JP6241619B2 - Frequency management apparatus and frequency management method in wireless system - Google Patents
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Description
本発明は無線システムに係り、特に無線局の周波数利用を管理する周波数管理装置および周波数管理方法に関する。 The present invention relates to a radio system, and more particularly, to a frequency management apparatus and a frequency management method for managing frequency usage of a radio station.
周囲の無線環境を認知し、その無線環境に応じて通信パラメータの最適化を行うコグニティブ無線が知られているが、ある無線通信システムに割り当てられた周波数帯域を別の無線通信システムが共用する場合には、干渉の問題を考慮する必要がある。以下、周波数帯域を元々割り当てられ干渉を被る側のシステムをプライマリシステム(被干渉システム)、当該周波数帯域を二次利用することで干渉を与える側のシステムをセカンダリシステム(与干渉システム)、プライマリシステムの受信局をプライマリ受信局、セカンダリシステムの送信局をセカンダリ送信局と呼ぶことにする。 Cognitive radio that recognizes the surrounding radio environment and optimizes communication parameters according to the radio environment is known, but another radio communication system shares the frequency band allocated to one radio communication system It is necessary to consider the problem of interference. Hereinafter, the primary system (interfered system) is the system to which the frequency band is originally allocated and suffers interference, the secondary system (interfering system) is the system that gives interference by secondary use of the frequency band, and the primary system These receiving stations are called primary receiving stations, and the transmitting station of the secondary system is called a secondary transmitting station.
セカンダリシステムがプライマリシステムと周波数帯域を共用する際、セカンダリシステムは、プライマリシステムが提供する既存サービスに影響を及ぼさないようにする必要がある。そのために、セカンダリ送信局の送信電力は、プライマリ受信局が所定の受信品質を保つことができる最大送信電力以下に調整されることが必要である。以下、この最大送信電力を許容送信電力、最大送信電力以下に調整された実際の送信電力を実送信電力と呼ぶ。ここで、所定の受信品質を保つための基準としては、プライマリ受信局のCIR(Carrier to Interference Ratio)やCINR(Carrier to Interference plus Noise Ratio)を所定値以上に保つことや、プライマリ受信局の被干渉量を所定値以下とすることが考えられる。 When the secondary system shares the frequency band with the primary system, the secondary system needs to prevent the existing service provided by the primary system from being affected. Therefore, the transmission power of the secondary transmission station needs to be adjusted to be equal to or lower than the maximum transmission power that allows the primary reception station to maintain a predetermined reception quality. Hereinafter, the maximum transmission power is referred to as allowable transmission power, and the actual transmission power adjusted to be equal to or less than the maximum transmission power is referred to as actual transmission power. Here, as a standard for maintaining a predetermined reception quality, a CIR (Carrier to Interference Ratio) or a CINR (Carrier to Interference plus Noise Ratio) of the primary receiving station is maintained at a predetermined value or higher, It is conceivable to set the amount of interference to a predetermined value or less.
セカンダリ送信局の送信電力がプライマリ受信局に干渉を与えないように制御するシステムは、例えば特許文献1に開示されている。特許文献1によれば、プライマリ受信局で許容可能な干渉電力(以下、許容干渉電力という。)をセカンダリ送信局数で等分した値を計算し、セカンダリ送信局による干渉がその値以下となるように許容送信電力を計算する。これにより、複数のセカンダリ送信局による総干渉が許容干渉電力以下に抑えられ、複数のセカンダリ送信局が同時に送信する場合にもプライマリ受信局で所定の受信品質を保つことが出来る。
A system for controlling the transmission power of the secondary transmitting station so as not to interfere with the primary receiving station is disclosed in
以下、図1を参照しながら、特許文献1で想定されているようなシステム構成の概略を説明する。図1において、スペクトルマネージャSM(特許文献1におけるコーディネータ)はセカンダリ送信局Tsの周波数利用を管理しており、特にスペクトルマネージャSM1はセカンダリ送信局Ts11、Ts12を管理し、スペクトルマネージャSM2はセカンダリ送信局Ts21、Ts22を管理する。また、スペクトルマネージャSM1、SM2は、共通のデータベースDB(特許文献1における管理ノード)を介して、それぞれの管理下のセカンダリ送信局Tsに関する情報を共有する。特許文献1によれば、集中型と協調分散型の二つの許容送信電力決定プロセスが開示されている。
Hereinafter, an outline of a system configuration as assumed in
集中型では、データベースDBに複数のセカンダリ送信局Tsの情報を集約し、データベースDBが全セカンダリ送信局Ts(Ts11、Ts12、Ts21、Ts22)の許容送信電力を計算する。計算された許容送信電力は、各スペクトルマネージャSMを介して管理下のセカンダリ送信局Tsへ通知される。 In the centralized type, information of a plurality of secondary transmission stations Ts is collected in the database DB, and the database DB calculates the allowable transmission power of all secondary transmission stations Ts (Ts11, Ts12, Ts21, Ts22). The calculated allowable transmission power is notified to the managed secondary transmission station Ts via each spectrum manager SM.
協調分散型では、データベースDBを介して各スペクトルマネージャSMがそれぞれの管理下のセカンダリ送信局Tsに関する情報(例えば、セカンダリ送信局の総数)を互いに共有する。各スペクトルマネージャ(例えば、SM1)は、別なスペクトルマネージャ(例えば、SM2)管理下のセカンダリ送信局(例えば、Ts21、Ts22)がプライマリ受信局に与える干渉も考慮した上で、自身の管理下のセカンダリ送信局(例えば、Ts11、Ts12)の許容送信電力を計算する。 In the cooperative distributed type, the spectrum managers SM share information (for example, the total number of secondary transmission stations) regarding the secondary transmission stations Ts under their management via the database DB. Each spectrum manager (eg, SM1) takes into account the interference that a secondary transmitting station (eg, Ts21, Ts22) managed by another spectrum manager (eg, SM2) gives to the primary receiving station, and is under its own management. The allowable transmission power of the secondary transmission station (for example, Ts11, Ts12) is calculated.
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、集中型か協調分散型かを問わず、許容送信電力の計算に要する処理量が増加してしまう。以下、この課題について説明する。
However, the technique described in
集中型の場合ではデータベースDBが、協調分散型では各スペクトルマネージャSMが各セカンダリ送信局Tsの許容送信電力を計算するが、この計算はセカンダリ送信局Tsが周波数の利用状況を変化させるたびに(周波数の利用開始あるいは停止するごとに)必要となる。したがって、当該周波数を利用中のセカンダリ送信局の総数が増加すると、周波数利用の開始や停止といった周波数利用状況の変化が頻繁に発生する可能性が高くなる。そのたびにデータベースDBやスペクトルマネージャSMが、周波数利用中の全てのセカンダリ送信局に対して許容送信電力を計算することになり、処理量が増大してしまう。 In the centralized type, the database DB calculates the allowable transmission power of each secondary transmitting station Ts in the coordinated distributed type. Each time the secondary transmitting station Ts changes the frequency usage status, (Every time you start or stop using the frequency) Therefore, when the total number of secondary transmitting stations that are using the frequency increases, there is a high possibility that changes in the frequency usage status such as start and stop of frequency usage will frequently occur. Each time the database DB or spectrum manager SM calculates the allowable transmission power for all secondary transmission stations that are using the frequency, the processing amount increases.
さらに、以下のように許容送信電力を決定する場合は、処理量の増大が顕著となる。たとえば、図1に示すように、プライマリ送信局Tpのサービスエリア(プライマリシステムサービスエリア)の中に複数のプライマリ受信局Rp(ここではRp1、Rp2、Rp3)が存在すると仮定する。セカンダリ送信局Tsの許容送信電力は、各セカンダリ送信局Tsから各プライマリ受信局Rpへの干渉を考慮して、全てのプライマリ受信局Rpが所定の受信品質を維持できるように許容送信電力を決定する必要がある。第n番目のセカンダリ送信局(1≦n≦N)の許容送信電力(この許容送信電力はアンテナ利得を加味した等価等方放射電力とする)をP(n)とすれば、第m番目のプライマリ受信局(1≦m≦M)での干渉Imは次式(1)で表すことができる。Furthermore, when the allowable transmission power is determined as follows, the increase in the amount of processing becomes significant. For example, as shown in FIG. 1, it is assumed that a plurality of primary receiving stations Rp (here, Rp1, Rp2, Rp3) exist in the service area (primary system service area) of the primary transmitting station Tp. The allowable transmission power of the secondary transmission station Ts is determined so that all primary reception stations Rp can maintain a predetermined reception quality in consideration of interference from each secondary transmission station Ts to each primary reception station Rp. There is a need to. If the allowable transmission power of the n-th secondary transmission station (1 ≦ n ≦ N) (this allowable transmission power is equivalent isotropic radiated power taking the antenna gain into account) is P (n), the m-th interference I m of the primary receiving station (1 ≦ m ≦ M) can be represented by the following formula (1).
ここで、Ln、mは第n番目のセカンダリ送信局から第m番目のプライマリ受信局へのパスロスであり、秦式(Hata formula)等の伝搬モデルを用いて算出する。上記の式(1)は、簡単のため、第m番目のプライマリ受信局の受信アンテナ利得を1とし、干渉信号へのシャドウイングの影響も省略している。そして、Imax,mは第mプライマリ受信局の許容干渉電力であり、式(1)の不等式の通り、干渉の合計値Imがこの値以下となる必要がある。すなわち、全てのプライマリ受信局で干渉の合計値を許容干渉電力とするために、全てのm(1≦m≦M)で式(1)の不等式を満たすセカンダリ送信局の許容送信電力の組み合わせ{P(1)、P(2)、・・・、P(N)}を探索する必要がある。Here, L n, m is a path loss from the n-th secondary transmitting station to the m-th primary receiving station, and is calculated using a propagation model such as a Hata formula. For the sake of simplicity, Equation (1) above assumes that the receiving antenna gain of the m-th primary receiving station is 1, and the influence of shadowing on the interference signal is also omitted. I max, m is the allowable interference power of the m-th primary receiving station, and the total interference value I m needs to be less than or equal to this value as shown in the inequality of equation (1). That is, in order to set the total interference value in all the primary receiving stations as the allowable interference power, the combination of the allowable transmission powers of the secondary transmission stations satisfying the inequality of Expression (1) for all m (1 ≦ m ≦ M) { P (1), P (2),..., P (N)} need to be searched.
しかしながら、全てのmで式(1)の不等式を満たすセカンダリ送信局の許容送信電力の組み合わせは、セカンダリ送信局数の増加に伴って急激に増大する。 However, the combinations of allowable transmission powers of secondary transmission stations that satisfy the inequality of equation (1) for all m rapidly increase as the number of secondary transmission stations increases.
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、干渉を与える側のシステムにおける送信局の許容送信電力を決定する際の計算量の増加を抑制できる周波数管理方法および装置並びに無線システムを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a frequency management method capable of suppressing an increase in the amount of calculation when determining the allowable transmission power of a transmission station in a system on the interference side, and It is to provide an apparatus and a wireless system.
本発明による周波数管理装置は、他の無線システムに割り当てられた周波数を共用する無線システムにおける無線局の周波数利用を管理する周波数管理装置であって、
周波数利用状況を変更する第1無線局から周波数利用状況の変更通知を受け付ける周波数利用受付手段と、前記第1無線局の干渉到達範囲の少なくとも一部と干渉到達範囲が重なる第2無線局を対象として、許容送信電力を設定する許容送信電力設定手段と、を有し、前記許容送信電力設定手段は、前記第1無線局の干渉到達範囲と重なる干渉到達範囲をもつ前記第2無線局の中で、さらに前記干渉到達範囲の重複範囲が、他の無線システムのサービス範囲の少なくとも一部と重なる前記第2無線局に限定して、前記許容送信電力の設定対象とする、ことを特徴とする。
本発明による周波数管理方法は、他の無線システムに割り当てられた周波数を共用する無線システムにおける無線局の周波数利用を管理する周波数管理方法であって、周波数利用受付手段が周波数利用状況を変更する第1無線局から周波数利用状況の変更通知を受け付け、許容送信電力設定手段が、前記第1無線局の干渉到達範囲の少なくとも一部と干渉到達範囲が重なる第2無線局の中で、さらに前記干渉到達範囲の重複範囲が、前記他の無線システムのサービス範囲の少なくとも一部と重なる前記第2無線局に限定して、前記許容送信電力の設定対象とする、ことを特徴とする。
本発明による無線システムは、他の無線システムに割り当てられた周波数を共用する無線システムであって、前記周波数を共有する複数の無線局と、前記複数の無線局の周波数利用を管理する少なくとも1つの周波数管理装置と、を有し、前記周波数管理装置が、第1無線局から周波数利用状況の変更に関する通知を受け付けると、当該通知された周波数状況の変更に基づいて、前記第1無線局の干渉到達範囲の少なくとも一部と干渉到達範囲が重なる第2無線局の中で、さらに前記干渉到達範囲の重複範囲が、前記他の無線システムのサービス範囲の少なくとも一部と重なる前記第2無線局に限定して、前記許容送信電力の設定対象とする、ことを特徴とする。
A frequency management device according to the present invention is a frequency management device that manages the frequency usage of a radio station in a radio system that shares a frequency allocated to another radio system,
Targeting frequency use accepting means for accepting a frequency use status change notification from a first radio station that changes frequency use status, and a second radio station whose interference reach range overlaps at least a part of the interference reach range of the first radio station And an allowable transmission power setting means for setting an allowable transmission power , wherein the allowable transmission power setting means is a medium in the second radio station having an interference reachable range that overlaps an interference reachable range of the first radio station. Then, the overlapping range of the interference reachable range is limited to the second radio station that overlaps at least a part of the service range of another radio system, and is set as the setting target of the allowable transmission power. .
