CN101170343B - 实现中继站稳态的方法及传输系统和传输设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种实现中继站稳态的方法及传输系统和传输设备。其中，所述方法包括：中继站由父节点在每帧广播的控制信令中，获取所述父节点发送的当前帧的帧序号、帧长度和指定接收中继控制信令的帧的帧序号，计算出所述指定帧的起始时刻；所述中继站确定所述指定帧中所述父节点发送中继控制信令的起始时刻；所述中继站从所述指定帧的起始时刻开始，广播导频和控制信令，并依据所述父节点发送中继控制信令的传输格式，从所述父节点发送中继控制信令的起始时刻开始接收中继控制信令，进入稳态。本发明使中继站进入实现了稳态。

Description

实现中继站稳态的方法及传输系统和传输设备

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及实现中继站稳态的方法及传输系统和传输设备。

背景技术

随着通信技术的不断发展，对接入速率的要求也在不断提高，为满足接入速率的要求，宽带无线接入(BWA)方式越来越受到人们的重视。基于IEEE802.16e标准建立的通信系统就是一种BWA通信系统。

在802.16e标准中，无线传输是在基站(BS)和用户站(SS)之间进行的，为使SS与BS进行数据收发，BS在每帧的帧头广播导频(Preamble)和控制信令(FCH、DL-MAP和UL-MAP)，并周期性地广播下行链路信道描述符(DCD)和上行链路信道描述符(UCD)；

SS收到BS广播的导频，实现与BS的下行链路物理层同步；

SS收到BS广播的帧控制头(FCH)，得到当前帧的信息；

SS收到BS广播的下行链路映射管理消息(DL-MAP)，得到当前帧的序号和长度，使得SS知道下一帧BS发射导频和控制信令的起始时刻；同时通过接收DL-MAP和DCD建立并保持与BS的DL媒体接入控制子层(MAC)同步，从而SS能够收到BS发射的其他DL数据；

SS通过接收上行链路映射管理消息(UL-MAP)和UCD获得发射测距码的机会，并向BS发射测距码，BS收到测距码后，不断调整SS发射的UL参数，直到符合BS的要求为止，从而BS能够接收到SS发射的UL数据；

由无线通信理论可知，发射频率越高，无线电波随距离衰减越快。802.16e通信系统的工作频率比较高，因而BS的覆盖范围十分有限。为此，IEEE 802工作组的16j任务组正在组建多跳无线中继通信系统标准，使新系统能够支持802.16e标准的SS通过1个或者多个中继站(RS)与BS进行通信，其中RS通过空中接口实现与BS、SS或其他RS的数据收发；

16j提案提出了一种同步广播帧结构的概念，即具有同步广播帧结构的RS在每帧的帧头广播SS可以识别的导帧和控制信令，同步广播帧的序号和长度与BS的相应帧的序号和长度相同，并且每个RS具有唯一标识且RS标识类型和BS标识类型相同，这样，SS获得RS广播的导频和控制信令后就认为获得了BS广播的导频和控制信令，从而使用和实现与BS的数据收发相同的方法实现了与RS的数据收发，RS负责传递SS和BS之间的数据信息，从而新系统扩大了BS的覆盖范围；

为此，16j提案提出了在同步广播帧结构中增加中继控制信令，父节点必须向中继站发射中继控制信令，使得中继站能够以同步广播帧结构进行信息传递。我们将以同步广播帧结构成功接收中继控制信令的状态称为稳态。但是，在具体应用中，当RS能够成功接收到父节点的控制信令后，如何让RS实现稳态，现有技术中却没有相应的技术方案。

发明内容

为此，本发明实施例所要解决的技术问题是：提供一种在多跳无线无线通信系统中使中继站进入稳态并保持稳态的方法及传输系统和中继设备。

以上发明目的是通过以下技术方案实现的。

一种中继站实现稳态的方法，应用于多跳无线通信系统，包括：中继站由父节点在每帧广播的控制信令中，获取所述父节点发送的当前帧的帧序号和帧长度，获取所述父节点指定接收中继控制信令的帧的帧序号，计算出所述指定帧的起始时刻；所述中继站确定所述指定帧中所述父节点发送中继控制信令的起始时刻；所述中继站从所述指定帧的起始时刻开始，广播导频和控制信令，并依据所述父节点发送中继控制信令的传输格式，从所述父节点发送中继控制信令的起始时刻开始接收中继控制信令，进入稳态。

