JP2016021686A - Cross polarization interference compensation device and cross polarization interference compensation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、両偏波伝送装置の受信装置における、交差偏波間干渉補償装置および交差偏波間干渉補償方法に関する。 The present invention relates to a cross-polarization interference compensation device and a cross-polarization interference compensation method in a receiver of both polarization transmission devices.
マイクロ波通信において、周波数利用効率を上げる方法として、直交する2つの偏波(垂直偏波(V偏波)と水平偏波(H偏波))を同一周波数で伝送する両偏波伝送方式が知られている。
両偏波伝送方式では、V偏波およびH偏波が同一周波数なので、伝搬路における反射や散乱等により互いに干渉信号を生じる。一方の偏波に対する他方の偏波は「交差偏波」と呼ばれ、一方の偏波が他方の偏波に干渉することは「交差偏波間干渉」と呼ばれている。受信側では、この交差偏波間干渉を抑制するための交差偏波間干渉補償が必要となる。受信装置に設けられる交差偏波間干渉補償器(XPIC:cross polarization interference canceller)の一例が特許文献1に開示されている。
交差偏波間干渉を補償するため、V偏波とH偏波の局部発振周波数をXPICにおいて同期させる方法がある。その方法として、ローカル同期方式とリファレンス同期方式が知られている。ローカル同期方式はローカル発振器が故障した場合に、両偏波の信号を出力できなくなるという問題がある。一方、リファレンス同期方式では、位相雑音が交差偏波間干渉補償の特性劣化を起こすという問題がある。
In microwave communication, as a method for improving frequency utilization efficiency, there is a dual polarization transmission method in which two orthogonal polarizations (vertical polarization (V polarization) and horizontal polarization (H polarization)) are transmitted at the same frequency. Are known.
In both polarization transmission systems, since the V polarization and the H polarization are the same frequency, interference signals are generated by reflection or scattering in the propagation path. The other polarization with respect to one polarization is called “cross-polarization”, and the fact that one polarization interferes with the other polarization is called “cross-polarization interference”. On the receiving side, cross polarization interference compensation is required to suppress this cross polarization interference. An example of a cross polarization interference canceller (XPIC: cross polarization interference canceller) provided in a receiving apparatus is disclosed in
In order to compensate for cross polarization interference, there is a method of synchronizing the local oscillation frequencies of V polarization and H polarization in XPIC. As the method, a local synchronization method and a reference synchronization method are known. The local synchronization method has a problem that signals of both polarizations cannot be output when the local oscillator fails. On the other hand, in the reference synchronization method, there is a problem that the phase noise causes the characteristic deterioration of the cross polarization interference compensation.
リファレンス同期方式の両偏波伝送における、位相雑音の抑圧方法の一例が、特許文献2に開示されている。図5は関連する交差偏波間干渉補償装置を含む受信装置の一構成例を示すブロック図である。
図5に示すように、受信装置は、RF(Radio Frequency)信号を受信するアンテナ3,3’と、RF信号をIF(Intermediate Frequency)信号に変換するミキサ4,4’と、ミキサ4,4’にRFローカル信号を供給するローカル発振器45,45’と、周波数を同期させるために基準信号をローカル発振器45,45’に供給する基準発振器46と、V偏波側の復調器5と、H偏波側の復調器5’とを有する。
復調器5は、直交復調器41,43と、ローカル発振器42と、DEM(demodulator:復調器)10と、XPIC130と、誤差検出器11と、位相雑音補償器12と、複素乗算器15と、加算器14とを有する。復調器5’は、復調器5と同様な構成である。
図6は図5に示した位相雑音補償器の構成例を示すブロック図である。位相雑音補償器12は、位相雑音検出器21と、乗算器22と、アキュムレータ23と、加算器24と、SIN/COSテーブル25とを有する。なお、図5および図6に示す構成と同様な構成が特許文献2に開示されているため、その詳細な説明を省略する。
特許文献2に開示された装置では、時間変化の遅い位相雑音の補正をXPIC130で行い、時間変化の速い位相雑音の補正を位相雑音補償器12で行っている。
An example of a method of suppressing phase noise in reference-synchronized dual polarization transmission is disclosed in Patent Document 2. FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of a receiving apparatus including a related cross-polarization interference compensating apparatus.
