感知无线系统的制作方法

专利名称：感知无线系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及将对例如广播系统那样的特定的系统授权的频带仅限于在该系统不使用的场所、时间中使用的感知无线系统。
背景技术：
为了应对频率资源的紧迫，作为下一代的移动体通信系统，开始了称作“感知无线电”的方式的研究。感知无线电的基本的考虑方式是扫描具有使用可能性的频带，检测无线信道(频率)的利用状况、，借用可使用的频带。当然，在使用感知无线电的无线系统(以下称作“感知无线系统”)中，必须共用无线信道，以便不会给广播系统及雷达系统、射电天文观测系统那样的现有的无线系统带来干涉。
作为现有无线系统，已知有将电视广播用的频率无线信道共用的技术(例如参照专利文献1)。
专利文献1日本特许第3583962号公报在上述的专利文献1中，作为被授权的现有的无线系统仅考虑了电视广播。在感知无线系统中，预测具有感知无线电功能的各无线终端装置检测无线信道利用状况。但是，多数是仅进行接收的射电天文及电视接收机的无线信道利用状况等有许多通过无线终端装置单独不能了解的信息。
进而，在例如距离100m的感知无线电的无线终端装置彼此进行通信的情况下，在其中间的距离50m的地点可能存在以比50m小很多的距离、例如3m左右进行收发的其他无线终端装置。但是，来自这样的其他无线终端装置的电波不能由距离50m的感知无线电的无线终端装置检测到的可能性较高，如果没有注意到该电波而使用其他无线终端装置正使用的频率开始通信，则会妨碍其他无线终端装置的通信。因而，需要尽可能正确地掌握其电波到达范围的频率(无线信道)的利用状况，来决定感知无线电的无线终端装置开始通信时的频率，但通过无线终端装置单独是很难掌握这些状况的。

发明内容
本发明是鉴于上述问题而做出的，目的是提供一种能够掌握通过感知无线电的无线终端装置单独不能了解的无线信道利用状况、并且不会给现有的无线系统带来干涉的感知无线系统。
为了解决上述的问题，本发明的感知无线系统的特征在于，具备无线信道利用状况检测装置，扫描分配给自己的无线系统以外的其他无线系统的频带中的、有使用可能性的频带，并检测无线信道的利用状况；第1无线信道利用状况数据库装置，具备获取上述检测装置检测到的与无线信道的利用状况有关的信息的第1信息收集单元；第2无线信道利用状况数据库装置，保存分配给上述其他无线系统的频带中的无线信道的利用状况；第2信息收集单元，设置在上述第1无线信道利用状况数据库装置中，获取从上述第2无线信道利用状况数据库装置供给的分配给上述其他无线系统的频带中的无线信道的利用状况；通知单元，根据由上述第1信息收集单元与第2信息收集单元收集的信息，将在通信中使用的无线信道的信息通知给进行管辖的无线终端装置。
根据本发明的感知无线系统，由于能够掌握通过感知无线电的无线终端装置单独不能知道的无线信道利用状况，所以能够抑制对现有的无线系统的干涉。


图1是表示有关本发明的实施例1的感知无线系统的概略结构的图。
图2是无线终端装置105的概略结构图。
图3是表示内部数据库DB103的功能的概略结构图。
图4是表示检测装置102的功能的概略结构图。
图5是用来说明有关本发明的实施例1的感知无线系统的各装置的动作的顺序图。
图6是表示计算DB103测量的信道利用状况信息的可靠度、使用可靠度较高的信道利用状况的信息识别空闲信道的例子的顺序图。
图7是说明包括信道利用状况检测装置的功能的终端的位置与可靠度的关系的例子的图。
图8是说明包括信道利用状况检测装置的功能的终端的位置与可靠度的关系的例子的图。
图9是表示有关本发明的实施例2的终端105、106的概略结构的顺序图。
图10是表示实施例2中的处理及消息交换的例子的顺序图。
图11是表示有关本发明的实施例3的系统的概略结构的图。
图12是表示接入点AP225的概略结构的图。
图13是表示无线终端ST216的概略结构的图。
图14是用来进行接入点内部的数据库信息的更新的处理流程图。
图15是表示保存在接入点AP225所保有的数据库中的信息的图。
图16是表示图15所示的信息表的变形例的图。
图17是表示各数据库用来收集无线信道利用状况信息的消息的交换例的顺序图。
图18是表示数据库DB202所保有的信息、且是某个位置的频带的利用状况的信息和已取得该信息的信息源的图。
图19是表示图18所示的信息表的变形例的图。
图20是用来使用保存在DB202中的信息开始通信的流程图。
图21是表示在进行使用数据库信息的通信时产生的消息的交换的顺序图。
图22是表示通信频带决定算法的流程图。
图23是作为用来使用数据库信息开始通信的系统整体的处理流程图。
图24是表示图23的通信信道决定处理的详细情况的流程图。
图25是关于进行使用数据库信息的通信时的消息交换的顺序图。
图26是表示有关本发明的实施例4的系统结构例的图。
图27是表示终端504的概略结构的图。
图28是表示终端504内的数据库中的无线信道利用状况信息的例子的图。
图29是表示终端505内的数据库中的无线信道利用状况信息的例子的图。
图30是表示基站506内的数据库中的无线信道利用状况信息的例子的图。
图31是表示保存在地域DB502中的无线信道利用状况信息的例子的图。
图32是在实施例4中、终端将无线信道利用状况向基站通知时的流程图。
图33是表示在射电天文501开始测量时产生的消息交换的顺序图。
图34是表示在终端504通知测量无线信道利用状况的结果为判断出存在干涉的消息时的消息交换的例子的顺序图。
图35是表示终端504通知测量无线信道利用状况的结果为判断出不存在干涉的消息时的消息交换的例子的顺序图。
图36是表示在终端504开始通信时产生的消息交换的例子的顺序图。
图37是表示在终端505开始通信时产生的消息交换的例子的顺序图。
具体实施例方式
以下，参照附图详细地说明本发明的优选的实施方式。
(第1实施方式)图1是表示有关本发明的第1实施方式(实施例1)的感知无线系统的概略结构的图。该感知无线系统具备无线通信系统101，包括可相互通信的无线终端装置105、106；无线信道利用状况检测装置102(以下称作“检测装置102”)，对无线终端装置105、106可使用的无线信道的利用状况进行检测；无线信道利用状况内部数据库装置103(以下称作“内部DB103”)；以及无线信道利用状况外部数据库装置104(以下称作“外部DB104”)，保存有作为授权信道对与无线通信系统101不同的无线系统(例如警察无线或在灾害时使用的紧急用无线等)分配的频带的无线信道利用状况。
图2是无线终端装置105的概略结构图。无线终端装置105与106的结构相同。终端105具有感知无线电的功能，除了通常的通信功能以外，还获取从内部DB103供给的有关无线信道的利用状况的信息，自己设定在通信中使用的无线信道(通信信道)来进行通信。
在图2中，终端105具备内部DB输入输出接口1051，作为与内部DB103的接口；通信信道设定部1052，基于从内部DB103获取的有关空闲状态(不在使用中)的无线信道的信息；设定通信信道；无线通信收发部1053，将应使用设定的通信信道发送的信号调制，并将接收到的信号解调；收发用的天线1054；以及指令生成部1055，根据来自上位层的指令生成各种指令。内部DB输入输出接口1051例如是无线接口，能够进行与内部DB103的通信。终端105还具备GPS接收机1056，能够测量自己的位置，并将其测量结果经由内部DB输入输出接口1051通知给内部DB103。
图3是表示内部数据库DB103的功能的概略结构图。内部DB103能够与终端105、外部DB104、检测装置102分别通信，分别具备与各装置的接口1031、1032、1033。内部DB103还具备空闲信道识别部1034，根据从检测装置102供给的无线信道的利用状况的信息，识别空闲状态的无线信道；信息注册部1035，整理从外部DB104获取的信息和来自空闲信道识别部1034的信息，并注册到数据库部1038中；通信信道选择部1036；以及指令生成部1037，根据来自上位层的指令，生成各种指令。
图4是表示检测装置102的功能的概略结构图。检测装置102通过无线或有线与内部DB103连接，根据来自内部DB103的请求，对授权给存在于检测装置102的周围的雷达系统、电视广播系统等现有的无线系统的无线信道(以下称作“授权信道”)的利用状况进行检测。