A frequency management method according to the present invention is a frequency management method for managing the frequency usage of a radio station in a radio system sharing a frequency allocated to another radio system, wherein the frequency usage accepting unit changes the frequency usage status. The frequency utilization status change notification is received from one radio station, and the allowable transmission power setting means further includes the interference among the second radio stations where the interference coverage overlaps at least a part of the interference coverage of the first radio station. The overlapping range of the reachable range is limited to the second radio station that overlaps at least a part of the service range of the other radio system, and is set as the setting target of the allowable transmission power .
A radio system according to the present invention is a radio system sharing a frequency allocated to another radio system, and a plurality of radio stations sharing the frequency and at least one managing frequency use of the plurality of radio stations. A frequency management device, and when the frequency management device receives a notification regarding a change in frequency usage status from the first radio station, based on the notified change in the frequency status, the interference of the first radio station Among the second radio stations in which at least a part of the reachable range overlaps with the interference reachable range, the overlapped range of the interference reachable range is further transmitted to the second radio station that overlaps at least part of the service range of the other radio system. It is limited, and it is set as the setting object of the said permissible transmission power .
本発明によれば、干渉を与える側のシステムにおける送信局の許容送信電力を決定する際の計算量の増加を抑制できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the increase in the computational complexity at the time of determining the allowable transmission power of the transmission station in the system of the side which gives interference can be suppressed.
本発明の実施形態によれば、プライマリシステムに割当てられた周波数を利用する無線システム(セカンダリシステム)における周波数管理装置において、周波数利用状況の変更に関する通知を送信した無線局との間で干渉到達範囲が重複しない無線局を許容送信電力の計算対象から除外し、干渉到達範囲が重複する無線局に限定して許容送信電力を計算する。これによって、周波数利用状況を変更するセカンダリ送信局の送信が干渉として影響(干渉増加または減少)を与える範囲に対して、実質的に干渉を与えているセカンダリ送信局のみを許容送信電力の計算対象とすることができる。即ち、許容送信電力の計算から不要なセカンダリ送信局を除外できるため、処理量を削減できる。さらに、周波数利用状況の変更に関する通知を送信した無線局と干渉到達範囲が重複する無線局のうち、その干渉到達範囲がプライマリシステムのサービスエリアと重複するものだけを許容送信電力の計算対象とすることで計算量を更に削減できる。 According to an embodiment of the present invention, in a frequency management device in a radio system (secondary system) that uses a frequency allocated to a primary system, an interference reachable range with a radio station that has transmitted a notification regarding a change in frequency usage status Are excluded from the calculation target of the allowable transmission power, and the allowable transmission power is calculated only for the wireless stations having the overlapping interference coverage. As a result, only the secondary transmitting station that is actually interfering with the range in which the transmission of the secondary transmitting station that changes the frequency usage influences interference (increase or decrease in interference) is subject to calculation of allowable transmission power. It can be. That is, unnecessary secondary transmission stations can be excluded from the calculation of the allowable transmission power, so that the processing amount can be reduced. In addition, out of the radio stations whose interference coverage overlaps with the radio station that has transmitted the notification regarding the change of the frequency usage status, only those whose interference coverage overlaps the service area of the primary system are subject to calculation of allowable transmission power. This can further reduce the amount of calculation.
以下の説明では、プライマリシステムがたとえばTV放送システム、セカンダリシステムがたとえばセルラシステムであるシステムを一例として想定する。セカンダリ送信局は、例えば、セルラシステムにおける基地局、中継局あるいは端末局とすることができる。このようにプライマリシステムをTV放送とした周波数の共用形態は、TVホワイトスペース利用と呼ばれる。もちろん、この構成は単なる一例であって、プライマリシステム及びセカンダリシステムの組み合わせは、このような構成に限定されない。プライマリシステム及びセカンダリシステムの組み合わせは、例えば、TVシステムとWRAN(Wireless Regional Access Network)システムの組み合わせ、TVシステムと自治体等の地域無線や防災無線との組み合わせとすることができる。その他の例では、プライマリシステムがワイヤレスマイクや特定用途無線(例えば、集合住宅用無線、企業内自営無線、農業用無線等)であってもよいし、セカンダリシステムが無線LAN(Local Area Network)であってもよい。また、本発明は、プライマリシステムとセカンダリシステムといった周波数利用時の優先順位が異なる無線システムの組合せのみに必ずしも限定されるわけでなく、優先順位が同列な無線システムにおいて周波数を共用することを想定した構成であってもよい。さらに、本発明では、セカンダリシステムとして複数の無線システムが存在してもよい。複数のセカンダリ送信局は、必ずしも同一の無線システムに属する必要はなく、それぞれ別なセカンダリシステムに属する送信局であってもよい。以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 In the following description, a system in which the primary system is, for example, a TV broadcasting system and the secondary system is, for example, a cellular system is assumed as an example. The secondary transmitting station can be, for example, a base station, a relay station, or a terminal station in a cellular system. In this way, the frequency sharing mode in which the primary system is TV broadcast is called TV white space use. Of course, this configuration is merely an example, and the combination of the primary system and the secondary system is not limited to such a configuration. The combination of the primary system and the secondary system can be, for example, a combination of a TV system and a WRAN (Wireless Regional Access Network) system, or a combination of a TV system and a local radio such as a local government or a disaster prevention radio. In other examples, the primary system may be a wireless microphone or a special purpose radio (for example, an apartment radio, an in-house radio, an agricultural radio, etc.), and the secondary system is a wireless local area network (LAN). There may be. Further, the present invention is not necessarily limited to only a combination of wireless systems having different priorities when using frequencies, such as a primary system and a secondary system, and it is assumed that frequencies are shared in wireless systems having the same priority. It may be a configuration. Furthermore, in the present invention, a plurality of wireless systems may exist as secondary systems. The plurality of secondary transmission stations do not necessarily belong to the same radio system, and may be transmission stations belonging to different secondary systems. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1.第1実施形態
1.1)システム構成
図2に示すように、本発明の第1実施形態による無線システムは、セカンダリ送信局20(20_1〜20_4)、スペクトルマネージャ50および無線環境データベース30で構成されているものとする。後述するように、複数のスペクトルマネージャがあってもよいが、ここでは説明を煩雑化しないために、単一のスペクトルマネージャの場合を例示する。1. 1. First Embodiment 1.1) System Configuration As shown in FIG. 2, the radio system according to the first embodiment of the present invention includes a secondary transmitting station 20 (20_1 to 20_4), a
セカンダリ送信局20は、プライマリシステムの周波数を共用して、セカンダリ受信局(不図示)との通信を行う。プライマリシステムがTV放送である場合には、複数の周波数(TVチャネル)が共用の候補となる。セカンダリ送信局20は、周波数共用を開始する前に、スペクトルマネージャ50に対して開始要求を通知し、スペクトルマネージャ50から利用可能な周波数とそれら周波数での許容送信電力の情報を受け取る。セカンダリ送信局20の開始要求には、セカンダリ送信局20に関する他の情報(デバイスID,位置、アンテナの高さ、アンテナの指向性)を含めることができ、スペクトルマネージャ50や無線環境データベース30に登録される。
The
1.2)利用可能周波数と実利用周波数
利用可能周波数とは、スペクトルマネージャ50がセカンダリ送信局20による使用を許可した周波数をいう。例えば、セカンダリ送信局20が、ある周波数のプライマリシステムサービスエリア12外であるとき、または、そのプライマリシステムサービスエリア12の端から所定距離離れているときに、当該周波数がそのセカンダリ送信局20にとって利用可能周波数である。セカンダリ送信局20は、利用可能周波数では、スペクトルマネージャによって定められた許容送信電力以下の実送信電力であれば送信することが許可される。また、後述するように、利用可能周波数は、セカンダリ送信局20がプライマリシステムサービスエリア12外にあって当該プライマリシステムサービスエリア12の周波数を利用するという条件に加えて、スペクトルマネージャ50によって定められた別の条件を満たす周波数とすることもできる。1.2) Usable frequency and actual usable frequency The usable frequency refers to a frequency that the
一方で、後述する実利用周波数とは、セカンダリ送信局が実際に送信に使用する周波数をいう。即ち、セカンダリ送信局は、スペクトルマネージャから通知された利用可能周波数の中にある一つ(または複数)の周波数を実利用周波数として実際に使用する。セカンダリ送信局20は、利用可能周波数とその許容送信電力についての通知を受けた後に、実利用周波数と実送信電力を決定し、通信を開始する。さらに、セカンダリ送信局20は、周波数利用を停止した場合には、その旨をスペクトルマネージャ50に対して通知してもよい。
On the other hand, an actual use frequency to be described later refers to a frequency that the secondary transmission station actually uses for transmission. That is, the secondary transmitting station actually uses one (or a plurality of) frequencies among the available frequencies notified from the spectrum manager as the actual usable frequencies. After receiving the notification about the available frequency and its allowable transmission power, the
1.3)実利用周波数と実送信電力の通知
セカンダリ送信局20が決定した実利用周波数と実送信電力は、スペクトルマネージャ50に通知されない場合と通知される場合とがある。実利用周波数および実送信電力が通知されない場合、スペクトルマネージャ50はセカンダリ送信局20の実利用周波数と実送信電力を把握せずに利用可能周波数と許容送信電力のみを管理する。したがって、セカンダリ送信局20は利用可能あるいは許容範囲内で実利用周波数と実送信電力を自由に変更でき、柔軟に周波数利用を変更できる。しかしながら、スペクトルマネージャ50は、実利用周波数と実送信電力の情報がないので、干渉状況を把握しにくく、結果として許容送信電力を低めに抑えた保守的な周波数共用となる。以下、本実施形態では、実利用周波数および実送信電力が通知されない場合について説明し、通知される場合は第2実施形態として後述する。1.3) Notification of Actual Utilization Frequency and Actual Transmission Power The actual utilization frequency and actual transmission power determined by the
1.4)無線環境データベース
無線環境データベース30に格納される情報は、例えば以下の通りである。
・プライマリシステムに関する所定情報(例えば、プライマリ送信局10の位置、サービスエリア、送信電力、アンテナの高さ、アンテナの指向性に関する情報、プライマリ受信局11の位置、アンテナの高さ、アンテナ指向性等に関する情報など)。ここで、プライマリシステムがTV放送システムの場合には、TV受信局は無数にあり全てを把握するのは困難であるから、アンテナの高さやアンテナ指向性については典型値が用いられ、TV受信局の位置については地図の上で格子状(例えば100m間隔の格子)にTV受信局が存在するものと仮定される。本実施形態によるスペクトルマネージャは、この想定TV受信局の受信品質が所定レベルに維持されるようにセカンダリ送信局の送信電力を制御する。以下、プライマリ受信局11はこの想定TV受信局を表すものとし、スペクトルマネージャ50はこの想定TV受信局に対して許容送信電力を計算するものとする。1.4) Radio Environment Database Information stored in the
Predetermined information about the primary system (for example, information on the position of the primary transmitting