As shown in FIG. 5, the receiving apparatus includes antennas 3 and 3 ′ that receive an RF (Radio Frequency) signal, mixers 4 and 4 ′ that convert the RF signal into an IF (Intermediate Frequency) signal, and mixers 4 and 4.
The
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the phase noise compensator shown in FIG. The
In the apparatus disclosed in Patent Document 2, the XPIC 130 corrects phase noise that changes slowly in time, and the
特許文献2に開示された装置では、位相雑音を抑圧する回路として、XPICと位相雑音補償器の2つが設けられており、これら2つの回路は位相に対する追従速度が異なるため、制御が発散(競合)する可能性がある。この問題を、図7を参照して説明する。
図7に示す矢印のうち、交差偏波間干渉補償信号に対する位相雑音の抑圧に関して、上段の矢印で示す制御と下段の矢印で示す制御のうち、どちらの制御も可能となる。このように、位相雑音の抑圧に対する解が複数存在し、制御が発散(競合)してしまうおそれがある。
近年、通信処理にデジタル信号処理を多用するようになり、処理に時間を要するようになってきており、フィードバックデータを基にした複数個所で補正が引き起こす、制御の発散(競合)の危険性が高まってきており、その対策を検討する必要がある。
In the apparatus disclosed in Patent Document 2, two circuits, an XPIC and a phase noise compensator, are provided as circuits for suppressing phase noise. Since these two circuits have different tracking speeds with respect to phase, control is diverged (competition). )there's a possibility that. This problem will be described with reference to FIG.
Of the arrows shown in FIG. 7, regarding the suppression of the phase noise for the cross polarization interference compensation signal, either the control indicated by the upper arrow or the control indicated by the lower arrow can be performed. As described above, there are a plurality of solutions for the suppression of the phase noise, and there is a possibility that the control may diverge (compete).
In recent years, digital signal processing has been heavily used for communication processing, and processing has become time consuming.There is a risk of control divergence (competition) caused by correction at multiple locations based on feedback data. There is a need to consider countermeasures.
本発明は上述したような技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、位相雑音の抑圧制御の発散を防止可能にした交差偏波間干渉補償装置および交差偏波間干渉補償方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the technology, and provides a cross-polarization interference compensation device and a cross-polarization interference compensation method capable of preventing divergence of phase noise suppression control. The purpose is to do.
上記目的を達成するための本発明の交差偏波間干渉補償装置は、自偏波および異偏波の干渉を補償する交差偏波間干渉補償装置であって、
前記異偏波を所定の時間間隔で遅延させた複数の信号に対応して複数のタップ係数を乗算し、乗算結果を加算した値を交差偏波間干渉補償信号として出力するトランスバーサルフィルタと、
正規の前記自偏波および実際の前記自偏波の振幅差および位相差を示す誤差信号と前記異偏波とに基づいて前記複数のタップ係数を生成して前記トランスバーサルフィルタに供給するタップ係数制御回路と、
前記交差偏波間干渉補償信号と前記誤差信号に基づいて前記自偏波と前記異偏波の位相雑音を求める位相雑音補償器と、を有し、
前記タップ係数制御回路は、前記複数のタップ係数のうち、いずれか1つのタップ係数の位相を固定する構成である。
In order to achieve the above object, the cross polarization interference compensation device of the present invention is a cross polarization interference compensation device for compensating for interference between the own polarization and the different polarization,
A transversal filter that multiplies a plurality of tap coefficients corresponding to a plurality of signals obtained by delaying the different polarizations at a predetermined time interval, and outputs a value obtained by adding the multiplication results as a cross polarization interference compensation signal;
Tap coefficients that generate the plurality of tap coefficients based on the error signal indicating the amplitude difference and phase difference between the normal polarization and the actual polarization and the cross polarization and supply the tap coefficients to the transversal filter A control circuit;
A phase noise compensator for obtaining phase noise of the own polarization and the different polarization based on the cross polarization interference compensation signal and the error signal;
The tap coefficient control circuit is configured to fix the phase of any one of the plurality of tap coefficients.
