WO2018167998A1 - 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

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 Download PDF

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福井　範行
啓二郎 武
充弘 橋本
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    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to a transmission power control technique for a wireless terminal that communicates with a wireless base station.
  • a radio base station transmits a channel state information reference signal (CSI-RS: Channel State Information Reference Signal) to the radio terminal.
  • CSI-RS Channel State Information Reference Signal
  • the channel quality measured by CSI-RS is reported to the radio base station as channel state information (CSI).
  • the wireless terminal periodically transmits CSI to the wireless base station.
  • An uplink control channel (PUCCH: Physical-Uplink-Control-Channel) is used for CSI transmission to the radio base station. If a wireless terminal transmits PUCCH with a transmission power larger than necessary, it interferes with the communication of other wireless terminals. Therefore, the wireless terminal adjusts the transmission power of PUCCH to suppress interference.
  • LTE defines two methods, open loop control and closed loop control (Non-Patent Document 1).
  • the open loop control is a method performed when a wireless terminal starts communication with a wireless base station or when communication is started by connecting to another wireless base station by handover.
  • the radio base station measures the received power of the preamble transmitted through the physical random access channel (PRACH: Physical Random Access Channel) in the random access control performed by the radio terminal at the start of communication, and receives the preamble received power value for the radio terminal To be notified.
  • PRACH Physical Random Access Channel
  • the path loss of downlink transmission is estimated from the received power value of the signal transmitted from the radio base station and the transmission power value of the radio base station separately broadcast from the radio base station, and the power for the estimated path loss And the received power value of the preamble notified from the radio base station are added to determine the uplink signal transmission power.
  • closed-loop control controls the transmission power of a wireless terminal by transmitting a transmission power control command (TPC: Transmission Power Control) that explicitly specifies increase / decrease of transmission power from the wireless base station to the wireless terminal after communication is started. It is a method to do. While the radio terminal is communicating with the radio base station, the radio terminal performs transmission power control according to the closed loop control from the radio base station.
  • TPC Transmission Power Control
  • a wireless base station communicates with a wireless terminal using a plurality of beams having directivity (directional beams) formed by beam forming technology is being studied. Yes.
  • a radio base station covers a service area (cell) with a plurality of beams covering a narrow area.
  • the wireless terminal communicates with the wireless base station using one of a plurality of beams transmitted by the wireless base station, and when the wireless terminal moves, the communication beam is switched to another appropriate beam and communication is continued. Become.
  • open loop control is a method that adjusts the uplink transmission power from the radio terminal based on the path loss estimated from the downlink radio wave transmitted by the radio base station, so the accuracy of the transmission power adjustment deteriorates before and after beam switching. There is a problem of doing.
  • the present invention has been made in view of the above, and in a wireless communication system in which a wireless base station covers a service area using a plurality of directional beams, a wireless terminal is used for communication with the wireless base station. It is an object of the present invention to obtain a wireless terminal capable of performing transmission power control with high accuracy even when switching the active beam.
  • the radio terminal according to the present invention is used before switching in beam switching for switching an antenna for receiving a plurality of beams formed by a radio base station and a beam used for communication with the radio base station between the plurality of beams.
  • a power control unit that adjusts transmission power of an uplink signal transmitted from the antenna to the radio base station after switching based on a received power difference between the beam and a beam used after switching.
  • a transmission power control method for a wireless terminal is a transmission power control method in a wireless terminal that switches a beam used for communication with a wireless base station between a plurality of beams formed by the wireless base station, and is used for communication A radio base station after switching based on the received power difference between the beam used before switching and the beam used after switching when switching the beam used for communication A step of adjusting the transmission power of the uplink signal to be transmitted, and a step of transmitting the uplink signal after switching by the adjusted transmission power.
  • the radio base station provides a transmission source of a beam used before switching in beam switching for switching an antenna that simultaneously forms a plurality of beams and a beam used for communication with a radio terminal between the plurality of beams.
  • a power control unit that selects a method for determining transmission power of an uplink signal transmitted by a wireless terminal after switching based on position information and position information of a transmission source of a beam used after switching. is there.
  • the radio base station acquires each received power of a plurality of beams based on an antenna that simultaneously forms a plurality of beams and a signal received by a plurality of beams from a signal transmitted by a radio terminal, and the plurality of beams
  • a power control unit that notifies a wireless terminal of a difference in received power between a beam used before switching and a beam used after switching in beam switching for switching a beam used for communication between the wireless terminals It is what I did.
  • the radio base station switches the beam used for communication among a plurality of beams formed in different areas. In this case, transmission power control after beam switching can be appropriately performed.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing a configuration example of a radio communication system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 6 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of a radio base station according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration of a radio base station according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of a wireless terminal according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration of a wireless terminal according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a sequence diagram showing an example of a beam switching procedure in the radio communication system according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a processing flow of a power control unit of the wireless terminal according to the first embodiment.
  • 6 is a sequence diagram illustrating an example of a procedure of transmission power control after beam switching in the wireless communication system according to Embodiment 1.
  • FIG. 7 is a table illustrating an example of a measurement result of beam reception quality measured by the wireless terminal according to the first embodiment.
  • 3 is a schematic diagram illustrating an example of beam switching of a radio terminal in the radio communication system according to Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a table illustrating an example of a relationship between transmission power of a wireless terminal and reception power of a wireless base station in the wireless communication system according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a processing flow of transmission power control in a power control unit of a wireless terminal according to a second embodiment.
  • 12 is a flowchart illustrating an example of a processing flow of transmission power control in a power control unit of a radio base station according to a third embodiment.
  • FIG. 10 is a sequence diagram illustrating an example of a procedure of transmission power control after beam switching in the wireless communication system according to the fourth embodiment.
  • 10 is a flowchart illustrating an example of a processing flow of a power control unit of a radio base station according to a fourth embodiment.
  • 10 is a flowchart illustrating an example of a processing flow of a power control unit of a wireless terminal according to a fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of transmission power determination of a wireless terminal according to a fifth embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an example of transmission power determination of a wireless terminal according to the sixth embodiment.
