JPWO2018167998A1 - 無線端末と無線端末の送信電力制御方法、および無線基地局 - Google Patents

Abstract

無線基地局が形成する複数のビームを受信するアンテナ（２４）と、無線基地局が形成する複数のビーム間で当該無線基地局との通信に使用されるビームを切り替えるビーム切り替えにおいて、ビーム切り替え前に使用されるビームの下り信号とビーム切り替え後に使用されるビームの下り信号との受信電力差に基づいて、切り替え後にアンテナから無線基地局に対して送信される上り信号の送信電力を調整する電力制御部（２６）と、を備える。

Description

本発明は、無線基地局と通信する無線端末の送信電力制御技術に関する。

一般に、無線基地局と通信する無線端末では、無線基地局に対して送信する電波の送信電力制御が行われる。３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）において定められたＬＴＥ（Long Term Evolution）規格では、無線基地局がチャネル状態情報参照信号（ＣＳＩ−ＲＳ：Channel State Information Reference Signal）を無線端末に送信し、無線端末はＣＳＩ−ＲＳにより測定したチャネル品質をチャネル状態情報（ＣＳＩ：Channel State Information）として無線基地局に報告する。無線端末は周期的にＣＳＩを無線基地局に送信する。無線基地局へのＣＳＩの送信には、上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical Uplink Control Channel）が用いられている。必要以上に大きい送信電力で無線端末がＰＵＣＣＨを送信すると他の無線端末の通信に干渉してしまうので、干渉を抑止するために無線端末はＰＵＣＣＨの送信電力を調整する。

送信電力制御の方法として、ＬＴＥではオープンループ制御とクローズドループ制御の二つの方法が定められている（非特許文献１）。オープンループ制御は、無線端末が無線基地局との通信を開始する場合や、ハンドオーバにより別の無線基地局に接続して通信を開始する場合に行われる方法である。無線基地局は、通信開始時に無線端末が行うランダムアクセス制御において物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ：Physical Random Access Channel）で送信されるプリアンブルの受信電力を測定し、無線端末に対してプリアンブルの受信電力値を通知する。無線端末では、無線基地局から送信された信号の受信電力値と、別途無線基地局から報知されている無線基地局の送信電力値とから下り送信のパスロスを推定し、推定したパスロス分の電力と無線基地局から通知されたプリアンブルの受信電力値を加算して、上り信号の送信電力を決定する。

一方、クローズドループ制御は通信開始後に無線基地局から無線端末に対して送信電力の増減を明示的に指定する送信電力制御コマンド（ＴＰＣ：Transmission Power Control）を送信して無線端末の送信電力を制御する方法である。無線端末は無線基地局と通信している間は、当該無線基地局からのクローズドループ制御に従って送信電力制御を行う。

３ＧＰＰ ＴＳ ３６．２１３ Ｖ１４．１．０ （２０１６−１２）

３ＧＰＰの第５世代移動通信システム（５Ｇシステム）では、無線基地局がビームフォーミング技術により形成される指向性を有する複数のビーム（指向性ビーム）を用いて無線端末と通信する方式が検討されている。このような無線通信システムでは、無線基地局は狭域エリアをカバーする複数のビームでサービスエリア（セル）をカバーする。無線端末は無線基地局が送信する複数のビームのいずれかにより無線基地局と通信し、無線端末が移動した場合は、通信中のビームから適切な別のビームに切り替えて通信を継続することになる。

無線端末と無線基地局との通信に用いるビームが切り替えられた場合、従来のクローズドループ制御による送信電力制御では、無線端末は切り替え後のビームに合わせた送信電力での送信をすることができない。また、オープンループ制御は無線基地局が送信する下りの電波から推定したパスロスに基づいて無線端末からの上りの送信電力を調整する方式であるため、ビーム切り替えの前後で送信電力調整の精度が劣化するという問題がある。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、無線基地局が複数の指向性ビームを用いてサービスエリアをカバーする無線通信システムにおいて、無線端末が無線基地局との通信に使用する指向性ビームを切り替える場合においても、精度よく送信電力制御を行うことができる無線端末を得ることを目的とする。

この発明の無線端末は、無線基地局が形成する複数のビームを受信するアンテナと、複数のビーム間で無線基地局との通信に使用されるビームを切り替えるビーム切り替えにおいて、切り替え前に使用されるビームと切り替え後に使用されるビームとの受信電力差に基づいて、切り替え後にアンテナから無線基地局に送信される上り信号の送信電力を調整する電力制御部と、を備えるようにしたものである。

この発明の無線端末の送信電力制御方法は、無線基地局が形成する複数のビーム間で無線基地局との通信に使用されるビームを切り替える無線端末における送信電力制御方法であって、通信に使用されるビームを切り替えるか否か判断するステップと、通信に使用されるビームを切り替える場合に、切り替え前に使用されるビームと切り替え後に使用されるビームの受信電力差に基づいて切り替え後に無線基地局に送信する上り信号の送信電力を調整するステップと、調整した送信電力により切り替え後の上り信号を送信するステップと、を備えるようにしたものである。

この発明の無線基地局は、同時に複数のビームを形成するアンテナと、複数のビーム間で無線端末との通信に使用されるビームを切り替えるビーム切り替えにおいて、切り替え前に使用されるビームの送信元の位置情報と切り替え後に使用されるビームの送信元の位置情報とに基づいて、切り替え後に無線端末が送信する上り信号の送信電力の決定方法を選択する電力制御部と、を備えるようにしたものである。

この発明の無線基地局は、複数のビームを同時に形成するアンテナと、無線端末が送信する信号を複数のビームで受信した信号に基づいて複数のビームのそれぞれの受信電力を取得し、複数のビーム間で無線端末が通信に使用されるビームを切り替えるビーム切り替えにおいて、切り替え前に使用されるビームと切り替え後に使用されるビームとの受信電力の差を無線端末に通知する電力制御部と、を備えるようにしたものである。

上述のように、この発明の無線端末、無線端末の送信電力制御方法、無線基地局によれば、無線基地局が異なるエリアに形成する複数のビーム間で無線端末が通信に使用するビームを切り替える際に、ビーム切り替え後の送信電力制御を適切に行うことができる。

この発明の実施の形態１に係る無線通信システムの構成例を示すシステム構成図である。 実施の形態１に係る無線基地局の機能構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る無線基地局のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る無線端末の機能構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る無線端末のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る無線通信システムにおけるビーム切り替えの手順の一例を示すシーケンス図である。 実施の形態１の無線端末の電力制御部の処理フローの一例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る無線通信システムにおけるビーム切り替え後の送信電力制御の手順の一例を示すシーケンス図である。 実施の形態１の無線端末が測定したビームの受信品質の測定結果の一例を示す表である。 実施の形態１の無線通信システムにおける無線端末のビーム切り替えの一例を説明する概略図である。 実施の形態１の無線通信システムにおける無線端末の送信電力と無線基地局の受信電力と関係の一例を示す表である。 実施の形態２の無線端末の電力制御部における送信電力制御の処理フローの一例を示すフローチャートである。 実施の形態３の無線基地局の電力制御部における送信電力制御の処理フローの一例を示すフローチャートである。 実施の形態４に係る無線通信システムにおけるビーム切り替え後の送信電力制御の手順の一例を示すシーケンス図である。 実施の形態４の無線基地局の電力制御部の処理フローの一例を示すフローチャートである。 実施の形態４の無線端末の電力制御部の処理フローの一例を示すフローチャートである。 実施の形態５の無線端末の送信電力決定の一例を示す図である。 実施の形態６の無線端末の送信電力決定の一例を示す図である。

以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下で参照する図面においては、同一もしくは相当する部分には同一の符号を付している。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る無線通信システムでは、無線基地局はカバーするエリア（カバーエリア）が異なる複数のビームを形成し、無線基地局がサービスを提供するサービスエリアは、当該無線基地局が形成する複数のビームのカバーエリアの集合により構成される。サービスエリア内の無線端末は自装置が位置するカバーエリアに対応するビームにより無線基地局と通信を行う。以降の説明では、移動体通信システムを無線通信システムの例として説明するが、この発明の適用先は無線基地局が複数のビームを形成する無線通信ステムであれば良く、移動体通信システムに限定されるものではない。