・セカンダリシステムに関する所定情報(例えば、セカンダリ送信局20のデバイスID、位置、アンテナの高さ、アンテナの指向性等に関する情報など)。これらの情報は、セカンダリ送信局20がスペクトルマネージャ50にアクセスした際(周波数の利用開始要求を出した場合等)に、スペクトルマネージャ50を介して登録される。
Predetermined information related to the secondary system (for example, information related to the device ID, position, antenna height, antenna directivity, etc. of the secondary transmitting station 20). These pieces of information are registered via the
・異なる無線局間のパスロス情報。例えば、セカンダリ送信局20とプライマリ受信局11との間やプライマリ送信局10とプライマリ受信局11との間のパスロスを無線局間の距離やアンテナ高をパラメータとした所定の伝搬モデルを用いて予め推定し格納しておく。
-Path loss information between different radio stations. For example, the path loss between the secondary transmitting
ただし、これらの情報のいくつかが統合された形態で格納されてもよい。無線環境データベース30は、これらの格納された情報を要求元(例えば、スペクトルマネージャ50)に必要に応じて提供する。なお、無線環境データベース30は、スペクトルマネージャ50の機能の一部又は全部が統合された装置であってもよく、反対に無線環境データベース30の機能の一部又は全部がスペクトルマネージャ50に統合されていてもよい。
However, some of these pieces of information may be stored in an integrated form. The
1.5)スペクトルマネージャ
スペクトルマネージャ50は、セカンダリ送信局20に対して各周波数における許容送信電力を算出し、利用可能周波数とその許容送信電力を通知する機能を有する。たとえば、利用不可である周波数は許容送信電力を0[W]とし、利用可能周波数は許容送信電力を0[W]より大きくしてセカンダリ送信局に通知することで、全ての周波数の許容送信電力により利用可能周波数を伝えることができる。1.5) Spectrum Manager The
本実施形態によるスペクトルマネージャ50は、単一または複数のセカンダリ送信局20を管理し、管理下のセカンダリ送信局から周波数利用状況の変更に関する通知を受け取ると、後述する干渉到達範囲の情報を参照して許容送信電力の計算対象を絞り、計算対象となったセカンダリ送信局20に対して許容送信電力を設定する。
When the
以下、「周波数利用状況の変更に関する通知」は、周波数利用の開始要求、周波数利用停止の通知、送信電力変更の要求、周波数変更の要求、あるいは無線環境の測定報告のことを指すものとする。なお、スペクトルマネージャ50は、無線環境データベース30またはその一部と統合された形の別な呼称として、Geo-location DatabaseやWhite Space Databaseと呼ばれることもある。また、無線環境データベース30またはその一部をGeo-location DatabaseやWhite Space Databaseと呼ぶ場合もある。
Hereinafter, “notification regarding change in frequency usage status” refers to a request to start frequency usage, a notification to stop frequency usage, a request to change transmission power, a request to change frequency, or a measurement report of a radio environment. The
図3に示すように、スペクトルマネージャ50は、ネットワーク通信部501と、周波数利用受付部502と、データベース情報記憶部503と、許容送信電力決定部504とから構成される。ネットワーク通信部501は、スペクトルマネージャ50の各部がセカンダリ送信局20や無線環境データベース30と通信を行うための機能を備える。
As shown in FIG. 3, the
周波数利用受付部502は、ネットワーク通信部501を介して、スペクトルマネージャ50の管理下にあるセカンダリ送信局20から周波数利用状況の変更に関する通知を受け付ける。例えば、周波数利用受付部502は、周波数利用の開始要求を受けた場合、要求情報に含まれるセカンダリ送信局20に関する情報(デバイスID、位置、アンテナの高さ、アンテナの指向性等)をデータベース情報記憶部503や無線環境データベース30に登録する。続いて、周波数利用受付部502は許容送信電力設定部504に許容送信電力の計算を指示する。別の通知(たとえば周波数利用停止の通知等)を受けた場合にも、同様にして周波数利用受付部502は許容送信電力設定部504に許容送信電力の計算を指示する。
The frequency
データベース情報記憶部503は、無線環境データベース30から取得した情報やセカンダリ送信局20から得た情報を保持する。周波数利用中の各セカンダリ送信局が実利用周波数をスペクトルマネージャ50に通知しない場合には、スペクトルマネージャ50は各セカンダリ送信局20がどの周波数を使っているかを把握できないが、各セカンダリ送信局20の利用可能周波数はデータベース情報記憶部503に格納されている。
The database
許容送信電力設定部504は、周波数利用受付部502から許容送信電力計算の指示を受けると、許容送信電力の計算に必要な情報を適宜データベース情報記憶部503から取り出して計算する。計算に必要な情報としては、上述したプライマリ送信局10の位置、サービスエリア、送信電力、アンテナの高さ、アンテナの指向性に関する情報、プライマリ受信局11の位置、アンテナの高さ、アンテナ指向性、許容干渉電力、セカンダリ送信局20のデバイスID、位置、アンテナの高さ、アンテナの指向性、および、各種無線局間のパスロス情報の一部または全部などであるが、これらの情報の一部は許容送信電力設定部504に予め格納されていてもよい。
When the allowable transmission
許容送信電力決定部504は、周波数利用受付部502から許容送信電力計算の依頼を受け付ける。そして、周波数利用状況の変更に関わる通知を発行した(例えば、周波数利用の開始要求を出した)セカンダリ送信局20と、後述の干渉到達範囲を用いて選択した既に周波数共用中の別のセカンダリ送信局とに限定して、それぞれの各周波数での許容送信電力を計算する。
The allowable transmission
なお、図3には図示されていないが、スペクトルマネージャ50には全体的な動作を制御する制御部が設けられ、上述したネットワーク通信部501、周波数利用受付部502、データベース情報記憶部503および許容送信電力決定部504の動作を制御している。また、この制御部と周波数利用受付部502および許容送信電力設定部504の機能は、図示しないメモリに格納されたプログラムをコンピュータ(CPUあるいはプログラム制御プロセッサ)上で実行することにより実現することもできる。
Although not shown in FIG. 3, the
1.6)周波数管理動作
図4において、スペクトルマネージャ50の周波数利用受付部502は、ネットワーク通信部501を通して、スペクトルマネージャ50の管理下にあるセカンダリ送信局20から周波数利用状況の変更に関する通知(周波数利用の開始要求あるいは利用停止の通知)を受け付ける(ステップS10)。1.6) Frequency Management Operation In FIG. 4, the frequency
続いて、周波数利用受付部502は、許容送信電力の計算に必要な情報をデータベース情報記憶部503から取得する(ステップS11)。この計算に必要な情報とは、上述したように、プライマリ送信局10の位置、サービスエリア、送信電力、アンテナの高さ、アンテナの指向性に関する情報、プライマリ受信局11の位置、アンテナの高さ、アンテナ指向性、許容干渉電力、セカンダリ送信局20のデバイスID、位置、アンテナの高さ、アンテナの指向性、および、各種無線局間のパスロスの中で、一部または全部の情報である。全ての必要な情報がデータベース情報記憶部503に格納されていない場合は(ステップS12のNO)、周波数利用受付部502はネットワーク通信部501を通して無線環境データベース30へアクセスし、不足している情報のみを無線環境データベース30から取得する(ステップS13)。
Subsequently, the frequency
全ての必要な情報がデータベース情報記憶部503に格納されている場合(ステップS12のYES)あるいは不足している情報が取得された場合(ステップS13)には、許容送信電力決定部504は、周波数利用受付部502からの許容送信電力計算の依頼を受け付け、周波数利用状況の変更に関する通知を発行したセカンダリ送信局20と、このセカンダリ送信局20と干渉到達エリアが重複する別のセカンダリ送信局とを計算対象とする(ステップS14)。こうして計算対象となるセカンダリ送信局が決定されると、許容送信電力決定部504は、次に述べる計算方法により、計算対象のセカンダリ送信局に対する許容送信電力を各周波数に関して計算し、計算された許容送信電力をそれぞれのセカンダリ送信局へ通知する(ステップS15)。
When all necessary information is stored in the database information storage unit 503 (YES in step S12) or when missing information is acquired (step S13), the allowable transmission power determination unit 504 A
1.7)許容送信電力の計算
次に、許容送信電力の計算方法を説明するが、ここでは当該スペクトルマネージャ50の管理下で既に周波数利用中であるセカンダリ送信局のインデックスをn=1〜Nとして表すものとする。1.7) Calculation of Allowable Transmission Power Next, a method of calculating the allowable transmission power will be described. Here, the index of the secondary transmission station that is already using the frequency under the management of the
許容送信電力決定部504は、まず、開始要求を通知したセカンダリ送信局20(インデックスn=0で表す)の利用可能周波数を特定する。利用可能周波数は、セカンダリ送信局20がプライマリシステムサービスエリア12外であるときの、または、その端から所定距離離れているときの当該プライマリシステムサービスエリア12の周波数である。全ての周波数(例えばTVの全チャネル)に対して、この条件を確かめることで全ての利用可能周波数を特定できる。
First, the allowable transmission
本実施形態では、各セカンダリ送信局20の利用可能周波数がデータベース情報記憶部503に格納されている。すなわち、プライマリシステムの周波数をfi(周波数のインデックスをi=1〜Iとする)とすれば、第nセカンダリ送信局の利用可能周波数の集合{fi(n、k)}(周波数のインデックスをi(n、k)とし、kは集合の中のインデックス)がデータベース情報記憶部503に登録されている。例えば、第nセカンダリ送信局の利用可能周波数が{f1、f3、f6}であれば、i(n、1)=1、i(n、2)=3、i(n、3)=6、である。In the present embodiment, the usable frequency of each
以下、セカンダリ送信局20の利用可能周波数の一つを周波数fiとし、周波数fiの許容送信電力の計算方法について説明する。ただし、他のセカンダリ送信局は、当該周波数fiが利用可能周波数である場合に限り、当該周波数fiを使用中であると仮定する。この場合、各セカンダリ送信局が同一周波数を利用することで合計の干渉が最大となる場合を考慮して許容送信電力を決定できる。Hereinafter, one of the available frequency of the
まず、本発明の実施形態の特徴である許容送信電力の計算対象とするセカンダリ送信局の決定方法について説明した後に、具体的な許容送信電力の計算方法を説明する。 First, after describing a method for determining a secondary transmission station that is a target of calculation of allowable transmission power, which is a feature of the embodiment of the present invention, a specific calculation method of allowable transmission power will be described.
<計算対象の限定>
本実施形態では、許容送信電力の計算対象とするセカンダリ送信局を限定するため、干渉到達範囲を用いる。特に、地理的な干渉到達範囲である干渉到達エリアを用いることで、計算対象のセカンダリ送信局の集合S⊆{1、2、・・・、N}を求める。ただし、n=0のセカンダリ送信局20は、開始要求を通知した送信局であって必ず計算対象となるので、Sからは除外している。<Limitation of calculation target>
In the present embodiment, an interference reachable range is used in order to limit secondary transmission stations that are targets of calculation of allowable transmission power. In particular, the set S 干 渉 {1, 2,..., N} of secondary transmission stations to be calculated is obtained by using an interference arrival area that is a geographical interference reachable range. However, the secondary transmitting
干渉到達エリアとは、セカンダリ送信局が最大送信電力で送信する際に、実質的に干渉が地理的に到達するエリアをいう。ここで、「最大送信電力」とは、セカンダリ送信局のハードウェア限界による送信電力の上限値や周波数共用する際に周波数規則等で認められた送信電力の範囲の上限値(許容送信電力の最大値)等であるとする。また、既に周波数を利用しているセカンダリ送信局では、スペクトルマネージャ50が許容送信電力を把握しているため、「最大送信電力」を許容送信電力としてもよく、スペクトルマネージャ50が実送信電力を管理する場合には「最大送信電力」を実送信電力としてもよい。したがって、干渉到達エリアは、この最大送信電力とセカンダリ送信局からの周囲へのパスロスとに依存し、干渉電力が十分小さい値と見なされる閾値ITh以上と推定されるエリアを指す。また、単純に所定距離以内を干渉到達エリアとしてもよい。以下、計算対象となるセカンダリ送信局の限定方法をより具体的に説明するために、図5に示す無線システムの構成を考える。The interference arrival area refers to an area where interference substantially reaches geographically when the secondary transmission station transmits at the maximum transmission power. Here, the “maximum transmission power” means the upper limit value of the transmission power due to the hardware limit of the secondary transmission station, or the upper limit value of the transmission power range permitted by the frequency rule when the frequency is shared (the maximum allowable transmission power). Value) and the like. Further, in the secondary transmitting station that already uses the frequency, the
図5に例示する無線システムは、プライマリ送信局10のプライマリサービスエリア12内にプライマリ受信局11_1〜11_3が存在し、プライマリサービスエリア12の近傍にセカンダリ送信局20_0〜20_4が存在し、セカンダリ送信局20_0〜20_4がそれぞれ干渉到達エリアIA20_0〜IA20_4を有するものとする。ただし、プライマリ受信局11は、プライマリシステムサービスエリア12内に格子状に存在すると想定しているので、実際には他にも存在することになるが、ここでは説明上の都合上、隣接するセカンダリ送信局の干渉到達エリアと重なるプライマリ受信局11_1〜11_3のみを図示している。以下、セカンダリ送信局20_1〜20_4は既に周波数利用中であるとし、セカンダリ送信局20_0が新たに周波数利用を開始する場合の許容送信電力の計算方法について説明する。ただし、この例では許容送信電力を計算する周波数fiが、セカンダリ送信局20_1〜20_4にとって利用可能周波数であるとする。In the radio system illustrated in FIG. 5, primary receiving stations 11_1 to 11_3 exist in the
まず、セカンダリ送信局20_0が最大送信電力で送信を開始したと仮定すると、セカンダリ送信局20_0の干渉到達エリアIA20_0内で干渉が増加する。したがって、セカンダリ送信局20_0の送信により合計干渉量が増大する可能性のあるのは、干渉到達エリアIA20_0と重なっている干渉到達エリアIA20_1、IA20_2、IA20_3であり、セカンダリ送信局20_1、20_2、20_3の許容送信電力に影響する可能性がある。従って、干渉到達エリアが重複しないセカンダリ送信局20_4を計算対象から除外することで、計算対象となるセカンダリ送信局のインデックスnの集合SはS={1,2,3}となる。 First, assuming that the secondary transmission station 20_0 starts transmission with the maximum transmission power, interference increases in the interference arrival area IA20_0 of the secondary transmission station 20_0. Therefore, there is a possibility that the total interference amount may increase due to the transmission of the secondary transmission station 20_0 in the interference arrival areas IA20_1, IA20_2, and IA20_3 that overlap with the interference arrival area IA20_0, and the secondary transmission stations 20_1, 20_2, and 20_3. It may affect the allowable transmission power. Therefore, by excluding the secondary transmission station 20_4 whose interference arrival areas do not overlap from the calculation target, the set S of the indexes n of the secondary transmission stations to be calculated becomes S = {1, 2, 3}.
