実施形態において、制御部１４０は、端末装置２００が第１の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する場合に、上述した干渉制御モデルに従って第２の通信サービスに許容する送信電力を決定する。制御部１４０が行う送信電力決定処理については、後により具体的に説明する。さらに、制御部１４０は、２以上の第２の通信サービスが存在する場合には、決定した送信電力を当該２以上の第２の通信サービスに分配する。制御部１４０が行う送信電力分配処理については、後により具体的に説明する。そして制御部１４０は、決定し又は分配した送信電力値を通信部１１０を介して各端末装置２００に通知する。

（送信電力決定処理の流れ）
図６は、管理ノード１００の制御部１４０により第２の通信サービスに許容する送信電力を決定するための送信電力決定処理の流れの一例を示すフローチャートである。

図６を参照すると、まず、制御部１４０は、通信部１１０を介して、端末装置２００から当該端末装置２００の位置データを受信する（ステップＳ１０２）。本明細書において、位置データとは、例えば、ＧＰＳ機能を用いて測定される緯度及び経度の値、又は到来方向推定アルゴリズムなどを応用して測定される所定の基準点を原点とした座標値などを含んでよい。また、制御部１４０は、端末装置２００の位置データだけではなく、各二次利用ノード２０４の位置データを端末装置２００から受信してもよい。

次に、制御部１４０は、データベース入出力部１２０を介して、データベース１０６から一次利用ノードの位置データを取得する。また、制御部１４０は、記憶部１３０から必要なパラメータを取得する（ステップＳ１０４）。なお、図２Ａに示した例のように、ＯＦＤＭＡ方式のアップリンクチャネルが二次利用される場合には、被干渉ノードは基地局のみである。そのため、かかる場合には、ステップＳ１０４において、制御部１４０は、一次利用ノードの位置データとして基地局である管理ノード１００の位置データのみを取得すればよい。また、ステップＳ１０４における必要なパラメータとは、例えば、上述した第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質、及び第１の通信サービスにおける干渉若しくは雑音レベル（又はこれらレベルを計算するためのパラメータ）などに相当する。

次に、制御部１４０は、ステップＳ１０２において受信し、ステップＳ１０４において取得した位置データ及びパラメータに基づいて、第２の通信サービスに許容される干渉電力を決定する（ステップＳ１０６）。より具体的には、制御部１４０は、例えば、上述した干渉制御モデルにおける式（９）に従って、第２の通信サービスに許容される干渉電力を決定することができる。その際、例えば、第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質は、式（９）のＰ_{rx_primary,primary}／ＳＩＮＲ_requiredの項に対応する。また、干渉又は雑音レベルは式（９）のＮ_Primaryの項に対応する。さらに、式（９）の経路損失Ｌ_{path_tx_secondary,i}の値は、一次利用ノードの位置データ及び各端末装置２００の位置データから導かれる距離ｄを用いて、式（６）に従ってそれぞれ算出され得る。なお、制御部１４０は、例えば、個々の経路損失Ｌ_{path_tx_secondary,i}の値を位置データから算出する代わりに、ステップＳ１０２において各端末装置２００から個々の経路損失Ｌ_{path_tx_secondary,i}の値を受信してもよい。経路損失Ｌ_{path_tx_secondary,i}の値は、例えば、基地局からのダウンリンク信号の送信電力値と各端末装置２００における当該ダウンリンク信号の受信レベルとの差として計算され得る。

次に、制御部１４０は、送信電力の値を分配する必要があるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。例えば、図４に例示したように、２以上の端末装置２００により二次利用が行われる場合には、制御部１４０は、送信電力の値を当該２以上の端末装置２００の間で分配する必要があると判定される。その場合、処理はステップＳ１１０へ移動し、制御部１４０により送信電力分配処理が行われる（ステップＳ１１０）。一方、例えば二次利用を行う端末装置２００が１つのみ存在し、送信電力の値を分配する必要がない場合には、ステップＳ１１０はスキップされ得る。

そして、制御部１４０は、決定され又は分配された送信電力の値を、通信部１１０を介して各端末装置２００へ通知する（ステップ１１２）。なお、このとき、制御部１４０は、周波数帯の二次利用に際して二次利用ノードが順守すべきポリシー（例えば送信スペクトラムマスク、変調方法など）などの追加情報を、送信電力の値と共に各端末装置２００へ通知してもよい。その後、端末装置２００と各二次利用ノード２０４との間で、第２の通信サービスが開始され得る。

（送信電力分配処理の流れ）
図７は、２以上の端末装置２００が存在する場合、即ち、同一のセル内で２以上の第２の通信サービスが運用される場合の、管理ノード１００の制御部１４０による送信電力分配処理の流れの一例を示すフローチャートである。