図１はこの実施の形態に係る無線通信システムのシステム構成の一例を示すブロック図である。図１において、無線通信システム１０は無線基地局１と無線端末（以降、ＵＥ：User Equipmentとも称す）２−１、２−２、２−３、２−４を備えている。以降では、ＵＥ２−１、２−２、２−３、２−４を区別せずに示す場合はＵＥ２と表記することにする。これは他の部分についても同様である。

無線基地局１は指向方向が異なるビーム４−１から４−４の４個のビームを同時に形成可能である。また。無線基地局１のサービスエリア５は、８個のエリア３−１から３−８により構成されている。図１の無線通信システムでは、８個のエリア３のうち最大で４個のエリアに同時にビーム４が形成され、ビーム４の指向方向を切り替えることでサービスエリア５内のすべてのエリア３に通信サービスが提供される。なお、無線基地局１が行うビーム形成は送信時のビーム形成だけでなく、受信時のビーム形成を含んでよい。

図１では、無線通信システム１０を構成するＵＥ２が４台の例を示しているが、ＵＥ２の数は４台に限定されない。ＵＥ２は移動可能な端末であり、ＵＥ２の移動に伴い、無線基地局１と通信可能なＵＥ２の数は増加または減少する。従って、この実施の形態の無線通信システムを構成するＵＥ２の数は固定ではない。また、サービスエリア５を構成するエリア３の個数は８個に限定されるものではなく、同時に形成可能なビーム４の個数も４個に限定されるものではない。また、２つ以上のエリア３が重複してもよいし、ＵＥ２は複数のビームを用いて無線基地局と通信してもよい。

図１は、無線基地局１がエリア３−１、３−２、３−３、３−４にそれぞれビーム４−１、４−２、４−３、４−４を形成している状態を示しており、ＵＥ２−１、２−２、２−３、２−４は、それぞれが位置するエリア３−１、３−２、３−３、３−４に形成されたビーム４を用いて無線基地局１と通信している。ここで、エリア３−５、３−６、３−７、３−８についてはそれぞれエリア３−１、３−２、３−３、３−４と時分割でビーム４−１、４−２、４−３、４−４が形成されるものとする。以降ではエリア３−１に形成されるビーム４をエリアビーム４ａ−１、エリア３−８に形成されるビーム４をエリアビーム４ａ−８などと表記する。

図２は、この実施の形態の無線基地局１の機能構成の一例を示すブロック図である。無線基地局１は、制御部１１、変復調部１２、送受信部１３、アンテナ部１４を備えている。

制御部１１は、電力制御部１６、ビーム制御部１７を備えている。電力制御部１６は、ＵＥ２が無線基地局１に対して送信する上り信号の送信電力の制御を行うブロックである。電力制御部１６は、ＵＥ２に対して下り信号で送信される、ＵＥ２の上り信号の送信電力の増減を指示する情報を生成し、送信データとして変復調部２２に出力する。なお、ＵＥ２の上り信号の送信電力の増減を指示する情報とは、既存の上り信号の電力制御方法で得られる情報であり、例えば３ＧＰＰの規格で定められたＴＰＣ（Transmission Power Control）や自装置が受信する信号の実測値と目標値の差分である受信電力差の情報である。なお、制御部１１は無線基地局１とＵＥ２との他の通信データの処理や、無線リソースの管理など無線通信用の基地局が行う他の機能を備えてよい。

ビーム制御部１７は、１回のビーム形成期間ごとのアンテナ部１４が行うビーム形成を制御する。ビーム制御部１７の制御により、アンテナ部１４が形成するビーム４は通信対象のＵＥ２に向けられる。ここで、ビーム形成期間とはビーム４の指向方向の切り替え単位となる時間である。詳細には、ビーム制御部１７は、ビームフォーミング技術を用いて、アンテナ部１４が有する複数のアンテナ素子のそれぞれから放射される電波の振幅および位相を制御するための情報を算出し、この情報をアンテナ部１４へ入力する。ビームフォーミング技術は、複数のアンテナ素子のそれぞれから放射される電波の位相および振幅を調整することで、ビームの指向方向および形状を制御する技術である。ビーム制御部１７が実施するビームフォーミング技術を用いた制御の方法は、無線通信システム１０において適用される通信規格に従った方法であればよく、具体的なアルゴリズムに特に制約はない。

また、ビーム制御部１７は、ＵＥ２の存在する位置を確認するために、定期的にそれぞれのエリア３にビーム４が形成されるようにアンテナ部１４を制御する。ＵＥ２は受信したビーム４の信号強度の測定を行って、その測定結果を無線基地局１に上り信号で送信する。ビーム制御部１７はＵＥ２から送信された測定結果を変復調部２２から受信データとして受け取る。ビーム制御部１７は、受け取った測定結果とその測定結果に対応するビーム４の指向方向に基づいてＵＥ２の存在する位置を確認することができる。図１の例の無線通信システムでは、同時に形成可能なビーム４の数は４個であるので、８個のエリア３にビーム４を形成するために、まず４個のエリア３に対してビーム４を形成し、次に残りのエリア３にビーム４を形成する。

ここで、アンテナ部１４がビームを形成することができる８個のエリア３に対するビーム４の指向方向および形状はあらかじめ定められており、ビーム制御部１７は８個のエリア３のそれぞれにビーム４を形成するための電波の位相および振幅を示す情報を保持しているものとする。ビーム制御部１７は、ビーム４を形成するエリア３を決定すると、当該エリア３にビーム４を形成するための位相および振幅を示す情報をアンテナ部１４へ入力する。

変復調部１２は、制御部１１から入力される送信データをＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、６４ＱＡＭ（Quadrature Amplified Modulation）といった変調方式により変調し、変調後のデータすなわちベースバンド信号を送受信部１３へ入力する。また、変復調部１２は、送受信部１３から入力されるベースバンド信号を復調し、復調後のデータを受信データとして制御部１１へ入力する。変復調部１２が実施する復調の方式は、ＵＥ２が送信時に行う変調方式に対応したものであり、ＵＥ２の変調方式は既知であるとする。

送受信部１３は、デジタル信号であるベースバンド信号をアナログ信号に変換し、アナログ信号を無線周波数の信号すなわち無線信号へ周波数変換してアンテナ部１４に入力する。また、送受信部１３は、アンテナ部１４から入力される無線信号をベースバンド周波数へ周波数変換し、周波数変換後の信号をアナログデジタル変換したベースバンド信号を変復調部１２に入力する。

アンテナ部１４は、ビーム制御部１７からの制御に応じて指向方向が異なる複数のビーム４を形成するアンテナであり、形成されたビーム４により送受信部１３から入力される無線信号を送信し、また、受信した無線信号を送受信部１３に入力する。アンテナ部１４が行うビームの形成は、無線信号を送信する際には、複数のアンテナ素子から放射される電波の振幅および位相を制御することにより行う。また、無線信号を受信する際には、複数のアンテナ素子が受信した電波の振幅および位相を調整することにより行う。

図３は、この実施の形態の無線基地局１のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。無線基地局１は、プロセッサ１０１、メモリ１０２、送信器１０３、受信器１０４およびアンテナ１０５を備える。プロセッサ１０１は、汎用プロセッサあるいはＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのプログラムを実行する回路であってもよいし、あるいはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やシステムＬＳＩ（Large Scale Integration）などの回路であってもよい。メモリ１０２は、ＲＡＭ（Random Access memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリーなどの揮発性あるいは不揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、ハードディスク等の記憶装置である。プロセッサ１０１がプログラムを実行する場合、当該プログラムはメモリ１０２に記憶される。図２に示した制御部１１および変復調部１２は、図３に示したプロセッサ１０１、メモリ１０２により実現される。

送信器１０３および受信器１０４は専用の回路である。送信器１０３および受信器１０４は送受信部１３に対応し、送受信部１３における送信に関わる処理は送信器１０３により実現され、受信にかかわる処理は受信器１０４により実現される。なお、図３はハードウェア構成の例であり、送受信部１３の機能の少なくとも一部をプログラムで実現するようにしてもよい。