上述方法中，所述计算所述指定帧的起始时刻的方法具体为：所述中继站根据获取的所述指定帧的帧序号，计算得到该指定帧的前一帧的帧序号；根据该指定帧的前一帧的帧序号，当所述中继站判断出接收到所述该指定帧的前一帧时，进一步通过该指定帧的前一帧的帧长度得到所述指定帧的起始时刻。

上述方法基础上，所述中继控制信令包括：当前帧的帧序号和帧长度，以及下一帧中继控制信令的传输格式；并且，获取所述中继控制信令后进一步包括：所述中继站根据所述当前帧的帧序号和帧长度，计算出下一帧的起始时刻；从所述下一帧的起始时刻起，所述中继站广播导频和控制信令，并根据所述下一帧中继控制信令的传输格式，所述中继站从所述父节点在所述下一帧发送中继控制信令的起始时刻开始接收中继控制信令，保持稳态。

上述方法中，所述父节点响应所述中继站的请求而指示所述中继站在指定的帧进入稳态；或者，所述父节点主动指示所述中继站在指定的帧进入稳态。

上述方法中，进一步所述中继站从所述指定帧的起始时刻起，在第一预设时长内，若无法接收到所述中继控制信令，则判定所述中继站未进入稳态；或/和，所述中继站接收到中继控制信令后，在第二预设时长内，若无法收到中继控制信令，则判定该中继站未保持稳态。

上述方法中，所述中继站确定所述指定帧中所述父节点发送中继控制信令起始时刻的方法具体为：所述中继站确定所述父节点在每一帧中发送中继控制信令相对于帧起始时刻的时间偏置；所述中继站依据帧的起始时刻以及所述时间偏置，获得所述父节点发送所述中继控制信令的起始时刻。

上述方法中，所述中继站进一步维护帧结构信息表，该表包含每个跳序号与所述时间偏置的对应关系；

所述帧结构信息表中，同一跳中继站节点的跳序号对应于用于计算父节点发送以及本跳中继站接收所述中继控制信令起始时刻的时间偏置；所述中继站确定所述时间偏置的方法具体步骤包括：所述中继站根据所述父节点的跳序号，计算出本中继站节点跳序号，所述中继站在所述帧结构信息表中，查找出所述本中继站跳序号对应的时间偏置；

或者，所述帧结构信息表中，同一跳中继站节点的跳序号对应于本跳中继站发送以及下一跳中继站接收所述中继控制信令的起始时刻；所述中继站确定所述时间偏置的方法具体步骤包括：所述中继站在所述帧结构信息表中，查找所述父节点跳序号对应的时间偏置。

上述方法中，所述父节点的跳序号通过以下方法获得：所述父节点在每帧中指示自己在当前帧所处的跳序号；或者，所述父节点在指示中继站进入稳态时向所述中继站发送自己在当前帧所处的跳序号。

上述方法中，所述中继站确定所述时间偏置的方法为：所述父节点依据预置的规则分别指定该父节点下一跳中继站的所述时间偏置。

上述方法中，所述中继控制信令进一步包括：父节点在当前帧向中继站发射数据的方式、中继站在当前帧向父节点发射数据和测距码的方式；所述中继站依据所述父节点在当前帧向中继站发射数据的方式，在所述当前帧接收所述父节点发射的数据；所述中继站依据所述中继站在当前帧向父节点发射数据和测距码的方式，向所述父节点发射数据和测距码。

一种传输设备，包括：基准时钟单元、接收单元、计算单元，发送单元；其中，所述基准时钟单元，用于为所述计算单元、所述接收单元和所述发送单元提供传输设备所在系统的基准时间；所述接收单元，用于接收当前帧的帧序号和帧长度；获取所述计算单元计算得到的所述的第一时间偏置对应的时刻，并从该时刻开始接收中继控制信令；所述计算单元，用于根据所述的当前帧的帧序号和帧长度计算下一帧的起始时刻；并且，相对于所述下一帧的起始时刻，计算得到预置的第一时间偏置所对应的时刻；所述发送单元，用于从所述下一帧的起始时刻开始广播导频和控制信令。

进一步，所述计算单元用于根据所述的当前帧的帧序号和帧长度计算下一帧的起始时刻；并且，相对于所述下一帧的起始时刻，计算得到预置的第一时间偏置所对应的时刻，以及相对于所述下一帧的起始时刻，计算得到预置的第二时间偏置所对应的时刻；所述发送单元用于从所述下一帧的起始时刻开始广播导频和控制信令；获取所述计算单元计算得到的第二时间偏置对应的时刻，并从该时刻开始发送中继控制信令。