  • a radio base station forms a plurality of beams that cover different areas (cover areas), and the service area provided by the radio base station is the radio base station. Is formed by a set of cover areas of a plurality of beams formed by.
  • the wireless terminal in the service area communicates with the wireless base station using a beam corresponding to the cover area where the device itself is located.
  • the mobile communication system will be described as an example of a wireless communication system.
  • the present invention can be applied only to a wireless communication system in which a wireless base station forms a plurality of beams, and is limited to the mobile communication system. Is not to be done.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a system configuration of a radio communication system according to this embodiment.
  • a radio communication system 10 includes a radio base station 1 and radio terminals (hereinafter also referred to as UE: User Equipment) 2-1, 2-2, 2-3, 2-4.
  • UE User Equipment
  • UE2-1, 2-2, 2-3, 2-4 are shown without distinction, they will be referred to as UE2.
  • UE2 User Equipment
  • the radio base station 1 can simultaneously form four beams 4-1 to 4-4 having different directivity directions. Also.
  • the service area 5 of the radio base station 1 is composed of eight areas 3-1 to 3-8.
  • beams 4 are simultaneously formed in a maximum of four areas among the eight areas 3, and the communication service is provided to all areas 3 in the service area 5 by switching the directing direction of the beams 4. Is provided.
  • the beam forming performed by the radio base station 1 may include not only beam forming at the time of transmission but also beam forming at the time of reception.
  • FIG. 1 shows an example of four UEs 2 configuring the radio communication system 10, but the number of UEs 2 is not limited to four.
  • the UE 2 is a mobile terminal, and the number of UEs 2 that can communicate with the radio base station 1 increases or decreases as the UE 2 moves. Therefore, the number of UEs 2 constituting the wireless communication system of this embodiment is not fixed.
  • the number of areas 3 constituting the service area 5 is not limited to eight, and the number of beams 4 that can be simultaneously formed is not limited to four. Two or more areas 3 may overlap, and UE2 may communicate with a radio base station using a plurality of beams.
  • FIG. 1 shows a state in which the radio base station 1 forms beams 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4 in areas 3-1, 3-2, 3-3, and 3-4, respectively.
  • UE 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 use the beam 4 formed in the area 3-1, 3-2, 3-3, 3-4 where each is located.
  • the beams 4-1 and 4-2 are time-divided with the areas 3-1 and 3-2, 3-3 and 3-4, respectively. 4-3 and 4-4 are formed.
  • the beam 4 formed in the area 3-1 is referred to as an area beam 4a-1
  • the beam 4 formed in the area 3-8 is referred to as an area beam 4a-8.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of a functional configuration of the radio base station 1 according to this embodiment.
  • the radio base station 1 includes a control unit 11, a modem unit 12, a transmission / reception unit 13, and an antenna unit 14.
  • the control unit 11 includes a power control unit 16 and a beam control unit 17.
  • the power control unit 16 is a block that controls transmission power of an uplink signal transmitted from the UE 2 to the radio base station 1.
  • the power control unit 16 generates information instructing increase / decrease of the transmission power of the uplink signal of the UE 2 that is transmitted to the UE 2 as a downlink signal, and outputs the information to the modem unit 22 as transmission data.
  • the information for instructing increase / decrease in the transmission power of the uplink signal of UE2 is information obtained by the existing uplink signal power control method, for example, TPC (Transmission Power Control) defined by the 3GPP standard or the own device Is information on the received power difference, which is the difference between the measured value of the signal received and the target value.
  • the control unit 11 may include other functions performed by the radio communication base station, such as processing of other communication data between the radio base station 1 and the UE 2, and management of radio resources.
  • the beam control unit 17 controls beam forming performed by the antenna unit 14 for each beam forming period. Under the control of the beam control unit 17, the beam 4 formed by the antenna unit 14 is directed to the UE 2 to be communicated.
  • the beam forming period is a time as a unit for switching the directivity direction of the beam 4.
  • the beam control unit 17 calculates information for controlling the amplitude and phase of the radio wave radiated from each of the plurality of antenna elements of the antenna unit 14 by using a beam forming technique, and uses this information. Input to the antenna unit 14.
  • the beam forming technique is a technique for controlling the direction and shape of a beam by adjusting the phase and amplitude of radio waves radiated from each of a plurality of antenna elements.
  • the control method using the beam forming technique performed by the beam control unit 17 may be any method according to the communication standard applied in the wireless communication system 10, and there is no particular limitation on a specific algorithm.
  • the beam control unit 17 controls the antenna unit 14 so that the beam 4 is periodically formed in each area 3 in order to confirm the position where the UE 2 exists.
  • the UE 2 measures the signal intensity of the received beam 4 and transmits the measurement result to the radio base station 1 as an uplink signal.
  • the beam control unit 17 receives the measurement result transmitted from the UE 2 as received data from the modem unit 22.
  • the beam control unit 17 can confirm the position where the UE 2 exists based on the received measurement result and the directivity direction of the beam 4 corresponding to the measurement result.
  • the number of beams 4 that can be formed simultaneously is four. Therefore, in order to form the beams 4 in the eight areas 3, the beams 4 are first applied to the four areas 3. Then, the beam 4 is formed in the remaining area 3.
  • the directivity direction and the shape of the beam 4 with respect to the eight areas 3 in which the antenna unit 14 can form the beam are predetermined, and the beam control unit 17 applies the beam 4 to each of the eight areas 3.
  • information indicating the phase and amplitude of a radio wave to be formed is held.
  • the beam control unit 17 determines the area 3 in which the beam 4 is to be formed, the beam control unit 17 inputs information indicating the phase and amplitude for forming the beam 4 in the area 3 to the antenna unit 14.
  • the modulation / demodulation unit 12 modulates transmission data input from the control unit 11 by a modulation scheme such as QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) or 64QAM (Quadrature Amplified Modulation), and inputs the modulated data, that is, a baseband signal, to the transmission / reception unit 13. To do. Further, the modem unit 12 demodulates the baseband signal input from the transmission / reception unit 13 and inputs the demodulated data to the control unit 11 as reception data.
  • the demodulation scheme performed by the modem unit 12 corresponds to the modulation scheme performed by the UE 2 during transmission, and the modulation scheme of the UE 2 is known.