図４は、この実施の形態のＵＥ２の機能構成の一例を示すブロック図である。ＵＥ２は、制御部２１、変復調部２２、送受信部２３、アンテナ部２４を備える。

制御部２１は、電力制御部２６を備える。電力制御部２６は、アンテナ部２４から送信される電波の送信電力を決定し、決定した送信電力の情報をアンテナ部２４に通知する。なお、送信電力の決定方法については後述する。また、電力制御部２６は無線基地局１が送信するそれぞれのビーム４の受信電力の測定結果を送信データとして変復調部２２に出力する機能を有する。なお、制御部２１はＵＥ２と無線基地局１との他の通信データの処理、無線リソースの管理など無線通信用の端末が行う他の機能を備えてよい。

変復調部２２は、制御部２１から入力される送信データをＱＰＳＫ、６４ＱＡＭといった変調方式により変調し、変調後のデータすなわちベースバンド信号を送受信部２３へ入力する。また、変復調部２２は、送受信部２３から入力されるデータを復調し、復調後の受信データを制御部２１へ入力する。変復調部２２が実施する復調の方式は、無線基地局１が送信時に行う変調方式に対応したものであり、無線基地局１の変調方式は既知であるとする。

送受信部２３は、デジタル信号であるベースバンド信号をアナログ信号に変換し、アナログ信号を無線周波数の信号すなわち無線信号へ周波数変換してアンテナ部２４に入力する。また、送受信部２３は、アンテナ部２４から入力される無線信号をベースバンド周波数へ周波数変換し、周波数変換後の信号をアナログデジタル変換したベースバンド信号を変復調部２２に入力する。また、送受信部２３は、図４に図示しない無線基地局１が送信するそれぞれのビーム４の受信電力を測定する機能を有する。

アンテナ部２４は、送受信部２３から入力される無線信号を電波として送信し、また、受信した無線信号を送受信部２３に入力する。また、制御部２１から通知される送信電力の情報に応じて、無線信号を送信する際の電波の送信電力を調整する。

図５はこの実施の形態のＵＥ２のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。ＵＥ２は、プロセッサ２０１、メモリ２０２、送信器２０３、受信器２０４およびアンテナ２０５を備える。プロセッサ２０１、メモリ２０２、送信器２０３、受信器２０４は、それぞれ無線基地局１のプロセッサ１０１、メモリ１０２、送信器１０３、受信器１０４と同様である。また、アンテナ２０５はアンテナ１０５と同様に指向性を有するアンテナであってもよいし、指向性を有さないアンテナであってもよい。

図４に示した制御部２１および変復調部２２は、図５に示したプロセッサ２０１およびメモリ２０２により実現される。送受信部２３は送信器２０３、受信器２０４により実現される。なお、送受信部２３の機能の少なくとも一部をプロセッサ２０１で実行されるプログラムで実現してもよい。

ここで、無線基地局１とＵＥ２との間のビーム切り替えについて、図１に示したシステムに基づいて具体例を説明する。ビーム切り替えは無線基地局１とＵＥ２とがどのエリア３に形成されるどのビーム４を用いて通信するかを切り替える処理である。図６はこの実施の形態におけるビーム切り替えの装置間の手順を示すシーケンス図である。前述の通り、図１のシステムではエリア３−１からエリア３−８にはそれぞれエリアビーム４ａ−１から４ａ−８が形成される。無線基地局１はエリアビーム４ａ−１により信号強度測定に用いられる参照信号（ＲＳ：Reference signal）を送信する（Ｍ１−１）。ＵＥ２は無線基地局１が送信した参照信号について信号強度を測定し、測定結果をエリアビーム４ａ−１の受信品質として無線基地局１に報告する（Ｍ１−２）。なお、信号強度を測定する対象の信号は参照信号に限定されない。例えば、通常の通信用の信号を測定の対象にすることも可能である。

同様の処理が順次それぞれのエリア３について行われる。エリア３−８に形成されるエリアビーム４ａ−８で送信された参照信号についての測定結果がＵＥ２から報告される（Ｍ８−１、Ｍ８−２）と、無線基地局１ではＵＥ２から受信した受信品質の報告に基づいて、エリアビーム４ａ−１から４ａ−８のうち最も受信品質が良いものをＵＥ２との通信に使用することを決定する。そして、無線基地局１は、エリアビーム４ａを変更する場合にＵＥ２に対してビーム切替指示を送信する（Ｍ９）。例えば、エリア３−２に形成されるビーム４であるエリアビーム４ａ−２が最も受信品質が良い場合には、エリアビーム４ａ−２に切り替えることをビーム切替指示によりＵＥ２に対して指示する。無線基地局１はそれぞれのエリアに形成するビーム４による参照信号の送信を定期的に行うことでＵＥ２の移動に合わせてビーム切り替えを行うことができる。

なお、図１に示したシステムでは４個のビーム４を同時に形成できるので、例えばエリアビーム４ａ−１から４ａ−４についての処理を同じタイミングで行うようにしてもよい。この発明はビーム切り替えの手順を上述の方法に限定するものではなく、以下に説明する送信電力制御に整合する範囲で、上述の説明とは異なる方法でビーム切り替えが行われてもよい。

次に、この実施の形態に係る送信電力制御の動作について説明する。図７は、この実施の形態のＵＥ２における送信電力制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。無線基地局１から送信されたビーム４は、ＵＥ２においてアンテナ部２４、送受信部２３、変復調部２２の順で処理され、制御部２１に入力される。制御部２１では電力制御部２６が、変復調部２２から入力された信号について、無線基地局１からの信号強度測定の信号を受信したか否か判断する（ステップＳ１−１）。

ＵＥ２の電力制御部２６は、信号強度測定の信号を受信した場合（ステップＳ１−１ Ｙｅｓ）、受信した信号について受信品質を測定し、その測定した受信品質を無線基地局１に報告する（ステップＳ１−２）。電力制御部２６は報告した受信品質を記憶しておく。なお、受信品質は変復調部２２、送受信部２３、アンテナ部２４で順に処理されて、無線基地局１に対して無線で送信される。

次に、ＵＥ２の電力制御部２６はビーム切り替えを行うか否か判断する（ステップＳ１−３）。図６のシーケンスの例の場合、無線基地局１からビーム切替指示を受信しているか否かを判断する。電力制御部２６は、ビーム切り替えを行う場合（ステップＳ１−３ Ｙｅｓ）、ビーム切り替え前のエリアビーム４ａの受信電力（Ｐ０とする）、ビーム切り替え後のエリアビーム４ａの受信電力（Ｐ１とする）から、ビーム切り替え前と切り替え後の受信電力差ΔＰを以下の式（１）により求める（ステップＳ１−４）。なお、受信電力Ｐ０とＰ１の取得については後述する。

電力制御部２６は、次に、ビーム切り替え後のＵＥ２の送信電力ＴｘＰを下記の式（２）により求める（ステップＳ１−５）。ここで、式（２）における左辺のＴｘＰがビーム切り替え後のＵＥ２の送信電力であって、右辺のＴｘＰはビーム切り替え前に設定したＵＥ２の送信電力を示す。

ここでは、切り替え後に最初に送信するＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）の送信電力を式（２）により設定することとする。また、ビーム切り替え後の最初のＰＵＣＣＨの送信以降は、ＵＥ２は従来技術のクローズドループ制御で送信電力を制御するものとする。

次に、上述のステップＳ１−４で用いたＰ０とＰ１の取得について図８に示すシーケンス図を用いて説明する。図８は、無線基地局１とＵＥ２における、ビーム切り替え前後の通信のシーケンスの一例を示す図である。図８では、図６に例を示したビーム切り替え処理の前に、無線基地局１からＵＥ２宛ての通常の通信が発生する場合を想定している。ここで、受信品質の測定は通常の通信の信号についても実施されるものとする。また、受信品質とは受信ビームの信号強度（受信電力）であり、受信電力が高いほど品質が良いものとする。