优选的，所述传输设备还包括：判决单元、第一定时器，和/或第二定时器；第一定时器，用于从广播导频和控制信令的起始时刻开始计时；第二定时器，用于从接收单元接收到中继控制信令开始计时；

所述判决单元，用于从所述第一定时器开始计时起，判断在预置的第一时长内是否接收到所述的中继控制信令，若否，则判定该传输设备未实现稳态；或/和，所述判决单元，从所述第二定时器开始计时起，判断在预置的第二时长内未接收到所述的中继控制信令，若否，则判定该传输设备未实现稳态。

优选的，所述设备还包括：帧结构信息表单元，用于存储系统每个跳序号与所述时间偏置的对应关系；

所述计算单元，查找所述帧结构信息表单元，并获取本跳节点跳序号对应的时间偏置作为所述的第一时间偏置，获取下一跳节点跳序号对应的时间偏置作为第二时间偏置；或者，所述计算单元，查找所述帧结构信息表单元，并获取上一跳节点跳序号对应的时间偏置作为所述的第一时间偏置，本跳节点跳序号对应的时间偏置作为所述的第二时间偏置。

优选的。所述发送单元发送的控制消息中进一步包括：为下一跳节点中某个的传输设备分配的第一时间偏置。

一种传输系统，包括：传输父节点和传输子节点；其中，所述传输父节点，用于发送当前帧序号、帧长度和中继控制信令；所述传输子节点，包括接收单元、发送单元、基准时钟单元、计算单元；其中：所述基准时钟单元，为所述计算单元、所述接收单元和所述发送单元提供系统的基准时间；接收单元，用于接收所述当前帧的帧序号、以及帧长度；并且，获取所述计算单元计算的到的第一时间偏置对应的时刻，并从该时刻开始接收中继控制信令；所述计算单元，根据所述当前帧序号和帧长度计算下一帧的起始时刻；并且，相对于所述下一帧的起始时刻，计算得到预置的时间偏置所对应的时刻；发送单元，获取所述下一帧的起始时刻，并从该时刻起广播导频和控制信令。

优选的，所述传输子节点和传输父节点还包括帧结构信息表单元，用于存储系统每个跳序号与所述时间偏置的对应关系；所述计算单元，查找所述帧结构信息表单元，依据所述子节点跳序号对应的时间偏置或者依据所述父节点跳序号获得所对应的时间偏置。

优选的，所述传输子节点还包括：判决单元、第一定时器，和/或第二定时器；第一定时器，用于从广播导频和控制信令的起始时刻开始计时；第二定时器，用于从接收单元接收到中继控制信令开始计时；

判决单元，用于从所述第一定时器开始计时起，判断在预置的第一时长内是否接收到所述的中继控制信令，若否，则判定该传输设备未实现稳态；或/和，所述判决单元，从所述第二定时器开始计时起，判断在预置的第二时长内未接收到所述的中继控制信令，若否，则判定该传输设备未实现稳态。

上述系统中，所述父节点为基站或者中继站；所述子节点为中继站。

所述系统中，所述父节点为基站或者中继站；所述子节点为中继站。本发明中继站通过得到其广播导频和控制信令的起始时刻、及其接收父节点发送中继控制信令的起始时刻，从而在父节点指示中继站进入稳态的帧广播导频和控制信令，接收父节点发送的中继控制信令，进入稳态；中继站进入稳态后，通过在每一帧接收父节点发送的中继控制信令，得到下一帧广播导频和控制信令的起始时刻、及其接收父节点发送中继控制信令的起始时刻，从而在下一帧广播导频和控制信令，接收父节点发送的中继控制信令，保持稳态。于是，本发明实现了使中继站实现稳态的目的，本发明实施例实现了有中继站参与的传输系统，通过在系统中加入中继站，使得基站和用户站之间可以进行信息的交互。