図７を参照すると、まず、制御部１４０は、図６のステップＳ１０６において決定された許容される干渉電力に応じた送信電力を、第１の基準に従って分配する（ステップＳ２０２）。次に、制御部１４０は、ステップＳ２０２と同じ干渉電力に応じた送信電力を、第２の基準に従って分配する（ステップＳ２０４）。ここでの第１の基準及び第２の基準は、例えば、それぞれ上述した均等型の送信電力分配基準及び非均等型の送信電力分配基準であってよい。

次に、制御部１４０は、第１の基準に従って分配された送信電力、及び第２の基準に従って分配された送信電力を、所定の評価条件により評価する（ステップＳ２０６）。所定の評価条件とは、例えば、結果的に全ての端末装置２００に与えられる合計通信容量であってもよい。その場合、合計通信容量Ｃは、次式に従って評価され得る。

ここで、Ｐ_{tx_secondary,i}はｉ番目の端末装置２００に分配された送信電力、Ｎ_ｉはｉ番目の端末装置２００の雑音レベルを表す。

また、制御部１４０は、式（１３）において、ｎ個の端末装置２００のうち、優先度が高い端末装置２００のみを通信容量の集計の対象としてもよい。ここでの優先度とは、例えば、第２の通信サービスの種類又は内容などによって与えられ得る。例えば、動画配信又は通信型のゲームなど、低遅延が要求されるサービスについて高い優先度が定義されてもよい。また、一定のサービス品質が保証されるようにサービス料が高く設定されたサービスについて高い優先度が定義されてもよい。そして、当該優先度は、例えば、図６のステップＳ１０２において、端末装置２００の位置データと共に受信され得る。

また、制御部１４０は、ステップＳ２０６において、式（１３）のような通信容量の代わりに、分配された送信電力を使用して確立することのできる第２の通信サービスのリンクの総数を評価してもよい。その場合、まず、各端末装置２００に分配された送信電力に応じて、通信を希望する個々の二次利用ノードのペアが通信を確立することができるか否かが判定される。そして、通信を確立することができると判定されたリンクの数が、第２の通信サービスのリンクの総数として集計され得る。

次に、制御部１４０は、ステップＳ２０６で評価した通信容量又はリンク総数を比較することにより、第１の基準と第２の基準のいずれが適しているかを判定する（ステップＳ２０８）。例えば、第１の基準に従って分配した送信電力の方が、第２の基準に従って分配した送信電力よりも多くの通信容量を達成できる場合には、第１の基準の方が適していると判定され得る。また、第２の基準に従って分配した送信電力の方が、第１の基準に従って分配した送信電力よりも多くの通信容量を達成できる場合には、第２の基準の方が適していると判定され得る。ここで、第１の基準の方が適していると判定された場合には、処理はステップＳ２１０へ進む。一方、第２の基準の方が適していると判定された場合には、処理はステップＳ２１２へ進む。

ステップＳ２１０では、より適していると判定された第１の基準に従って分配された送信電力が、各端末装置２００に割当てられる（ステップＳ２１０）。一方、ステップＳ２１２では、より適していると判定された第２の基準に従って分配された送信電力が、各端末装置２００に割当てられる（ステップＳ２１２）。そして、図７に示した送信電力分配処理は終了する。

なお、ここでは、特に均等型と非均等型とに相当し得る第１の基準と第２の基準とを、通信容量又は確立できるリンク数の観点で評価する例について説明した。しかしながら、かかる例に限定されず、例えば、均等型及び非均等型以外の送信電力分配基準が採用されてもよい。また、３つ以上の送信電力分配基準について評価がなされてもよい。

［２−３．端末装置の構成例］
（各機能ブロックの説明）
図８は、図４に示した端末装置２００の論理的な構成の一例を示すブロック図である。図８を参照すると、端末装置２００は、第１通信部２１０、第２通信部２２０、記憶部２３０、及び制御部２４０を備える。本実施形態において、端末装置２００は、第１通信部２１０を介して管理ノード１００との間で通信できると共に、第２通信部２２０を介して第２の通信サービスのための無線信号を送受信することができる。

第１通信部２１０は、所定の通信方式に従い、管理ノード１００との間で通信を行う。第１通信部２１０と管理ノード１００との間の通信に使用されるチャネルは、例えば、制御用チャネルであるコグニティブパイロットチャネル（ＣＰＣ）などであってもよい。ＣＰＣは、例えば、既存の通信システム（例えば一次システム１０２）においてＣＰＣ情報が外挿されるインバンドＣＰＣ、又はＣＰＣ情報が内挿される専用のチャネルであるアウトバンドＣＰＣを含み得る。

例えば、第１通信部２１０は、周波数帯の二次利用の開始等の指示（ユーザによる指示操作又は他のノードからの要求）に応じて、自装置の位置を表す位置データを管理ノード１００へ送信する。その後、第１通信部２１０は、上述した手法に従って決定された許容送信電力の値を管理ノード１００から受信し、制御部２４０へ出力する。