さらに、プライマリシステムサービスエリア12と干渉到達エリアとの重複を考慮することで、計算対象のセカンダリ送信局数をさらに削減することができる。セカンダリ送信局の干渉到達エリアIA20_0とプライマリシステムサービスエリア12との共通領域を考えると、プライマリシステムサービスエリア12内ではプライマリ受信局11_1〜11_3に対する干渉が増加することになる。また、プライマリ受信局11_1はさらに干渉到達エリアIA20_1の範囲内にあり、プライマリ受信局11_3は干渉到達エリアIA20_3の範囲内にある。したがって、セカンダリ送信局20_0が送信することで複数セカンダリ送信局からプライマリ受信局への合計干渉量が増大する可能性があるのは、干渉到達エリアIA20_1およびIA20_3であり、これらのセカンダリ送信局を許容送信電力の計算対象とする。
Furthermore, the number of secondary transmission stations to be calculated can be further reduced by considering the overlap between the primary
一方で、セカンダリ送信局20_2とセカンダリ送信局20_0の干渉到達エリア重複範囲では、プライマリ受信局が存在しない。したがって、セカンダリ送信局20_2との干渉の影響は許容送信電力の計算上考慮しなくてよいので、計算対象となるセカンダリ送信局のインデックスnの集合SはS={1,3}となる。 On the other hand, there is no primary receiving station in the interference coverage area overlapping range between the secondary transmitting station 20_2 and the secondary transmitting station 20_0. Therefore, the influence of interference with the secondary transmission station 20_2 does not have to be considered in calculating the allowable transmission power, and the set S of the indexes n of the secondary transmission stations to be calculated is S = {1, 3}.
<許容送信電力を算出>
以上のようにして求めた許容送信電力の計算対象であるセカンダリ送信局集合Sに対して、以下の方法で許容送信電力を算出する。<Calculate allowable transmission power>
The allowable transmission power is calculated by the following method for the secondary transmission station set S that is the calculation target of the allowable transmission power obtained as described above.
第nセカンダリ送信局が周波数fiを使用する際の許容送信電力をP(n、fi)とし、開始要求を通知した第0セカンダリ送信局が周波数fiを使用する際の許容送信電力P(0、fi)とする。このとき、第mプライマリ受信局への干渉I(fi、m)は次式(2)で与えられ、この値が許容干渉電力Imax(fi、m)以下となる必要がある。The allowable transmission power in the n-th secondary transmitting station using the frequency f i P (n, f i) and to, permitted transmission power P when the zeroth secondary transmission station that reports the start request to use the frequency f i (0, f i ). At this time, the interference I (f i , m) to the m-th primary receiving station is given by the following equation (2), and this value needs to be equal to or less than the allowable interference power I max (f i , m).
式(2)において、第nセカンダリ送信局にとって周波数fiが利用可能周波数でない場合には、P(n、fi)=0(即ち、この第nセカンダリ送信局による干渉を考えない)として扱う。なお、隣接周波数間の干渉については後述する。また、L(n、fi、m)は、周波数fiを使用する際に第nセカンダリ送信局と第mプライマリ受信局との間のパスロスを表しており、セカンダリ送信局の情報(位置、アンテナ高等)とプライマリ受信局の情報(位置、アンテナ高等)とを用いて、秦式等の伝搬モデルに従って算出する。このパスロス計算は、許容送信電力決定部504が計算することも、無線環境データベース30にセカンダリ送信局情報を登録する際に無線環境データベース30が計算することも可能である。In the formula (2), if the frequency f i is not available frequency for the n-th secondary transmitting station, handled as P (n, f i) = 0 (i.e., not consider interference from the n-th secondary transmitting station) . The interference between adjacent frequencies will be described later. Moreover, L (n, f i, m) represents the path loss between the first n secondary transmitting station and the m primary receiving station when using the frequency f i, of the secondary transmission station information (position, It is calculated according to a propagation model such as a formula using the antenna height and the information (position, antenna height, etc.) of the primary receiving station. This path loss calculation can be calculated by the allowable transmission
また、式(2)におけるmとしては、セカンダリ送信局20_0の干渉到達エリアとプライマリシステムサービスエリア12の重複領域にあるプライマリ受信局11_1〜11_3への干渉を抑えるため、m=1、2、3を考慮する。すなわち、m=1、2、3の全てにおいて式(2)の不等式を満たすセカンダリ送信局20_0、20_1、20_3の許容送信電力の組み合わせを求める。ここで、既に当該周波数を利用しているセカンダリ送信局20_1、20_3は、組み合わせとして得られた許容送信電力と、これまでの許容送信電力との小さい方を新たに許容送信電力とする。小さい方の許容送信電力を選ぶことで、プライマリ受信局11_1〜11_3以外のプライマリ受信局(干渉到達エリアIA20_1とプライマリシステムサービスエリア12の重複領域や、干渉到達エリアIA20_3とプライマリシステムサービスエリア12の重複領域に存在する図示していないプライマリ受信局)も干渉から保護できる。
Further, m in the expression (2) is m = 1, 2, 3 in order to suppress interference with the primary receiving stations 11_1 to 11_3 in the overlapping area of the secondary transmitting station 20_0 and the primary
プライマリシステムを保護した周波数共用を行うためには、周波数fiを使用する全てのプライマリ受信局(1≦m≦M)について、式(2)の条件を満たす必要がある。この条件を満たすP(n、fi)の組み合わせは、通常は無数に存在するが、例えば、セカンダリ送信局の合計通信容量が最大となる組み合わせや、セカンダリ送信局間の公平性を考慮した許容送信電力の組み合わせ等、許容送信電力設定部504の任意のポリシで組み合わせを決定できる。式(2)において、計算対象のセカンダリ送信局数(Sの要素数)を削減できれば、許容送信電力の組み合わせを探索する計算量も削減できることになる。To perform frequency sharing protecting the primary system, all the primary receiving station using a frequency f i for (1 ≦ m ≦ M), must satisfy the formula (2). Acceptable combination of satisfying P (n, f i) is usually present in numerous, for example, a combination that the total communication capacity of the secondary transmission station is maximized, considering the fairness among the secondary transmission station A combination can be determined by an arbitrary policy of the allowable transmission
上記許容送信電力の組み合わせ探索は、周波数f1〜fIで行われ、周波数毎に、各セカンダリ送信局の許容送信電力の組み合わせが得られる。許容送信電力決定部504は、こうして計算した各周波数の許容送信電力の情報を周波数利用の開始要求を出したセカンダリ送信局20とスペクトルマネージャ50の管理下にあって既に周波数利用中の別なセカンダリ送信局に対して通知する。The search for the allowable transmission power is performed at the frequencies f 1 to f I , and the allowable transmission power combination of each secondary transmission station is obtained for each frequency. The permissible transmission
なお 、スペクトルマネージャ50は、必ずしも全ての利用可能周波数をセカンダリ送信局20に対して通知する必要はない。即ち、利用可能周波数の中でいくつかの周波数を選択してセカンダリ送信局20に通知し、残りの周波数は利用不可周波数(許容送信電力を0とした周波数)と設定して通知することも出来る。例えば、許容送信電力がある閾値以上の周波数を利用可能周波数として設定することもできる。あるいは、許容送信電力の大きい方からいくつかの周波数を利用可能周波数とすることもできるし、他のセカンダリ送信局が利用可能周波数として設定している数が少ない方からいくつかの周波数を選択して利用可能周波数として設定することも可能である。このように利用可能周波数として通知する周波数を予め制限することで、利用可能周波数を全て通知する場合と比べ、各周波数が利用可能周波数として設定される数を少なくでき、考慮不要な干渉の影響を式(2)の計算時に省くことができる。結果として、新たに周波数利用を開始するセカンダリ送信局に対して、より大きな許容送信電力を割当てることができる。
Note that the
1.8)システム動作シーケンス
次に、図6および図7を順次参照しながら、セカンダリ送信局20_0が周波数利用状況の変更通知を発行し、スペクトルマネージャ50により管理されているセカンダリ送信局20_1〜20_4が同じ周波数を使用中である場合を例示して無線システム全体の動作を説明する。1.8) System Operation Sequence Next, with reference to FIGS. 6 and 7 sequentially, the secondary transmission station 20_0 issues a frequency usage status change notification, and the secondary transmission stations 20_1 to 20_4 managed by the
<周波数利用開始>
図6において、セカンダリ送信局20_0が周波数利用状況の変更に関する通知(周波数利用開始要求)をスペクトルマネージャ50に対して通知すると(動作S101)、スペクトルマネージャ50は、必要に応じて無線環境データベース30からの不足情報の取得および情報の登録を行う(動作S102)。必要な情報が全て揃えば、スペクトルマネージャ50は、計算対象となるセカンダリ送信局を限定し、限定されたセカンダリ送信局に関する各周波数の許容送信電力を計算する(動作S103)。ここでは、許容送信電力の計算対象となるセカンダリ送信局として、セカンダリ送信局20_0と干渉到達エリアが重複するセカンダリ送信局20_1および20_3が選ばれ、これらのセカンダリ送信局の許容送信電力が計算されたものとする。こうして、スペクトルマネージャ50は、セカンダリ送信局20_0とセカンダリ送信局20_1および20_3とに対して許容送信電力の計算結果を通知する(動作S104)。<Start using frequency>
In FIG. 6, when the secondary transmitting station 20_0 notifies the
セカンダリ送信局20_0は、スペクトルマネージャ50_1から通知された利用可能周波数とその許容送信電力を用いて実利用周波数と実送信電力を決定し(動作S105)、周波数を共用した通信を開始する。また、セカンダリ送信局20_1および20_3は、通知された許容送信電力の変更に伴い、実利用周波数や実送信電力を変更する必要あれば変更し(動作S106、S107)、周波数共用による通信を続ける。 The secondary transmitting station 20_0 determines the actual usage frequency and the actual transmission power using the available frequency notified from the spectrum manager 50_1 and its allowable transmission power (operation S105), and starts communication sharing the frequency. Further, the secondary transmitting stations 20_1 and 20_3 change the actual use frequency and the actual transmission power if necessary to change the notified allowable transmission power (operations S106 and S107), and continue the communication using the frequency sharing.