在图4中，频带决定部1021将检测利用状况的频带的信息指示给功率测量部1022。功率测量部1022接受到来自频带决定部1021的指示，测量经由天线1023接收的信号的功率。位置测量部1024例如是GPS接收机，测量检测装置102的位置。在检测装置102以无线与内部DB103连接的情况，指令生成部1025具有接受由功率测量部1022测量的接收功率和由位置测量部1024测量的自身的位置信息并经由天线1023向内部DB103供给的功能。定时器1026例如用来以预先决定的周期使功率测量部1022开启/关闭，或用来记录功率测量时刻、测量所需的时间等。作为指令生成部1025对内部DB103供给的信息，除了测量的接收功率和检测装置104的位置信息以外，还有测量的频带、测量的频带宽、测量的时刻、测量所需的时间、检测装置的天线增益、波束的方向的信息等。
下面利用图5说明上述各装置的动作。
图5是用来说明各装置的动作的顺序图。首先，说明到将检测装置102中的无线信道的利用状况的检测结果注册到内部DB103中为止的段(段1)。
首先，内部DB103将请求授权信道的利用状况的测量的信号从内部DB103的指令生成部1037发送给检测装置102(步骤S501)。
检测装置102根据测量请求检测授权信道的利用状况(步骤S502)，将其测量结果通知给内部DB103(步骤S503)。这里，所谓的无线信道的利用状况，除了在作为测量对象的无线信道中测量到的接收功率、检测装置的位置以外，还包括测量到的频带、测量到的频带宽、测量到的时刻、测量所需的时间。进而，也可以包括检测装置的天线增益、波束的方向等。在测量到的信号是具有某种程度的周期性的信号的情况下，作为通知给内部DB103的信息，也可以包括测量到的信号的周期、静音区间长、占空比等。例如在作为现有的无线系统而考虑是雷达的情况下，在雷达的信号的情况下具有几毫秒间隔的周期性。此外，在作为现有的无线系统而考虑是电视(TV)广播系统的情况下，可以说电视广播的信号是具有1日单位的周期性的信号。也可以将这些周期通知给内部DB103。
内部DB103根据经由接口部1033输入的无线信道的利用状况，在空闲信道识别部1034中识别作为对象的无线信道是否是空闲无线信道(步骤S504)。对于现有的通信，将在频率区域、时间区域、扩散码区域中正交的区域、或者能够以不对现有的通信带来较大影响的程度的干涉的功率发送的无线信道作为空闲无线信道。
这里，所谓频率区域上不给现有的通信带来较大的影响的程度的干涉，是在频率区域上插入保护频带(guide band)而分离的区域，表示即使通过过滤器后的频谱的旁瓣与现有的通信重叠、也不会给现有的通信的接收性能带来影响的干涉。所谓时间区域上不给现有的通信带来较大的影响的程度的干涉，是在时间上插入保护间隔而分离的区域，表示是即使多径延迟扩散而超过保护频带而与现有的通信重叠、也不会给现有的通信的接收性能带来影响的干涉。所谓空间区域上不给现有的通信带来较大的影响的程度的干涉，是在地理上相互分离的区域中进行的通信，表示即使因传输损失而充分地衰减并且信号到达了进行现有的通信的收发机、也不会给现有的通信的接收性能带来影响的干涉。所谓扩散码区域上不给现有的通信带来较大的影响的程度的干涉，表示虽然不是相对于进行现有的通信的扩散码完全正交的代码、但是其相互相关的影响较低、不会给现有的通信的接收性能带来影响的干涉。
具体而言，将在频率区域、时间区域、空间区域、扩散码区域中分别没有测量到热噪音以上的干涉的无线信道作为空闲无线信道。频带f、时隙t、扩散码c中的终端n的干涉量Inftc利用以下的式1求出。
式1式(1)In,f,t,c=Σm=0M[Pm,f,t,c×Lp(|Ln-Lm|)]n∉{m=0,1,···,M-1}Pn,f,t,cn∈{m=0,1,···,M-1}]]>这里，Pmftc由检测装置m检测到的频带f、时隙t、扩散码c中的接收功率M检测装置的数量Lm检测装置的位置Ln终端的位置
Lp(|Ln-Lm|)对应于距离|Ln-Lm|的传输损失接收功率P是由检测装置102测量的值，检测装置102的数量在本实施方式中设为1。检测装置102的位置是由检测装置102具备的位置测量部1024测量的值，终端105的位置是由终端105具备的GPS接收机1055测量的值，传输损失是常数。内部DB103的空闲信道识别部1034根据上述的值求出干涉量。空闲信道识别部1034将其与相当于终端的噪音功率的一定的阈值相比较，如果求出的干涉量比该阈值低，则判断该无线信道是空闲状态。
内部DB103在信息注册部1035中整理从检测装置102得到的信息，并进行注册(步骤S505)。这里所谓的整理，是指在被通知了具有大致相同的位置信息、相同的频带的无线信道的利用状况信息的情况下、改写为新的信息。
内部DB103从外部DB104得到无线信道利用状况(步骤S506)。从外部DB104得到的信息是内部DB103不能掌握的无线信道的利用状况，例如是TV及雷达、射电天文那样仅用于接收的频带中的无线信道利用状况、及根据法律而禁止使用的频带的信息等。
内部DB103在信息注册部1035中也整理从外部DB104得到的信息，并进行注册(步骤S507)。到此为止的顺序是到将检测装置102中的无线信道的利用状况的检测结果注册到内部DB103中为止的段1。
接着，说明到终端105从内部DB103得到有关无线信道的利用状况的信息从而与终端106开始通信为止的段(段2)。
在终端105中产生了与终端106通信的通信请求的情况下，终端105对内部DB103发出通信开始请求信号，并且通知自己的位置信息(步骤S508)。该请求信号由指令生成部1054生成。位置信息搭载于该请求信号中被发送。
内部DB103对终端106请求位置信息(步骤S509)。终端106对内部DB103通知自己的位置信息(步骤S510)。
内部DB103将在步骤S504中识别到的空闲的无线信道选择为终端105、106间的通信用无线信道(步骤S511)。但是，在识别为空闲无线信道的无线信道中，从外部DB104设为“发送禁止”或“使用禁止”的无线信道不能被选择为通信无线信道。内部DB103考虑终端105、106的位置信息，判断被识别为空闲无线信道的无线信道、且从外部DB104设为“使用中”的无线信道是否能够作为通信信道。求出终端105、106的位置和相对于使用中的设备的距离，求出使用中的设备可能受到的干涉，如果干涉为比热噪音小的程度，则选择为通信信道。
终端n在频带f、时隙t、扩散码c中，使用中的设备1受到的推定干涉量Inlftc用以下的式(2)求出。
式2式(2)In，l，f，t，c＝Gn(Ll-Ln)×Pn，f，t，c×Lp(|Ll-Ln|)Pn，f，t，c终端n在频带f、时隙t、扩散码c中发送的发送功率Gn(Ll-Ln)终端n中的相对方向(Ln-Lm)的天线增益内部DB103将在步骤S511中选择的通信用无线信道通知给终端105、106(步骤S512、S513)，在终端间使用该通信信道开始通信(步骤S514)。
另外，终端105对于内部DB103预先通知通信预定时间、突发(burst)通信的间隔、通信频带、所需的频带宽、所需的比特率、QoS(Quality of Service业务质量)信息、调制方式等。由此，内部DB103能够使检测装置102进行考虑到这些信息的通信信道的设定、和无浪费的信道利用状况检测。例如，如果将通信的估计时间注册到数据库中，则防止了检测装置102测量知道是在通信中的无线信道的利用状况。此外，通过将突发通信信号的周期注册到数据库部1038中，在其他通信的空闲无线信道识别中，时间性的空闲无线信道的识别变得容易。
此外，通过将频带注册在数据库部1038中，在其他通信的空闲无线信道识别中，能够不进行测量而识别正使用的频带有干涉，所以防止了检测装置102测量知道是在通信中的无线信道的利用状况。通过将所需的通信频带宽注册在数据库部1038中，通过对一部分的频带测量干涉，就知道该整个通信频带宽整体在使用中，所以能够容易地进行无线信道利用状况的检测。此外，通过将QoS信息注册在数据库中，能够将与需要较高的QoS的通信的频率、时间、空间、扩散码相接近且在某种程度上产生干涉的无线信道判断为不作为通信信道，反之，或者将与较低的QoS也没有问题的通信的频率、时间、空间、扩散码相接近且在某种程度上产生干涉的无线信道也判断为通信信道。
此外，无线信道利用状况的检测结果及在通信中使用的无线信道的通知等信息既可以使用无线、并且使用本感知无线系统专用的固定通知无线信道来通知，也可以使用本感知无线系统专用的固定控制无线信道来指定进行通知的无线信道。此外，也可以经由有线进行通知。例如，在将充电中的无线终端装置兼用作无线信道利用状况检测装置的情况下，由于可以不关注耗电，所以也可以考虑频繁地测量无线信道利用状况、经由PLC(电力线通信)及有线LAN等进行通知的方法。