また、本発明の交差偏波間干渉補償方法は、自偏波および異偏波の干渉を補償する交差偏波間干渉補償方法であって、
正規の前記自偏波および実際の前記自偏波の振幅差および位相差を示す誤差信号と前記異偏波とに基づいて複数のタップ係数を生成し、
前記異偏波を所定の時間間隔で遅延させた複数の信号に対応して前記複数のタップ係数を乗算し、乗算結果を加算した値を交差偏波間干渉補償信号として生成し、
生成された交差偏波間干渉補償信号と前記誤差信号に基づいて前記自偏波と前記異偏波の位相雑音を求めて前記交差偏波間干渉補償信号を補正し、
前記複数のタップ係数を生成する際、いずれか1つのタップ係数の位相を固定するものである。
Further, the cross polarization interference compensation method of the present invention is a cross polarization interference compensation method for compensating for interference between the own polarization and the different polarization,
A plurality of tap coefficients are generated based on the error signal indicating the amplitude difference and phase difference between the normal self polarization and the actual self polarization and the cross polarization,
Multiplying the plurality of tap coefficients corresponding to a plurality of signals obtained by delaying the different polarizations at a predetermined time interval, and generating a value obtained by adding the multiplication results as a cross polarization interference compensation signal,
Based on the generated cross-polarization interference compensation signal and the error signal, the cross-polarization interference compensation signal is corrected by obtaining phase noise of the own polarization and the different polarization,
When generating the plurality of tap coefficients, the phase of any one of the tap coefficients is fixed.
本発明によれば、位相雑音の抑圧制御が発散することを防止できる。 According to the present invention, it is possible to prevent the phase noise suppression control from diverging.
本実施形態の交差偏波間干渉補償装置の構成を説明する。図1は本実施形態の交差偏波間干渉補償装置の一構成例を示すブロック図である。
本実施形態の交差偏波間干渉補償装置は、XPIC13と、誤差検出器11と、位相雑音補償器12と、加算器14と、複素乗算器15とを有する。本実施形態は、図5に示すXPIC130の代わりに、図1に示すXPIC13が設けられている。
なお、本実施形態では、図5に示した復調器5,5’のそれぞれにおいて、主信号の元になる偏波を自偏波と称し、それと直交する他の偏波を異偏波と称する。例えば、復調器5にとっては、V偏波が自偏波となり、H偏波が異偏波となる。本実施形態では、図5および図6に示した構成と同様な構成についての説明を省略し、復調器5’の説明も省略する。
The configuration of the cross polarization interference compensation device of this embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of the cross polarization interference compensation device of the present embodiment.
The cross polarization interference compensation device of the present embodiment includes an XPIC 13, an
In this embodiment, in each of the
本実施形態のXPIC13の構成を、図1を参照して説明する。
図1に示すように、XPIC13は、トランスバーサルフィルタ30と、タップ係数制御回路35とを有する。XPIC13は、FIR(Finite Impulse Response)フィルタを含む適応制御型フィルタである。XPIC13は、異偏波信号が入力されると、誤差検出器11から受信する誤差信号を参照し、自偏波に混入した異偏波干渉波を打ち消す信号である交差偏波間干渉補償信号を生成する。
トランスバーサルフィルタ30は、直列に接続された遅延器31−1〜31−4と、遅延器31−1〜31−4に対応して設けられた乗算器32−1〜32−5と、乗算器32−1〜32−5の出力結果を加算する加算器33−1〜33−4とを有する。遅延器31−1〜31−4は異偏波の復調信号を所定の時間間隔で遅延させる。加算器33−4は乗算器32−1〜32−5の乗算結果を加算した値を交差偏波間干渉補償信号として複素乗算器15に出力する。
タップ係数制御回路35は、入力される自偏波の復調信号から得られる誤差信号と、入力される異偏波の復調信号との相関をとることにより各タップ係数を生成する。本実施形態では、タップ係数は実数部と虚数部からなる複素数である。実数部がI(同相)成分の係数に相当し、虚数部がQ(直交位相)成分の係数に相当する。図1では、乗算器32−1〜32−5に入力されるタップ係数を(a1+jb1)〜(a5+jb5)で表している。
時間をtとし、トランスバーサルフィルタ30に入力される信号をx(t)とし、トランスバーサルフィルタ30の出力をy(t)とし、誤差信号をe(t)すると、y(t)は式1で表される。また、実数部および虚数部のそれぞれのタップ係数wk(kは0〜4の任意の整数)は式2で表されることが知られている。ただし、タップ係数の修正にはLMS(Least Mean Square)アルゴリズムを用いるものとし、μを修正係数とする。
The configuration of the XPIC 13 of this embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the XPIC 13 includes a
The tap
If time is t, the signal input to the
式2に示すように、時刻(t+1)におけるタップ係数wkは、時刻tのタップ係数wkに、異偏波の復調信号と誤差信号の相関計算結果を加算したもので表される。このことから、ある時刻におけるタップ係数は1つ前までのタップ係数の和(積分値)に相関計算結果を加算したものになることがわかる。 As shown in Equation 2, the tap coefficient wk at time (t + 1) is expressed by adding the correlation calculation result between the demodulated signal of different polarization and the error signal to the tap coefficient wk at time t. From this, it is understood that the tap coefficient at a certain time is obtained by adding the correlation calculation result to the sum (integral value) of the previous tap coefficients.