第２通信部２２０は、所定の通信方式に従い、二次利用ノード２０４との間で無線信号を送受信する。例えば、端末装置２００が第２の通信サービスのコーディネータとして動作する場合には、第２通信部２２０は、まず、第１の通信サービスの無線信号をセンシングし、アップリンクチャネルの同期を獲得する。そして、第２通信部２２０は、同期を獲得した当該アップリンクチャネルを使用して、周囲の二次利用ノード２０４へ定期的にビーコンを送信する。このとき、第２通信部２２０により使用される送信電力は、制御部２４０からの制御を受けて、一次利用ノードへ実質的な干渉を与えない範囲内に制限される。

なお、第１通信部２１０と管理ノード１００との間の通信リンクが無線リンクである場合には、第１通信部２１０及び第２通信部２２０は、アンテナ、ＲＦ回路、及びベースバンド回路等を含み得る物理的に同一の通信インタフェースを共用してもよい。第１通信部２１０と管理ノード１００との間の通信リンクは、バックホールリンクと呼ばれる場合がある。

記憶部２３０は、例えばハードディスク又は半導体メモリなどの記録媒体を用いて、端末装置２００の各部の動作のために使用されるプログラム及びデータを記憶している。さらに、本実施形態において、記憶部２３０は、第２の通信サービスの運用及び送信電力の制御のための各種パラメータを記憶する。記憶部２３０に記憶されるパラメータには、例えば、自装置（及び、必要に応じて第２の通信サービスに加入する他の二次利用ノード）の位置データ、並びに管理ノード１００から通知された許容送信電力、スペクトラムマスク、及び変調方法などが含まれ得る。

制御部２４０は、例えばＣＰＵなどの制御装置を用いて、端末装置２００の機能全般を制御する。例えば、本実施形態において、制御部２４０は、第２通信部２２０により無線信号の送信に使用される送信電力の値を、管理ノード１００から通知された許容送信電力の範囲内に制御する。

（送信電力制御処理の流れ）
図９は、端末装置２００による送信電力制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。

図９において、例えば二次利用の開始の指示が検知されると、第１通信部２１０は、管理ノード１００へ端末装置２００の位置データを送信する（ステップＳ３０２）。このとき、端末装置２００の位置データだけではなく、他の二次利用ノード２０４の位置データが管理ノード１００へ送信されてもよい。

次に、第１通信部２１０は、上述した干渉制御モデルに従って決定された許容送信電力の値を、管理ノード１００から受信する（Ｓ３０４）。このとき、例えば、許容送信電力に加えて、例えば送信スペクトラムマスク及び変調方法などの追加情報も共に受信され得る。

そして、制御部２４０は、ステップＳ３０４において受信された許容送信電力の範囲内に第２通信部２２０に使用される送信電力を制御しながら、第２の通信サービスを開始する（ステップＳ３０６）。なお、第２の通信サービスを開始する際、制御部２４０は、例えば、端末装置２００から周囲の二次利用ノードへ送信されるビーコンに、当該第２の通信サービスに割当てられた上記許容送信電力の値を含めてもよい。そうすることにより、第２の通信サービスに加入する二次利用ノードも、一次利用ノードへ実質的な干渉を与えないように自ら使用する送信電力を適応させることができる。

［２−４．第１の実施形態のまとめ］
ここまで、図４〜図９を用いて、本発明の第１の実施形態について説明した。本実施形態によれば、第１の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第２の通信サービスに割当てられる送信電力（即ち、許容送信電力）が、上述した干渉制御モデルに従い、データベース１０６にアクセス可能な一次利用ノードである管理ノード１００により決定される。そして、決定された許容送信電力は、管理ノード１００から、第２の通信サービスのコーディネータの役割を有する二次利用ノードである端末装置２００へ通知される。それにより、端末装置２００は、第２の通信サービスに使用する送信電力を、一次システム１０２に与える干渉が許容される範囲内となるように抑制しながら、適応的に制御することができる。

また、上述した干渉制御モデルによれば、許容送信電力は、第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質、第１の通信サービスにおける干渉又は雑音レベル、及び１以上の二次利用ノードについての通信経路上の経路損失に基づいて、被干渉ノードにおける干渉が許容される範囲内となるように決定される。それにより、一部の一次利用ノードにおいて局所的に一次信号の受信が困難となるリスクをなくす（又は少なくとも緩和する）ことができる。

また、上記通信経路上の経路損失は、一次利用ノードの位置と二次利用ノードの位置とに基づいて、動的に計算され得る。それにより、端末装置２００の位置が変化した場合でも、被干渉ノードにおける干渉が許容される範囲内となるように適応的に許容送信電力を決定することができる。

さらに、本実施形態によれば、２以上の第２の通信サービスが運用される場合には、上述した干渉制御モデルに従って決定される許容干渉電力に応じた送信電力が、第１の基準と第２の基準のうちより適切な基準に従って各第２の通信サービスに分配される。第１の基準と第２の基準とは、例えば、上述した均等型の分配基準と非均等型の分配基準であってよい。このうち、均等型の分配基準によれば、ユーザの視点から公平かつ明瞭な形で通信機会（通信容量又は通信リンク数など）を分配することができる。また、非均等型の分配基準によれば、被干渉ノードとの距離が遠い二次利用ノードに高い送信電力が割当てられるため、全体としての通信範囲が最大化されるように送信電力を分配することができる。さらに、干渉マージン低減型の分配基準によれば、一次利用ノードに干渉を与えるリスクをより低減することができる。