附图说明

图1为有子稳态RS的稳态RS帧结构示意图；

图2为没有子稳态RS的稳态RS帧结构示意图；

图3为本发明使中继站实现稳态方法流程图；

图4为本发明传输设备第一实施例结构示意图；

图5为本发明传输设备第二实施例结构示意图；

图6为本发明传输设备第三实施例结构示意图；

图7为本发明传输系统实施例框图。

具体实施方式

本发明提供了一种实现中继站稳态的方法。该方法应用于多跳的无线通信系统。

其中，无线通信多跳支路可以表示为BS<->RS<->RS<->RS<->RS<->SS，其中“<->”表示各站通信使用的无线链路。RS个数可以是0、1或多个，SS可以是0或1个，称BS、RS和SS为节点，其中，所述BS为第0跳节点，与BS相距i(i为自然数)跳的节点为第i跳节点；称第i-1跳节点为第i跳节点的父节点，第i+1跳节点为第i跳节点的子节点，BS没有父节点；BS和RS可以是父节点，RS可以是子节点，最后一跳节点没有子节点。

该系统中，中继站的稳态是指中继站能够以同步广播帧结构进行信息传递的状态。其中，所述同步广播帧结构是中继站的一种帧结构类型，即中继站在每帧的帧头广播自己的导频和控制信令。

对于实现同步广播帧结构的中继站(RS)，一般地，它通过接收父节点发射的中继控制信令来实现稳态，通过向子RS节点发射中继控制信令来支持子RS节点实现稳态。图1所示为有子稳态RS的稳态RS帧结构，其中RS在一帧中接收和发射中继控制信令的先后顺序可以改变；在特殊情况下，如果稳态RS没有子稳态RS，则不发送中继控制信令，其帧结构示意图如图2所示。

下文以物理层采用正交频分复用多址接入(OFDMA)规范的通信系统环境为例，具体说明本发明的较佳实现方式。

对于物理层采用OFDMA规范的通信系统，帧结构是一种二维结构，两个维度分别是时间维度(单位是OFDMA符号序号)和频率维度(单位是子信道序号)。父节点在当前帧的第1个OFDMA符号广播导频，在后续OFDMA符号广播控制信令(FCH、DL-MAP和UL-MAP)，如果父节点在当前帧向中继站发射中继控制信令，则是在发射控制信令之后的OFDMA符号向中继站发射中继控制信令。父节点还会周期性地向中继站指示DL信道描述符(DCD)和UL信道描述符(UCD)。

在所述较佳实施例中，基站建立帧结构信息表，该表被发给需要进入稳态的RS；所述表结构参见表1，

表1：帧结构信息表

跳序号	接收中继控制信令的相对位置
		1
2
		…
N

在OFDMA系统中，用接收中继控制信令的OFDMA符号偏置表示表1中所示的接收中继控制信令的相对位置；所述接收中继控制信令的OFDMA符号偏置指示与帧的第一个OFDMA符号相隔的OFDMA符号数目。

由表1可知，对于跳序号相同的稳态RS，接收中继控制信令的起始时刻相对于帧的起始时刻是固定的。上一跳中继站发射中继控制信令的OFDMA符号偏置即为当前跳中继站接收中继控制信令的OFDMA符号偏置，可见，对于跳序号相同的稳态RS，发射中继控制信令的起始时刻相对于帧的起始时刻也是固定的。RS将自己所在节点的跳序号加1就得到了子节点的跳序号，进而依据表1中得到所述子节点接收中继控制信令的相对位置，亦即该RS发射中继控制信令的相对位置。

当接收中继控制信令的OFDMA符号偏置没有重复时，BS可以支持的最大跳数有限，假设为N，则帧结构信息表包括N项；因而，跳序号不同的稳态中继站对应于不同的接收中继控制信令的OFDMA符号偏置；

当所述多跳的无线通信系统中对接收中继控制信令的OFDMA符号偏置进行复用时(即跳序号不同的中继站接收中继控制信令的OFDMA符号偏置有重复)，则第kN+i跳中继站接收中继控制信令的OFDMA符号偏置与第i跳中继站接收中继控制信令的OFDMA符号偏置相同，其中k和i都是自然数，i≤N，帧结构信息表包括N项。

由于本发明的目的在于实现中继站的稳态，即目的在于使中继站建立并维护所述的同步广播帧结构并且以同步广播帧结构进行信息传递。因而，建立所述帧结构信息表的基础上，下文将进一步区分中继站的进入稳态和中继站的保持稳态两部分具体说明本发明较佳实施方式。

中继站进入稳态的前提是中继站可以接收父节点的DL数据并且可以向父节点发射UL数据，此时，中继站可收到父节点在每一帧中广播的当前帧的帧序号和帧长度，中继站进入稳态的过程如图3，包括：