<周波数利用停止>
図7において、セカンダリ送信局20_0がスペクトルマネージャ50に対して周波数利用の停止を通知すると(動作S110)、スペクトルマネージャ50は、無線環境データベース30にセカンダリ送信局20_0が停止したことを登録し、他のセカンダリ送信局の許容送信電力を計算するために必要な情報を無線環境データベース30から取得する(動作S111)。<Frequency stop>
In FIG. 7, when the secondary transmitting station 20_0 notifies the
ここで、許容送信電力の計算対象とするセカンダリ送信局は、セカンダリ送信局20_0が元々送信していた際に干渉到達エリアが重複していたセカンダリ送信局であり、ここではセカンダリ送信局20_1および20_3が選ばれたものとする。許容送信電力の計算は、式(2)において、セカンダリ送信局20_0に関する項を除いた式を用いて(セカンダリ送信局20_0のインデックスをn=0とすれば、式(2)から第1項のP(0、fi)/L(0、fi、m)を除くことに相当する)、セカンダリ送信局20_1および20_3の許容送信電力を計算し(動作S112)、通知する(動作S113)。セカンダリ送信局20_1および20_3はそれぞれ、通知された許容送信電力の値を保持し、この許容送信電力の変更に伴い、実利用周波数や実送信電力を変更する必要ある場合は、これらを変更し(動作S114、S115)、周波数共用による通信を続ける。Here, the secondary transmission station that is the target of calculation of the allowable transmission power is a secondary transmission station that has overlapped interference coverage areas when the secondary transmission station 20_0 originally transmitted, and here, the secondary transmission stations 20_1 and 20_3. Is chosen. The calculation of the allowable transmission power is performed by using the expression except the term relating to the secondary transmission station 20_0 in the expression (2) (if the index of the secondary transmission station 20_0 is n = 0, the expression P (0, f i ) / L (corresponding to excluding 0, f i , m)), the allowable transmission power of the secondary transmission stations 20_1 and 20_3 is calculated (operation S112) and notified (operation S113). Each of the secondary transmitting stations 20_1 and 20_3 holds the notified value of the allowable transmission power, and changes the actual use frequency and the actual transmission power in accordance with the change of the allowable transmission power. Operation S114, S115), communication by frequency sharing is continued.
1.9)実利用周波数および実送信電力が通知される場合
以上、実利用周波数および実送信電力がスペクトルマネージャへ通知されない場合を説明したが、実利用周波数および実送信電力をスペクトルマネージャへ通知することで、実際の周波数利用状況(実利用周波数および実送信電力)を把握でき、より積極的に周波数共用を行うことができる。1.9) When the actual usage frequency and the actual transmission power are notified The case where the actual usage frequency and the actual transmission power are not notified to the spectrum manager has been described above, but the actual usage frequency and the actual transmission power are notified to the spectrum manager. As a result, it is possible to grasp the actual frequency usage status (actual usage frequency and actual transmission power), and more actively share the frequency.
実利用周波数および実送信電力が通知されるのは、セカンダリ送信局20が、周波数共用を開始する時、周波数共用中に実送信電力の変更を要求する時、あるいは、実利用周波数の変更を要求する時である。この場合、スペクトルマネージャ50が各セカンダリ送信局20の実利用周波数と実送信電力を把握するので、セカンダリ送信局20の与えている干渉状況を把握しやすくなり、より積極的に周波数共用を行うことができる。
The actual usage frequency and the actual transmission power are notified when the secondary transmitting
図8において、セカンダリ送信局20_0による開始要求(動作S121)、無線環境データベース30からの必要情報の取得および情報の登録(動作S122)は、図6の動作S101およびS102と同じである。
In FIG. 8, the start request (operation S121) by the secondary transmitting station 20_0, acquisition of necessary information from the
続いて、スペクトルマネージャ50がセカンダリ送信局20_0と計算対象となるセカンダリ送信局の許容送信電力を計算する(動作S123)。この例では、全てのセカンダリ送信局が実利用周波数と実送信電力を通知することを想定しているので、既にプライマリシステムの周波数を利用しているセカンダリ送信局20の実利用周波数および実送信電力の情報は、無線環境データベース30またはデータベース情報記憶部503に格納されているものとする。そのため、既に周波数利用中の各セカンダリ送信局(20_1〜20_4)は格納された実利用周波数を使用している前提で、スペクトルマネージャ50は、許容送信電力を計算する周波数を実利用周波数としたセカンダリ送信局であって、セカンダリ送信局20_0と干渉到達エリアが重複するセカンダリ送信局の許容送信電力を決定する。ここでは、セカンダリ送信局20_1および20_3が選ばれたとする。
Subsequently, the
許容送信電力の算出方法は、上述した実利用周波数および実送信電力を通知しない第1実施形態と基本的に同様である。ただし、周波数を利用中の第nセカンダリ送信局にとって周波数fiが利用可能周波数でない場合に式(2)でP(n、fi)=0としたが、ここでは実利用周波数でない場合にP(n、fi)=0として扱う点が異なる。The calculation method of the allowable transmission power is basically the same as that of the first embodiment in which the actual use frequency and the actual transmission power are not notified. However, for the n-th secondary transmitting station that is using the frequency, P (n, f i ) = 0 is set in Equation (2) when the frequency f i is not an available frequency. The difference is that (n, f i ) = 0.
さらに、許容送信電力が、後述する送信電力希望値(PDesired)を超えないための条件(P(n、fi)≦PDesired)を設ける。ただし、送信電力の希望値が設定されていないセカンダリ送信局についてはこの条件を設定しない。許容送信電力は、送信電力の希望値に関する条件と式(2)の条件を満たすP(n、fi)の組み合わせとして探索される。送信電力の希望値に関する条件を設定することで、セカンダリ送信局に対して希望の送信電力を超える余分な許容送信電力を割当てないようにし、他のセカンダリ送信局の許容送信電力をその分増加させる。Further, allowable transmission power, provided the conditions for no more than the transmission power desired value to be described later (P Desired) (P (n , f i) ≦ P Desired). However, this condition is not set for secondary transmission stations for which the desired value of transmission power is not set. Permitted transmission power satisfies the condition P (n, f i) of the condition and the equation (2) relating to the desired value of the transmission power is searched as a combination of. By setting the conditions related to the desired value of transmission power, the secondary transmission station is prevented from allocating excess allowable transmission power exceeding the desired transmission power, and the allowable transmission power of other secondary transmission stations is increased accordingly. .
通常、許容送信電力の組み合わせは無数に存在するが、例えば、セカンダリ送信局の合計通信容量が最大となる組み合わせ、セカンダリ送信局間の公平性を考慮した許容送信電力の組み合わせ、現在の実送信電力と比べて劣化量の少ない許容送信電力の組み合わせなど、許容送信電力設定部504の任意のポリシで組み合わせを決定できる。
Usually, there are innumerable combinations of allowable transmission power, but for example, the combination that maximizes the total communication capacity of secondary transmission stations, the combination of allowable transmission power considering fairness between secondary transmission stations, and the current actual transmission power The combination can be determined by an arbitrary policy of the allowable transmission
また、上述した送信電力希望値(PDesired)は次のように設定することができる。スペクトルマネージャ50は、セカンダリ送信局20_0が決定した実利用周波数と実送信電力とを受け取ると、セカンダリ送信局20_0の希望する送信電力と許容送信電力とを比較する。希望送信電力が許容送信電力より低い場合には、実送信電力は許容送信電力より低い値に設定される。このときにスペクトルマネージャ50では、通知された実送信電力を、セカンダリ送信局20_0の送信電力の希望値として保持する。一方で、セカンダリ送信局20_0の希望する送信電力が許容送信電力より大きい場合には、実送信電力は許容送信電力と等しい値に設定される。このとき、セカンダリ送信局20_0は送信電力の希望値を設定しない。また、別な方法として、セカンダリ送信局20_0が実送信電力と実利用周波数を通知する際に、セカンダリ送信局20_0の送信電力の希望値もスペクトルマネージャに通知するようにしてもよい。The desired transmission power value (P Desired ) described above can be set as follows. When the
次に、算出したセカンダリ送信局20_0の各周波数の許容送信電力は、セカンダリ送信局20_0に通知される(動作S124)。セカンダリ送信局20_0は、周波数毎の許容送信電力をもとに実利用周波数と実送信電力を決定する(動作S125)。セカンダリ送信局20_0は、決定した実利用周波数と実送信電力をスペクトルマネージャ50に対して通知する(動作126)。実利用周波数と実送信電力の通知を受けると、スペクトルマネージャ50は、通知された実利用周波数と実送信電力を無線環境データベース30に登録する(動作S127)。
Next, the calculated allowable transmission power of each frequency of the secondary transmission station 20_0 is notified to the secondary transmission station 20_0 (operation S124). The secondary transmission station 20_0 determines the actual use frequency and the actual transmission power based on the allowable transmission power for each frequency (operation S125). The secondary transmitting station 20_0 notifies the
続いて、スペクトルマネージャ50は、セカンダリ送信局20_0から通知された実送信電力と、その実利用周波数での許容送信電力とを比較し、計算対象である他のセカンダリ送信局(20_1および20_3)の許容送信電力の再計算を行うかどうか判断する(動作128)。比較の結果、両者が一致した場合には、許容送信電力の再計算は行わずに、既に計算済みの許容送信電力の組み合わせの中から、セカンダリ送信局20_0から通知された実利用周波数を使用する場合の組み合わせを選択し、この許容送信電力情報を他のセカンダリ送信局(20_1および20_3)に対して通知する(動作129)。
Subsequently, the
これに対して、実送信電力の方が許容送信電力より小さく、かつ、他のセカンダリ送信局(20_1および20_3)の中で計算済みの許容送信電力が送信電力の希望値に満たない送信局もしくは送信電力の希望値が設定されていない送信局が存在する場合には、許容送信電力の再計算を行う。 On the other hand, the actual transmission power is smaller than the allowable transmission power, and the allowable transmission power calculated in the other secondary transmission stations (20_1 and 20_3) is less than the desired value of the transmission power or When there is a transmitting station in which the desired transmission power value is not set, the allowable transmission power is recalculated.
許容送信電力の再計算を行う理由は、セカンダリ送信局20_0が許容送信電力より低い実送信電力を用いる場合には許容干渉電力の制限に対して余裕が生じるので、この干渉余裕分を許容送信電力が希望値に満たない他のセカンダリ送信局に対して割当てることが可能となるからである。許容送信電力の再計算では、セカンダリ送信局20_0と送信電力の希望値に等しい許容送信電力となったセカンダリ送信局とのそれぞれの希望値を許容送信電力として固定し、許容送信電力が送信電力の希望値に満たないセカンダリ送信局の許容送信電力を再度計算する。スペクトルマネージャ50は、計算された許容送信電力情報を他のセカンダリ送信局(20_1および20_3)に対して通知する(動作129)。
The reason for recalculating the allowable transmission power is that when the secondary transmission station 20_0 uses an actual transmission power lower than the allowable transmission power, there is a margin for the limitation of the allowable interference power. This is because it can be assigned to other secondary transmitting stations that do not satisfy the desired value. In the recalculation of the permissible transmission power, the desired transmission power of the secondary transmission station 20_0 and the secondary transmission station having the permissible transmission power equal to the desired transmission power is fixed as the permissible transmission power, and the permissible transmission power is equal to the transmission power. The allowable transmission power of the secondary transmission station that does not satisfy the desired value is calculated again. The
続いて、スペクトルマネージャ50は、セカンダリ送信局20_0に対して、実利用周波数と実送信電力の通知に対する確認通知を返し(動作S130)、これによりセカンダリ送信局20_0は送信を開始する。また、既に周波数利用中の各セカンダリ送信局(20_1および20_3)は、通知された許容送信電力の値を新しい設定値として保持し、この許容送信電力の変更に伴い、実利用周波数や実送信電力を変更する必要ある場合は、これらを変更し送信を続ける(動作S131、S132)。
Subsequently, the
以上の通りに、スペクトルマネージャに対して実利用周波数と実送信電力の通知を行い、これら情報を用いてセカンダリ送信局の許容送信電力を決定することで、通知を行わずに利用可能周波数を用いて許容送信電力を決定する場合と比べて、より正確な利用状況に基づいた干渉推定が可能となる。具体的には、式(2)の干渉電力を想定する際に、実際に各周波数を利用しているセカンダリ送信局のみを考慮できるようになり、周波数を使う可能性はあるが(利用可能周波数ではあるが)実際には利用していないセカンダリ送信局を除くことができる。これによって、実際には存在しない干渉を考慮しなくてすむので、より大きな許容送信電力をセカンダリ送信局に割当てることや、より多くのセカンダリ送信局に同一周波数を共用させることが可能になる。 As described above, the actual usable frequency and the actual transmission power are notified to the spectrum manager, and the allowable transmission power of the secondary transmitting station is determined using these information, so that the usable frequency can be used without performing the notification. Compared to the case where the allowable transmission power is determined, interference estimation based on a more accurate usage situation is possible. Specifically, when assuming the interference power of Equation (2), only secondary transmission stations that actually use each frequency can be considered, and there is a possibility that the frequency may be used (available frequency). However, secondary transmission stations that are not actually used can be excluded. As a result, it is not necessary to consider interference that does not actually exist, so that it is possible to allocate a larger allowable transmission power to the secondary transmission station and to share the same frequency with more secondary transmission stations.