这样，利用检测装置102检测到的干涉的信息，无线终端装置能够使用空闲无线信道进行无线通信，并且能够根据有关无线的数据库进行也考虑到检测装置102不能检测的无线信道利用状况的无线通信，所以能够抑制对现有的无线系统的干涉，能够有效地使用空闲无线信道。此外，由于在内部DB103中选择通信无线信道，所以能够削减终端的收发机的处理量。
另外，在上述的实施方式中，信道利用状况检测装置102被表示为独立的装置，但也可以与内部DB103包含在同一个装置中，也可以包含在无线通信终端105中。同样，内部DB103也被表示为独立的装置，但也可以包含在终端105、106的至少任一个中。
(图5的变形例)说明本实施方式的变形例。图6是表示DB103在确认终端105、106的位置后计算所测量的信道利用状况信息的可靠度、使用计算的结果为可靠度较高的信道利用状况的信息、识别空闲信道的例子的顺序图。另外，可靠度的计算例如由图3的空闲信道识别部1034进行。在图6中，对于与图5相同的部分赋予相同的参照标号。
DB103在确认终端105、106的位置后，计算测量的信道利用状况信息的可靠度(步骤S600)。以下说明信道利用状况信息的可靠度的计算例。
首先，存在于位置Lm处的信道利用状况测量装置m在时刻τm时对频带f、时隙t、扩散码c测量接收功率Pm，f，t，τ。如果测量结束，则对DB通知测量结果。DB103从管辖的M个信道利用状况测量装置收集信息并保存。在收发终端n中判断信息是否能够信赖的情况下，利用信道利用状况信息的可靠度。收发终端n中的信息的可靠度Rn可以通过以下的式(3)求出。
式3式(3)Rn=Σm=0M[G(Ln-Lm)×(1τnow-τm)×LP(|Ln-Lm|)]]]>这里，G(Ln-Lm)是相对方向(Ln-Lm)的天线增益。在全向天线的情况下，增益与方向无关而为1。此外，Lp(|Ln-Lm|)是对应于距离|Ln-Lm|的传输损失。
传输损失例如是由奥村曲线或Hata模型给出那样的距离接近则值变大、反之距离远离则值变小那样的成反比例关系的函数。这里，为了得到可靠度信息，使用位置、天线增益、时间进行计算，但也可以仅使用任一项计算可靠度。以下的式(4)是仅利用时间项计算可靠度的例子。
式4式(4)Rn=Σm=0M(1τnow-τm)]]>此外，以下的式(5)是仅利用位置项计算可靠度的例子。
式5式(5)Rn=Σm=0M(1LP(|Ln-Lm|))]]>如果利用该式进行计算，则能够根据信道利用状况检测装置的位置计算可靠度。
图7及图8中表示终端的位置与可靠度的关系的例子。这里，假设终端搭载有信道利用状况检测装置与收发功能两者。
例如，即使在终端A及终端B的DB中注册有相同的信道利用状况，由于位置上较接近的终端的信息可信赖，所以对于终端A来说可靠度较高的信息、与对终端B来说可靠度较高的信息也不同。此外，在收发机自身能够测量信道利用状况的情况下，自己自身测量的结果是最能够信赖的信息。
此外，在信道利用状况检测装置中，在具有使用高解析A/D变换机等高性能装置能够高精度地测量干涉信号的结构的情况下，也可以考虑如以下的式(6)那样追加修正项。
式6

式(6)Rn=Σm=0M[sm×(1τnow-τm)]]]>这里，Sm是信道利用状况检测装置的干涉测量精度，是与A/D变换机的比特数等值成比例的值。该可靠度如果足够高，则判断现状存在的信道利用状况信息能够信赖。
在判断为可靠度较低、信道利用状况信息不能信赖的情况下，对检测装置102请求信道测量，以便变更天线增益等，并进行再次测量(步骤S601)。检测装置102进行信道利用状况的测量(步骤S602)，将其结果发送给DB103(步骤S603)。
如果在即使进行测量也不能得到可信赖的信息的情况下，判断为在收发终端n的附近不存在信道利用状况检测装置，由于不能进行信道利用状况检测，所以推迟收发终端n的发送。可靠度是否较高的判断可以考虑以阈值进行判断的方法。该阈值可以由共用信道的系统决定。例如，在想要利用如射电天文那样对干涉耐性较低的无线设备的信道进行感知无线通信的情况下，将阈值设定得较高。通过这样设定阈值，在利用对干涉耐性较低的无线设备的信道进行感知无线通信时，仅在信道利用状况测量信息中有较大的可靠性的情况下才能够进行通信，能够将对现有的通信带来的影响抑制在最小限度。此外，在想要利用如无线LAN那样的数字无线通信那样一定程度上对干涉耐性较强的无线设备的信道进行感知无线通信的情况下，将阈值设定得较低。通过这样设定阈值，在利用一定程度上对干涉耐性较强的无限设备的信道进行感知无线通信时，即使在信道利用状况测量信息中没有较大的可靠性也能够进行通信，能够提高频率利用效率。
在信息的可靠度较高，判断为根据当前DB中的信息、对是否是空闲信道的判断是可以信赖的情况下，对于在检测装置102中测量的信道，在DB103中判断是否是空闲信道(步骤S604)。这样，由于利用可靠度对测量的信道利用状况信息添加优劣来识别空闲信道，所以能够以较高的精度进行空闲信道识别。
(第2实施方式)接着，对本发明的第2实施方式(实施例2)进行说明。在上述的实施例1中，空闲信道的识别由内部DB103进行，而在本实施例2中，是终端105、106根据从内部DB103供给的信道利用状况的信息、识别空闲信道来设定通信信道的例子。
图9是表示有关实施例2的终端105、106的概略结构的图。由于终端105、106是相同的结构，所以对终端106省略说明。此外，在图9中，对于与图2相同的部位赋予相同的标号而省略详细的说明。与图2的不同点是设有空闲信道识别部1056这点。
图10是表示实施例2中的处理及消息交换的例子的顺序图。首先，无线信道利用状况检测装置102(以下称作检测装置102)接受内部DB103的请求(步骤S701)，检测无线信道的利用状况(步骤S702)。检测装置102将与检测到的无线信道利用状况的测量结果有关的信息通知给内部DB103(步骤S703)。内部DB103注册被通知的测量结果(步骤S704)。另一方面，内部DB103从外部DB104也得到有关无线信道利用状况的信息(步骤S705)。内部DB103整理并注册从检测装置102及外部DB104得到的信息(步骤S706)。到此为止的处理是到将检测装置102的无线信道利用状况的检测结果注册到内部DB103中为止的段(段1)。
接着，在终端105中产生了与终端106进行无线通信的请求的情况下，终端105对内部DB103通知位置信息和通信对方的识别信息(步骤S707)。内部DB103基于从终端105通知的识别信息确定作为通信对方的终端106，对终端106请求位置信息(步骤S708)。接受到请求的终端106对内部DB103通知位置信息(步骤S709)。
然后，内部DB103对终端105通知有关无线信道利用状况的信息(步骤S710)。此时，也考虑根据终端的位置选择在附近测量到的无线信道利用状况、及在附近发送的信号的状况，来通知有关无线信道利用状况的信息。这里，如果发送系统将通信预定注册在数据库中、或者能够推定所测量到的干涉的系统，则根据该系统的发送功率与载波频率和传输损失，计算其发送信号以噪音以上的功率到达、并能够带来干涉的距离，将在该距离以内的情况称作附近。终端105利用该信息，终端105的空闲信道识别部1057(参照图9)识别空闲信道(步骤S711)。然后，终端105的通信信道设定部1052(参照图9)选择进行通信的无线信道(步骤S712)。将选择的无线信道从通信信道设定部1052发送给无线通信收发部1053，通知给终端106(步骤S713)。在从终端106返回应答(ACK)后(步骤S714)，利用所选择的无线信道开始通信(步骤S715)。到此为止是终端105从内部DB103得到有关无线信道的利用状况的信息来识别空闲信道、与终端106开始通信为止的段(段2)。
在本实施例中，终端自己识别空闲信道，独立地选择通信无线信道，所以能够削减内部DB中的处理。
(第3实施方式)接着，对本发明的第3实施方式(实施例3)进行说明。
图11是表示有关实施例3的系统的概略结构的图。本实施例是电视广播(TV广播)与使用无线的局域网(W-LAN)共用TV广播用的频带的情况。TV广播天线201对某个区域利用几个频带发送广播信号。此时，在作为广播对象的地域中的无线信息DB202中，存储有当前进行的广播的频带、广播局的位置、广播电波的到达范围等信息。