  • the transmission / reception unit 13 converts a baseband signal, which is a digital signal, into an analog signal, converts the analog signal into a radio frequency signal, that is, a radio signal, and inputs the signal to the antenna unit 14. Further, the transmission / reception unit 13 frequency-converts the radio signal input from the antenna unit 14 to a baseband frequency, and inputs the baseband signal obtained by analog-digital conversion of the frequency-converted signal to the modulation / demodulation unit 12.
  • the antenna unit 14 is an antenna that forms a plurality of beams 4 having different directivity directions according to the control from the beam control unit 17, transmits a radio signal input from the transmission / reception unit 13 by the formed beam 4, and The received radio signal is input to the transmission / reception unit 13.
  • the beam formation performed by the antenna unit 14 is performed by controlling the amplitude and phase of radio waves radiated from a plurality of antenna elements when transmitting a radio signal. In addition, when receiving a radio signal, the amplitude and phase of radio waves received by a plurality of antenna elements are adjusted.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration of the radio base station 1 according to this embodiment.
  • the radio base station 1 includes a processor 101, a memory 102, a transmitter 103, a receiver 104, and an antenna 105.
  • the processor 101 may be a general-purpose processor or a circuit that executes a program such as a DSP (Digital Signal Processor), or may be a circuit such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or a system LSI (Large Scale Integration). Good.
  • the memory 102 is a volatile or nonvolatile semiconductor memory such as a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, or a storage device such as a magnetic disk or a hard disk.
  • the processor 101 executes a program, the program is stored in the memory 102.
  • the control unit 11 and the modem unit 12 illustrated in FIG. 2 are realized by the processor 101 and the memory 102 illustrated in FIG.
  • the transmitter 103 and the receiver 104 are dedicated circuits.
  • the transmitter 103 and the receiver 104 correspond to the transmission / reception unit 13, processing related to transmission in the transmission / reception unit 13 is realized by the transmitter 103, and processing related to reception is realized by the receiver 104.
  • FIG. 3 shows an example of a hardware configuration, and at least a part of the functions of the transmission / reception unit 13 may be realized by a program.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the UE 2 according to this embodiment.
  • the UE 2 includes a control unit 21, a modem unit 22, a transmission / reception unit 23, and an antenna unit 24.
  • the control unit 21 includes a power control unit 26.
  • the power control unit 26 determines the transmission power of the radio wave transmitted from the antenna unit 24 and notifies the antenna unit 24 of information on the determined transmission power. A method for determining transmission power will be described later.
  • the power control unit 26 has a function of outputting the measurement result of the received power of each beam 4 transmitted by the radio base station 1 to the modem unit 22 as transmission data.
  • the control unit 21 may include other functions performed by a terminal for wireless communication, such as processing of other communication data between the UE 2 and the wireless base station 1, and management of wireless resources.
  • the modem unit 22 modulates the transmission data input from the control unit 21 by a modulation method such as QPSK or 64QAM, and inputs the modulated data, that is, a baseband signal, to the transmission / reception unit 23. Further, the modem unit 22 demodulates data input from the transmission / reception unit 23 and inputs the demodulated reception data to the control unit 21.
  • the demodulation method performed by the modem unit 22 corresponds to the modulation method performed by the radio base station 1 during transmission, and the modulation method of the radio base station 1 is known.
  • the transmitting / receiving unit 23 converts a baseband signal, which is a digital signal, into an analog signal, converts the analog signal into a radio frequency signal, that is, a radio signal, and inputs the signal to the antenna unit 24.
  • the transmission / reception unit 23 frequency-converts the radio signal input from the antenna unit 24 to a baseband frequency, and inputs the baseband signal obtained by analog-digital conversion of the frequency-converted signal to the modulation / demodulation unit 22.
  • the transmission / reception unit 23 has a function of measuring the reception power of each beam 4 transmitted by the radio base station 1 (not shown in FIG. 4).
  • the antenna unit 24 transmits a radio signal input from the transmission / reception unit 23 as a radio wave, and inputs the received radio signal to the transmission / reception unit 23. Further, the transmission power of the radio wave when transmitting the radio signal is adjusted according to the transmission power information notified from the control unit 21.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration of the UE 2 according to this embodiment.
  • the UE 2 includes a processor 201, a memory 202, a transmitter 203, a receiver 204, and an antenna 205.
  • the processor 201, the memory 202, the transmitter 203, and the receiver 204 are the same as the processor 101, the memory 102, the transmitter 103, and the receiver 104 of the radio base station 1, respectively.
  • the antenna 205 may be an antenna having directivity like the antenna 105 or may be an antenna having no directivity.
  • the control unit 21 and the modem unit 22 shown in FIG. 4 are realized by the processor 201 and the memory 202 shown in FIG.
  • the transmission / reception unit 23 is realized by a transmitter 203 and a receiver 204. Note that at least part of the functions of the transmission / reception unit 23 may be realized by a program executed by the processor 201.
  • FIG. 6 is a sequence diagram showing the procedure between the beam switching devices in this embodiment.
  • area beams 4a-1 to 4a-8 are formed in areas 3-1 to 3-8, respectively.
  • the radio base station 1 transmits a reference signal (RS: Reference signal) used for signal strength measurement by the area beam 4a-1 (M1-1).
  • RS Reference signal
  • the UE 2 measures the signal strength of the reference signal transmitted by the radio base station 1, and reports the measurement result to the radio base station 1 as the reception quality of the area beam 4a-1 (M1-2).
  • the signal to be measured for signal strength is not limited to the reference signal.
  • a signal for normal communication can be a measurement target.
  • the radio base station 1 receives the reception received from the UE2. Based on the quality report, it is determined to use the area beams 4a-1 to 4a-8 having the best reception quality for communication with the UE2.
  • the radio base station 1 transmits a beam switching instruction to the UE 2 when changing the area beam 4a (M9). For example, when the area beam 4a-2, which is the beam 4 formed in the area 3-2, has the best reception quality, the UE 2 is instructed to switch to the area beam 4a-2 by a beam switching instruction.
  • the radio base station 1 can perform beam switching according to the movement of the UE 2 by periodically transmitting a reference signal using the beam 4 formed in each area.