本実施形態のタップ係数制御回路35は、タップ係数(a1+jb1)〜(a5+jb5)のうち、位相を固定するタップ係数を1つ決定し、決定したタップ係数の実数部を制御するが、虚数部をゼロに固定する。他のタップ係数については、タップ係数制御回路35は、実数部と虚数部の両方を制御する。図1では、タップ係数(a3+jb3)の虚数部をゼロに固定した場合を示す。
The tap
次に、本実施形態のタップ係数制御回路35がタップ係数の1つの位相を固定する方法を説明する。
図2は本実施形態のタップ係数制御回路による、位相の固定方法の動作を説明するための図である。図3は本実施形態のタップ係数制御回路による、位相の固定方法の動作手順を示すフローチャートである。
タップ係数制御回路35は、タップ係数(a1+jb1)〜(a5+jb5)のうち、位相を固定するタップ係数を決定する。ここでは、振幅の最も大きいタップ係数が図1に示した(a3+jb3)であるものとして、位相を固定するタップ係数に選択されたものとする。続いて、タップ係数制御回路35は、異偏波の復調信号と誤差信号の相関を計算する(ステップ101)。そして、タップ係数制御回路35は、虚数部のみ、1つ前までのタップ係数の和(積分値)と相関計算結果の符号を比較する(ステップ102)。
ステップ102の比較の結果、相関計算結果と積分値の符号が一致する場合、タップ係数制御回路35は、相関計算結果の符号を反転(×−1)させた後(ステップ103)、ステップ104に進む。ステップ102の比較の結果、相関計算結果と積分値の符号が相違する場合、タップ係数制御回路35は、積分値に相関計算結果を加算する(ステップ104)。ステップ104の処理の結果、タップ係数の虚数部がゼロになり、実数部のa3だけが残る。タップ係数制御回路35は、それ以外のタップ係数については、実数部と虚数部を算出する。
Next, a method for fixing one phase of the tap coefficient by the tap
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the phase fixing method by the tap coefficient control circuit of this embodiment. FIG. 3 is a flowchart showing the operation procedure of the phase fixing method by the tap coefficient control circuit of this embodiment.
The tap
If the correlation calculation result and the sign of the integral value match as a result of the comparison in
通常、複数のタップ係数は互いに他のタップ係数につられて変化する。本実施形態のように、複数のタップ係数のうち、1つのタップ係数の虚数部をゼロにすると、そのタップ係数が実数部のみとなり、位相に関して固定される。虚数部に関して、1箇所が固定されると、他のタップ係数の虚数部は他のタップ係数につられて変化しなくなる。その結果、XPICでは、位相雑音の抑制機能が放棄される。
なお、位相を固定するタップ係数として、振幅が最も大きいタップ係数を選択する場合で説明したが、位相を固定するタップ係数は振幅の最も大きいものに限定されない。振幅が最も大きいタップ係数は他のタップ係数に比べて信頼性が高いという利点がある。
Usually, a plurality of tap coefficients change according to other tap coefficients. As in this embodiment, when the imaginary part of one tap coefficient among the plurality of tap coefficients is set to zero, the tap coefficient becomes only the real part and is fixed with respect to the phase. With respect to the imaginary part, when one place is fixed, the imaginary part of other tap coefficients is not changed by other tap coefficients. As a result, in XPIC, the phase noise suppression function is abandoned.