図８において、無線基地局１から通常の通信の信号がＵＥ２に送信される（Ｍ０−１）。ここでは、エリア３−１に形成されるエリアビーム４ａ−１が通信に用いられているものとする。ＵＥ２の電力制御部２６は受信したエリアビーム４ａ−１の受信電力を測定する。このあと、図６に示した手順でそれぞれのエリアビーム４ａの受信電力を測定する。測定した受信電力を電力制御部２６は保持しておく。また、参照信号の受信電力を測定している間であっても、ＵＥ２は通信用信号を受信した場合には、受信電力を測定する（Ｍ０−２）。

ＵＥ２では、例えばエリアビーム４ａ−２への切り替えなど、ビーム切替指示を受信すると（Ｍ９）、ビーム切り替えを行って、前述のフローチャートに示した通り、上りで送信する信号の送信電力制御を行い、切り替え後の上り信号を送信する（Ｍ１０）。このとき、Ｐ０およびＰ１として、Ｍ１−１からＭ８−１の手順で受信したエリアビーム４ａについて測定した受信電力のなかからそれぞれ切り替え前のビームと切り替え後のビームに対応する受信電力を用いることができる。

また、切り替え前に通常の通信用の信号を受信している場合（Ｍ０−１、Ｍ０−２）で受信電力を測定している場合は、これらをＰ０として用いることができる。さらに、ビーム切り替え後に通常の通信用の信号を受信している場合（Ｍ０−３）で受信電力を測定している場合は、その受信電力をＰ１として用いることも可能である。また、ビーム切替指示を伝送するエリアビーム４ａの受信電力をＰ０として用いることも考えられる。

図９は、この実施の形態のＵＥ２の電力制御部２６が保持するそれぞれのエリアビーム４ａの受信品質の測定結果の一例を示す表である。図９（ａ）は無線基地局１があるタイミングで参照信号を送信した時の測定結果であり、図９（ｂ）は図９（ａ）の次の測定のタイミングの測定結果である。図９（ａ）のタイミングでＵＥ２はエリアビーム４ａ−３による無線基地局１と通信していたとすると、図９（ａ）に示す測定結果では、エリアビーム４ａ−３の受信電力が最も高い、すなわち最も受信品質が良いので、ビーム切り替えは行われず、エリアビーム４ａ―３による通信が継続される。そして、次の測定のタイミングで図９（ｂ）の測定結果が得られた場合、受信電力はエリアビーム４ａ―４が最も高いので、ＵＥ２はエリアビーム４ａ−３からエリアビーム４ａ−４にビーム切り替えを行う。

図１０は図９（ｂ）に対応するビーム切り替えの一例を示している。図１０はＵＥ２が図９（ｂ）のタイミングにエリアビーム４ａ−３が形成されるエリア３−３からエリアビーム４ａ−４が形成されるエリア３−４の境界に位置することを示している。ＵＥ２の受信電力は、パスロスと無線基地局１の送信アンテナ利得によって決定される。図９（ｂ）のタイミングでは、ＵＥ２の受信位置はビーム切り替えの前後で変わらないので、パスロスはビーム切り替えの前後で変わらない。一方、無線基地局１の送信アンテナ利得はエリア３の中心部から離れるほど下がる傾向がある。図９（ｂ）のタイミングでより受信電力が高いエリアビーム４ａとしてエリアビーム４ａ−４が検出された場合、パスロスが同じであることから、ＵＥ２はエリアビーム４ａ−４の送信アンテナ利得がエリアビーム４ａ−３の送信アンテナ利得よりも大きい場所に位置していることになる。

図１１は、この実施の形態のＵＥ２における送信電力の一例を示す表である。ここで、無線基地局１の送信アンテナ利得と受信アンテナ利得は同一であるとする。図１１（ａ）は図９（ａ）の測定タイミングに対応し、エリアビーム４ａ−３で通信をしているときの送信電力を示している。ＵＥ２はビーム切り替え前の無線基地局１との通信時には従来技術のクローズドループ制御により送信電力を制御しているものとする。このとき、無線基地局１における受信電力の目標値が−５０[ｄＢｍ]とすると、パスロスが９０［ｄＢ］、エリアビーム４ａ−３の受信アンテナ利得が２０［ｄＢ］であるとき、ＵＥ２の適正な送信電力ＴｘＰは下式（３）に基づいて２０［ｄＢｍ］と求めることができる。無線基地局１は得られたＵＥ２の送信電力値となるようにクローズドループ制御によりＵＥ２の送信電力を制御する。

図１１（ｂ）は、図９（ｂ）の測定結果に基づいてビーム切り替えが行われた場合に、式（２）によりＵＥ２の送信電力ＴｘＰを決定した場合の、ＵＥ２の送信電力ＴｘＰとパスロス、エリアビーム４ａ−４の受信アンテナ利得の関係を表している。図１０を用いて説明したように、無線基地局１のエリアビーム４ａ−４の受信アンテナ利得（送信アンテナ利得）は図１１（ａ）のエリアビーム４ａ−３のものよりも良い。ビーム切り替え後のＵＥ２の送信電力ＴｘＰは、切り替え前のエリアビーム４ａ−３の受信電力と、切り替え後のエリアビーム４ａ−４の受信電力との受信電力差ΔＰが１０［ｄＢｍ］であるので、式（２）よりＵＥ２の送信電力ＴｘＰは切り替え前の送信電力２０［ｄＢｍ］から、下り受信電力差の１０［ｄＢｍ］を差し引いて、１０［ｄＢｍ］となる。このとき、ＵＥ２の送信信号の無線基地局１での受信電力は次式（４）となり、ＵＥ２の送信電力は適正な値となる。

なお、図１１（ｃ）はこの実施の形態の送信電力制御を用いなかった場合のＵＥ２のビーム切り替え後の送信電力の例を示している。ビーム切り替え前の送信電力値を使用し続けるとすると、送信電力ＴｘＰが２０［ｄＢｍ］、パスロスが９０［ｄＢ］、エリアビーム４ａ−４の受信アンテナ利得が３０［ｄＢ］の場合、ＵＥ２からの送信信号の無線基地局１での受信電力は次式（５）となり、無線基地局１の受信電力の目標値に対して１０［ｄＢｍ］分過大な電力となる。

以上のように、この実施の形態の無線端末によれば、無線端末がビーム切り替え前に通信に用いられる下りビームの受信電力とビーム切り替え後に通信に用いられる下りビームの受信電力の差分を求め、求めた差分に基づいてビーム切り替え後の送信電力を調整するようにしたので、ビーム切り替え後の無線端末の送信電力制御を精度よく行うことが可能になる。なお、上記の説明ではパスロスとアンテナ利得を区別して記載したが、実際には区別してそれぞれの値を得ることはできない。しかし、ビーム切り替えを行った場合に必ず切り替え先ビームにおけるパスロス＋受信アンテナ利得が大きくなることを説明するために両者を区別して記載した。両者を区別してそれぞれの値を得られなくても本発明の方式に影響は与えない。

実施の形態２．
次に、ビーム切り替えの前後でビーム送信元の位置が変化する場合の無線端末の送信電力制御について説明する。同一の無線基地局のサービスエリア内であっても、例えば、無線基地局に複数のアンテナが接続され、アンテナの設置位置が異なっている場合には、ビーム切り替えの前後でアンテナの位置が変わることがあり得る。

この実施の形態の無線通信システム１０の構成は実施の形態１と同様である。また、無線通信システム１０を構成する無線端末２、無線基地局１の構成も実施の形態１と同様である。以降では、この実施の形態における無線端末２の送信電力制御の動作を実施の形態１との差分を中心に説明する。なお、この実施の形態では無線基地局１はＲＳを送信する際に、ビーム送信元の位置情報を無線基地局位置情報としてＲＳと一緒に送信するものとする。