  • the processing for the area beams 4a-1 to 4a-4 may be performed at the same timing.
  • the present invention does not limit the beam switching procedure to the above-described method, and beam switching may be performed by a method different from the above-described method as long as it matches the transmission power control described below.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of transmission power control in the UE 2 according to this embodiment.
  • the beam 4 transmitted from the radio base station 1 is processed in the order of the antenna unit 24, the transmission / reception unit 23, and the modem unit 22 in the UE 2, and is input to the control unit 21.
  • the power control unit 26 determines whether or not the signal input from the modem unit 22 has received a signal strength measurement signal from the radio base station 1 (step S1-1).
  • the power control unit 26 of the UE 2 When receiving the signal strength measurement signal (Yes in step S1-1), the power control unit 26 of the UE 2 measures the reception quality of the received signal and reports the measured reception quality to the radio base station 1 (step S1). S1-2). The power control unit 26 stores the reported reception quality.
  • the reception quality is sequentially processed by the modem unit 22, the transmission / reception unit 23, and the antenna unit 24, and is transmitted to the radio base station 1 by radio.
  • the power control unit 26 of the UE 2 determines whether or not to perform beam switching (step S1-3). In the case of the sequence example of FIG. 6, it is determined whether a beam switching instruction is received from the radio base station 1. When beam switching is performed (Yes in step S1-3), the power control unit 26 receives power of the area beam 4a before beam switching (P0), and receives power of the area beam 4a after beam switching (P1). From this, the received power difference ⁇ P before and after beam switching is obtained by the following equation (1) (step S1-4). The acquisition of the received powers P0 and P1 will be described later.
  • the power control unit 26 obtains the transmission power TxP of the UE 2 after beam switching by the following equation (2) (step S1-5).
  • TxP on the left side in Equation (2) is the transmission power of UE2 after beam switching
  • TxP on the right side indicates the transmission power of UE2 set before beam switching.
  • the transmission power of the first PUCCH (Physical Uplink Control Channel) to be transmitted after switching is set according to Equation (2). Further, after transmission of the first PUCCH after beam switching, UE 2 is assumed to control transmission power by closed-loop control of the prior art.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a communication sequence before and after beam switching between the radio base station 1 and the UE 2.
  • FIG. 8 it is assumed that normal communication addressed to the UE 2 from the radio base station 1 occurs before the beam switching process illustrated in FIG.
  • the measurement of the reception quality is also performed for a normal communication signal.
  • the reception quality is the signal intensity (reception power) of the reception beam, and the higher the reception power, the better the quality.
  • a normal communication signal is transmitted from the radio base station 1 to the UE 2 (M0-1).
  • the area beam 4a-1 formed in the area 3-1 is used for communication.
  • the power control unit 26 of the UE 2 measures the received power of the received area beam 4a-1. Thereafter, the received power of each area beam 4a is measured by the procedure shown in FIG.
  • the power control unit 26 holds the measured received power. Even when the received power of the reference signal is being measured, when the UE 2 receives the communication signal, the UE 2 measures the received power (M0-2).
  • UE2 for example, upon receiving a beam switching instruction such as switching to the area beam 4a-2 (M9), the beam switching is performed, and the transmission power control of the signal transmitted in the uplink is performed as shown in the flowchart above, The uplink signal after switching is transmitted (M10). At this time, the received power corresponding to the beam before switching and the beam after switching is used as P0 and P1 from the received power measured for the area beam 4a received by the procedure of M1-1 to M8-1. it can.
  • a beam switching instruction such as switching to the area beam 4a-2 (M9)
  • M9 the transmission power control of the signal transmitted in the uplink is performed as shown in the flowchart above
  • the uplink signal after switching is transmitted (M10).
  • the received power corresponding to the beam before switching and the beam after switching is used as P0 and P1 from the received power measured for the area beam 4a received by the procedure of M1-1 to M8-1. it can.
  • the received power when the received power is being measured when a normal communication signal is received before switching (M0-1, M0-2), these can be used as P0. Further, when the received power is measured when a signal for normal communication is received after beam switching (M0-3), the received power can be used as P1. It is also conceivable to use the received power of the area beam 4a that transmits the beam switching instruction as P0.
  • FIG. 9 is a table showing an example of measurement results of reception quality of each area beam 4a held by the power control unit 26 of the UE 2 according to this embodiment.
  • FIG. 9A shows a measurement result when the radio base station 1 transmits a reference signal at a certain timing
  • FIG. 9B shows a measurement result of the next measurement timing of FIG. 9A. If UE2 communicates with the radio base station 1 using the area beam 4a-3 at the timing shown in FIG. 9A, the received power of the area beam 4a-3 is the highest in the measurement result shown in FIG. That is, since the reception quality is the best, beam switching is not performed and communication by the area beam 4a-3 is continued. When the measurement result of FIG. 9B is obtained at the timing of the next measurement, the reception power is highest in the area beam 4a-4, so that the UE2 transmits the beam from the area beam 4a-3 to the area beam 4a-4. Switch.
  • FIG. 10 shows an example of beam switching corresponding to FIG. FIG. 10 shows that UE2 is located at the boundary between area 3-3 where area beam 4a-3 is formed and area 3-4 where area beam 4a-4 is formed at the timing of FIG. 9B. .
  • the reception power of the UE 2 is determined by the path loss and the transmission antenna gain of the radio base station 1.
  • the reception position of UE2 does not change before and after beam switching, so the path loss does not change before and after beam switching.
  • the transmission antenna gain of the radio base station 1 tends to decrease as the distance from the center of the area 3 increases.
  • the UE 2 has the transmission antenna gain of the area beam 4a-4 as the area beam. It is located in a place larger than the transmission antenna gain of 4a-3.
  • FIG. 11 is a table showing an example of transmission power in UE 2 of this embodiment.
  • the UE 2 is assumed to control transmission power by closed loop control of the prior art when communicating with the radio base station 1 before beam switching.
  • the target value of the reception power in the radio base station 1 is ⁇ 50 [dBm]
  • the UE 2 is appropriate when the path loss is 90 [dB] and the reception antenna gain of the area beam 4a-3 is 20 [dB].