また、第１の基準と第２の基準のうちより適切な上記基準とは、例えば、分配された送信電力を使用して結果的に達成される合計通信容量がより多い基準であってもよい。その場合、周波数帯の二次利用により有効活用される通信容量を最大化することができる。

また、第１の基準と第２の基準のうちより適切な上記基準とは、例えば、分配された送信電力を使用して結果的に達成される通信容量のうち、優先度の高い第２の通信サービスに係る合計通信容量がより多い基準であってもよい。その場合、特に、個々のアプリケーションの要求、又はユーザにより合意されたＱｏＳの要件などが充足されるように、周波数帯の二次利用による通信容量を選択的に高めることができる。

また、第１の基準と第２の基準のうちより適切な上記基準とは、例えば、分配された送信電力を使用して結果的に確立することのできるリンク数がより多い基準であってもよい。その場合、周波数帯の二次利用により通信機会を得ることのできるユーザ数を最大化することができる。

なお、本実施形態では、第２の通信サービスの開始の際に当該第２の通信サービスにおいて使用される送信電力が制御される例について説明した。しかしながら、第２の通信サービスの開始の後、例えば二次利用ノードが移動した場合又は二次利用ノードの数が変化した場合などに、図６、図７及び図９に示した各処理が実行されてもよい。

また、本実施形態では、第１の通信サービスのアップリンクチャネルが二次利用される場合、即ち、第１の通信サービスの基地局のみを被干渉ノードとして考慮すればよい例について説明した。しかしながら、被干渉ノードが複数存在する場合にも本発明が適用可能であることは言うまでもない。

［２−５．変形例］
上述した干渉制御モデルでは、一次利用ノードのうちの被干渉ノードにおける干渉が許容される範囲内に抑制されるように、第２の通信サービスのために許容される送信電力が決定された。一方、第２の通信サービスのために使用される送信電力は、二次利用ノードにおける通信品質をも考慮して決定されてもよい。

１つの二次利用ノードを被干渉ノードとみなした場合に、その干渉が許容されるためには、次の関係式（１４）が満たされていことが求められる。

ここで、ＳＩＮＲ_{i_required_secondary}は、被干渉ノードであるｉ番目の二次利用ノードにおいて要求される最小のＳＩＮＲを表す。ＳＩＮＲ_{i_required_secondary}は、例えば、被干渉ノードの最小受信感度、又はＱｏＳに応じて与えられる最小のＳＩＮＲなどであってよい。また、Ｐ_{i_rx_secondary,j_tx_secondary}は、ｊ番目の二次利用ノードからｉ番目の二次利用ノードへ送信される第２の通信サービスの無線信号（二次信号）について要求される受信レベルを表す。また、Ｉ_i,primaryは第１の通信サービスの無線信号による干渉レベル、Ｉ_{i,k(k≠i,k≠j)_tx_secondary}はｉ番目でもｊ番目でもない（即ち所望の通信リンクに関連しない）他の二次利用ノードからの二次信号による干渉レベルをそれぞれ表す。また、Ｎ_iは、ｉ番目の二次利用ノードに適用され得る雑音レベルを表す。なお、他の二次利用ノードからの二次信号による干渉レベルＩ_{i,k(k≠i,k≠j)_tx_secondary}は、所望の通信リンクに関連しない二次利用ノードの送信電力の総和からそれら二次利用ノードについての経路損失の総和を減ずることにより計算され得る。

従って、上述した第１の実施形態における管理ノード１００は、例えば、図６に示した送信電力決定処理のステップＳ１１０において、各端末装置２００に割当てられる送信電力が上記式（１４）を満たすように、送信電力を分配してもよい。

＜３．第２の実施形態＞
本発明の第１の実施形態では、第２の通信サービスに割当てられる送信電力は、一次利用ノードの位置データを保持するデータベースにアクセス可能な一次利用ノード（管理ノード）により決定された。これは、二次利用を行う端末装置（ＵＥ）の視点からは受動的な手法である。これに対し、二次利用を行う端末装置が必要なパラメータを取得し、第２の通信サービスのために許容される送信電力を能動的に決定することもできる。そこで、本節では、本発明の第２の実施形態として、二次利用を行う端末装置が能動的に許容される送信電力を決定する例について説明する。

［３−１．通信システムの概要］
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る通信システムの概要について説明するための説明図である。

図１０を参照すると、第１の通信サービスが運用される一次システム３０２、並びにそれぞれ第２の通信サービスが運用される二次システム４０２ａ及び４０２ｂが示されている。このうち、一次システム３０２は、管理ノード３００及び複数の一次利用ノード１０４を含む。