図１２は、この実施の形態のＵＥ２の電力制御部２６が行う送信電力制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１−１、Ｓ１−２、Ｓ１−３の処理は実施の形態１で説明したとおりである。電力制御部２６は、ステップＳ１−３でビーム切り替え実施を判断した場合に、ＲＳとともに送信された無線基地局位置情報に基づいて、ビーム切り替えの前後で無線基地局位置情報が変更になるか否かを判断する（ステップＳ２−１）。変更にならない場合（ステップＳ２−１ Ｎｏ）には、電力制御部２６は、実施の形態１で説明したステップＳ１−４、Ｓ１−５の処理を実施する。

電力制御部２６は、ステップＳ２−１において無線基地局位置情報が変更になると判断した場合（ステップＳ２−１ Ｙｅｓ）、ＲＳを受信したビーム４に基づいて、従来技術のオープンループ制御の方法により、パスロス値と無線基地局１が報知している上り信号の受信電力目標値とから、ＵＥ２の送信電力を決定する（ステップＳ２−２）。

上述のようにこの実施の形態の移動端末は、ビーム切り替えの前後でビームの送信元の位置が変わるか否かで送信電力制御方法を切り替え、送信元の位置が変わる場合にはオープンループ制御による送信電力制御を行い、位置が変わらない場合には実施の形態１と同様の送信電力制御を行うようにした。これにより、ビーム切り替え前後で無線基地局の位置が異なった場合にも、無線端末は適切な送信電力で上り信号を送信することが可能になる。

なお、上述の説明では、無線基地局の位置情報をＲＳと一緒に送信する例を示したが、報知チャネルを用いてそれぞれのビームの無線基地局位置情報を全端末へ通知したり、端末毎の個別信号を用いてそれぞれのビームの無線基地局位置情報を端末へ通知したりしてもよい。

実施の形態３．
実施の形態２では、ビーム切り替えの前後でビーム送信元の位置が変更になるか否かで移動端末がビーム切り替え後の送信電力の制御方法を選択して切り替える形態を説明したが、送信電力の制御方法を無線基地局が選択して無線端末に通知することも可能である。実施の形態３では無線基地局が送信電力の制御方法を選択する形態を説明する。この実施の形態の無線通信システム１０の構成は実施の形態２と同様であり、無線基地局１および無線端末２の構成も実施の形態２と同様である。以降では、この実施の形態における無線端末２の送信電力制御の動作を実施の形態２との差分を中心に説明する。なお、この実施の形態では無線基地局１はビーム送信元の位置情報を無線基地局位置情報として送信する必要はない。

図１３は、この実施の形態の無線基地局１の電力制御部１６が行う送信電力制御選択の処理手順の一例を示すフローチャートである。図１３に示す処理は、図８のシーケンス図において、無線基地局が行うビーム決定でエリアビーム４ａを変更することを決定した場合に実行される。電力制御部１６は、ビーム送信元の位置がビーム切り替えの前後で変更になるか否かを判断する（ステップＳ３−１）。なお、無線基地局１はそれぞれのエリアビーム４ａの送信元の位置を予め保持しているものとする。ビームの送信元の位置が変更になる場合（ステップＳ３−１ Ｙｅｓ）、ＵＥ２のビーム切り替え後の送信電力制御方法をオープンループ制御に決定する（Ｓ３−２）。一方、ビームの送信元の位置が変更されない場合（ステップＳ３−１ Ｎｏ）、ＵＥ２のビーム切り替え後の送信電力制御方法を実施の形態１で説明した、ビーム切り替え前後の受信ビームの電力差に基づいて行う方法に決定する（Ｓ３−３）。

そして電力制御部１６は、決定した送信電力制御方法をＵＥ２に通知する。なお、ＵＥ２への通知は変復調部１２、送受信部１３、アンテナ部１４を介して通常の無線通信の処理により行われる。なお、送信電力制御方法の通知はビーム切り替え指示の送信（Ｍ９）と一緒に行ってもよい。なお、ＵＥ２は無線基地局１が指定した送信電力制御方法でビーム切り替え後の送信電力制御を行う点を除いて、実施の形態２と同様の動作を行えばよい。

以上のように、この実施の形態では、無線基地局がビーム切り替えの前後でビームの送信元の位置が変わるか否かに基づいて、送信元の位置が変わる場合にはオープンループ制御による送信電力制御を、位置が変わらない場合には実施の形態１と同様の送信電力制御を、無線端末のビーム切り替え後の送信電力制御方法として選択し、選択した電力制御方法を移動端末に通知するようにした。これにより、実施の形態２で得られるのと同様の効果が得られる一方で、実施の形態２と異なり、無線基地局は位置情報を移動端末に通知する必要がない。

実施の形態４．
次に無線端末が無線基地局に対して測定用信号を送信し、無線基地局が形成可能な受信ビームで無線端末から送信された測定用信号を受信してビーム切り替えを行う無線通信システムにおけるビーム切り替え後の無線端末の送信電力制御について説明する。この実施の形態の無線通信システム１０の構成は、実施の形態１と同様であり、また、無線基地局１および無線端末２の構成も実施の形態１と同様である。以下、実施の形態１との差分を中心にこの実施の形態の動作を説明する。なお、この実施の形態の無線基地局１は送信のビーム形成と受信のビーム形成の双方を行うものとし、ビーム４あるいはエリアビーム４ａは送信ビームと受信ビームの双方を表すものとする。

図１４は、この実施の形態の無線基地局１と無線端末２のビーム切り替え処理の手順の一例を示すシーケンス図である。無線基地局１の電力制御部１６が、まず上り信号指示をＵＥ２に送信する（ステップＭ１１）。上り信号指示は、ＵＥ２が無線基地局１に送信する測定用信号の送信タイミング、送信回数などを通知する信号である。例えば、図１に示した無線通信システム１０の場合、無線基地局１は８個のエリア３を同時に生成可能な４個のビーム４でカバーするので、無線基地局１は１回目のタイミングで４個のエリア３（例えばエリア３−１、エリア３−２、エリア３−３、エリア３−４）にエリアビーム４ａを形成し、２回目のタイミングで残りの４個のエリア３にエリアビーム４ａを形成するようにタイミングを定め、この１回目と２回目のタイミングにＵＥ２が測定用信号を送信するように上り信号指示で通知する。

無線基地局１ではＵＥ２が送信した測定用信号を形成可能なエリアビーム４ａで受信する。ＵＥ２が送信した測定用信号をアンテナ部１４、送受信部１３、変復調部１２が処理して、その結果をもとに電力制御部１６がそれぞれのエリアビーム４ａの受信品質として受信電力を測定する。そして、無線基地局１の電力制御部１６は測定した受信品質に基づいてビーム切り替えの判断を行う。例えば、最も受信品質のよいエリアビーム４ａをＵＥとの通信に使用することを決定して、ビーム切り替えが必要な場合は、ＵＥ２にビーム切替指示を通知する（Ｍ１３）。このとき、ビーム切替指示とともに、ビーム切り替え前のエリアビーム４ａとビーム切り替え後のエリアビーム４ａの受信電力差を通知する。なお、受信電力差は、ＵＥ２が送信した測定用信号について測定した受信電力から求めることができる。

ＵＥ２は、ビーム切り替え後、Ｍ１３の手順で通知された受信電力差に基づいてビーム切り替え後の上り送信の送信電力を決定し、上りの送信を行う（Ｍ１４）。

図１５のフローチャートは、無線基地局１の電力制御部１６が行う、図１３に示したシーケンスに対応する処理のフローの一例を示している。電力制御部１６は、まず、ＵＥ２に対して上り信号指示を送信する（ステップＳ４−１）。次に電力制御部１６は、ＵＥ２から送信される測定用信号を、形成可能な全てのエリアビーム４ａで受信し、受信電力を測定する（ステップＳ４−２）。電力制御部１６は測定したそれぞれの受信電力を保持する。そして、電力制御部１６は、受信電力の測定結果を基にＵＥ２との通信に使用するエリアビーム４ａを決定し（ステップＳ４−３）、ビーム切り替えが必要か否か判断する（ステップＳ４−４）。