步骤31：中继站向父节点发起进入稳态的请求；具体的，RS向父节点发射中继站请求管理消息(RL-REQ)以请求进入稳态。

步骤32：父节点收到所述请求管理消息(RL-REQ)后，向该中继站发送响应管理消息(RL-RSP)，该消息中包括指示RS进入稳态的帧的序号和帧结构信息表；

父节点向中继站指示自己的跳序号，具体的：父节点在每一帧的DL-MAP中都包括Relay_Entry_DL信息单元(IE)，并且在每一帧的Relay_Entry_DL信息单元中都包括该父节点在当前帧的跳序号；

可选的，父节点也可不在每一帧的Relay_Entry_DL单元中均包括所述在当前帧的跳序号，而只在指示中继站进入稳态的帧的前一帧的Relay_Entry_DL信息单元中包括自己在当前帧的跳序号；

本实施例推荐采用父节点在每帧中都指示跳序号的实现方式，该适用于基站和各跳中继站拥有同一个帧结构信息表的情况；父节点在每帧的DL-MAP中向RS指示自己在当前帧所处的跳序号，中继站扫描父节点时可以得到父节点跳序号，从而将父节点跳序号做为切换判决的依据。

父节点还会在指示中继站进入稳态的帧的前一帧的Relay_Entry_DL信息单元中包括下一帧RL-FCH的调制编码方式信息，只有在所述中继站进入稳态的帧进入稳态的中继站才能接收到该信息。

步骤33：当父节点没有稳态的子中继站节点时，父节点将自己的跳序号加1，即得到下一跳中继站的跳序号，依据所述跳序号查找帧结构信息表，从而得到父节点发送中继控制信令的OFDMA符号偏置，父节点还会将该父节点发送中继控制信令的OFDMA符号偏置保存到存储器中；当父节点已经有稳态的子中继站节点时，父节点从存储器中提取发送中继控制信令的OFDMA符号偏置；

所述中继站获得父节点的跳序号，将该跳序号加1得到本中继站所在节点的跳序号，依据所述跳序号查找帧结构信息表，得到接收中继控制信令的OFDMA符号偏置，中继站还会将该父节点发送中继控制信令的OFDMA符号偏置保存到存储器中。可知父节点发送中继控制信令的OFDMA符号偏置即为中继站接收中继控制信令的OFDMA符号偏置。

步骤34：中继站从父节点指定帧的起始时刻开始广播导频和控制信令，建立同步广播帧；父节点从帧中所述的接收中继控制信令的OFDMA符号偏置对应的时刻开始发送中继控制信令，中继站从该时刻开始接收中继控制信令；

具体的，中继站由父节点指示中继站进入稳态的帧序号，得到中继站进入稳态的帧的前一帧的帧序号；中继站在父节点在该前一帧发射的控制信令中得到该前一帧的当前帧长度，并将该帧长度与该前一帧的起始时刻相加，得到中继站发射导频和控制信令的起始时刻；中继站从中继站发射导频和控制信令的起始时刻开始，发射导频和控制信令；

中继站根据接收中继控制信令的OFDMA符号偏置，以及所述的发射导频和控制信令的起始时刻，得到接收父节点发射的中继控制信令的起始时刻；进而，中继站根据父节点发送中继控制信令的传输格式，即所述RL-FCH的调制编码方式，从接收父节点发射的中继控制信令的起始时刻开始，接收父节点发射的中继控制信令。

如上文所述，Relay_Entry_DL信息单元中，包括了所述的下一帧RL-FCH的调制编码方式；相应的，在该Relay_Entry_DL信息单元格式下，所述中继控制信令中应包括：RL-FCH和RL-MAP。所述RL-FCH中包括当前帧的信息，包括：父节点与中继站之间信息传输时PUSC区域的子信道分配方式、周期测距或者带宽请求上行链路区域配置与上一帧相比是否改变、RL-MAP的重复编码次数、RL-MAP的编码方式、及RL-MAP的长度；所述RL-MAP中包括：当前帧的序号和长度、父节点在当前帧向中继站发射数据的传输格式、中继站在当前帧向父节点发射数据的传输格式、中继站在当前帧向父节点发射测距码的发射区域和发射方式，当下一帧RL-FCH的调制编码方式改变时，还包括下一帧RL-FCH的调制编码方式。所述中继站接收到RL-MAP后，依据父节点在当前帧向中继站发射数据的传输格式、中继站在当前帧向父节点发射数据的传输格式、中继站在当前帧向父节点发射测距码的发射区域和发射方式，在当前帧接收父节点发射的数据、向父节点发射数据和/或测距码。所述中继站依据所述RL-FCH的调制编码方式获取RL-FCH中的信息，进而依据RL-FCH指示的RL-MAP的传输格式及长度来接收RL-MAP。