管理ノード３００は、第１の通信サービスに割当てられた周波数帯の二次利用を管理する役割を有する一次利用ノードである。図１０の例では、管理ノード３００として基地局を示しているが、管理ノード３００は、かかる例に限定されない。本実施形態において、管理ノード３００は、一次システム３０２に含まれる一次利用ノードの位置を表す位置データを保持しているデータベース１０６にアクセスすることができる。

一方、二次システム４０２ａは、端末装置４００ａ及び複数の二次利用ノード２０４ａを含む。同様に、二次システム４０２ｂは、端末装置４００ｂ及び複数の二次利用ノード２０４ｂを含む。

端末装置４００（４００ａ及び４００ｂ）は、第１の通信サービスに割当てられた周波数帯の二次利用を開始するために動作するコーディネータ（ＳＳＣ）の役割を有する二次利用ノードである。即ち、端末装置４００は、それぞれ、所定のスペクトラムポリシーに従って二次利用の可否を判断し、管理ノード１００から必要なパラメータを取得して許容される送信電力を決定した後、二次利用ノード２０４と共に第２の通信サービスを開始する。端末装置４００は、例えば、コグニティブ無線のためのエンジン（ＣＥ）として動作してもよい。

［３−２．管理ノードの構成例］
図１１は、図１０に示した管理ノード３００の論理的な構成の一例を示すブロック図である。図１１を参照すると、管理ノード３００は、通信部３１０、データベース入出力部１２０、記憶部１３０、及び制御部３４０を備える。

通信部３１０は、第１の通信サービスの所定の通信方式に従い、アンテナ、ＲＦ回路、及びベースバンド回路等を含み得る通信インタフェースを用いて、一次利用ノード１０４との間で無線信号を送受信する。また、通信部３１０は、後にさらに説明するように、データベース１０６に記憶されている一次利用ノード１０４の位置データ、及びデータベース１０６又は記憶部１３０に記憶されている送信電力の決定に使用されるパラメータを、端末装置４００へ送信する。

制御部３４０は、例えばＣＰＵなどの制御装置を用いて、管理ノード３００の機能全般を制御する。また、本実施形態において、制御部３４０は、端末装置４００が上述した干渉制御モデルに従って許容送信電力を決定する際に使用する上記位置データ及びパラメータを、通信部３１０（又は他のバックホールリンク）を介して端末装置４００へ送信させる。位置データ及びパラメータの送信は、例えば、ＣＰＣなどの所定のチャネルを使用して定期的に行われてもよい。その代わりに、位置データ及びパラメータの送信は、例えば、端末装置４００からの送信要求への応答として行われてもよい。

［３−３．端末装置の構成例］
（各機能ブロックの説明）
図１２は、図１０に示した端末装置４００の論理的な構成の一例を示すブロック図である。図１２を参照すると、端末装置４００は、第１通信部４１０、第２通信部２２０、記憶部４３０、及び制御部４４０を備える。

第１通信部４１０は、所定の通信方式に従い、管理ノード３００から送信される上記データ及びパラメータを含む無線信号を受信する。第１通信部４１０と管理ノード３００との間の通信に使用されるチャネルは、制御用のチャネルである上述したＣＰＣなどであってもよい。

より具体的には、第１通信部４１０は、例えば周波数帯の二次利用の開始等の指示に応じて、管理ノード３００から送信電力の決定に使用されるデータ及びパラメータの受信を試みる。送信電力の決定に使用されるデータ及びパラメータには、例えば、被干渉ノードの位置データ、並びに第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質、及び第１の通信サービスにおける干渉又は雑音レベルなどが含まれ得る。また、送信電力の決定に使用されるデータには、他の二次利用ノードの位置を表す位置データが含まれていてもよい。そして、第１通信部４１０は、これらデータ及びパラメータを管理ノード３００から受信すると、受信した当該データ及びパラメータを制御部４４０へ出力する。また、第１通信部４１０は、信号の受信環境が良好でないなどの理由で必要なデータ及びパラメータを受信できない場合には、その旨を制御部４４０へ通知する。

記憶部４３０は、例えばハードディスク又は半導体メモリなどの記録媒体を用いて、端末装置４００の各部の動作のために使用されるプログラム及びデータを記憶している。さらに、本実施形態において、記憶部４３０は、第２の通信サービスのための送信電力の決定及び送信電力の制御のための各種パラメータを記憶する。記憶部４３０に記憶されるパラメータには、例えば、自装置（及び、必要に応じて第２の通信サービスに加入する他の二次利用ノード）の位置データ、並びに管理ノード３００から第１通信部４１０を介して受信される上記パラメータなどが含まれ得る。