在民宅218、228中，通过TV接收天线213、223接收从TV广播天线201发送的信号。TV接收天线223设置在室外。TV214、224能够经由无线或有线与处于民宅218、228内的W-LAN的接入点(AP)215、225进行信息的共享。由此，该TV214、224是能够与无线LAN接入点进行通信、并且具备接收TV广播的功能的带TV广播电视接收功能的无线机。TV214、224能够与AP215、225共享TV214、224当前接收的频带的信息。此外，AP215、225也能够与无线信息DB202经由无线或有线进行信息的共享。AP215、225具备无线信道利用状况检测装置，能够自己检测无线信道的利用状况，并且还作为掌握TV的接收状况及室内的通信状况的家庭服务器而动作。
无线收发机216、217、226、227(以下称作ST216、217、226、227)作为W-LAN的站点(ST)动作，ST216、217与AP215进行通信，ST226、227与AP225进行通信，或者ST彼此进行通信。TV213、214能够分别掌握接收天线218、223的位置，并将该位置信息分别通知给AP215、225。作为掌握接收天线218、223的位置的方法，由于TV天线通常被固定，所以可考虑在天线的初始设置时对TV进行位置信息的注册的方法。此外，ST216、217、226、227分别具有掌握自己的位置的功能，能够将其位置信息通知给AP215、AP225。AP215、225也同样具有掌握自己的位置的功能。作为掌握位置信息的功能，可以考虑例如使用GPS的位置信息掌握功能。
图12是表示接入点AP225、215的概略结构的图。AP215由于是与AP225同样的结构，所以省略说明。AP225能够分别与ST226、227、无线信息DB202、TV224进行通信。接口2251、2252是分别输入来自无线信息DB202、TV224的信号的接口。无线通信收发部2253调制要使用设定的通信信道发送的信号，并且调制接收到的信号。AP225还具备空闲信道识别部2254，根据从ST226、227供给的无线信道利用状况的信息，来识别空闲状态的无线信道；信息注册部2256，整理从无线信息DB202获取的信息和来自空闲信道识别部2254的信息，并注册到数据库部2255中；通信信道选择部2257；以及指令生成部2258，根据来自上位层的指令生成各种指令。
图13是表示ST227的结构的图。ST216、217、226由于与ST227的结构相同，所以省略说明。ST227具备无线通信收发部2271，调制要使用设定的通信信道发送的信号，并且调制接收到的信号；以及指令生成部2272，根据来自上位层的指令，生成各种指令。还具备通信信道设定部，基于从AP225获取的信息等设定通信信道；以及GPS接收机2274，测量自己的位置，并通知给AP225。此外，还具备干涉测量部2275，该干涉测量部2275根据来自AP225的请求，接收指定的无线信道的信号，计算其接收功率来测量噪音电平。
图14中表示用来进行AP215、225内部的DB信息及DB202信息的更新的系统整体的处理流程。AP215、225首先决定无线信道利用状况检测的开始时间及测量的无线信道(步骤S1401)。例如，AP215、225以每1毫秒1次的频率，对某个频带决定使管辖下的终端(例如ST217)检测无线信道利用状况。此外，对另一个频带决定使ST216检测无线信道利用状况。进而，对于其他频带，AP215、225自己检测无线信道利用状况。这里，假设依次对作为对象的所有的频率区域进行检测。此外，也可以考虑通过1次的检测对作为对象的所有的频率区域进行检测。
在决定无线信道利用状况检测的开始时间及测量的无线信道后，实际测量无线信道利用状况(步骤S1402)。这里，AP215、225请求对管辖下的终端ST进行频率状况的测量。被请求测量的ST在指定的频率区域中进行无线信道利用状况的测量。这里所谓的无线信道利用状况的测量是，接收指定的无线信道的信号，计算其接收功率，如果是噪音电平则判断为不存在干涉，如果是比噪音电平大的接收功率则判断为存在干涉、即电波由其他终端及TV广播使用。例如，即使存在接收功率、但将其功率比能够作为信号解调、解码的电平低的功率定义为噪音电平，在接收到比其低的功率的情况下判断为电波没有被使用。测量了干涉的有无后的ST对受管辖的AP通知位置信息及测量结果。此外，AP215、225由于具有无线接收功能，所以自己也能够检测无线信道利用状况。
如果无线信道利用状况的测量结束、将结果通知给各AP，则AP利用与自己测量的无线信道利用状况有关的信息、从ST通知的信息、来自DB202的信息，进行DB信息的更新(步骤S1403)。
图15表示在接入点AP225所保有的DB2255中保存的信息、是某个位置处的频带的利用状况的信息和已取得该信息的信息源。
这里，如果存在于位置Nx03、Ey03处的ST227对AP225通知与f07MHz带的无线信道利用状况有关的信息，则AP225检索当前的DB信息，如果存在相同位置、相同频带的信息，则删除较旧的信息，进行新信息的追加。此外，在AP225从有关广播的DB202得到信息的情况下，得到正在以哪个无线信道进行TV广播的信息。在图15的例子中，表示了在f01MHz、f03MHz、f04MHz、f06MHz的频带的无线信道中进行TV广播的情况。此外，在从TV224得到当前接收的无线信道的信息的情况下也同样，在得到信息后将旧的信息删除，进行新信息的追加。在图15的例子中，表示在f01MHz的频带的无线信道中、在存在TV接收天线223的地点Nx01、Ey01处进行接收的情况。
此外，也可以在无线信道利用状况的信息中设置有效期限。在此情况下，如果各个有效期限结束，则从DB删除信息，根据需要从DB202或TV224得到需要的信息、或使ST226或ST227测量并通知无线信道利用状况。
(图15的变形例)图16是表示图15所示的信息表的变形例的图。如图16所示，也可以在获取到信息时同时记录信息的更新时刻。此外，频带的利用状况的栏也可以原样记录干扰功率的原始数据。例如，表示出在地点Nx02、Ey02，ST226以-61dBm接收f07MHz的无线信道、该信息在12:21:48.20时写入、更新到AP225的数据库中。此外，表示出在地点Nx03、Ey03，ST227以-68dBm接收f07MHz的无线信道、该信息在12:21:49.20时写入、更新到AP225的数据库中。
图17是表示各DB用来收集无线信道利用状况信息的消息的交换例的顺序图。AP225内的数据库(DB2255)对能够经由有线或无线与AP交换信息的ST226、ST227、TV224通知无线信道利用状况。在图17中，对TV224从几秒到几十秒一次发出请求，以将接收到的无线信道的信息从AP225对TV224通知。同样，发出请求以便从AP215对TV214通知(步骤S1201)。
TV224接受到请求，返回当前正在接收的无线信道的信息和其接收天线223的位置信息。同样，TV214接受到请求，返回当前正在接收的无线信道的信息和其接收天线213的位置信息(步骤S1202)。也可考虑TV224(TV214)不接受来自AP225(AP215)的请求而仅在将电源开启/关闭时或变更了接收的无线信道的情况下将其信息通知给AP225(AP215)。
接着，发出请求，以使AP225对ST226及ST227通知干扰功率信息。同样地，发出请求，以使AP215对ST216及ST217通知干扰功率信息(步骤S1203)。在此时的请求中含有测量的无线信道的信息。接受到该请求的ST226(ST216)及ST227(ST217)在从AP225(AP215)指定的无线信道中测量干扰功率的有无，对其结果附加当前ST存在的位置信息，通知给AP225(AP215)(步骤S1204)。若进行这样的信息收集，并进行后述的图21的处理，则AP225(AP215)内的数据库可以掌握上述图15所示那样的各位置的各频率(无线信道)的利用状况。
回到图17，有关TV广播的DB202除了TV广播的发送信息以外，还处理该地域中的TV的接收信息及干涉信息。例如，DB202对TV广播局(天线)201请求当前正在进行发送的无线信道利用状况的信息(步骤S1205)。根据请求，TV广播局201将无线信道利用状况的信息通知给DB202(步骤S1206)。
进而，DB202对处于该地域中的AP内部的数据库定期地发出信息的通知请求(步骤S1207、S1209)，从它们分别获取信息(步骤S1208、S1210)。这里，对DB202通知AP中的TV接收中的信息以及与检测到的干涉有关的信息中附加了位置信息后的信息。除了如上所述地域DB202发出信息请求、接受到请求的AP通知信息的方法以外，还可以考虑在AP中以DB202的内容被更新的情况为触发器、对地域DB202通知信息的方法。