以上中继站完成了进入稳态的过程。之后，中继站通过接收来自父节点的中继控制信令，保持稳态；具体的：

中继站从当前帧获取的中继控制信令中获得当前帧的帧序号和帧长度，进而计算得到下一帧的起始时刻；若采用包括RL-FCH和RL-MAP的格式的中继控制信令，则在RL-FCH的调制编码方式在下一帧改变时，中继站还要从当前帧中继控制信令中获取下一帧RL-FCH的调制编码方式；

父节点依据存储器中保存的父节点发射中继控制信令的OFDMA符号偏置以及所述下一帧的起始时刻，计算得到下一帧中接收所述中继控制信令的起始时刻；

中继站依据存储器中保存的中继站接收中继控制信令的OFDMA符号偏置以及所述下一帧的起始时刻，计算得到下一帧中接收所述中继控制信令的起始时刻；

中继站从所述下一帧的起始时刻开始广播导频和控制信令，并且从所述下一帧中接收所述中继控制信令的起始时刻开始接收父节点发送的中继控制信令，中继站获取所述中继控制信令后，从中获取用于在再下一帧获取中继控制信令的信息。如此循环，从而保持了稳态；

RL-MAP中还包括父节点在当前帧向中继站发射数据的传输格式、中继站在当前帧向父节点发射数据的传输格式、中继站在当前帧向父节点发射测距码的发射区域和发射方式。中继站在接收到中继控制信令的帧，在接收到RL-MAP后，依据所述RL-MAP中包括的父节点在当前帧向中继站发射数据的传输格式、中继站在当前帧向父节点发射数据的传输格式、中继站在当前帧向父节点发射测距码的发射区域和发射方式，在当前帧接收父节点发射的数据、向父节点发射数据和/或测距码。

进一步的，中继站在建立同步广播帧时，从同步广播帧的起始时刻起，在第一预设时长内，若无法接收到所述中继控制信令，则判定中继站未进入稳态；中继站接收到中继控制信令后，在第二预设时长内，若无法收到中继控制信令，则判定该中继站未保持稳态。所述第一时长与所述第二时长可以相等也可以不同，本领域技术人员可依据具体需求进行设置。至此，上文具体说明了中继站进入并保持稳态的一较佳实施例。

以下具体列举上文实施例中使用到的信息单元(IE)及消息格式。具体如下：

RL-REQ消息用于中继站向父节点发起进入稳态的请求，其格式参见表2；

表2：RL-REQ消息格式：

句法	大小	注释
			RL-REQ_Message_Format(){
Management Message Type＝？
			TLV Encoded Information	可变	TLV规范
}

其中，RL-REQ包括如下TLV(类型/长度/值)：

请求进入稳态标识：0——请求进入稳态；

设置TLV可以灵活地对该消息进行扩展。

RL-RSP消息，用于父节点发起指示中继站进入稳态，其格式参见表3；

表3：RL-RSP消息的格式：

句法	大小	注释
			RL-RSP_Message_Format(){
Management Message Type＝？
			TLV Encoded Information	可变	TLV规范
}

其中，RL-RSP包括如下TLV：1)所述帧结构信息表；2)子中继站节点进入稳态的帧序号。

Relay_Entry_DL信息单元格式，参见表4；

表4：Relay_Entry_DL信息单元格式

句法	大小	注释
			Relay Entry DL IE(){
Extended-2 DIUC	4bits	RS DL IE＝0x0C
			Length	8bits
Hop number	4bits	当前帧的跳序号
			RL-FCH_Prefix		发射RL-FCH使用的调制编码方式
}

其中，当前帧的跳序号可以作为RS判断是否需要扫描或切换的一个参数；其中，该信息单元类型为新定义的DL-MAP扩展2型信息单元，因此符合802.16e标准的SS在读取DL-MAP时不能识别该信息单元，从而所述SS将忽略该IE；由于多跳无线中继通信系统的跳数不可能无限增加，应在15跳以内，因此设Hopnumber大小为4bits；由于上文发明实施例中父节点为所有子稳态RS统一发射同一个中继控制信令，因此无需注明RS ID。