制御部４４０は、例えばＣＰＵなどの制御装置を用いて、端末装置４００の機能全般を制御する。例えば、本実施形態において、制御部４４０は、第１の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する場合に、上述した干渉制御モデルに従って決定される許容干渉電力に応じて第２の通信サービスのための許容送信電力を決定する。その際、制御部４４０は、管理ノード３００からの無線信号を受信できず一次利用ノードの最新の位置データ及び必要なパラメータを取得できない場合には、一次利用ノードに干渉を与える可能性を低減するためのマージンを算入して許容送信電力を決定する。ここでの送信電力決定処理については、後により具体的に説明する。そして、制御部４４０は、第２通信部２２０により無線信号の送信に使用される送信電力の値を、決定した許容送信電力の範囲内に制御する。

（送信電力決定処理の流れ）
図１３は、制御部４４０が第２の通信サービスに許容される送信電力を決定するための送信電力決定処理の流れの一例を示すフローチャートである。

図１３を参照すると、まず、制御部４４０は、通信部４１０を介して管理ノード３００から無線信号を受信することが可能か否かを判定する（ステップＳ４０２）。ここで、管理ノード３００からの無線信号を受信できる場合には、処理はステップＳ４０４へ進む。一方、管理ノード３００からの無線信号を受信できない場合には、処理はステップＳ４０８へ進む。

ステップＳ４０４では、制御部４４０は、通信部４１０を介して管理ノード３００から受信された被干渉ノードとなる一次利用ノードの位置データを取得する。また、制御部４４０は、同様に管理ノード３００から受信されたパラメータを取得する（ステップＳ４０４）。なお、図２Ａに示した例のように、ＯＦＤＭＡ方式のアップリンクチャネルが二次利用される場合には、被干渉ノードは基地局のみである。そのため、かかる場合には、制御部４４０は、一次利用ノードの位置データとして基地局である管理ノード３００の位置データのみを取得すればよい。また、ステップＳ４０４における必要なパラメータとは、例えば、上述した第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質、及び第１の通信サービスにおける干渉若しくは雑音レベル（又はこれらレベルを計算するためのパラメータ）などに相当する。

次に、制御部４４０は、ステップＳ４０４において受信された位置データ及びパラメータに基づいて、第２の通信サービスに許容される干渉電力に応じた送信電力を決定する（ステップＳ４０６）。より具体的には、制御部４４０は、例えば、上述した干渉制御モデルにおける式（９）に従って、第２の通信サービスに許容される干渉電力に応じた送信電力を決定することができる。その際、例えば、第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質は、式（９）のＰ_{rx_primary,primary}／ＳＩＮＲ_requiredの項に対応する。また、干渉又は雑音レベルは式（９）のＮ_Primaryの項に対応する。さらに、式（９）の経路損失Ｌ_{path_tx_secondary,i}の値は、一次利用ノードの位置データ及び端末装置４００の位置データから導かれる距離ｄを用いて、式（６）に従って算出され得る。なお、制御部４４０は、例えば、経路損失Ｌ_{path_tx_secondary,i}の値を位置データから算出する代わりに、経路損失Ｌ_{path_tx_secondary,i}の値を基地局からのダウンリンク信号の送信電力値と当該ダウンリンク信号の受信レベルとの差として計算してもよい。さらに、制御部４４０は、他の第２の通信サービスが存在している場合には、均等型の式（１０）、又は非均等型の式（１１）に従って、送信電力を分配してもよい。

一方、管理ノード３００からの無線信号を受信できない場合には、ステップＳ４０８において、制御部４４０は、送信電力を決定するための位置データ及びパラメータを記憶部４３０から取得する（ステップＳ４０８）。例えば、制御部４４０は、管理ノード３００との間の通信が可能となった時に第１通信部を介して被干渉ノードの位置データ及び必要なパラメータを受信し、それらを後の使用のために記憶部４３０に記憶させておくことができる。また、例えば、二次利用の対象とする第１の通信サービスの種類が予めいくつかの候補に限定されている場合には、当該第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質などを表すパラメータを既定値として記憶部４３０に記憶させておいてもよい。

次に、制御部４４０は、ステップＳ４０８において取得された位置データ及びパラメータに基づいて、第２の通信サービスに許容される干渉電力に応じた送信電力を決定する（ステップＳ４１０）。但し、この場合、送信電力の決定に使用できるパラメータは、最新のものではない可能性がある。そのため、制御部４４０は、一次利用ノードに干渉を与える可能性を低減するために、送信電力の値に所定のマージンを算入する。より具体的には、制御部４４０は、例えば、上述した与干渉マージン低減型の式（１２）に従って送信電力を決定することができる。式（１２）におけるＮ_estimaionの値は、例えば、第２の通信サービスへの加入が見込まれる二次利用ノード２０４の数に応じて、余剰数を含むように決定される。

その後、制御部４４０による送信電力決定処理は終了する。そして、端末装置４００と各二次利用ノード２０４との間で、決定された許容送信電力の範囲内の電力レベルを使用しながら、第２の通信サービスが開始される。