图18表示数据库DB202所保有的信息，是某个位置的频带的利用状况的信息和已取得该信息的信息源。通过进行上述那样的信息收集，在DB202中能够如图18那样掌握各位置的各频率(无线信道)的利用状况。
(图18的变形例)图19是表示图18所示的信息表的变形例的图。如图19所示，也可以在获取信息时同时记录信息的更新时刻。此外，频带的利用状况栏也可以原样记录干扰功率的原始数据。这与上述图16所示的表相同。
图20是用来使用保存在DB202中的信息开始通信的作为本实施方式的系统整体的处理流程图。以下，利用图20说明处理流程。
从某个ST(例如ST227)获取了通信开始请求的AP(例如AP225)首先为了得到最新的无线信道利用状况而从DB202得到信息，根据该信息进行DB信息(例如AP225内部的数据库DB2255)的更新(步骤S2001)。此时，在利用每当与AP225连接的DB202及TV的状态变化时更新AP225的DB信息那样的方法的情况下，不需要步骤S2001的作业。然后，AP225决定ST227要进行通信的无线信道(步骤S2002)。将该决定的无线信道对ST227通知，被通知的ST227利用指定的无线信道开始通信(步骤S2003)。
图21是表示有关在进行使用DB信息的通信时产生的消息的交换的例子的顺序图。这里，将ST226与ST227以简易模式(ad-hoc)进行通信的情况作为例子表示。
首先，在ST226中产生了开始通信的请求的情况下，ST226对AP225发送通信开始请求的消息(步骤S1601)。此时，在想要以简易模式与其他ST进行通信的情况下，包括想要通信的对方的识别号码等信息。在图21的情况下，由于是想要与ST227进行通信的请求，所以对AP225通知ST227的识别号码。另外，该识别号码假设是在形成网络时(电源投入时等)、或经由定期的更新而AP225预先知道所管辖的ST的识别信息。此外，此时还同时将ST226的位置信息对AP225通知。在对AP225通知这些信息时，既可以使用预先设定的通知专用无线信道进行通信，也可以利用预先设定的控制专用无线信道对AP225传递通知信息的无线信道。此外，也可以在进行干涉测量的基础上，利用不存在干涉的任意的无线信道进行通知。
获取了ST226想要与ST227开始通信的请求的AP225首先为了确认ST227的位置而对ST227发出位置信息请求(步骤S1602)。ST227对AP225通知当前ST227存在的位置信息(步骤S1603)。然后，AP225对具有该地域的干涉信息的DB202请求无线信道利用状况(步骤S1604)。DB202根据请求提供最新的信息(步骤S1605)。此时，AP225参照ST226的位置信息以及ST227，将位置信息通知给DB202，DB202通过提供有关ST226及ST227的周边的无线信道利用状况，能够削减要通信的信息量。另外，这里所谓的周边，是参照位置信息，考虑ST226及ST227的发送功率及天线指向性，表示通过ST226及ST227发送信号而给现有的通信带来影响的范围。
如果进行以上那样的处理，则在处于AP225中的DB225A中能够得到上述图15所示的信息。这些信息分为几个属性。例如可以分割整理为TV224正在接收的无线信道、TV广播局101正在发送的无线信道、其他终端正在通信的无线信道、使用的系统不明但存在干涉的无线信道、不存在干涉的无线信道等属性。
回到图21，AP225利用ST226的位置信息、ST227的位置信息、从DB202得到的信道的利用状况，通过后述的图22所示的方法决定通信频带，对ST226及ST227通知通信信道(步骤S1606)。ST226与ST227利用被通知的通信频带(通信信道)进行期望的通信(步骤S1607)。例如，ST226利用被通知的无线信道发送前导信号(preamble)，ST227接收ST226发送的前导信号而返回ACK。在ST226中如果接收到ACK，则开始发送想要发送的数据。此时，在AP225中，在DB中注册ST226与ST227处于通信中的情况。通过AP225掌握处于通信中的无线信道，可防止妨碍在新产生想要进行通信的请求的情况下ST226与ST227进行的通信的情况。
ST226与ST227如果结束通信(步骤S1608)，则对AP225通知通信结束的消息(步骤S1609)，在AP225中，将ST226与ST227处于通信中的信息从DB中删除，将该无线信道对其他通信开放。
图22是表示通信频带决定算法的例子的流程图。首先，在AP225中，得到ST226的通信开始请求、通信对方信息、ST226的位置信息(步骤S1701)。接着，对作为通信对方的ST227请求ST227的位置信息，并通知给AP225。进而，从DB202及TV224得到有关无线信道利用状况的信息(步骤S1702)。另外，由于在该时刻从ST226及ST227定期地获取有关无线信道利用状况的信息，所以如图15所示的例子那样，设ST226、ST227的无线信道利用状况对于AP225来说是已知的。
接着，AP225在提出通信请求的ST226的位置、和作为其通信对方的ST227的位置处检索并判断是否有空闲无线信道(步骤S1703)。此时的判断是否是空闲无线信道的基准是，在检测到无线信道利用状况时，判断在该位置、该无线信道中是否测量到阈值以上的功率。在存在共用的空闲无线信道的情况下(步骤S1703中的判断结果为“是”)，AP225通过将该空闲无线信道决定为在ST226与ST227的通信中使用的无线信道、并将该消息通知给ST226及ST227，在ST226与ST227开始通信(步骤S1704)。另外，在图15所示的例子那样的DB信息的情况下，由于在ST226及ST227中不存在共用的空闲无线信道，所以步骤S1704中的判断为“否”。
在进行通信的ST彼此中不存在共用的空闲无线信道的情况下(步骤S1704中的判断为“否”)，在AP225中进行是否在1个ST中存在空闲无线信道、而关于另一个ST存在未测量的无线信道的确认(步骤S1705)。在图15所示的例子中，对于ST226而言f02MHz是空闲无线信道，对于ST227而言f02MHz是未测量无线信道。同样，对于ST227而言f07MHz是空闲无线信道，对于ST226而言f07MHz是未测量无线信道。在存在这样的无线信道的情况下(步骤S1705的判断结果为“是”)，对未测量的ST进行干涉测量(步骤S1706)。即，在图15的例子中，对ST226发出测量f07MHz的无线信道的请求，利用该测量结果更新无线信道利用状况DB。同样，对于ST227也发出请求以便对f02MHz的无线信道进行测量，利用该测量结果更新无线信道利用状况DB。在更新无线信道利用状况DB的信息后，从ST227的位置信息取得(步骤S1701)开始重新执行。
在步骤S1705的判断结果为“否”的情况下，在ST226及ST227中检索是否在两者中存在未测量的无线信道(S1707)。在步骤S1707的判断结果为“是”的情况下，发出测量请求(步骤S1708)。
在ST226、ST227中不存在共用的空闲无线信道、也不存在未测量的无线信道的情况下(步骤S1707的判断结果为“否”)，判断使用不是空闲无线信道的无线信道的设备是否存在于进行通信的设备(ST226、ST227)的周边(步骤S1709)。这里，作为判断其他设备存在的位置是否是“周边”的例子，考虑天线指向性及发送功率，在发出其发送信号时判断是否给以相同的无线信道进行发送接收的设备的接收性能带来影响。例如，在具有无指向性天线的ST226使用某个发送功率以频带f01MHz进行发送时，计算以无线信道f01MHz接收中的TV224与ST226的距离，再计算从ST226发送的信号的传输损失，如果是预测超过TV224的接收耐性的信号功率将到达TV224的距离，则判断TV224在ST227的周边。同样，对于在位置Nx04、Ey04及频带f05MHz中进行的通信中，为了判断进行该通信的位置是否是ST226、ST227的周边，计算考虑到ST226及ST227的发送功率、天线指向性的传输距离，根据ST226、ST227与位置Nx04、Ey04的距离，计算到达位置Nx04、Ey04的信号功率。然后，将该通信的接收耐性与计算出的到达位置Nx04、Ey04的信号功率相比较，如果该通信的接收耐性较高，则判断为不是周边，如果到达的信号功率较大，则判断为是周边。另外，在利用这样的基准决定是否存在于周边的情况下，AP225对于能够管辖的通信系统设备的发送功率、天线指向性、接收耐性等需要预先注册。