  • the transmission power TxP can be calculated as 20 [dBm] based on the following equation (3).
  • the radio base station 1 controls the transmission power of the UE 2 by closed loop control so that the obtained transmission power value of the UE 2 is obtained.
  • FIG. 11B shows the transmission power TxP of UE2 and the path loss when the transmission power TxP of UE2 is determined according to equation (2) when beam switching is performed based on the measurement result of FIG. 9B.
  • the relationship of the receiving antenna gain of the area beam 4a-4 is shown. As described with reference to FIG. 10, the reception antenna gain (transmission antenna gain) of the area beam 4a-4 of the radio base station 1 is better than that of the area beam 4a-3 of FIG.
  • the transmission power TxP of the UE 2 after beam switching is 10 [dBm]
  • the reception power difference ⁇ P between the reception power of the area beam 4a-3 before switching and the reception power of the area beam 4a-4 after switching is 10
  • the transmission power TxP of UE2 is 10 [dBm] by subtracting 10 [dBm] of the downlink reception power difference from the transmission power 20 [dBm] before switching.
  • the reception power at the radio base station 1 of the transmission signal of UE2 is expressed by the following equation (4), and the transmission power of UE2 is an appropriate value.
  • FIG. 11C shows an example of the transmission power after the beam switching of the UE 2 when the transmission power control of this embodiment is not used.
  • the transmission power value before beam switching is continuously used, when the transmission power TxP is 20 [dBm], the path loss is 90 [dB], and the reception antenna gain of the area beam 4a-4 is 30 [dB],
  • the reception power of the transmission signal at the radio base station 1 is expressed by the following equation (5), which is excessive by 10 [dBm] with respect to the target value of the reception power of the radio base station 1.
  • the wireless terminal obtains the difference between the received power of the downlink beam used for communication before beam switching and the received power of the downlink beam used for communication after beam switching, Since the transmission power after beam switching is adjusted based on the obtained difference, the transmission power control of the radio terminal after beam switching can be performed with high accuracy.
  • the path loss and the antenna gain are described separately, but in actuality, it is not possible to obtain each value by distinguishing them.
  • the path loss + receiving antenna gain in the switching destination beam always increases when beam switching is performed, the two are described separately. Even if the two values are not distinguished to obtain the respective values, the method of the present invention is not affected.
  • Embodiment 2 transmission power control of the wireless terminal when the beam transmission source position changes before and after beam switching will be described. Even within the service area of the same radio base station, for example, when multiple antennas are connected to the radio base station and the antenna installation positions are different, the antenna position changes before and after beam switching. There can be.
  • the configuration of the wireless communication system 10 of this embodiment is the same as that of the first embodiment.
  • the configurations of the radio terminal 2 and the radio base station 1 that constitute the radio communication system 10 are the same as those in the first embodiment.
  • the transmission power control operation of the wireless terminal 2 in this embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.
  • the radio base station 1 transmits the RS
  • the position information of the beam transmission source is transmitted together with the RS as the radio base station position information.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of transmission power control performed by the power control unit 26 of the UE 2 according to this embodiment.
  • the processing in steps S1-1, S1-2, and S1-3 is as described in the first embodiment.
  • the power control unit 26 determines whether or not the radio base station position information is changed before and after beam switching based on the radio base station position information transmitted together with the RS when it is determined to perform beam switching in step S1-3. Is determined (step S2-1). If not changed (No in step S2-1), the power control unit 26 performs the processes of steps S1-4 and S1-5 described in the first embodiment.
  • step S2-1 When the power control unit 26 determines in step S2-1 that the radio base station position information is to be changed (step S2-1: Yes), the power control unit 26 performs the open loop control method of the prior art based on the beam 4 that has received the RS. Then, the transmission power of the UE 2 is determined from the path loss value and the received power target value of the uplink signal broadcasted by the radio base station 1 (step S2-2).
  • the mobile terminal switches the transmission power control method depending on whether or not the position of the beam transmission source changes before and after beam switching.
  • the mobile terminal uses open loop control. Transmission power control is performed, and when the position does not change, transmission power control similar to that in Embodiment 1 is performed. Thereby, even when the position of the radio base station differs before and after beam switching, the radio terminal can transmit an uplink signal with appropriate transmission power.
  • the radio base station position information of each beam is notified to all terminals using the broadcast channel, The base station position information of each beam may be notified to the terminal using the individual signal.
  • Embodiment 3 FIG.
  • the mobile terminal selects and switches the transmission power control method after beam switching depending on whether or not the position of the beam transmission source is changed before and after beam switching. It is also possible for the radio base station to select a control method and notify the radio terminal.
  • a mode in which a radio base station selects a transmission power control method will be described.
  • the configuration of the radio communication system 10 of this embodiment is the same as that of the second embodiment, and the configurations of the radio base station 1 and the radio terminal 2 are also the same as those of the second embodiment.
  • the transmission power control operation of the wireless terminal 2 in this embodiment will be described with a focus on differences from the second embodiment.
  • the radio base station 1 does not need to transmit the position information of the beam transmission source as the radio base station position information.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of transmission power control selection performed by the power control unit 16 of the radio base station 1 according to this embodiment.
  • the process shown in FIG. 13 is executed when it is decided to change the area beam 4a in the beam decision performed by the radio base station in the sequence diagram of FIG.
  • the power control unit 16 determines whether or not the position of the beam transmission source is changed before and after beam switching (step S3-1). It is assumed that the radio base station 1 holds the position of the transmission source of each area beam 4a in advance.
  • the transmission power control method after the beam switching of the UE2 is determined to be open loop control (S3-2).
  • step S3-1 when the position of the beam transmission source is not changed (No in step S3-1), the transmission power control method after the beam switching of UE2 is described based on the power difference between the received beams before and after the beam switching described in the first embodiment. (S3-3).
  • the power control unit 16 notifies the UE 2 of the determined transmission power control method.
  • the notification to the UE 2 is performed through normal radio communication processing via the modem unit 12, the transmission / reception unit 13, and the antenna unit 14.
  • the notification of the transmission power control method may be performed together with the transmission of the beam switching instruction (M9).