電力制御部１６は、ビーム切り替えが必要と判断した場合（ステップＳ４−４ Ｙｅｓ）、ステップＳ４−２で得られた受信電力を基にビーム切り替え前と切り替え後のエリアビーム４ａの受信電力差ΔＰを求める（ステップＳ４−５）。そして、電力制御部１６はＵＥ２に対してビーム切替指示と受信電力差ΔＰの通知を行う（ステップＳ４−６）。なお、ΔＰの算出は実施の形態１の式（１）と同様の計算により行う。

図１６のフローチャートは、ＵＥ２の電力制御部２６が行う、図１４に示したシーケンスに対応する処理のフローの一例を示している。ＵＥ２の電力制御部２６は、無線基地局１から上り指示信号を受信したか否か判断する（ステップＳ５−１）。電力制御部２６は、上り指示信号を受信した場合（ステップＳ５−１ Ｙｅｓ）、無線基地局１に対して測定用信号を無線基地局１から通知された送信タイミングと送信回数分で送信する（ステップＳ５−２）。そして、電力制御部２６は無線基地局１からビーム切替指示を受信したか否か判断する（ステップＳ５−３）。電力制御部２６は、ビーム切替指示を受信した場合（ステップＳ５−３ Ｙｅｓ）、無線基地局１から通知された受信電力差ΔＰに基づいて、ビーム切り替え後の上りの送信信号の送信電力を決定する（ステップＳ５−４）。なお、送信電力は実施の形態１の式（２）と同様の計算により求める。

ここで、実施の形態４と実施の形態３は組み合わせることが可能である。無線基地局１の電力制御部１６は、ビーム切り替えを行うことを決定した場合、ビーム切り替え前のビームの送信元の無線基地局位置情報と、ビーム切り替え後のビームの送信元の無線基地局位置情報を確認し、ビーム切り替え前後で無線基地局位置情報が異なるか否かを判断するようにすればよい。電力制御部１６は、ビーム切り替えの前後で無線基地局位置情報が異なる場合、ＵＥ２にビーム切替指示とオープンループ制御で送信電力制御を行うことを通知する。また、電力制御部１６は、ビーム切り替えの前後で無線基地局位置情報が同じである場合、無線端末にビーム切替指示と受信電力差とその受信電力差に基づいて送信電力制御を行うことを通知する。また、ビーム切り替え前後の無線基地局位置情報で判断するのではなく、別の方法で判断してもよい。たとえば、無線基地局１で事前に測定した結果、切り替え前のビームと切り替え後のビームの品質が干渉状況も含めて類似しているか否かを判断し、これにより、本制御を適用するか、オープンループ制御のみとするかを判断することができる。

以上のように、実施の形態４では、無線基地局１が、無線端末が送信する測定信号を形成可能なそれぞれのビームで受信して受信品質として受信電力を測定し、測定した受信電力に基づいてビーム切り替えの実施の有無を判断するとともに、ビーム切り替えを行う場合には、ビーム切り替えの実施とビーム切り替え後の送信電力を決定するための受信電力差を通知するようにした。また、無線端末はビーム切り替え実施後に無線基地局１から通知された受信電力差に基づいて送信電力を決定するようにした。これにより、無線端末が送信する測定用信号の受信品質の測定結果に基づいてビーム切り替えの実施が判断される無線通信システムにおいても、無線端末のビーム切り替え後の送信電力制御を適切に行うことができる。

実施の形態５．
上述の実施の形態にかかる無線通信システムにおいては、無線基地局の送信アンテナ利得と受信アンテナ利得とが同じであることを前提にした無線通信システムであった。しかし、無線通信システムにおいてコストの低減を目的として、同一方向であっても送信アンテナ利得と受信アンテナ利得が異なる場合、つまりＢｅａｍ Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅがない場合は、ビーム切り替えが上りと下りで同時に発生するとは限らない。実施の形態５では、無線基地局の送信アンテナ利得と受信アンテナ利得とが異なる場合での無線通信システムにおけるビーム切り替え後の無線端末の送信電力制御について説明する。この実施の形態の無線通信システム１０の構成は、実施の形態１と同様であり、また、無線基地局１および無線端末２の構成も実施の形態１と同様である。以下、実施の形態１との差分を中心にこの実施の形態の動作を説明する。なお、この実施の形態の無線基地局１は送信のビーム形成と受信のビーム形成の双方を行うものとし、ビーム４あるいはエリアビーム４ａは送信ビームと受信ビームの双方を表すものとする。

まず無線基地局１の送信アンテナ利得及び受信アンテナ利得が同じである場合と異なる場合とでの送信電力ＴｘＰについて説明する。無線基地局１の送信アンテナ利得と受信アンテナ利得とが同じであって、オープンループ制御とクローズドループ制御とが混在して送信電力を制御する場合は、式（６）の関係式で表される。

ここで、式（６）におけるＰｔ及びＰＬｄは、オープンループ制御に関連するものであって、Ｐｔは無線基地局１が目標とする受信電力値を示す。ＰＬｄは無線端末２が推定したパスロス値を示し、実施の形態１から実施の形態４において示したパスロス（無線伝送で発生する電力減衰）と無線基地局１の送信アンテナ利得とを含むものである。Ｔｃは、クローズドループ制御に関連するものであって、無線基地局１から無線端末２へ送られる送信電力制御コマンドによる電力値、あるいはその累積値である。例えばクローズドループ制御を行わない場合は、Ｔｃを考慮することなく、ＰｔとＰＬｄとの和でＴｘＰを求めることになる。

一方、本実施の形態にかかる無線通信システムにおける電力制御部２６は、式（７）の関係式に基づいてビーム切り替え後の送信電力ＴｘＰを決定する。

ここで、式（７）におけるＰｔ、Ｔｃ、及びＰＬｄは式（６）と同様である。ビーム切り替え後の送信電力ＴｘＰを求める場合、ＰＬｄは切り替え後に使用するビームを事前に測定したパスロス値、または切り替え直後に測定した結果から得たパスロス値を用いる。ΔＰｄは、式（１）と同じものであって、下りで発生したビーム切り替えにおける、切り替え後ビームの受信電力Ｐ１から切り替え前ビームの受信電力Ｐ０を引いた値である。

図１７は、無線基地局１の送信アンテナ利得と受信アンテナ利得とが異なる場合での無線通信システムにおいて、ビーム４ａ−３からビーム４ａ−４に切り替えたときの無線端末２の送信電力ＴｘＰと無線基地局１の受信電力を示す図である。左から、ビーム切り替え前（４ａ−３）での無線端末２の送信電力、ビーム切り替え後（４ａ−４）での無線端末２の送信電力、ビーム切り替え後（４ａ−４）での無線基地局１の受信電力を示す。図１７（ａ）は、無線基地局１の送信アンテナ利得と受信アンテナ利得との差がある場合に、式（６）に基づいて求めた送信電力ＴｘＰを示す。一方、図１７（ｂ）は、無線基地局１の送信アンテナ利得と受信アンテナ利得との差がある場合に、式（７）に基づいて求めた送信電力ＴｘＰを示す。

図１７（ａ）では、切り替え後ビーム（ビーム４ａ−４）の受信電力Ｐ１から切り替え前ビーム（ビーム４ａ−３）の受信電力Ｐ０を引いた値であるΔＰｄ分の減衰がビーム切り替え後の送信電力ＴｘＰを設定するときに考慮されていないため、式（６）に基づいて設定されたＴｘＰでは、基地局受信電力が信号を正しく復調できる信号受信電力を示す実効目標受信電力を満たさない電力で受信されることになる。

一方、図１７（ｂ）では、切り替え後ビーム（ビーム４ａ−４）の受信電力Ｐ１から切り替え前ビーム（ビーム４ａ−３）の受信電力Ｐ０を引いた値であるΔＰｄ分の減衰をビーム切り替え後の送信電力ＴｘＰを設定するときに考慮しているため、式（７）に基づいて設定されたＴｘＰでは、基地局受信電力が実効目標受信電力を満たすようにＴｘＰが決定されることになる。