在步骤S1709中判断在周边没有使用该无线信道的设备的情况下(判断结果为“是”)，在ST226及ST227中，为了谨慎而在该场所中进行无线信道利用状况的测量(步骤S1710)。这是因为，即使判断在周边没有使用该无线信道的设备，如果不是周边的设备的发送功率较大，其功率也会成为干涉，也不能进行通信。在图15的例子中，即使判断在位置Nx04、Ey04及频带f05MHz中进行的通信不是ST226及ST227的周边的情况下，也在频带f05MHz中进行测量，如果在ST226及ST227中测量到超过接收耐性的信号功率(在步骤S1711中判断结果是“否”)，则判断为不是空闲无线信道。在步骤S1709及S1711中判断为没有空闲无线信道的情况下，判断无线信道拥挤、是不能进行通信的状态，在相隔一定的时间后(步骤S1712)，再次得到通信终端的位置信息(步骤S1701)。在步骤S1711中判断为是空闲无线信道的情况下(步骤S1711的判断结果为“是”)，判断为在周边没有使用该无线信道的设备，对于ST226及ST227发出指示以便利用该无线信道进行通信。结果，ST226和ST227开始通信(步骤S1713)。
这样，在本系统中，使无线LAN的ST进行无线信道利用状况检测，得到TV的接收信息及地域服务器的信息，AP对ST指定使用的无线信道，由此能够利用没有进行TV广播的时间带、周边的TV没有接收的频带、场所、其他ST没有进行通信的频带、场所，进行ST-AP间、ST-ST间的通信，所以与对每个系统分配频率的方式相比，飞跃性地提高了频率使用效率。
(第3实施方式的变形例)以下说明第3实施方式的变形例。
图23是作为用来使用DB信息开始通信的系统整体的处理流程图。从ST获取了通信开始请求的AP确认进行通信的设备的位置信息(步骤S2301)。然后，利用注册在AP的DB中的信息进行可靠度计算(步骤S2302)。在判断为当前的信息是能够信赖的信息(步骤S2303)的情况下，利用该信息判断进行通信的设备的空闲信道(步骤S2304)，再从空闲信道中选择通信信道(步骤S2305)。在存在通信信道的情况下(步骤S2310)，通知给进行通信的ST。被通知的ST利用被通知的信道开始通信(步骤S2306)。
在不存在能够信赖的信息的情况下(在步骤S2303中为“否”的判断)，此外在虽然存在空闲信道但判断为不存在通信信道的情况下(步骤S2310中为“否”的判断)，判断是否是超时(步骤S2307)，在判断为不是超时的情况下(步骤S2307中为“否”的判断)进行信道利用状况检测测量(步骤S2308)，从位置信息的确认(步骤S2301)开始重新执行。此外，在判断为是超时的情况下(步骤S2307中为“是”的判断)，判断为不能通信(步骤S2309)，对用户或上位层进行通知。作为超时的指标，可以考虑再测量的次数、时间等。
图24是表示上述图23的通信信道决定(步骤S2305)处理的详细情况的流程图。该通信信道决定处理从进行通信的信道的候补之中选择一个信道，对于该信道判断是否能够决定为通信信道。首先，选择1个信道(步骤S2401)，对于该信道，判断是否是根据国家的法律禁止电波的发送的信道、或者是如射电天文那样对干涉耐性很弱的设备正在使用该信道而禁止发送的信道(步骤S2402)。如果是禁止发送的信道，则立即判断为不能作为通信信道(步骤S2405)，将处理转移到下个候补的信道(步骤S2406)。另一方面，在不是禁止发送信道的情况下，在进行通信的设备中判断是否是空闲信道(步骤S2403)。这里，在ST226及ST227中判断是否是空闲信道。在图16的例子中，在S404中，信道f07MHz对于ST226及ST227被判断为是空闲信道，所以步骤S2403的条件成为“是”。在此情况下，将信道f07MHz设定为通信信道(步骤S2408)。如果在不存在共用的空闲信道而步骤S2403的判断为“否”的情况下，再对该信道判断是否存在在发送侧使用但在接受侧没有使用的通信(步骤S2404)。在该例子中，对于TV广播，判断是否是由广播局201发送、但与存在于周边的TV接收天线213及223连接的TV214及224没有接收的信道。
这里，“周边”的判断是利用上述的式(2)，根据ST226及ST227的发送信号是否对TV接收天线213及223带来干涉、来进行判断的。如果是干涉被抑制为噪音以下的位置、天线指向性、发送功率，则S1004的判断为“是”。在此情况下，将该信道设定为通信信道(步骤S2408)。在干涉没有被抑制在噪音以下的情况下，判断为不能作为通信信道(步骤S2405)，将处理转移到下个候补信道(步骤S2406)。对所有的信道进行判断(步骤S2406)，在没有决定通信信道的情况下，判断为没有通信信道(步骤S2407)。
图25是关于进行使用DB信息的通信时的消息交换的顺序图。这里，以ST226与ST227以简易模式进行通信的情况为例表示。ST226在产生了开始通信的请求的情况下，对AP225发送通信开始请求的消息(步骤S2501)。此时，在想要以简易模式与其他ST进行通信的情况下，包括想要通信的对方的识别号码等信息。在图25的情况下，由于是想要与ST227进行通信的请求，所以对AP225通知ST227的识别号码。另外，该识别号码假设是在形成网络时(电源投入时等)、或经由定期地更新而AP225预先知道所管辖的ST的识别信息。此外，此时还同时将ST226的位置信息对AP225通知。此时，在对AP225通知这些信息时，既可以使用预先设定的通知专用信道进行通信，也可以利用预先设定的控制专用信道对AP225传递通知信息的信道。此外，也可以在进行干涉测量的基础上，利用不存在干涉的任意的信道进行通知。
获取了ST226想要与ST227开始通信的请求的AP225，首先为了确认ST227的位置而对ST227发出位置信息请求(步骤S2502)。ST227对AP225通知当前ST227存在的位置信息(场所信息)(步骤S2503)。然后，AP225对具有该地域的干涉信息的DB202请求无线信道利用状况。DB202根据请求，提供最新的信息。
在AP225中，利用ST226的位置信息、ST227的位置信息、从DB202得到的信息、处于AP225内的DB的信息等，计算信息的可靠度(步骤S2504)。
这里，作为例子而利用图16表示关于ST226中的对信道f07MHz的信息的可靠度的计算例。关于存在于AP225中的信道f07MHz的信息，是由ST226测量的信息(16A)和由ST227测量的信息(16B)。利用这些信息计算ST226中的信道f07MHz的信息的可靠度。如果设当前时刻为12:21:52.20，设ST226与ST227的距离为5m，则为式(7)那样。
式7式(7)RST226,f07MHz=Σm=0M-1[(1τnow-τm)×LP(|LST226-Lm|)]]]>=[14.00[sec]×LP(0[m])]+[13.00[sec]×LP(10[m])]]]>这里是ST226的位置。结果，如果可靠度超过阈值，则利用这些信息进行空闲信道识别(步骤S2505)，此外，如果可靠度低于阈值，则进行用来提高可靠度的处理。为了提高可靠度，在此情况下，可以考虑使ST226再次进行信道利用状况测量。除此以外，在ST226是不能进行信道利用状况测量的ST等的情况下，也可以考虑使尽可能处于近处的信道利用状况测量装置进行信道利用状况测量。
这里，在图16的例子中，如果利用接收功率-50dBm进行是否是空闲信道的判断，则对于ST226来说信道f02MHz及信道f07MHz是空闲信道，对ST227来说信道f07MHz是空闲信道。
然后，在AP225中，利用ST226的位置信息、ST227的位置信息、从DB220得到的干涉信息等，通过图24中说明的方法选择并决定通信频带(通信信道)(步骤S2506)。
如果决定了通信频带，则对ST226及ST227进行通知(步骤S2507、S2508)。ST226与ST227利用被通知的通信频带进行期望的通信(步骤S2509)。例如，ST226利用被通知的信道发送前导程序，ST227接收ST226发送的前导程序而返回ACK。在ST226中如果接收到ACK，则开始发送想要发送的数据。此时，在AP225中将ST226与ST227处于通信中的情况注册到DB中。通过AP225掌握处于通信中的信道，防止了在新产生了想要进行通信的请求的情况下阻碍ST226与ST227进行通信的情况。
ST226与ST227如果结束了通信(步骤S2510)，则对AP225通知通信结束的消息(步骤S2511、S2512)，在AP225中，将ST226与ST227处于通信中的信息从DB中删除，将该信道对其他通信开放。