  • UE 2 may perform the same operation as in Embodiment 2 except that the transmission power control after beam switching is performed by the transmission power control method specified by radio base station 1.
  • the transmission power by the open loop control when the position of the transmission source changes based on whether or not the position of the transmission source of the beam changes before and after the beam switching by the radio base station, the transmission power by the open loop control
  • the same transmission power control as that of the first embodiment is selected as the transmission power control method after beam switching of the radio terminal, and the selected power control method is notified to the mobile terminal. did.
  • the radio base station does not need to notify the mobile terminal of location information.
  • Embodiment 4 a beam in a radio communication system in which a radio terminal transmits a measurement signal to the radio base station, receives a measurement signal transmitted from the radio terminal with a reception beam that can be formed by the radio base station, and performs beam switching
  • the transmission power control of the wireless terminal after switching will be described.
  • the configuration of the radio communication system 10 of this embodiment is the same as that of the first embodiment, and the configurations of the radio base station 1 and the radio terminal 2 are also the same as those of the first embodiment.
  • the operation of this embodiment will be described focusing on the difference from the first embodiment. It is assumed that the radio base station 1 of this embodiment performs both transmission beam forming and reception beam forming, and the beam 4 or area beam 4a represents both the transmission beam and the reception beam.
  • FIG. 14 is a sequence diagram showing an example of a procedure of beam switching processing between the radio base station 1 and the radio terminal 2 according to this embodiment.
  • the power control unit 16 of the radio base station 1 first transmits an uplink signal instruction to the UE 2 (step M11).
  • the uplink signal instruction is a signal that notifies the transmission timing, the number of transmissions, and the like of the measurement signal transmitted from the UE 2 to the radio base station 1.
  • the radio base station 1 covers eight areas 3 with four beams 4 that can be generated simultaneously.
  • Area beam 4a is formed in area 3 (for example, area 3-1, area 3-2, area 3-3, area 3-4), and area beam 4a is formed in the remaining four areas 3 at the second timing.
  • the timing is determined so as to form the signal, and the UE2 notifies the upstream signal instruction so that the UE2 transmits the measurement signal at the first and second timings.
  • the radio base station 1 receives the measurement signal transmitted by the UE 2 with the area beam 4a that can be formed.
  • the antenna unit 14, the transmission / reception unit 13, and the modem unit 12 process the measurement signal transmitted by the UE 2, and the power control unit 16 measures the received power as the reception quality of each area beam 4a based on the result. Then, the power control unit 16 of the radio base station 1 determines beam switching based on the measured reception quality. For example, it is determined that the area beam 4a having the best reception quality is used for communication with the UE, and when beam switching is necessary, the beam switching instruction is notified to the UE 2 (M13). At this time, along with the beam switching instruction, the reception power difference between the area beam 4a before beam switching and the area beam 4a after beam switching is notified. The received power difference can be obtained from the received power measured for the measurement signal transmitted by UE2.
  • UE2 determines the transmission power of uplink transmission after beam switching based on the received power difference notified in the procedure of M13 after beam switching, and performs uplink transmission (M14).
  • the power control unit 16 first transmits an uplink signal instruction to the UE 2 (step S4-1). Next, the power control unit 16 receives the measurement signal transmitted from the UE 2 with all the formable area beams 4a, and measures the received power (step S4-2). The power control unit 16 holds each received power measured. Then, the power control unit 16 determines the area beam 4a used for communication with the UE 2 based on the measurement result of the received power (step S4-3), and determines whether beam switching is necessary (step S4-4). ).
  • step S4-4 If the power control unit 16 determines that beam switching is necessary (step S4-4, Yes), the received power difference ⁇ P between the area beam 4a before and after beam switching based on the received power obtained in step S4-2. Is obtained (step S4-5). Then, the power control unit 16 notifies the UE 2 of a beam switching instruction and a received power difference ⁇ P (step S4-6). Note that ⁇ P is calculated by the same calculation as Expression (1) in the first embodiment.
  • step S5-1 The power control unit 26 of the UE 2 determines whether an uplink instruction signal has been received from the radio base station 1 (step S5-1).
  • the power control unit 26 transmits the measurement signal to the radio base station 1 at the transmission timing and the number of transmissions notified from the radio base station 1 (Ste S5-2). Then, the power control unit 26 determines whether or not a beam switching instruction has been received from the radio base station 1 (step S5-3).
  • the power control unit 26 determines the transmission power of the uplink transmission signal after beam switching based on the received power difference ⁇ P notified from the radio base station 1 (Step S5-4). Note that the transmission power is obtained by the same calculation as the equation (2) in the first embodiment.
  • Embodiment 4 and Embodiment 3 can be combined.
  • the power control unit 16 of the radio base station 1 determines to perform beam switching, the radio base station position information of the beam transmission source before the beam switching and the beam transmission source radio base station position after the beam switching. The information may be confirmed and it may be determined whether the radio base station position information is different before and after beam switching.
  • the power control unit 16 notifies the UE 2 that transmission power control is performed using a beam switching instruction and open loop control.
  • the power control unit 16 notifies the radio terminal to perform transmission power control based on the beam switching instruction, the received power difference, and the received power difference. To do.
  • the determination may be made by another method instead of the determination based on the radio base station position information before and after beam switching. For example, as a result of measurement in advance by the radio base station 1, it is determined whether or not the quality of the beam before switching and the beam after switching including the interference status are similar, and thus whether this control is applied, It can be determined whether only open-loop control is performed.
  • the radio base station 1 receives each beam capable of forming a measurement signal transmitted by the radio terminal, measures the received power as the reception quality, and based on the measured received power. Whether or not beam switching is performed is determined, and when beam switching is performed, a difference in received power for determining the transmission power after beam switching and beam switching is notified. Further, the radio terminal determines the transmission power based on the received power difference notified from the radio base station 1 after beam switching. Thereby, even in a wireless communication system in which beam switching is determined based on the measurement result of the reception quality of the measurement signal transmitted by the wireless terminal, transmission power control after the beam switching of the wireless terminal can be appropriately performed. it can.
  • Embodiment 5 FIG.