RL-MAP格式，参见表5；

表5：RL-MAP格式

Syntax	Size	Notes
			RL-MAP_Message_Format(){
Management Message Type＝67	8bits
			PHY Synchronization Field	可变
DCD Count	8bits	DCD的改变次数累计值
			UCD Count	8bits	UCD的改变次数累计值
DL No.OFDMA symbols	8bits	DL子帧的OFDMA符号数
			for(i＝1；i＜＝n；i++){
RL-DL-MAP_IE()	可变
			}
Allocation Start Time	32bits	UL子帧开始的时刻
			UL No.OFDMA symbols	8bits	UL子帧的OFDMA符号数
for(i＝1；I＜＝m；I++){
			RL-UL-MAP_IE()	可变
}
			Change		0：下一帧RL-FCH的调制编码方式不变1：下一帧RL-FCH的调制编码方式改变
if(Change){
			RL-FCH_Prefix		从下一帧开始发射RL-FCH使用的调制编码方式
}
			If！(byte boundary){
Padding Nibble		填充以达到字节范围
			}
}

RL-DL-MAP_IE格式，参见表6；

表6：RL-DL-MAP_IE格式

Syntax	Size	Notes
			RL-DL-MAP_IE(){
DIUC	4bits
			N_CID	8bits	为该IE分配的CID数目
for(n＝0；n＜N_CID；n++){
			CID	16bits
}
			OFDMA Symbol offset	8bits
Subchannel offset	6bits
			Boosting	3bits	功率偏置
No.OFDMA Symbols	7bits
			No.Subchannels	6bits
Repetition Coding Indication	2bits	重复编码方式
			If！(byte boundary){
Padding Nibble		填充以达到字节范围
			}
}

RL-UL-MAP_IE格式，参见表7：

表7：RL-UL-MAP_IE格式

Syntax	Size	Notes
			RL-UL-MAP_IE(){
CID	16bits
			UIUC	4bits
if(UIUC＝＝12){
			OFDMA symbol offset	8bits
Subchannel offset	7bits
			No.OFDMA Symbols	7bits
No.Subchannels	6bits
			Ranging method	1bit	0-在1个符号上的带宽请求或周期测距1-在3个符号上的带宽请求或周期测距
Dedicated ranging indicator	1bit	0-非专用测距区域1-专用测距区域
			}else{
OFDMA symbol offset	8bits	相对于中继控制信令中的Allocation Start Time
			Duration	10bits	单位：OFDMA时隙
Repetition Coding Indication	2bits	重复编码方式
			}
If！(byte boundary){
			Padding Nibble		填充以达到字节范围
}
			}

如上文实施例中所述，该实施例的Relay_Entry_DL信息单元中包括下一帧RL-FCH的调制编码方式；相应的，该实施例中的中继控制信令包括：RL-FCH和RL-MAP。

相应的，本发明还提供了另外一种消息格式。具体的，在步骤32中所获得的Relay_Entry_DL信息单元中不指示所述的下一帧RL-FCH的调制编码方式，而是指示帧信息，所述帧信息中包括：父节点与中继站之间信息传输时PUSC区域的子信道分配方式、周期测距或者带宽请求上行链路区域配置与上一帧相比是否改变、RL-MAP的重复编码次数、RL-MAP的编码方式、及RL-MAP的长度。中继站获得所述帧信息后，将所述帧信息保存到存储器中。

在这种情况下，父节点发射的中继控制信令中只包括RL-MAP。中继站直接根据所述帧信息对RL-MAP进行解码。RL-MAP中包括：当前帧的序号和长度、父节点在当前帧向中继站发射数据的传输格式、中继站在当前帧向父节点发射数据的传输格式、中继站在当前帧向父节点发射测距码的发射区域和发射方式，以及当下一帧的帧信息改变时，还包括下一帧的帧信息改变的部分。当RL-MAP中指示下一帧的帧信息改变时，中继站根据RL-MAP中包括的下一帧的帧信息改变的部分更新自己在存储器中保存的帧信息。

以上实施例中及参照表2和表3，中继站采用RL-REQ的形式向父节点发送进入稳态的请求，父节点采用RL-RSP的形式将指示RS进入稳态的帧的序号和帧结构信息表发送给中继站；然而，本发明中，中继站向父节点请求信息的发送以及父节点将所述指示RS进入稳态的帧的序号和帧结构信息表向中继站的发送也可以使用MAC子头，本发明并不对所述信息发送的手段加以限制。进一步的，上述实施例中，所述父节点接收到中继站的请求后，发起中继站进入稳态；同样的，也可以由父节点主动发起指示RS进入稳态的信息，同样其形式可采用RL-RSP或者MAC子头。