［３−４．第２の実施形態のまとめ］
ここまで、図１０〜図１３を用いて、本発明の第２の実施形態について説明した。本実施形態によれば、第１の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第２の通信サービスにおいて許容される送信電力が、上述した干渉制御モデルに従い、第２の通信サービスのコーディネータの役割を有する端末装置４００により決定される。それにより、端末装置４００は、第２の通信サービスに使用する送信電力を能動的に決定した上で、一次システム３０２に与える干渉を抑制しながら送信電力を制御することができる。

また、端末装置４００が管理ノード３００からの無線信号を受信できず一次利用ノードの最新の位置データを取得できない場合には、送信電力の範囲は、一次利用ノードに干渉を与える可能性を低減するためのマージンを算入して決定される。それにより、端末装置４００がシャドウイング（遮蔽）又はフェージングなどの影響により信号の受信状況が比較的良好でない領域に位置している場合であっても、端末装置４００は、自律的かつ安全に周波数帯の二次利用を開始することができる。

また、上述した与干渉マージン低減型の手法によれば、上記マージンは、二次利用ノードの実際の数ではなく、余剰数を含めて見積もられた想定の値に応じて決定される。それにより、第２の通信サービスに加入する二次利用ノードが予測される範囲内で増加した場合にも、第１の通信サービスの品質が低下することが防がれる。

［４．ＴＶバンドへの適用］
図１４は、上述した第１又は第２の実施形態のＴＶバンドへの適用について説明するための説明図である。図１４の例において、一次利用ノード９００は、テレビジョン放送の放送局である。また、一次利用ノード９１０ａ〜９１０ｃは、テレビジョン放送の受信局である。一次利用ノード９００は、境界９０２又は９０４の内部に位置する一次利用ノード９１０ａ〜９１０ｃに、周波数帯Ｆ１上でデジタルＴＶ放送サービスを提供する。境界９０２の内部は、デジタルＴＶ放送サービスのサービスエリアである。また、斜線で示された境界９０２と境界９０４との間の領域は、周波数帯の二次利用が制限されるガードエリアである。一方、境界９０４と境界９０６との間の領域はＴＶホワイトスペースである。二次利用ノード９２０ａ〜９２０ｃは、かかるＴＶホワイトスペースに位置し、例えば周波数帯Ｆ１とは異なる周波数帯Ｆ３上で第２の通信サービスを運用する。しかし、例えば第１の通信サービスの周波数帯Ｆ１と第２の通信サービスの周波数帯Ｆ３との間にガードバンドを設けたとしても、例えば位置Ｐ０において二次システムのみならず一次システムへの致命的な干渉が生じるリスクがある。このようなリスクは、例えば、ガードエリアの幅を拡張することにより低減される。しかし、ガードエリアの幅を拡張することは、周波数帯の二次利用機会の減少を意味する。これに対し、上述した第１又は第２の実施形態に従って第２の通信サービスの送信電力を制御することにより、ガードエリアの幅を過度に拡張することなく、一次システムに与える干渉を許容される範囲内に抑制することができる。

なお、本明細書において説明した第１及び第２の実施形態に係る一連の処理をハードウェアで実現するかソフトウェアで実現するかは問わない。一連の処理又はその一部をソフトウェアで実行させる場合には、ソフトウェアを構成するプログラムが、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）などの記録媒体に予め記憶され、ＲＡＭ（Random Access Memory）に読み込まれた後、ＣＰＵを用いて実行される。

本明細書において説明した各実施形態の要旨は、上述したように様々な二次利用の形態に広く適用可能である。例えば、上述したように、第１の通信サービスのスペクトラムホールをカバーするためのリレーノード又はフェムトセルの運用は、周波数帯の二次利用の一形態ということができる。また、互いに共通する周波数帯を使用するマクロセル、ＲＲＨ（Remote Radio Head）、Ｈｏｔｚｏｎｅ、リレーノード又はフェムトセルなどの相互の関係も、周波数帯の二次利用の一形態（例えば、ヘテロジーニアスネットワークなど）を形成し得る。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属すものと了解される。

１００，３００管理ノード
１０２，３０２一次システム
１０４一次利用ノード
１０６データベース
１１０，３１０通信部
１２０データベース入出力部
１３０記憶部
１４０，３４０制御部
２００，４００端末装置（二次利用ノードのうちのコーディネータ）
２０２，４０２二次システム
２０４二次利用ノード
２１０，４１０第１通信部
２２０第２通信部
２３０，４３０記憶部
２４０，４４０制御部