  • the radio communication system according to the above-described embodiment is a radio communication system on the premise that the transmission antenna gain and the reception antenna gain of the radio base station are the same.
  • beam transmission may not occur simultaneously in uplink and downlink when the transmit antenna gain and the receive antenna gain are different even in the same direction, that is, when there is no Beam Correspondence. Absent.
  • transmission power control of a radio terminal after beam switching in a radio communication system when the transmission antenna gain and the reception antenna gain of a radio base station are different will be described.
  • the configuration of the radio communication system 10 of this embodiment is the same as that of the first embodiment, and the configurations of the radio base station 1 and the radio terminal 2 are also the same as those of the first embodiment.
  • the operation of this embodiment will be described focusing on the difference from the first embodiment. It is assumed that the radio base station 1 of this embodiment performs both transmission beam forming and reception beam forming, and the beam 4 or area beam 4a represents both the transmission beam and the reception beam.
  • the transmission power TxP when the transmission antenna gain and the reception antenna gain of the radio base station 1 are the same and when they are different will be described.
  • the transmission antenna gain and the reception antenna gain of the radio base station 1 are the same, and the open power control and the closed loop control are mixed to control the transmission power, it is expressed by the relational expression (6). .
  • Pt and PLd in the equation (6) are related to the open loop control, and Pt represents a reception power value targeted by the radio base station 1.
  • PLd indicates a path loss value estimated by the radio terminal 2 and includes the path loss (power attenuation generated in radio transmission) and the transmission antenna gain of the radio base station 1 shown in the first to fourth embodiments.
  • Tc relates to closed-loop control, and is a power value by a transmission power control command sent from the radio base station 1 to the radio terminal 2 or an accumulated value thereof. For example, when closed loop control is not performed, TxP is obtained by the sum of Pt and PLd without considering Tc.
  • the power control unit 26 in the wireless communication system determines the transmission power TxP after beam switching based on the relational expression (7).
  • Pt, Tc, and PLd in equation (7) are the same as in equation (6).
  • PLd uses a path loss value obtained by measuring a beam to be used after switching in advance or a path loss value obtained from a result measured immediately after switching.
  • ⁇ Pd is the same as the equation (1), and is a value obtained by subtracting the received power P0 of the beam before switching from the received power P1 of the beam after switching in the beam switching generated in the downlink.
  • FIG. 17 shows the transmission power TxP and the radio power of the radio terminal 2 when the beam 4a-3 is switched to the beam 4a-4 in the radio communication system when the transmit antenna gain and the receive antenna gain of the radio base station 1 are different.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating received power of a base station 1. From left, the transmission power of the radio terminal 2 before beam switching (4a-3), the transmission power of the radio terminal 2 after beam switching (4a-4), and the radio base station after beam switching (4a-4) 1 shows the received power.
  • FIG. 17A shows the transmission power TxP obtained based on Expression (6) when there is a difference between the transmission antenna gain and the reception antenna gain of the radio base station 1.
  • FIG. 17B shows the transmission power TxP obtained based on Expression (7) when there is a difference between the transmission antenna gain and the reception antenna gain of the radio base station 1.
  • the attenuation of ⁇ Pd which is a value obtained by subtracting the reception power P0 of the beam before switching (beam 4a-3) from the reception power P1 of the beam after switching (beam 4a-4), is the transmission after beam switching. Since it is not considered when setting the power TxP, the TxP set based on the equation (6) is a power that does not satisfy the effective target received power indicating the signal received power that allows the base station received power to correctly demodulate the signal. Will be received.
  • TxP set based on Equation (7) TxP is determined such that the base station received power satisfies the effective target received power.
  • Equation (7) is used by using Pd_new updated by further adding new ⁇ Pd to ⁇ Pd_old so far as Equation (8) shown below. Based on the relational expression, the transmission power TxP after beam switching is newly determined.
  • the received power P0 of the beam 4a-3 is changed from the received power P1 of the beam 4a-4.
  • ⁇ Pd which is a value obtained by subtracting the reception power of the beam 4a-4 from the reception power of the beam 4a-5, is added by ⁇ Pd, which is the subtracted value, to obtain ⁇ Pd_new.
  • the radio base station 1 can receive the signal with the target reception power, the signal may not be correctly demodulated due to interference or the like.
  • the signal reception power that can correctly demodulate the signal is described in this specification. This is called effective target received power. While beam switching is not occurring, adjustment is made so that the target target received power is gradually reached at Tc.
  • the wireless terminal 2 is described as an operation for calculating ⁇ Pd.
  • the wireless base station 1 may notify ⁇ Pd.
  • the wireless base station 1 since the wireless terminal 2 reports the measurement result to the wireless base station 1, the wireless base station 1 can calculate ⁇ Pd by the power control unit 16. In this case, the radio base station 1 notifies the new ⁇ Pd information together with the beam switching instruction.
  • the transmission power TxP after beam switching is set based on the relational expression of Expression (7).
  • Pt used after switching from the beam 4a-3 to the beam 4a-4 is used.
  • Pt is updated as Pt_old and notified from the radio base station 1 to the radio terminal 2.
  • ⁇ Pd can be reflected in Tc, and a new Tc can be notified from the radio base station 1 to the radio terminal 2 at a prescribed Tc transmission timing.
  • the transmission power TxP after beam switching is set based on the relational expression of Expression (7).
  • uplink transmission power is determined using the reception power difference between the beam before switching and the beam after switching. Therefore, even if the downlink path loss value and the uplink path loss value are different, the radio base station 1 can acquire appropriate received power. Also, by reflecting ⁇ Pd on Pt or Tc, the parameters managed by the wireless terminal 2 are reduced, so that control is simplified.
  • Embodiment 6 when the transmit antenna gain and the receive antenna gain are different, only uplink beam switching occurs, and at that time, the downlink beam uses the same beam as before, and the downlink beam is The transmission power control in the case of using the path loss obtained from the measurement result is shown.
  • the configuration of the radio communication system 10 of this embodiment is the same as that of the fourth embodiment, and the configurations of the radio base station 1 and the radio terminal 2 are also the same as those of the fourth embodiment.