这样，通过使无线LAN的ST进行信道利用状况检测，利用可靠度判断空闲信道，得到TV的接收信息及地域服务器的信息，决定通信带频率，AP对ST指定使用的信道，能够利用不进行TV广播的时间带、周边的TV没有接收的频带、场所、其他ST没有进行通信的频带、场所，进行ST-AP间、ST-ST间的通信，所以与对每个系统分配频率的方式相比较，飞跃性地提高了频率的利用效率。
(第4实施方式)接着对本发明的第4实施方式(实施例4)进行说明。本实施例是蜂窝无线系统利用雷达及射电天文的频带进行通信的情况的例子。
图26是表示有关本实施例的系统结构例的图。射电天文接收机501能够经由有线或无线与地域DB502进行关于当前的无线信道利用状况的信息交换。此外，基站506与基站507分别具有关于无线信道利用状况的数据库(DB)，能够经由地域DB502进行各自的信息交换。设终端504、终端505处于基站506的管辖中，终端508处于基站507的管辖中。在各个终端中也具有无线信道利用状况数据库。此外，这些终端与管辖的基站进行无线通信，基站彼此以有线进行通信。在终端彼此进行通信时，经由任一个基站进行通信。雷达503对周围发出信号，假设对于基站506及终端504的位置在某个无线信道中会带来干涉。
基站506的结构与上述实施例3的AP225的结构大致相同，不同点是没有TV输入IF这一点。
图27是表示终端504的概略结构的图。图27的终端504具备干涉测量部5041，扫描具有使用可能性的频带的无线信道，并测量干涉；空闲信道识别部5042，根据干涉测量部5041的无线信道的扫描结果，识别空闲的无线信道；信息注册部5043，将在空闲信道识别部5042中识别的空闲信道的信息注册到数据库5044中；通信信道设定部5047，基于从数据库5044获取的与空闲状态(不在使用中)的无线信道有关的信息，设定通信信道；无线通信收发部5046，调制要利用设定的通信信道发送的信号，并且将接收到的信号解调；以及指令生成部5045，根据来自上位层的指令，生成各种指令。
图28是表示终端504的保存无线信道利用状况的数据库DB5044中的无线信道利用状况信息的例子的图。终端504对于作为进行通信的无线信道的候补的f01MHz、f02MHz、f03MHz、f04MHz，在位置Nx01、Ey01处测量干涉，将其结果记录在DB中。在图28的例子中，在f01MHz、f02MHz、f03MHz中没有测量到干涉，在f04MHz中测量到了干涉。此外，关于射电天文的利用状况是从基站505通知的。
图29表示保存在终端505的无线信道利用状况DB中的无线信道利用状况信息的例子。与终端504同样，对于f01MHz、f02MHz、f03MHz、f04MHz，在位置Nx02、Ey02处测量干涉，将其结果记录在DB中。这里，在测量的所有的信道中没有测量到干涉。此外，关于射电天文的利用状况是从基站505通知的。
图30表示保存在基站506的无线信道利用状况DB中的无线信道利用状况信息的例子。在该例中，记录有从终端504、终端505通知的测量结果、和从DB502通知的射电天文501的利用状况。
图31是保存在地域DB502中的无线信道利用状况信息的例子。这里，如果在射电天文501中开始测量，则对DB502通知频带和利用状况。还记录从连接的基站502及基站507通知的信息。
图32是终端将无线信道利用状况向基站通知时的流程图。这里，假设终端定期地测量无线信道利用状况。终端经过一定时间(例如1.0秒)就测量无线信道的利用状况。首先，对于在前次的测量中判断为空闲区域的区域测量无线信道利用状况(步骤S3201)。此时，如果判断为在测量的无线信道中有干涉(步骤S3202的判断结果为“是”)，则更新终端内的DB，并对基站通知无线信道利用状况已变化的情况(步骤S3203)。被通知的基站更新自己的DB的信息。这里，是否有干涉的判断是在测量的无线信道中根据接收功率是否为阈值以下来判断的。这里，阈值是作为系统而预先设定的值，例如是-60dBm的功率。在测量的无线信道中接收功率为阈值以上的情况下，判断为在该无线信道中，除热噪音以外，作为干涉还存在从某种设备发出的信号。
在对空闲区域结束测量后，对在前次的测量中判断为存在干涉的无线信道进行测量(步骤S3204)。这里，如果判断在测量的无线信道中不存在干涉(步骤S3205的判断结果为“是”)，则更新终端内的DB，对基站通知无线信道利用状况已变化的情况(步骤S3206)。同样，被通知的基站更新自己的DB的信息。
图33是表示在射电天文501开始测量时产生的消息交换的顺序图。以下，利用图33说明产生的消息交换。
在射电天文501开始测量之前，射电天文501对DB502通知测量开始的消息、和射电天文501的位置信息(步骤S3301)。DB502如果获取了射电天文501开始测量的消息，则最优先地将该信息通知给DB502管辖的地域的基站506及基站507(步骤S3302、S3303)。在基站506及基站507中，对作为各自的管辖的终端505、终端504及终端508通知该信息(步骤S3304、S3305、S3306)。即使该无线信道不存在干涉，被通知了射电天文开始测量的信息的终端也将该无线信道作为不可使用无线信道进行注册。在射电天文停止了测量时，对终端通知开放无线信道的消息，再次成为许可使用。
图34是表示在终端504通知测量无线信道利用状况的结果为判断出存在干涉的消息时的消息交换的例子的顺序图。以下，利用图34说明产生的消息交换。
在终端504中，在前次测量的结果(步骤S3401)判断为是空闲无线信道的无线信道中，在此次的测量中判断为存在干涉的情况下(步骤S3402)，终端504对管辖终端504的基站506通知终端504存在的位置信息和测量的无线信道的干涉的信息(步骤S3403)。被通知了该信息的基站506判断管辖的终端中的无线信道利用状况已变化，对地域的无线信道利用状况DB502通知该信息(步骤S3404)。另外，信息的通知是经由无线进行的。终端504利用预先设定的通知无线信道对基站506进行通知。该通知无线信道仅在无线信道利用状况信息的通知中使用，关于其他的用户数据，根据识别结果，利用该通知无线信道以外的无线信道进行通信。该通知无线信道是分配给感知系统的专用无线信道，其他系统不能使用。
图35是表示终端504通知测量无线信道利用状况的结果为判断出不存在干涉的消息时的消息交换的例子的顺序图。以下，利用图35说明消息交换。
在终端504中，在前次测量的结果(步骤S3501)判断为是存在干涉的无线信道的无线信道中，在此次的测量中判断为不存在干涉的情况下(步骤S3502)，终端504对管辖终端504的基站506通知终端504存在的位置信息和测量的无线信道的空闲信道的信息(步骤S3503)。被通知了该信息的基站506判断管辖的终端中的无线信道利用状况已变化，对地域的无线信道利用状况DB502通知该信息(步骤S3504)。
图36是表示在终端504开始通信时产生的消息交换的例子的顺序图。以下，利用图36说明该消息交换。
终端504对进行管辖的基站506发送与终端508通信的通信请求消息(步骤S3601)。该消息是利用固定的控制无线信道发送的。此时，与通信开始请求同时，还通知通信对方的识别信息、终端504的位置信息、预定使用的无线信道信息。
基站506对管辖终端508的基站507通知通信开始请求及通信对方的识别信息(步骤S3602)。基站507对终端508通知通信开始的请求及使用预定无线信道(步骤S3603)。此时，从基站507对终端508通知的使用预定无线信道是与终端504和基站506的使用预定无线信道不同的信道。如果空间上充分地离开，则也可以使用相同的无线信道。如果从基站507通知的使用预定无线信道是能够使用的，则终端508返回ACK(步骤S3604)。从终端508接受到ACK的通知的基站507对基站506返回ACK(步骤S3605)，进而，基站506对终端504返回ACK(步骤S3606)。经过这些程序，终端504经由基站506、基站507，与终端508进行通信(步骤S3607)。
图37是表示在终端505开始通信时产生的消息交换的例子的顺序图。以下，利用图37说明该消息交换。