また、許容送信電力の計算の際に、セカンダリ送信局の送信電力の希望値を超えないように許容送信電力を設定することで、小さな許容送信電力が割当てられるセカンダリ送信局の許容送信電力を増加させることができる。 In addition, when calculating the allowable transmission power, the allowable transmission power of the secondary transmission station to which a small allowable transmission power is allocated can be increased by setting the allowable transmission power so as not to exceed the desired value of the transmission power of the secondary transmission station. Can be made.
さらに、セカンダリ送信局から通知された実送信電力が許容送信電力より小さく、かつ、他のセカンダリ送信局の許容送信電力が希望値に満たない場合に、許容送信電力の再計算を行うことで、許容干渉電力の制限に対して生じた干渉余裕分を許容送信電力が希望値に満たない他のセカンダリ送信局に対して割当て、許容送信電力を増加させることができる。 Furthermore, when the actual transmission power notified from the secondary transmission station is smaller than the allowable transmission power and the allowable transmission power of the other secondary transmission stations is less than the desired value, by recalculating the allowable transmission power, The allowable transmission power can be increased by allocating the interference margin generated for the limitation of the allowable interference power to other secondary transmission stations whose allowable transmission power does not satisfy the desired value.
なお、セカンダリ送信局がスペクトルマネージャに対して実利用周波数および実送信電力を通知する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、セカンダリ送信局が、利用可能周波数の中で実利用周波数を含む複数周波数を使用可能性のある周波数としてスペクトルマネージャに通知してもよい。 In addition, although the secondary transmission station demonstrated the example which notifies an actual utilization frequency and real transmission power with respect to a spectrum manager, it is not limited to this. For example, the secondary transmission station may notify the spectrum manager of a plurality of frequencies including the actual utilization frequency among the usable frequencies as frequencies that can be used.
また、セカンダリ送信局が、実送信電力より大きく許容送信電力より小さい送信電力をスペクトルマネージャに通知することもできる。この場合、セカンダリ送信局は、通知した周波数と送信電力の範囲内で実利用周波数と実送信電力を変更し、スペクトルマネージャでは通知された周波数と送信電力の中で式(2)の干渉電力を想定する。これによって、セカンダリ送信局では、通知した周波数と送信電力の範囲内で実利用周波数と実送信電力を変更できる柔軟性を確保することができ、スペクトルマネージャでは、可能性の高い周波数と送信電力とに限定して干渉電力を見積もることができる。 The secondary transmission station can also notify the spectrum manager of transmission power that is larger than the actual transmission power and smaller than the allowable transmission power. In this case, the secondary transmission station changes the actual use frequency and the actual transmission power within the notified frequency and transmission power range, and the spectrum manager changes the interference power of Expression (2) among the notified frequency and transmission power. Suppose. As a result, the secondary transmitting station can secure the flexibility of changing the actual use frequency and the actual transmission power within the notified frequency and transmission power range, and the spectrum manager can provide the frequency and transmission power with high possibility. The interference power can be estimated by limiting to the above.
なお、ここでは「周波数利用状況の変更に関する通知」として周波数利用の開始要求を想定したが、上述したように周波数利用停止通知であっても同様である。その他の「周波数利用状況の変更に関する通知」として、送信電力変更の要求や周波数変更の要求も考えられる。送信電力変更の要求は、セカンダリ送信局が一度決定した実送信電力を変更したい場合にスペクトルマネージャに対して通知される。例えば、セカンダリ送信局がカバレッジ拡大のために送信電力を増加する場合や、省電力化のためセカンダリ送信局が送信電力を減少させる場合が相当する。 Here, the frequency use start request is assumed as the “notification regarding the change of the frequency use state”, but the same applies to the frequency use stop notification as described above. As other “notifications regarding changes in frequency usage status”, a request for changing transmission power and a request for changing frequency may be considered. The request for transmission power change is notified to the spectrum manager when it is desired to change the actual transmission power once determined by the secondary transmission station. For example, it corresponds to a case where the secondary transmission station increases transmission power for coverage expansion or a case where the secondary transmission station decreases transmission power for power saving.
同様に、周波数変更の要求は、セカンダリ送信局が一度決定した実利用周波数を、変更したい場合にスペクトルマネージャに対して通知される。例えば、セカンダリ送信局の実利用周波数で、他のセカンダリシステムから当該セカンダリシステムへの干渉が増加した場合等が相当する。 Similarly, the frequency change request is notified to the spectrum manager when it is desired to change the actual use frequency once determined by the secondary transmitting station. For example, it corresponds to a case where interference from another secondary system to the secondary system is increased at the actual use frequency of the secondary transmission station.
「周波数利用状況の変更に関する通知」が、送信電力変更の要求、または、周波数変更の要求のどちらの場合であっても、スペクトルマネージャは、通知を発行したセカンダリ送信局と、このセカンダリ送信局と干渉到達エリアが重複する既に周波数を利用中の他のセカンダリ送信局とのそれぞれに対して、各周波数での許容送信電力を計算する点は同様である。 Regardless of whether the request for a change in frequency usage is a request for a change in transmission power or a request for a change in frequency, the spectrum manager and the secondary transmitting station that issued the notification It is the same in that the allowable transmission power at each frequency is calculated for each of the other secondary transmission stations already using the frequency where the interference arrival areas overlap.
1.10)効果
以上説明した第1実施形態によれば、スペクトルマネージャは、各セカンダリ送信局の地理的な干渉到達範囲である干渉到達エリアを用いることで、周波数利用状況を変更するセカンダリ送信局と干渉到達エリアが重複しない他のセカンダリ送信局は許容送信電力の計算対象から除外され、干渉到達範囲が重複するセカンダリ送信局のみに限定して許容送信電力を計算する。これによって、周波数利用状況を変更するセカンダリ送信局による干渉が影響する(すなわち干渉が増加または減少する)範囲に対して、実質的に干渉を与えている他のセカンダリ送信局のみを許容送信電力の計算対象とすることができる。即ち、許容送信電力の計算から不要なセカンダリ送信局を除外できるため、処理量を削減できる。1.10) Effect According to the first embodiment described above, the spectrum manager uses the interference arrival area, which is the geographical interference reachable range of each secondary transmission station, to change the frequency usage situation. The other secondary transmission stations whose interference arrival areas do not overlap with each other are excluded from the calculation target of the allowable transmission power, and the allowable transmission power is calculated only for the secondary transmission stations whose interference arrival ranges overlap. As a result, for the range in which interference by the secondary transmitting station that changes the frequency usage status affects (that is, the interference increases or decreases), only the other secondary transmitting stations that are substantially interfering are allowed to have the allowable transmission power. Can be calculated. That is, unnecessary secondary transmission stations can be excluded from the calculation of the allowable transmission power, so that the processing amount can be reduced.
さらに、周波数利用状況の変更を行うセカンダリ送信局と他のセカンダリ送信局との重複した干渉到達エリアが、プライマリシステムサービスエリアと重複しない場合には、当該他のセカンダリ送信局を許容送信電力の計算対象から除外することができる。これにより、干渉の合計値がプライマリ受信局への干渉に影響する他のセカンダリ送信局のみを許容送信電力の計算対象にできる。 Furthermore, if the overlapping interference coverage area between the secondary transmitting station that changes the frequency usage status and the other secondary transmitting station does not overlap with the primary system service area, the other secondary transmitting station calculates the allowable transmission power. Can be excluded from the target. As a result, only the other secondary transmission stations whose total interference value affects the interference with the primary reception station can be set as the calculation target of the allowable transmission power.
なお、第1実施形態では、プライマリ受信局で所定の受信品質を保つための基準として、干渉電力を許容干渉電力以下に抑える基準を用いた。しかしながら、本発明はその他の基準(CIR、CINRを所定値以上に保つこと)を所定値以上に保つ基準を用いたとしても同様に適用できる。また、セカンダリ送信局での送信によって生じるプライマリ受信局のCIRやCINRの劣化度を所定値以下に抑えるように許容送信電力を設定することもできる。 In the first embodiment, as a reference for maintaining a predetermined reception quality at the primary receiving station, a reference for suppressing the interference power to be equal to or lower than the allowable interference power is used. However, the present invention can be applied in the same manner even when other criteria (keeping CIR and CINR above a predetermined value) are used. Also, the allowable transmission power can be set so that the degree of deterioration of the CIR or CINR of the primary receiving station caused by transmission at the secondary transmitting station is suppressed to a predetermined value or less.
上述した第1実施形態の説明では図2に示すシステム構成を仮定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、以下に示す実施形態のシステム構成にも適用可能である。 In the above description of the first embodiment, the system configuration shown in FIG. 2 is assumed. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to the system configuration of the following embodiment.
2.第2実施形態
本発明の第2実施形態によれば、セカンダリシステムの周波数管理装置としてのスペクトルマネージャは、第1実施形態のスペクトルマネージャ50と同様に許容送信電力の計算対象であるセカンダリ送信局を限定する機能に加えて、自装置管理下のセカンダリ送信局だけでなく、同じセカンダリシステムの他のスペクトルマネージャが管理するセカンダリ送信局に対しても許容送信電力の計算値を通知することができる。以下、説明を簡略化するために、セカンダリシステムに2つのスペクトルマネージャがそれぞれの管理下に2つのセカンダリ送信局を有する場合を一例として説明する。2. Second Embodiment According to the second embodiment of the present invention, the spectrum manager as the frequency management device of the secondary system, like the
図9に示すように、本発明の第2実施形態による無線システムは、セカンダリ送信局20(20_1〜20_4)、スペクトルマネージャ51(51_1、51_2)、無線環境データベース30で構成され、各スペクトルマネージャが他のスペクトルマネージャの管理するセカンダリ送信局との間でも通信可能に接続されているものとする。スペクトルマネージャ51_1はセカンダリ送信局20_1、20_2を管理し、スペクトルマネージャ51_2はセカンダリ送信局20_3、20_4を管理する。各スペクトルマネージャは管理下のセカンダリ送信局から周波数利用状況の変更に関する通知を受け付ける。そして、各スペクトルマネージャは、管理下のセカンダリ送信局および他のスペクトルマネージャの管理下にあるセカンダリ送信局の中で、周波数利用状況の変更に関する通知を受けたセカンダリ送信局と干渉到達エリアが重複するセカンダリ送信局を限定し、それらに対して許容送信電力を計算して通知する。
As shown in FIG. 9, the radio system according to the second embodiment of the present invention includes a secondary transmitting station 20 (20_1 to 20_4), a spectrum manager 51 (51_1, 51_2), and a
図10に示すように、スペクトルマネージャ51はセカンダリ送信局20を地理的なエリア毎に管理することができる。ここでは、スペクトルマネージャ51_1の管理エリアA51_1にセカンダリ送信局20_1と20_2が含まれており、これらのセカンダリ送信局がスペクトルマネージャ51_1の管理対象となる。同様にして、他のスペクトルマネージャ(51_2、51_3、51_4)も管理エリア(A51_2、A51_3、A51_4)と、各エリアに含まれる管理対象のセカンダリ送信局(20_3および20_4、20_5および20_6、20_7および20_8)をそれぞれ持っている。たとえば、各管理エリアA51は、都道府県の単位あるいは国単位に相当する。
As shown in FIG. 10, the
別な管理方法としては、管理されるスペクトルマネージャをセカンダリ送信局固有に決定することもできる。例えば、セカンダリ送信局の製造ベンダによって管理されるスペクトルマネージャが定められる場合、セカンダリ送信局に無線サービスを提供する事業者に応じて管理するスペクトルマネージャが定められる場合、セカンダリ送信局の無線システム(LTE,WiMAX等)に応じて管理するスペクトルマネージャが定められる場合もある。さらに、他の例としてセカンダリ送信局の使用する周波数毎にスペクトルマネージャが管理する場合もあるが、これについては別な実施形態で説明する。 As another management method, the spectrum manager to be managed can be determined uniquely for the secondary transmitting station. For example, when the spectrum manager managed by the manufacturer of the secondary transmitting station is defined, when the spectrum manager managed according to the provider providing the wireless service to the secondary transmitting station is defined, the radio system (LTE of the secondary transmitting station) , WiMAX, etc.), a spectrum manager to be managed may be determined. Furthermore, as another example, the spectrum manager may manage each frequency used by the secondary transmission station, which will be described in another embodiment.