Although the case where the tap coefficient having the largest amplitude is selected as the tap coefficient for fixing the phase has been described, the tap coefficient for fixing the phase is not limited to the one having the largest amplitude. The tap coefficient with the largest amplitude has the advantage of higher reliability than other tap coefficients.
次に、本実施形態の交差偏波間干渉補償装置による交差偏波間干渉補償方法を説明する。図4は本実施形態の交差偏波間干渉補償方法の手順を示すフローチャートである。
タップ係数制御回路35は、正規の自偏波と実際の自偏波の振幅差および位相差から検出された誤差信号と異偏波とに基づいて複数のタップ係数を生成する。その際、タップ係数制御回路35は、複数のタップ係数のうち、いずれか1つのタップ係数の位相を固定する。そして、トランスバーサルフィルタ30は、異偏波を所定の時間間隔で遅延させて生成した複数の信号に対応して上記の複数のタップ係数を乗算し、乗算結果を加算した値を交差偏波間干渉補償信号として生成して出力する(ステップ201)。
位相雑音補償器12は、交差偏波間干渉補償信号と誤差信号に基づいて自偏波と異偏波の位相雑音差分を求めて位相回転器となる複素乗算器15に出力する。複素乗算器15は、位相雑音差分を抑圧する方向に、トランスバーサルフィルタ30から出力される交差偏波間干渉補償信号の位相を制御する。このようにして、交差偏波間干渉補償信号の位相雑音が補正される(ステップ202)。
Next, a cross polarization interference compensation method by the cross polarization interference compensation device of this embodiment will be described. FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of the cross polarization interference compensation method of this embodiment.
The tap
The
上述したように、本実施形態の位相雑音抑圧方法は、XPICでは、位相雑音の抑制機能が放棄される。そのため、位相雑音を抑圧できる回路が1つになることで、解が一意に決まり、制御が発散(競合)する可能性がなくなる。 As described above, in the phase noise suppression method of the present embodiment, the phase noise suppression function is abandoned in XPIC. For this reason, since there is only one circuit capable of suppressing the phase noise, the solution is uniquely determined, and there is no possibility that control will diverge (compete).
通常、交差偏波間干渉補償は、振幅方向と位相方向の制御を、複素数のタップ係数を用いることで同時に行っている。本実施形態では、複数のタップ係数のうちの1つを実数のみで制御している。これにより、交差偏波間干渉補償器では、位相雑音を抑圧することができなくなり、位相雑音補償器で求められる位相雑音が位相回転器によって抑圧されることになる。交差偏波間干渉補償器と位相回転器による、位相雑音補正に対する競合がなくなるため、位相雑音の抑圧制御が発散(競合)することを防止することができる。 In general, cross polarization interference compensation is performed simultaneously by controlling the amplitude direction and the phase direction by using complex tap coefficients. In the present embodiment, one of the plurality of tap coefficients is controlled only by a real number. As a result, the cross-polarization interference compensator cannot suppress the phase noise, and the phase noise obtained by the phase noise compensator is suppressed by the phase rotator. Since there is no competition for phase noise correction between the cross polarization interference compensator and the phase rotator, it is possible to prevent the phase noise suppression control from diverging (competing).