  • the operation of this embodiment will be described focusing on the difference from the fourth embodiment. It is assumed that the radio base station 1 of this embodiment performs both transmission beam forming and reception beam forming, and the beam 4 or area beam 4a represents both the transmission beam and the reception beam.
  • the power control unit 26 in the wireless communication system sets the transmission power TxP at the time of uplink signal transmission immediately after the uplink beam switching occurs, based on the relational expression (11) shown below. .
  • Pt and Tc in equation (11) are the same as in equation (6).
  • PLd is the latest path loss value obtained from the downlink signal measurement.
  • ⁇ Pu is a value obtained by subtracting the received power P0 of the beam before switching from the received power P1 of the beam after switching in the beam switching generated in the uplink.
  • FIG. 18 shows the transmission power TxP of the radio terminal 2 and the reception power of the radio base station 1 when the uplink beam is switched in the radio communication system when the transmission antenna gain and the reception antenna gain of the radio base station 1 are different.
  • FIG. FIG. 18A shows the transmission power TxP obtained based on Expression (6) when there is a difference between the transmission antenna gain and the reception antenna gain of the radio base station 1.
  • FIG. 18B shows the transmission power TxP obtained based on Expression (11) when there is a difference between the transmission antenna gain and the reception antenna gain of the radio base station 1.
  • FIG. 18 (a) from the left, the transmission power of the radio terminal 2, the reception power of the radio base station 1 before beam switching, and the reception power of the radio base station 1 after beam switching are shown.
  • FIG. 18B shows the transmission power of the radio terminal 2 before beam switching, the transmission power of the radio terminal 2 after beam switching, and the reception power of the radio base station 1 after beam switching are shown from the left.
  • ⁇ Pu which is a value obtained by subtracting the received power P0 of the beam before switching from the received power P1 of the beam after switching, is not considered when setting the transmission power TxP after beam switching.
  • TxP set based on (6) the base station received power is received at a power larger than the effective target received power indicating the signal received power that can correctly demodulate the signal, and the efficiency is deteriorated.
  • ⁇ Pu which is a value obtained by subtracting the reception power P0 of the beam before switching from the reception power P1 of the beam after switching, is considered when setting the transmission power TxP after beam switching.
  • TxP set based on Equation (11) the base station received power can be set to an appropriate value of TxP that satisfies the effective target received power.
  • beam switching is performed based on the relational expression (11) using Pu_new updated by adding new ⁇ Pu to ⁇ Pu_old as in the fifth embodiment.
  • a later transmission power TxP is newly determined.
  • ⁇ Pu is notified to the wireless terminal 2 by the wireless base station 1. Since the radio base station 1 measures the received power of each beam to determine uplink beam switching, the power control unit 16 can calculate ⁇ Pu. Further, instead of notifying ⁇ Pu alone, it is also possible to reflect the newly obtained ⁇ Pu to Pt and notify the radio terminal 2 from the radio base station 1 as a new Pt, and to reflect ⁇ Pu to Tc and to create a new Tc Can be notified from the radio base station 1 to the radio terminal 2 at a prescribed Tc transmission timing.
  • the radio base station 1 can determine whether to apply this control at the time of beam switching or only to perform open loop control.
  • the power control unit 16 notifies the UE 2 that transmission power control is performed using a beam switching instruction and open loop control.
  • the power control unit 16 performs transmission power control on the radio terminal 2 based on the beam switching instruction, the received power difference, and the received power difference. Notice. Further, the determination may be made by another method instead of the determination based on the radio base station position information before and after beam switching.
  • the radio base station 1 determines whether or not the quality of the beam before switching and the beam after switching including the interference status are similar, and thus whether this control is applied, It can be determined whether only open-loop control is performed.
  • uplink transmission power is determined using the reception power difference between the beam before switching and the beam after switching. Therefore, even if the downlink path loss value and the uplink path loss value are different, the radio base station 1 can acquire appropriate received power. Also, by reflecting ⁇ Pd on Pt or Tc, the parameters managed by the wireless terminal 2 are reduced, so that control is simplified.
  • Embodiment 7 FIG. In this embodiment, when the transmit antenna gain and the receive antenna gain are different, when downlink beam switching and uplink beam switching occur at the same time, and when path loss obtained from the measurement result of the downlink beam is used The transmission power control is shown.
  • the configuration of the radio communication system 10 of this embodiment is the same as that of the first and fourth embodiments.
  • the configurations of the radio terminal 2 and the radio base station 1 configuring the radio communication system 10 are the same as those in the first and fourth embodiments.
  • the power control unit 26 in the radio communication system uses the transmission power TxP at the time of uplink signal transmission immediately after downlink and uplink beam switching has occurred, based on the relational expression (12) shown below. Set.
  • the transmit beam gain and the receive beam gain are different, but even when downlink beam switching and uplink beam switching occur at the same time, the beam before switching and the beam after switching for each of downlink and uplink. Since the uplink transmission power is determined using the received power difference, the radio base station 1 can acquire appropriate received power even if the downlink path loss value is different from the uplink path loss value.
  • the case where only the radio base station 1 is performing beam forming has been described, but the case where the radio terminal 2 also performs beam forming is being considered in 3GPP. Even in this case, the measurement for beam switching determination is not different from the sequence shown in FIG. 6 or FIG.
  • the radio terminal 2 selects the optimum reception beam for each transmission beam of the radio base station 1, the gain of the reception beam is included in the path loss value. Based on this, PLd and ⁇ Pd are calculated.
  • the base station selects the optimum reception beam for each transmission beam of the radio terminal 2, and therefore the gain of the terminal transmission beam is also reflected in the value of ⁇ Pu. That is, whether or not the wireless terminal 2 is performing beamforming is not affected by the method described so far, and can be applied to the case where the wireless terminal 2 is performing beamforming.
  • the transmission power control method shown in the above embodiment is not limited to the PUCCH, but also to an uplink shared channel (PUSCH) for transmitting data, and an uplink channel quality measurement reference signal (SRS: Sounding Reference Signal).
  • PUSCH uplink shared channel
  • SRS Sounding Reference Signal
  • the configuration shown in the above embodiment shows an example of the content of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change a part of.

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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

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
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　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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