3.第3実施形態
図11に示すように、本発明の第3実施形態による無線システムは、セカンダリ送信局20(20_1〜20_4)、スペクトルマネージャ52(52_1、52_2)、無線環境データベース30で構成され、各スペクトルマネージャは自装置管理下のセカンダリ送信局との間で通信可能に接続され、さらにスペクトルマネージャ52_1と52_2とが通信可能に接続されている。スペクトルマネージャ52_1および52_2は、第2実施形態の場合と同様に、許容送信電力の計算対象を限定する機能に加えて、自装置管理下のセカンダリ送信局だけでなく、同じセカンダリシステムの他のスペクトルマネージャが管理するセカンダリ送信局へも当該他のスペクトルマネージャを介して許容送信電力計算値を通知することができる。3. Third Embodiment As shown in FIG. 11, the radio system according to the third embodiment of the present invention includes a secondary transmission station 20 (20_1 to 20_4), a spectrum manager 52 (52_1, 52_2), and a
図11に示すシステム構成では、あるスペクトルマネージャ52(例えば、52_1)が自装置管理外の別のセカンダリ送信局20(例えば、20_3、20_4)の許容送信電力を計算すると、当該別のセカンダリ送信局20を管理対象とする別のスペクトルマネージャ52(例えば、52_2)に対して計算結果である許容送信電力を通知し、当該別のスペクトルマネージャ52が計算結果である許容送信電力をその管理下のセカンダリ送信局(例えば、20_3、20_4)へ通知する。セカンダリ送信局20および無線環境データベース30の構成および動作は第1実施形態と同じであるから、同じ参照番号を付して説明は省略する。本実施形態によるスペクトルマネージャ52も基本的には第2実施形態によるスペクトルマネージャ51と同様であるが、別のスペクトルマネージャから計算結果である許容送信電力を受け取ると、自装置管理下のセカンダリ送信局へ転送する点が異なっている。以下、スペクトルマネージャ52_1を例示して、スペクトルマネージャ52の構成および動作を説明する。
In the system configuration shown in FIG. 11, when a certain spectrum manager 52 (for example, 52_1) calculates the allowable transmission power of another secondary transmission station 20 (for example, 20_3, 20_4) that is not managed by itself, the other secondary transmission station. 20 is notified of the allowable transmission power that is the calculation result to another spectrum manager 52 (for example, 52_2) whose management target is 20, and the
図12に示すように、スペクトルマネージャ52_1は、図3に示す第1実施形態のスペクトルマネージャ50と基本的には同様であるが、ネットワーク通信部521が他のスペクトルマネージャ52_2に対するインターフェースを持つ点が異なる。また、他の異なる点として、他のスペクトルマネージャ52_2が計算したスペクトルマネージャ52_1管理下のセカンダリ送信局に関する許容送信電力を受け取ると、データベース情報記憶部523にこの情報を格納した上で、自装置管理下のセカンダリ送信局20(20_1や20_2)に対して許容送信電力を通知する。このような構成にすることで、スペクトルマネージャ52_1は管理下のセカンダリ送信局20_1、20_2に関する情報を把握することができるようになる。スペクトルマネージャ52_2の構成および動作も同様である。
As shown in FIG. 12, the spectrum manager 52_1 is basically the same as the
4.第4実施形態
図13に示すように、本発明の第4実施形態による無線システムは、セカンダリ送信局20(20_1〜20_4)、スペクトルマネージャ53(53_1、53_2)で構成され、第3実施形態との相違点は、スペクトルマネージャ53の外部に無線環境データベース30を持たない点である。4). Fourth Embodiment As shown in FIG. 13, the radio system according to the fourth embodiment of the present invention includes a secondary transmission station 20 (20_1 to 20_4) and a spectrum manager 53 (53_1, 53_2). The difference is that the
図14は、図13のシステム構成時のスペクトルマネージャ53の構成を示すが、ここではスペクトルマネージャ53_1の構成を例示する。図14に示すように、スペクトルマネージャ53_1は無線環境データベース533を内部に持つ。すなわち、複数のスペクトルマネージャ53の各々が無線環境データベース533を持つ。したがって、各スペクトルマネージャ53は、ネットワーク通信部531を通して互いに通信を行うことで、それぞれの無線環境データベース533に格納される情報を同期させる機能を有する。
FIG. 14 shows the configuration of the
このように無線環境データベース533に格納される情報を同期させることで、無線環境データベース30を外部に有さないシステム構成であっても、上述した第1〜第3実施形態と同様に動作させることができる。
By synchronizing the information stored in the
5.第5実施形態
本発明の第5実施形態によれば、スペクトルマネージャはセカンダリ送信局を周波数毎に管理する。さらに、セカンダリ送信局の周波数方向の干渉到達範囲である干渉到達周波数を考慮して許容送信電力を算出する。説明を明瞭にするため、第2実施形態と異なる点についてのみ説明する。5. Fifth Embodiment According to the fifth embodiment of the present invention, the spectrum manager manages secondary transmission stations for each frequency. Further, the allowable transmission power is calculated in consideration of the interference arrival frequency that is the interference arrival range in the frequency direction of the secondary transmission station. For the sake of clarity, only differences from the second embodiment will be described.
本実施形態では、スペクトルマネージャは、セカンダリ送信局の周波数利用状況の変更に関する通知(周波数利用の開始要求、周波数利用の停止等)を周波数別に管理する。即ち、スペクトルマネージャにとっては、管理対象周波数での周波数利用状況の変更に関する通知を行うセカンダリ送信局が第5実施形態における管理下のセカンダリ送信局に対応する。以下、セカンダリ送信局は周波数f1〜f8で送信し、送信周波数別にスペクトルマネージャにより管理される例を説明する。 In the present embodiment, the spectrum manager manages notifications regarding changes in the frequency usage status of secondary transmission stations (frequency usage start request, frequency usage stop, etc.) for each frequency. That is, for the spectrum manager, the secondary transmitting station that performs notification regarding the change of the frequency usage status at the management target frequency corresponds to the managed secondary transmitting station in the fifth embodiment. Hereinafter, an example in which the secondary transmission station transmits at frequencies f1 to f8 and is managed by the spectrum manager for each transmission frequency will be described.
図15に示すように、スペクトルマネージャ60_1の管理対象を中心周波数f1とf2、スペクトルマネージャ60_2の管理対象を中心周波数f3とf4、スペクトルマネージャ60_3の管理対象を中心周波数f5とf6、スペクトルマネージャ60_4の管理対象を中心周波数f7とf8とする。本実施形態のシステム構成は、図15に示すように、各セカンダリ送信局が異なる周波数を管理するそれぞれのスペクトルマネージャ60に対してインターフェースを持つ。このように構成することで、各セカンダリ送信局はどのスペクトルマネージャ60に対しても周波数利用の開始要求を通知できる。
As shown in FIG. 15, the management targets of the spectrum manager 60_1 are the center frequencies f1 and f2, the management targets of the spectrum manager 60_2 are the center frequencies f3 and f4, the management targets of the spectrum manager 60_3 are the center frequencies f5 and f6, and the spectrum manager 60_4. The management objects are center frequencies f7 and f8. As shown in FIG. 15, the system configuration of the present embodiment has an interface for each
また、本実施形態では、セカンダリ信号が隣接周波数を利用するプライマリ受信局へも干渉することを想定している。図16には、周波数f3とf7を中心周波数としたセカンダリ信号がそれぞれの隣接周波数に干渉する様子が示されている。隣接周波数を利用するプライマリ受信局への干渉は、セカンダリ送信局の送信周波数から隣接周波数へ漏洩する隣接チャネル漏洩電力比と、隣接周波数を中心とするプライマリ受信局の受信フィルタによってセカンダリ信号の中心の周波数帯域の信号を一部取り込んでしまう隣接チャネル選択性とが、複合して発生する。 In the present embodiment, it is assumed that the secondary signal also interferes with the primary receiving station that uses the adjacent frequency. FIG. 16 shows a state in which the secondary signals having the frequencies f3 and f7 as the center frequencies interfere with the adjacent frequencies. Interference with the primary reception station using the adjacent frequency is determined by the adjacent channel leakage power ratio leaking from the transmission frequency of the secondary transmission station to the adjacent frequency and the reception filter of the primary reception station centering on the adjacent frequency. Adjacent channel selectivity that partially captures signals in the frequency band occurs in combination.
ここで、隣接周波数は互いに干渉を及ぼしあうため、本実施形態のようにスペクトルマネージャ60の管理対象を連続した周波数とすることで、許容送信電力の計算対象となるセカンダリ送信局20を、限られたスペクトルマネージャ管理下のセカンダリ送信局に限定できる。例えば、周波数によっては、その両側の複数チャネル分の隣接周波数を同一のスペクトルマネージャ60で管理している場合がある。この場合、計算対象となる複数のセカンダリ送信局を同一スペクトルマネージャで管理でき、関連情報が同じスペクトルマネージャに集約されることで、必要情報の取得のための無線環境データベース30へのアクセス数を減らすことができる等の効率化を達成できる。
Here, since the adjacent frequencies interfere with each other, the
次に、隣接周波数間の干渉を考慮する際の干渉到達周波数を用いた許容送信電力の計算方法について述べる。本実施形態では、所定の周波数を管理対象とするスペクトルマネージャ60は、セカンダリ送信局20から発行された当該周波数に対する周波数利用状況の変更に関する通知を受け付け、当該セカンダリ送信局20の干渉到達周波数と干渉到達周波数が重複するセカンダリ送信局を計算対象として限定し、許容送信電力を計算し、各セカンダリ送信局に通知する。
Next, a method for calculating the allowable transmission power using the interference arrival frequency when considering interference between adjacent frequencies will be described. In the present embodiment, the
まず、隣接周波数への干渉は厳密には離れた周波数に対しても存在する。そこで、セカンダリ送信局が最大送信電力を用いたときに、十分小さい値と見なされる干渉電力の閾値以上の干渉が到達すると推定される周波数範囲を、周波数軸上の干渉到達範囲(干渉到達周波数)と定義する。干渉到達周波数は、kチャネル分の隣接周波数(周波数fiに対してfi−k〜fi+kまで)と表すことにすれば、図16に示す例では、1チャネル分の隣接周波数干渉を考えているのでk=1となる。First, interference to adjacent frequencies is present even for remote frequencies. Therefore, when the secondary transmission station uses the maximum transmission power, a frequency range in which interference equal to or greater than a threshold value of interference power that is considered to be sufficiently small is estimated as an interference arrival range (interference arrival frequency) on the frequency axis. It is defined as Interference arrival frequency, if it is expressed as k channels of adjacent frequency (relative to the frequency f i to f i-k ~f i + k), in the example shown in FIG. 16, consider the adjacent frequency interference one channel Therefore, k = 1.
開始要求を通知した第0セカンダリ送信局が周波数fiを使用する際の許容送信電力P(0、fi)を考える。隣接周波数への干渉を考えた場合には、次式(3)に示すように、周波数fjを利用する第mプライマリ受信局への干渉I(fj、m)が許容干渉電力Imax(fj、m)以下となる必要がある。Considering the allowable transmission power P when the zeroth secondary transmission station that reports the start request to use the frequency f i (0, f i) . When interference with adjacent frequencies is considered, as shown in the following equation (3), the interference I (f j , m) to the m-th primary receiving station using the frequency f j is the allowable interference power I max ( f j , m) or less.