13 交差偏波間干渉補償器(XPIC)
30 トランスバーサルフィルタ
35 タップ係数制御回路
13 Cross polarization interference compensator (XPIC)
30
Claims (6)
前記異偏波を所定の時間間隔で遅延させた複数の信号に対応して複数のタップ係数を乗算し、乗算結果を加算した値を交差偏波間干渉補償信号として出力するトランスバーサルフィルタと、
正規の前記自偏波および実際の前記自偏波の振幅差および位相差を示す誤差信号と前記異偏波とに基づいて前記複数のタップ係数を生成して前記トランスバーサルフィルタに供給するタップ係数制御回路と、
前記交差偏波間干渉補償信号と前記誤差信号に基づいて前記自偏波と前記異偏波の位相雑音を求める位相雑音補償器と、を有し、
前記タップ係数制御回路は、前記複数のタップ係数のうち、いずれか1つのタップ係数の位相を固定する、交差偏波間干渉補償装置。 A cross-polarization interference compensator that compensates for self-polarization and cross-polarization interference,
A transversal filter that multiplies a plurality of tap coefficients corresponding to a plurality of signals obtained by delaying the different polarizations at a predetermined time interval, and outputs a value obtained by adding the multiplication results as a cross polarization interference compensation signal;
Tap coefficients that generate the plurality of tap coefficients based on the error signal indicating the amplitude difference and phase difference between the normal polarization and the actual polarization and the cross polarization and supply the tap coefficients to the transversal filter A control circuit;
A phase noise compensator for obtaining phase noise of the own polarization and the different polarization based on the cross polarization interference compensation signal and the error signal;
The tap coefficient control circuit is a cross polarization interference compensation device that fixes a phase of any one of the plurality of tap coefficients.
前記タップ係数が複素数であり、
前記タップ係数制御回路は、位相を固定するために、前記いずれか1つのタップ係数の虚数部をゼロに設定する、交差偏波間干渉補償装置。 In the cross polarization interference compensation device according to claim 1,
The tap coefficient is a complex number;
The cross polarization interference compensation device, wherein the tap coefficient control circuit sets an imaginary part of any one of the tap coefficients to zero in order to fix the phase.
前記タップ係数制御部は、前記虚数部をゼロに設定するタップ係数として、前記複数のタップ係数のうち、振幅が最も大きいタップ係数を選択する、交差偏波間干渉補償装置。 In the cross polarization interference compensation device according to claim 2,
The cross-polarization interference compensating apparatus, wherein the tap coefficient control unit selects a tap coefficient having the largest amplitude among the plurality of tap coefficients as a tap coefficient for setting the imaginary part to zero.
正規の前記自偏波および実際の前記自偏波の振幅差および位相差を示す誤差信号と前記異偏波とに基づいて複数のタップ係数を生成し、
前記異偏波を所定の時間間隔で遅延させた複数の信号に対応して前記複数のタップ係数を乗算し、乗算結果を加算した値を交差偏波間干渉補償信号として生成し、
生成された交差偏波間干渉補償信号と前記誤差信号に基づいて前記自偏波と前記異偏波の位相雑音を求めて前記交差偏波間干渉補償信号を補正し、
前記複数のタップ係数を生成する際、いずれか1つのタップ係数の位相を固定する、交差偏波間干渉補償方法。 A cross-polarization interference compensation method that compensates for self-polarization and cross-polarization interference,
A plurality of tap coefficients are generated based on the error signal indicating the amplitude difference and phase difference between the normal self polarization and the actual self polarization and the cross polarization,
Multiplying the plurality of tap coefficients corresponding to a plurality of signals obtained by delaying the different polarizations at a predetermined time interval, and generating a value obtained by adding the multiplication results as a cross polarization interference compensation signal,
Based on the generated cross-polarization interference compensation signal and the error signal, the cross-polarization interference compensation signal is corrected by obtaining phase noise of the own polarization and the different polarization,
A cross polarization interference compensation method for fixing a phase of any one tap coefficient when generating the plurality of tap coefficients.
前記タップ係数が複素数であり、
位相を固定するために、前記いずれか1つのタップ係数の虚数部をゼロに設定する、交差偏波間干渉補償方法。 In the cross polarization interference compensation method according to claim 4,
The tap coefficient is a complex number;
A cross-polarization interference compensation method for setting the imaginary part of any one of the tap coefficients to zero in order to fix the phase.
前記虚数部をゼロに設定するタップ係数として、前記複数のタップ係数のうち、振幅が最も大きいタップ係数を選択する、交差偏波間干渉補償方法。 In the cross polarization interference compensation method according to claim 5,
A cross-polarization interference compensation method for selecting a tap coefficient having the largest amplitude among the plurality of tap coefficients as a tap coefficient for setting the imaginary part to zero.
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WO2021084592A1 (en) * | 2019-10-28 | 2021-05-06 | ソニー株式会社 | Information processing device, communication device, information processing method, communication method, information processing program, and communication program |
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