なお、時間経過によってさらに下りビーム切り替えが発生した場合には、下に示す式（８）のようにそれまでのΔＰｄ＿ｏｌｄに、新しいΔＰｄをさらに加算して更新したＰｄ＿ｎｅｗを用いて式（７）の関係式に基づいてビーム切り替え後の送信電力ＴｘＰを新たに決定する。

例えば、ビーム４ａ−３からビーム４ａ−４に切り替えた後、さらにビーム４ａ−４からビーム４ａ−５に切り替えた場合は、ビーム４ａ−４の受信電力Ｐ１からビーム４ａ−３の受信電力Ｐ０を引いた値であるΔＰｄをΔＰｄ＿ｏｌｄとして、ビーム４ａ−５の受信電力からビーム４ａ−４の受信電力を引いた値であるΔＰｄを加算してΔＰｄ＿ｎｅｗを求める。

ここで、目標受信電力で無線基地局１が信号を受信できたとしても干渉等で信号を正しく復調できない場合があり、これを考慮し、信号を正しく復調できる信号受信電力のことを、本明細書では実効目標受信電力と呼んでいる。ビーム切り替えが発生していない間は、Ｔｃにて徐々に実行目標受信電力になるよう調整がされている。

上記では、無線端末２がΔＰｄを計算する動作として記載したが、無線基地局１がΔＰｄを通知することでも良い。図６で説明したように、無線端末２は測定結果を無線基地局１へ報告するので、無線基地局１は電力制御部１６でΔＰｄを計算することができる。この場合、無線基地局１はビーム切替指示と共に新しいΔＰｄの情報を通知する。

また、ΔＰｄを単独で通知するのではなく、Ｐｔに新たに求めたΔＰｄを反映させ、新しいＰｔとして無線基地局１から無線端末２へ通知することもできる。この場合は下に示す式（９）のようにＰｔを更新した上で、式（７）の関係式に基づいてビーム切り替え後の送信電力ＴｘＰを設定する。

例えば、ビーム４ａ−３からビーム４ａ−４に切り替えた後に、さらにビーム４ａ−４からビーム４ａ−５に切り替えた場合は、ビーム４ａ−３からビーム４ａ−４に切り替えた後に用いていたＰｔをＰｔ＿ｏｌｄとして、Ｐｔを更新し、無線基地局１から無線端末２へ通知する。

同様に、ＴｃにΔＰｄを反映させ、新しいＴｃとして規定のＴｃ送信タイミングにて、無線基地局１から無線端末２へ通知することもできる。この場合は下に示す式（１０）のようにＰｔを更新した上で、式（７）の関係式に基づいてビーム切り替え後の送信電力ＴｘＰを設定する。

以上のように、送信ビーム利得と受信ビーム利得が異なり、下りビームの切り替えのみが発生した場合でも、切り替え前のビームと切り替え後のビームの受信電力差を用いて、上り送信電力を決定しているため、下りのパスロス値と上りのパスロス値が異なっていても、無線基地局１において適切な受信電力を獲得することができる。また、ΔＰｄをＰｔまたはＴｃに反映させることで、無線端末２は管理するパラメータが減るため、制御が簡易化される。

実施の形態６．
本実施の形態は、送信アンテナ利得と受信アンテナ利得が異なる場合で、上りのビーム切り替えのみが発生し、その時に下りのビームはこれまでと同じビームを使用する場合で、かつ、下りのビームを測定した結果から得たパスロスを用いる場合の送信電力制御を示す。

この実施の形態の無線通信システム１０の構成は、実施の形態４と同様であり、また、無線基地局１および無線端末２の構成も実施の形態４と同様である。以下、実施の形態４との差分を中心にこの実施の形態の動作を説明する。なお、この実施の形態の無線基地局１は送信のビーム形成と受信のビーム形成の双方を行うものとし、ビーム４あるいはエリアビーム４ａは送信ビームと受信ビームの双方を表すものとする。

本実施の形態にかかる無線通信システムにおける電力制御部２６は、下に示す式（１１）の関係式に基づいて、上りのビーム切り替えが発生した直後の上り信号送信時の送信電力ＴｘＰを設定する。

ここで、式（１１）におけるＰｔ及びＴｃは式（６）と同様である。ＰＬｄは下り信号測定から得た最新のパスロス値である。ΔＰｕは、上りで発生したビーム切り替えにおける、切り替え後ビームの受信電力Ｐ１から切り替え前ビームの受信電力Ｐ０を引いた値である。

図１８は、無線基地局１の送信アンテナ利得と受信アンテナ利得とが異なる場合での無線通信システムにおいて、上りのビームを切り替えたときの無線端末２の送信電力ＴｘＰと無線基地局１の受信電力を示す図である。図１８（ａ）は、無線基地局１の送信アンテナ利得と受信アンテナ利得との差がある場合に、式（６）に基づいて求めた送信電力ＴｘＰを示す。一方、図１８（ｂ）は、無線基地局１の送信アンテナ利得と受信アンテナ利得との差がある場合に、式（１１）に基づいて求めた送信電力ＴｘＰを示す。図１８（ａ）において、左から、無線端末２の送信電力、ビーム切り替え前での無線基地局１の受信電力、ビーム切り替え後での無線基地局１の受信電力を示す。図１８（ｂ）において、左から、ビーム切り替え前での無線端末２の送信電力、ビーム切り替え後での無線端末２の送信電力、ビーム切り替え後での無線基地局１の受信電力を示す。

上りのビーム切り替えが発生した場合、切り替え前に比べると上りのパスロス値は小さくなる傾向にある。図１８（ａ）では、切り替え後ビームの受信電力Ｐ１から切り替え前ビームの受信電力Ｐ０を引いた値であるΔＰｕ分がビーム切り替え後の送信電力ＴｘＰを設定するときに考慮されていないため、式（６）に基づいて設定されたＴｘＰでは、基地局受信電力が信号を正しく復調できる信号受信電力を示す実効目標受信電力よりも大きい電力で受信されることになり、効率が悪くなる。

一方、図１８（ｂ）では、切り替え後ビームの受信電力Ｐ１から切り替え前ビームの受信電力Ｐ０を引いた値であるΔＰｕ分をビーム切り替え後の送信電力ＴｘＰを設定するときに考慮しているため、式（１１）に基づいて設定されたＴｘＰでは、基地局受信電力が実効目標受信電力を満たす適当なＴｘＰの値に設定することができる。

なお、時間経過によってさらに下りビーム切り替えが発生した場合は、実施の形態５と同様にΔＰｕ＿ｏｌｄに、新しいΔＰｕをさらに加算して更新したＰｕ＿ｎｅｗを用いて式（１１）の関係式に基づいてビーム切り替え後の送信電力ＴｘＰを新たに決定する。

ΔＰｕは、無線基地局１が無線端末２へ通知する。上りのビーム切り替え判断のために無線基地局１が各ビームの受信電力を測定しているため、電力制御部１６でΔＰｕを計算することができる。さらに、ΔＰuを単独で通知するのではなく、Ｐｔに新たに求めたΔＰｕを反映させ、新しいＰｔとして無線基地局１から無線端末２へ通知することもでき、ＴｃにΔＰｕを反映させ、新しいＴｃとして規定のＴｃ送信タイミングにて、無線基地局１から無線端末２へ通知することもできる。

さらには、実施の形態４と同様に、ビーム切り替え時に本制御を適用するか、オープンループ制御のみとするかを無線基地局１が判断することもできる。電力制御部１６は、上りビーム切り替えの前後で無線基地局位置情報が異なる場合、ＵＥ２にビーム切替指示とオープンループ制御で送信電力制御を行うことを通知する。また、電力制御部１６は、ビーム切り替えの前後で無線基地局位置情報が同じである場合、無線端末２にビーム切替指示と受信電力差とその受信電力差に基づいて送信電力制御を行うことを通知する。また、ビーム切り替え前後の無線基地局位置情報で判断するのではなく、別の方法で判断してもよい。たとえば、無線基地局１で事前に測定した結果、切り替え前のビームと切り替え後のビームの品質が干渉状況も含めて類似しているか否かを判断し、これにより、本制御を適用するか、オープンループ制御のみとするかを判断することができる。