ここで、α(fj− fi)は、周波数差fj− fiに応じた干渉度合いを表す係数であり、上述の隣接チャネル漏洩電力比と隣接チャネル選択性とに応じて決定される。周波数差0のときはα(0)=1で、周波数差fj− fiが大きくなるほどα(fj− fi)は小さくなり、周波数差がfj− fj+kを超えると0となる。また、式(3)は、第nセカンダリ送信局にとって周波数fi’が利用可能周波数(もしくは、実利用周波数がスペクトルマネージャに通知される場合には実利用周波数)でない場合には、P(n、fi’)=0として扱う(即ち、第nセカンダリ送信局による干渉を考えない)。プライマリシステムを保護するためには、第0セカンダリ送信局の周波数fiの送信に影響をうける干渉到達周波数fi−k〜fi+kを使用する全てのプライマリ受信局(1≦m≦M)について、式(3)の条件を満たす必要がある。即ち、I(fi−k、m)〜I(fi+k、m)について式(3)を満たす必要があるので、結果的にfi−2k〜fi+2kを使用するセカンダリ送信局(干渉到達周波数の重複するセカンダリ送信局)までが影響することになり、許容送信電力の計算対象となる。この条件を満たすP(n、fi)の組み合わせを探索することで、許容送信電力を決定できる。Here, α (f j −f i ) is a coefficient representing the degree of interference according to the frequency difference f j −f i , and is determined according to the above-mentioned adjacent channel leakage power ratio and adjacent channel selectivity. . When the frequency difference is 0, α (0) = 1, and as the frequency difference f j −f i increases, α (f j −f i ) decreases and becomes 0 when the frequency difference exceeds f j −f j + k. . Further, the expression (3) indicates that the frequency f i ′ is not an available frequency (or an actual used frequency when the actual used frequency is notified to the spectrum manager) for the n-th secondary transmitting station. , F i ′ ) = 0 (that is, the interference by the n-th secondary transmitting station is not considered). In order to protect the primary system, for all primary receiving stations (1 ≦ m ≦ M) that use the interference arrival frequencies f i−k to f i + k that affect the transmission of the frequency f i of the 0th secondary transmitting station. It is necessary to satisfy the condition of equation (3). That is, since it is necessary to satisfy Expression (3) for I (f i−k , m) to I (f i + k , m), the secondary transmission station (interference arrival) that uses f i−2k to f i + 2k as a result. The secondary transmission stations having overlapping frequencies) are affected, and are subject to calculation of allowable transmission power. This condition is satisfied P (n, f i) by searching for a combination of, can determine the allowable transmission power.
なお、既に周波数を利用している第nセカンダリ送信局(1≦n≦N)の許容送信電力としては、組み合わせとして得られた許容送信電力と、これまでに利用していた際の許容送信電力との小さい方を新たに許容送信電力とする。小さい方の許容送信電力を選ぶことで、計算対象として選択された第nセカンダリ送信局の干渉が影響するが式(3)の条件として考慮されていなかったプライマリ受信局(周波数fi−2k〜fi−k−1やfi+k+1〜fi+2kを利用するプライマリ受信局)に対しても、干渉から保護できるようになる。As the allowable transmission power of the n-th secondary transmission station (1 ≦ n ≦ N) that already uses the frequency, the allowable transmission power obtained as a combination and the allowable transmission power that has been used so far The smaller one is newly set as the allowable transmission power. By selecting the smaller allowable transmission power, the interference of the n-th secondary transmission station selected as the calculation target is affected, but the primary reception station (frequency f i−2k ˜ (Primary receiving station using f i−k−1 or f i + k + 1 to f i + 2k ) can be protected from interference.
上述したように、第5実施形態によれば、周波数利用状況の変更に関わる通知を行うセカンダリ送信局との間で干渉到達エリアが互いに重複し、かつ、干渉到達周波数が重複するセカンダリ送信局のみを許容送信電力の計算対象として限定することができる。言い換えれば、干渉到達周波数を用いることで、許容送信電力の計算上で不要なセカンダリ送信局数を削減することができる。 As described above, according to the fifth embodiment, only the secondary transmission stations where the interference arrival areas overlap each other and the interference arrival frequencies overlap each other with the secondary transmission station that performs notification related to the change of the frequency usage situation. Can be limited as a calculation target of the allowable transmission power. In other words, by using the interference arrival frequency, it is possible to reduce the number of secondary transmission stations that are unnecessary in calculating the allowable transmission power.
また、スペクトルマネージャがセカンダリ送信局の周波数利用状況の変更に関する通知を受けた場合、管理対象の周波数を中心周波数として利用するセカンダリ送信局に加えて、必要であれば別のスペクトルマネージャが管理する周波数を利用するセカンダリ送信局も許容送信電力を計算して通知する。そのため、異なるスペクトルマネージャ間で重複した計算処理が発生しない。 In addition, when the spectrum manager receives a notification regarding the change in the frequency usage status of the secondary transmitting station, in addition to the secondary transmitting station that uses the managed frequency as the center frequency, if necessary, the frequency managed by another spectrum manager The secondary transmission station that uses this also calculates and notifies the allowable transmission power. Therefore, there is no redundant calculation process between different spectrum managers.
6.その他の実施形態
以上説明した第1〜第5実施形態によれば、セカンダリ送信局の許容送信電力を計算する際に、計算対象となるセカンダリ送信局の数を限定することができ、さらに処理負荷の集中を回避しつつスペクトルマネージャ間で重複した計算処理を排除できる。6). Other Embodiments According to the first to fifth embodiments described above, the number of secondary transmission stations to be calculated can be limited when calculating the allowable transmission power of the secondary transmission station, and the processing load is further increased. It is possible to eliminate the redundant calculation process between the spectrum managers while avoiding the concentration of the spectrum manager.
また、プライマリシステムとセカンダリシステムとは、異なるRAT(Radio Access Technology)であっても同一のRATであってもよい。異なるRATの例としては、前述したようにTV放送システムとセルラシステムの組み合わせを挙げることができる。同一のRATの例としては、プライマリシステムがマクロセル、セカンダリシステムがその中に設置されるフェムトセルの場合を挙げることができる。 Further, the primary system and the secondary system may be different RATs (Radio Access Technology) or the same RAT. Examples of different RATs include a combination of a TV broadcast system and a cellular system as described above. As an example of the same RAT, the case where the primary system is a macro cell and the secondary system is a femto cell installed therein can be cited.
また、以上説明した第1〜第5実施形態において、スペクトルマネージャ、無線環境データベースは、複数のセカンダリシステムに対して周波数管理を提供する、セカンダリシステムとは別のシステムであってもよく、また、セカンダリシステムの一部であってもよい。また、スペクトルマネージャ、無線環境データベースは、無線システム間の干渉を監視するセンサ局を備えたシステムとすることも可能である。例えば、セカンダリ送信局の無線信号をセンサ局で測定することで、セカンダリ送信局からの周囲の被干渉エリアへのパスロスを補正し、補正したパスロスを用いて、干渉到達エリアや許容送信電力の計算を行うことができる。 In the first to fifth embodiments described above, the spectrum manager and the radio environment database may be a system different from the secondary system that provides frequency management for a plurality of secondary systems, It may be a part of the secondary system. The spectrum manager and the radio environment database may be a system including a sensor station that monitors interference between radio systems. For example, by measuring the radio signal of the secondary transmitting station at the sensor station, the path loss from the secondary transmitting station to the surrounding interfered area is corrected, and using the corrected path loss, the interference arrival area and allowable transmission power are calculated. It can be performed.
上述した第1〜第5実施形態におけるスペクトルマネージャは、所定のハードウェア、例えば回路として具現化することもできる。また、制御プログラムに従って、図示しないコンピュータ回路(例えば、CPU(Central Processing Unit))によって制御され、動作するように構成することもできる。その場合、これらの制御プログラムは、例えば、装置又はシステム内部の記憶媒体(例えば、ROM(Read Only Memory)やハードディスク等)、あるいは、外部の記憶媒体(例えば、リムーバブルメディアやリムーバブルディスク等)に記憶され、上記コンピュータ回路によって読み出され実行される。 The spectrum manager in the first to fifth embodiments described above can also be embodied as predetermined hardware, for example, a circuit. Further, it can be configured to be controlled and operated by a computer circuit (not shown) (for example, a CPU (Central Processing Unit)) according to a control program. In this case, these control programs are stored in, for example, a storage medium (for example, a ROM (Read Only Memory) or a hard disk) or an external storage medium (for example, a removable medium or a removable disk). And read and executed by the computer circuit.
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications are possible without departing from the gist of the present invention.
本発明は、TV放送システムに割り当てられた周波数をセルラシステムで利用する際の周波数利用管理に適用可能である。 The present invention can be applied to frequency usage management when a frequency allocated to a TV broadcasting system is used in a cellular system.
10 プライマリ送信局
11、11_1〜11_3 プライマリ受信局
12 プライマリシステムサービスエリア
20、20_0〜20_8 セカンダリ送信局
IA20_0〜IA20_4 干渉到達エリア
30 無線環境データベース
50、51_1、51_2、52、52_1、52_2、53、53_1、53_2、60_1〜60_4 スペクトルマネージャ
A51_1〜A51_4 スペクトルマネージャの管理エリア
501、521、531 ネットワーク通信部
502、522、532 周波数利用受付部
503、523 データベース情報記憶部
533 無線環境データベース
504、524、534 許容送信電力設定部10 Primary transmitting
A51_1 to A51_4 Spectrum
Claims (10)
周波数利用状況を変更する第1無線局から周波数利用状況の変更通知を受け付ける周波数利用受付手段と、
前記第1無線局の干渉到達範囲の少なくとも一部と干渉到達範囲が重なる第2無線局を対象として、許容送信電力を設定する許容送信電力設定手段と、
を有し、
前記許容送信電力設定手段は、前記第1無線局の干渉到達範囲と重なる干渉到達範囲をもつ前記第2無線局の中で、さらに前記干渉到達範囲の重複範囲が、前記他の無線システムのサービス範囲の少なくとも一部と重なる前記第2無線局に限定して、前記許容送信電力の設定対象とする、ことを特徴とする周波数管理装置。 A frequency management device that manages frequency use of a radio station in a radio system that shares a frequency allocated to another radio system,
A frequency usage receiving means for receiving a change notification of the frequency usage status from the first wireless station that changes the frequency usage status;
An allowable transmission power setting means for setting an allowable transmission power for a second wireless station whose interference coverage overlaps at least a part of the interference coverage of the first wireless station;
Have,
The allowable transmission power setting means is configured such that, in the second radio station having an interference reachable range that overlaps with the interference reachable range of the first radio station, an overlap range of the interference reachable range is a service of the other radio system. The frequency management apparatus, characterized in that it is limited to the second wireless station that overlaps at least a part of the range, and is set as the allowable transmission power .
周波数利用受付手段が周波数利用状況を変更する第1無線局から周波数利用状況の変更通知を受け付け、
許容送信電力設定手段が、前記第1無線局の干渉到達範囲の少なくとも一部と干渉到達範囲が重なる第2無線局の中で、さらに前記干渉到達範囲の重複範囲が、前記他の無線システムのサービス範囲の少なくとも一部と重なる前記第2無線局に限定して、前記許容送信電力の設定対象とする、
ことを特徴とする周波数管理方法。 A frequency management method for managing frequency use of a radio station in a radio system sharing a frequency allocated to another radio system,
The frequency usage accepting unit accepts a frequency usage status change notification from the first wireless station that changes the frequency usage status,
The allowable transmission power setting means includes a second wireless station that overlaps at least a part of the interference reachable range of the first wireless station , and an overlapping range of the interference reachable range is that of the other wireless system. Limited to the second radio station that overlaps at least a part of the service range, the setting target of the allowable transmission power ,
A frequency management method characterized by the above.
前記周波数を共有する複数の無線局と、
前記複数の無線局の周波数利用を管理する少なくとも1つの周波数管理装置と、
を有し、
前記周波数管理装置が、第1無線局から周波数利用状況の変更に関する通知を受け付けると、当該通知された周波数状況の変更に基づいて、前記第1無線局の干渉到達範囲の少なくとも一部と干渉到達範囲が重なる第2無線局の中で、さらに前記干渉到達範囲の重複範囲が、前記他の無線システムのサービス範囲の少なくとも一部と重なる前記第2無線局に限定して、前記許容送信電力の設定対象とする、
ことを特徴とする無線システム。 A wireless system sharing a frequency assigned to another wireless system,
A plurality of radio stations sharing the frequency;
At least one frequency management device for managing frequency usage of the plurality of radio stations;
Have
When the frequency management device receives a notification regarding the change of the frequency usage status from the first radio station, the frequency management device may interfere with at least a part of the interference reachable range of the first radio station based on the notified change of the frequency status. Of the second radio stations with overlapping ranges, the overlapping range of the interference coverage is limited to the second radio station that overlaps at least a part of the service range of the other radio system, and the allowable transmission power To be set ,
A wireless system characterized by that.
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