Claims

第１の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第２の通信サービスに許容される送信電力を決定するための、前記第２の通信サービスのコーディネータの役割を有するノードにより実行される方法であって、
前記第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質と、前記第１の通信サービスにおける干渉レベル又は雑音レベルと、前記第２の通信サービスの無線信号を送信する１以上の二次利用ノードについての通信経路上の経路損失とに基づいて、前記許容される送信電力を決定するステップ、
を含み、
前記許容される送信電力の決定の際に前記コーディネータの役割を有するノードが前記第１の通信サービスの無線信号を受信する一次利用ノードの位置を表す位置データを取得できない場合には、前記許容される送信電力は、前記一次利用ノードに干渉を与える可能性を低減するための、前記二次利用ノードの想定される数に依存するマージンを算入して決定される、
方法。
前記第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の前記品質は、当該第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の受信レベルと信号対干渉及び雑音比とを用いて表される、請求項１に記載の方法。
前記方法は、
前記第１の通信サービスの無線信号を受信する一次利用ノードの位置を表す位置データを保持しているデータベースから当該位置データを取得できる場合に、当該位置データを取得するステップと、
前記位置データにより表される前記一次利用ノードの位置、及び前記１以上の二次利用ノードの位置に基づいて、前記１以上の二次利用ノードについての通信経路における前記経路損失を算出するステップと、
をさらに含む、請求項１又は請求項２に記載の方法。
前記コーディネータの役割を有するノードから、決定された前記許容される送信電力を前記１以上の二次利用ノードのうちのいずれかのノードへ通知するステップ、
をさらに含む、請求項３に記載の方法。
前記コーディネータの役割を有するノードは、前記１以上の二次利用ノードのうちのいずれかのノードである、請求項３に記載の方法。
第１の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第２の通信サービスの無線信号を送信可能な通信部と、
前記第２の通信サービスに許容される送信電力を決定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質と、前記第１の通信サービスにおける干渉レベル又は雑音レベルと、前記第２の通信サービスの無線信号を送信する１以上の二次利用ノードについての通信経路上の経路損失とに基づいて、前記許容される送信電力を決定し、
前記許容される送信電力の決定の際に前記第１の通信サービスの無線信号を受信する一次利用ノードの位置を表す位置データを取得できない場合には、前記許容される送信電力を、前記一次利用ノードに干渉を与える可能性を低減するための、前記二次利用ノードの想定される数に依存するマージンを算入して決定する、
通信装置。
第１の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第２の通信サービスの無線信号を送信可能な通信部、を備える通信装置を制御するコンピュータを、
前記第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質と、前記第１の通信サービスにおける干渉レベル又は雑音レベルと、前記第２の通信サービスの無線信号を送信する１以上の二次利用ノードについての通信経路上の経路損失とに基づいて、前記第２の通信サービスに許容される送信電力を決定する制御部、
として機能させ、
前記制御部は、前記許容される送信電力の決定の際に前記第１の通信サービスの無線信号を受信する一次利用ノードの位置を表す位置データを取得できない場合には、前記許容される送信電力を、前記一次利用ノードに干渉を与える可能性を低減するための、前記二次利用ノードの想定される数に依存するマージンを算入して決定する、
プログラム。
第１の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第２の通信サービスの無線信号を送信する二次利用ノードとの間で通信可能な通信部と、
前記第２の通信サービスに許容される送信電力を決定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質と、前記第１の通信サービスにおける干渉レベル又は雑音レベルと、１以上の二次利用ノードについての通信経路上の経路損失とに基づいて、前記許容される送信電力を決定し、
前記許容される送信電力の決定の際に前記第１の通信サービスの無線信号を受信する一次利用ノードの位置を表す位置データを取得できない場合には、前記許容される送信電力を、前記一次利用ノードに干渉を与える可能性を低減するための、前記二次利用ノードの想定される数に依存するマージンを算入して決定する、
通信装置。
第１の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第２の通信サービスの無線信号を送信する二次利用ノードとの間で通信可能な通信部、を備える通信装置を制御するコンピュータを、
前記第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質と、前記第１の通信サービスにおける干渉レベル又は雑音レベルと、１以上の二次利用ノードについての通信経路上の経路損失とに基づいて、前記第２の通信サービスに許容される送信電力を決定する制御部、
として機能させ、
前記制御部は、前記許容される送信電力の決定の際に前記第１の通信サービスの無線信号を受信する一次利用ノードの位置を表す位置データを取得できない場合には、前記許容される送信電力を、前記一次利用ノードに干渉を与える可能性を低減するための、前記二次利用ノードの想定される数に依存するマージンを算入して決定する、
プログラム。
第１の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第２の通信サービスの無線信号を送信可能な通信部、及び、
前記第１の通信サービスにおいて要求される無線信号の品質と、前記第１の通信サービスにおける干渉レベル又は雑音レベルと、前記第２の通信サービスの無線信号を送信する１以上の二次利用ノードについての通信経路上の経路損失とに基づいて決定される許容送信電力の範囲内の送信電力を使用して、前記通信部に前記第２の通信サービスの無線信号を送信させる制御部、
を備え、
前記許容送信電力の決定の際に前記第１の通信サービスの無線信号を受信する一次利用ノードの位置を表す位置データを取得できない場合には、前記許容送信電力は、前記一次利用ノードに干渉を与える可能性を低減するための、前記二次利用ノードの想定される数に依存するマージンを算入して決定される、
通信装置。