以上のように、送信ビーム利得と受信ビーム利得が異なり、上りビームの切り替えのみが発生した場合でも、切り替え前のビームと切り替え後のビームの受信電力差を用いて、上り送信電力を決定しているため、下りのパスロス値と上りのパスロス値が異なっていても、無線基地局１において適切な受信電力を獲得することができる。また、ΔＰｄをＰｔまたはＴｃに反映させることで、無線端末２は管理するパラメータが減るため、制御が簡易化される。

実施の形態７．
本実施の形態は、送信アンテナ利得と受信アンテナ利得が異なる場合で、下りのビーム切り替えと上りのビーム切り替えが同時に発生した場合で、かつ、下りのビームを測定した結果から得たパスロスを用いる場合の送信電力制御を示す。
この実施の形態の無線通信システム１０の構成は実施の形態１および４と同様である。また、無線通信システム１０を構成する無線端末２、無線基地局１の構成も実施の形態１および４と同様である。

本実施の形態にかかる無線通信システムにおける電力制御部２６は、下に示す式（１２）の関係式に基づいて、下りおよび上りのビーム切り替えが発生した直後の上り信号送信時の送信電力ＴｘＰを設定する。

すなわち、実施の形態５および６で説明した動作の組合せとなる

以上のように、送信ビーム利得と受信ビーム利得が異なっているが、下りビームの切り替えと上りビームの切り替えが同時に発生した場合でも、下りと上りのそれぞれについて、切り替え前のビームと切り替え後のビームの受信電力差を用いて、上り送信電力を決定しているため、下りのパスロス値と上りのパスロス値が異なっていても、無線基地局１において適切な受信電力を獲得することができる。

なお、ここまでは、無線基地局１のみがビームフォーミングを行っている場合について述べてきたが、無線端末２もビームフォーミングを行う場合が３ＧＰＰで検討されている。この場合でも、ビーム切り替え判断のための測定は、図６や図１４で示したシーケンスと変わらない。下り信号を測定し、パスロスを計算する場合、無線基地局１の各送信ビームに最適な受信ビームを無線端末２は選択するため、パスロス値にその受信ビームの利得も含まれる。これに基づいてＰＬｄやΔＰｄが計算される。また、上り信号を測定し、ΔＰｕを計算する場合、無線端末２の各送信ビームに最適な受信ビームを基地局は選択するため、ΔＰｕの値にその端末送信ビームの利得も反映される。つまり、無線端末２がビームフォーミングを行っているか否かは、これまでに説明した方法は影響を受けず、無線端末２がビームフォーミングを行っている場合にも適用できる。

以上の実施の形態に示した送信電力制御方法は、ＰＵＣＣＨだけでなく、データを伝送する上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：Physical Uplink Shared Channel）、上りチャネル品質測定用参照信号（ＳＲＳ：Sounding Reference Signal）にも同じ方法を適用でき、送信電力制御を行うチャネル全てに適用することが可能である。

また、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 無線基地局、２、２−１、２−２、２−３、２−４ 無線端末、３、３−１、３−２、３−３、３−４、３−５、３−６、３−７、３−８ エリア、４、４−１、４−２、４−３、４−４ ビーム、４ａ、４ａ−１、４ａ−２、４ａ−３、４ａ−４、４ａ−５、４ａ−６、４ａ−７、４ａ−８ エリアビーム、５ サービスエリア、１０ 無線通信システム、１１ 制御部、１２ 変復調部、１３ 送受信部、１４ アンテナ部、１６ 電力制御部、１７ ビーム制御部、１０１ プロセッサ、１０２ メモリ、１０３ 送信器、１０４ 受信器、１０５ アンテナ、２１ 制御部、２２ 変復調部、２３ 送受信部、２４ アンテナ部、２６ 電力制御部、２０１ プロセッサ、２０２ メモリ、２０３ 送信器、２０４ 受信器、２０５ アンテナ。

Claims (9)

1. 無線基地局が形成する複数のビームを受信するアンテナと、
   前記複数のビーム間で前記無線基地局との通信に使用されるビームを切り替えるビーム切り替えにおいて、切り替え前に使用される前記ビームと切り替え後に使用される前記ビームとの受信電力差に基づいて、切り替え後に前記アンテナから前記無線基地局に送信される上り信号の送信電力を調整する電力制御部と、
   を備えることを特徴とする無線端末。
2. 前記電力制御部は、切り替え前に使用される前記ビームの送信元の位置情報と切り替え後に使用されるビームの送信元の位置情報とが異なる場合、切り替え後に使用される前記ビームの下り信号のパスロス推定値と前記無線基地局の受信電力目標値とに基づいて、前記上り信号の送信電力を決定することを特徴とする請求項１に記載の無線端末。
3. 無線基地局が形成する複数のビーム間で前記無線基地局との通信に使用されるビームを切り替える無線端末における送信電力制御方法であって、
   通信に使用される前記ビームを切り替えるか否か判断するステップと、
   通信に使用される前記ビームを切り替える場合に、切り替え前に使用される前記ビームと切り替え後に使用される前記ビームの受信電力差に基づいて切り替え後に前記無線基地局に送信する上り信号の送信電力を調整するステップと、
   前記調整した送信電力により切り替え後の前記上り信号を送信するステップと、
   を備えることを特徴とする無線端末の送信電力制御方法。
4. 同時に複数のビームを形成するアンテナと、
   前記複数のビーム間で無線端末との通信に使用されるビームを切り替えるビーム切替えにおいて、切り替え前に使用されるビームの送信元の位置情報と切り替え後に使用されるビームの送信元の位置情報とに基づいて、切り替え後に前記無線端末が送信する上り信号の送信電力の決定方法を選択する電力制御部と、
   を備えることを特徴とする無線基地局。
5. 前記電力制御部は、
   切り替え前の前記送信元の位置情報と切り替え後の前記送信元の位置情報とが異なる場合、切り替え後に使用される前記ビームの下り信号のパスロス推定値と前記無線基地局の受信電力目標値とに基づいて、前記上り信号の送信電力を決定する方法を選択し、
   切り替え前の前記送信元の位置情報と切り替え後の前記送信元の位置情報とが同じである場合、前記無線端末における切り替え前に使用される前記ビームと切り替え後に使用される前記ビームとの送信電力差に基づいて前記上り信号の送信電力を決定する方法を選択する、ことを特徴とする請求項４に記載の無線基地局。
6. 複数のビームを同時に形成するアンテナと、
   無線端末が送信する信号を前記複数のビームで受信した信号に基づいて前記複数のビームのそれぞれの受信電力を取得し、前記複数のビーム間で前記無線端末が通信に使用されるビームを切り替えるビーム切り替えにおいて、切り替え前に使用される前記ビームと切り替え後に使用されるビームとの前記受信電力の差を前記無線端末に通知する電力制御部と、
   を備えることを特徴とする無線基地局。
7. 前記電力制御部は、前記ビーム切り替えにおいて、切り替え前に使用される前記ビームの送信元の位置情報と切り替え後に使用される前記ビーム送信元の位置情報とが異なる場合、前記切り替え後に使用されるビームの下り信号のパスロス推定値と前記無線基地局の受信電力目標値とに基づいて、前記無線端末が前記ビーム切り替え後に送信する上り信号の送信電力を決定することを前記無線端末に指示する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の無線基地局。
8. 前記電力制御部は、前記無線端末へ前記無線基地局の受信電力目標値を通知するものであって、
   前記ビームの切り替え前に使用される前記ビームと切り替え後に使用される前記ビームとの前記受信電力の差を、切り替え前に送信した前記受信電力目標値に反映させて前記無線端末に通知する
   ことを特徴とする請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の無線基地局。
9. 前記電力制御部は、前記無線端末へ送信電力の増減を明示的に指定する送信電力制御コマンドを通知するものであって、
   前記ビームの切り替え前に使用される前記ビームと切り替え後に使用される前記ビームとの前記受信電力の差を、切り替え前に送信した前記送信電力制御コマンドで示した電力値あるいは累積値に反映させて前記無線端末に通知する
   ことを特徴とする請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の無線基地局。

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