终端505对进行管辖的基站506发送与终端508通信的通信请求消息(步骤S3701)。该消息是利用固定的控制无线信道发送的。此时，与通信开始请求同时，也通知通信对方的识别信息、终端505的位置信息、预定使用的无线信道信息。基站506对管辖终端508的基站507通知通信开始请求及通信对方的识别信息(步骤S3702)。基站507对终端508通知通信开始的请求及使用预定无线信道(步骤S3703)。如果从基站507通知的使用预定无线信道是能够使用的，则终端508返回ACK(步骤S3704)。从终端508接受到ACK的通知的基站507对基站506返回ACK(步骤S3705)。此外，在基站506判断为从终端505通知的使用预定无线信道因存在干涉等理由而不能使用的情况下，并行于与基站507的消息交换，对终端505通知指定的无线信道不能使用的消息(步骤S3706)。此时，同时也通知其理由。这里，假设在终端505中作为干涉而不能测量的雷达503的信号对于基站506来说成为干涉而没有被判断为空闲无线信道。既可以使用根据位置信息使处于基站506的附近的终端504进行干涉测量的结果，判断在基站506中指定的无线信道中是否存在干涉，也可以使用基站506自身进行干涉测量的结果，判断在基站506中指定的无线信道中是否存在干涉。关于不能使用的理由，也可以考虑例如使用终端504的测量信息与干涉的到来方向推定信息、基站506的测量信息与干涉的到来方向推定信息，进行三角测量，确定作为干涉源的雷达503的位置，并通知给终端505。在此情况下，终端505与基站506通过使发送信号的波束方向朝向相对的方向、或者使零方向(null)朝向雷达503的方向进行通信，能够避免503的干涉。通过这样的方法，终端505再次对基站506通知使用预定无线信道(步骤S3707)，基站506对从终端505指定的无线信道是能够使用的无线信道且从基站507返回了ACK的情况进行确认后，对终端505返回ACK(步骤S3708)。经过这些程序，终端505经由基站506、基站507，与终端508进行通信(步骤S3709)。
这样，由于通过蜂窝无线系统的终端及基站进行无线信道利用状况测量，得到射电天文、雷达的利用状况、及地域服务器的信息，能够识别不存在干涉的时间带、频带、场所，利用这些无线信道进行通信，所以与对每个系统分配频率的方式相比较，飞跃性地提高了频率使用效率。
以上说明了本发明的实施方式，但本发明并不原样限于上述实施方式，在实施阶段中，在不脱离其主旨的范围内能够将结构要素变形而具体化。此外，通过在上述实施方式中公开的多个结构要素的适当的组合，能够形成各种发明。例如，也可以将实施方式所示的所有结构要素中删除某几个结构要素。进而，也可以将涉及不同的实施方式的结构要素适当组合。
权利要求
1.一种感知无线系统，其特征在于，具备无线信道利用状况检测装置，扫描分配给自己的无线系统以外的其他无线系统的频带中的、有使用可能性的频带，并检测无线信道的利用状况；第1无线信道利用状况数据库装置，具备获取上述检测装置检测到的与无线信道的利用状况有关的信息的第1信息收集单元；第2无线信道利用状况数据库装置，保存分配给上述其他无线系统的频带中的无线信道的利用状况；第2信息收集单元，设置在上述第1无线信道利用状况数据库装置中，获取从上述第2无线信道利用状况数据库装置供给的分配给上述其他无线系统的频带中的无线信道的利用状况；通知单元，根据由上述第1信息收集单元与第2信息收集单元收集的信息，将在自己的无线系统的通信中使用的无线信道的信息通知给进行管辖的无线终端装置。
2.如权利要求1所述的感知无线系统，其特征在于，上述第1无线信道利用状况数据库装置具备注册单元，该注册单元对经由上述第2信息收集单元供给的分配给上述其他无线系统的频带中的无线信道的利用状况、和经由上述第1信息收集单元供给的信息进行整理，并将信息注册到数据库中；上述第1无线信道利用状况数据库装置对于上述无线终端装置，利用上述通知单元将注册在上述数据库中的信息供给到上述无线终端装置中。
3.如权利要求1或2所述的感知无线系统，其特征在于，上述无线信道利用状况检测装置还具备检测自己的位置的位置信息检测单元，将检测到的自己的位置供给到上述第1无线信道利用状况数据库装置；上述第1无线信道利用状况数据库装置将收集到的无线信道利用状况与上述位置信息相对应地保存到上述数据库中。
4.如权利要求1或2所述的感知无线系统，其特征在于，上述无线终端装置还具备检测自己的位置的位置信息检测单元，将检测到的上述无线终端装置的位置信息供给到上述第1无线信道利用状况数据库装置；上述第1无线信道利用状况数据库装置将收集到的无线信道利用状况与上述无线终端装置的位置信息相对应地保存。
5.如权利要求1～4中任一项所述的感知无线系统，其特征在于，上述无线终端装置在与其他无线终端装置进行通信时，将有关在通信中使用的无线信道的信息预先通知给上述第1无线信道利用状况数据库装置。
6.如权利要求5所述的感知无线系统，其特征在于，上述无线终端装置在与其他无线终端装置进行通信时，除了有关在通信中使用的无线信道的信息以外，还将估计通信时间预先通知给上述第1无线信道利用状况数据库装置。
7.如权利要求6所述的感知无线系统，其特征在于，上述估计通信时间是上述无线终端装置进行突发通信时的发送时间和其周期。
8.如权利要求5所述的感知无线系统，其特征在于，上述有关在通信中使用的无线信道的信息是进行通信的频带。
9.一种感知无线系统，其特征在于，具备无线局域网接入点，具备扫描有使用可能性的频带并且检测上述频带中的无线信道的利用状况的无线信道利用状况检测功能，具备保存检测到的上述利用状况的内部数据库；无线局域网站点，具备扫描有使用可能性的频带并且检测上述频带中的无线信道的利用状况的无线信道利用状况检测功能，与上述无线局域网接入点进行无线通信；外部数据库，保存和被分配了与分配给上述无线局域网接入点的频带不同的频带的无线系统中的该频带的无线信道利用状况有关的信息；带电视接收功能的无线机，通过有线或无线与上述无线局域网接入点连接，并且具备接收电视广播的功能；上述无线局域网接入点具备信息收集单元，从上述带电视接收功能的无线机、上述外部数据库、自身所具备的上述无线信道利用状况检测功能或上述无线局域网站点所具备的无线信道利用状况检测功能，收集与无线信道的利用状况有关的信息；数据库注册单元，将由上述信息收集单元收集的信息注册到上述内部数据库中；通信用无线信道选择单元，利用上述内部数据库的信息，从空闲的无线信道中选择在通信中使用的无线信道；通信无线信道分发单元，将上述通信用无线信道选择单元选择的通信用无线信道的信息对上述无线局域网站点分发。
10.如权利要求1所述的感知无线系统，其特征在于，上述第1无线信道利用状况数据库装置计算得到的信息的可靠度。
11.如权利要求10所述的感知无线系统，其特征在于，上述第1无线信道利用状况数据库装置中的信息的可靠度计算是这样计算的检测无线信道利用状况的无线信道利用状况检测装置的场所与无线终端装置的距离越接近，可靠度越高。
12.如权利要求10所述的感知无线系统，其特征在于，上述无线信道利用状况检测装置将进行无线信道利用状况检测的时刻通知给上述第1无线信道利用状况数据库装置，上述第1无线信道利用状况数据库装置中的信息的可靠度计算是这样计算的进行无线信道利用状况检测的时刻与进行可靠度的计算的时刻的差越小、可靠度越高。
13.如权利要求10所述的感知无线系统，其特征在于，上述无线信道利用状况检测装置将进行无线信道利用状况检测时的天线增益通知给上述第1无线信道利用状况数据库装置，上述第1无线信道利用状况数据库装置以上述天线增益越高、可靠度越高的方式计算可靠度。
14.如权利要求10所述的感知无线系统，其特征在于，上述无线信道利用状况检测装置和上述无线终端装置将自己的位置信息分别通知给上述第1无线信道利用状况数据库装置；上述无线信道利用状况检测装置将进行无线信道利用状况检测时的天线指向性模式通知给上述第1无线信道利用状况数据库装置；上述第1无线信道利用状况数据库装置根据上述天线指向性模式和上述位置信息，得到天线增益，以该天线增益越高、可靠度越高的方式计算可靠度。
15.如权利要求10所述的感知无线系统，其特征在于，上述第1无线信道利用状况数据库装置利用将从两个以上的上述无线信道利用状况检测装置得到的信息的可靠度累积相加后的结果，对该无线信道利用状况检测装置给出优劣。
全文摘要
本发明能够有效地使用电视广播及防灾无线等仅在特定的时间、场所使用的空闲无线信道，并且不给现有的无线系统带来干涉。第1无线信道利用状况数据库装置(103)取得无线信道利用状况检测装置(102)检测到的与无线信道的利用状况有关的信息、和由第2无线信道利用状况数据库装置(104)收集的空闲无线信道的信息，将与能够在通信中使用的空闲的无线信道有关的信息通知给管辖的无线终端装置(105、106)，该第2无线信道利用状况数据库装置(104)保存分配给其他无线系统的频带中的无线信道的利用状况的。
文档编号H04B7/26GK101064861SQ200710101930
公开日2007年10月31日 申请日期2007年4月27日 优先权日2006年4月28日
发明者堀口智哉, 吉田弘, 富冈多寿子, 农人克也, 佐方连 申请人:株式会社东芝