在上文所述的本发明较佳实施例中，在中继站实现稳态过程中利用到所述的帧结构信息表，此时同一跳中继站收发中继控制信令的OFDMA符号偏置都是固定的，则在中继站实现稳态过程中，中继站只需要根据本节点的跳序号查找帧结构信息表，就得到了中继站收发中继控制信令的OFDMA符号偏置，从而减化了中继站确定收发中继控制信令的OFDMA符号偏置的处理过程，并且减少了父节点和中继站之间空中接口的信令开销。然而，BS也可以不建立帧结构信息表，此时父节点的RL-RSP中包括RS进入稳态的帧的序号和RS接收父节点发射的中继控制信令的OFDMA符号偏置，对于保持稳态的RS，如果RS需要指示其它RS进入稳态时，则根据无线链路特性或用户业务情况来决定发射中继控制信令的OFDMA符号偏置，不影响本发明的实施。

采用上述方法，本发明还实现了一种传输设备，见图4，包括：基准时钟单元41、接收单元42、计算单元43，发送单元44；

基准时钟单元41，用于为所述计算单元43、所述接收单元42和所述发送单元44提供传输设备所在系统的基准时间；接收单元42，用于接收当前帧的帧序号和帧长度；获取计算单元计算得到的所述的第一时间偏置对应的时刻，并从该时刻开始接收中继控制信令；计算单元43，用于根据所述的当前帧的帧序号和帧长度计算下一帧的起始时刻；并且，相对于所述下一帧的起始时刻，计算得到预置的第一时间偏置所对应的时刻；发送单元44，用于从所述下一帧的起始时刻开始广播导频和控制信令。

本发明还提供了第二种传输设备，参见图5，包括：基准时钟单元51、接收单元52、计算单元53，发送单元54，帧结构信息表单元55；

基准时钟单元51，用于为所述计算单元53、所述接收单元52和所述发送单元54提供传输设备所在系统的基准时间；

接收单元52，用于接收当前帧的帧序号和帧长度；获取计算单元计算得到的所述的第一时间偏置对应的时刻，并从该时刻开始接收中继控制信令；

计算单元53，用于根据所述的当前帧的帧序号和帧长度计算下一帧的起始时刻；并且，相对于所述下一帧的起始时刻，计算得到预置的第一时间偏置所对应的时刻；

发送单元54，用于从所述下一帧的起始时刻开始广播导频和控制信令；

帧结构信息表单元55，用于存储系统每个跳序号与所述时间偏置的对应关系；本发明方法中提出了两种表结构：

表1所示为第一种表单元结构，即本跳节点跳序号对应于该跳节点接收中继控制信令的第一时间偏置；在该表结构基础上，计算单元53，查找所述帧结构信息表单元55，并获取本跳节点跳序号对应的时间偏置作为所述的第一时间偏置，进而根据所述第一时间偏置以及下一帧的起始时刻计算得到下一帧中接收中继控制信令的时刻；

或者，所述帧结构信息表单元的另一结构为：父节点跳序号对应于子节点接收中继控制信令的第一时间偏置，亦即父节点发送中继控制信令的时间偏置(对于某个特定的节点，本发明中将用于发送中继控制信令的时间偏置成为第二时间偏置)；则在该表结构基础上，计算单元，查找所述帧结构信息表单元55，并获取上一跳节点跳序号对应的时间偏置作为所述的第一时间偏置。

在上述的第二种设备中，还可包括存储单元56，用于存储从所述帧结构信息表单元55中查找到的所述的第一时间偏置，当传输设备实现稳态，即实现了以同步广播帧结构成功接收中继控制信令的状态后，计算单元直接从所述存储单元获取所述的第一时间偏置，用于计算下一帧中接收中继控制信令的起始时刻。

本发明还提供了第三种传输设备，参见图6，包括：基准时钟单元61、接收单元62、计算单元63、发送单元64、帧结构信息表单元65、存储单元66、第一定时器67、第二定时器68、判决单元69；

其中所述基准时钟单元61、接收单元62、计算单元63、发送单元64、帧结构信息表单元65、存储单元66之间的连接关系即结构请参照本发明所提供的第二种传输设备相关部分的说明；

在此结构基础上，第一定时器67，用于从广播导频和控制信令的起始时刻开始计时；第二定时器68，用于从接收单元接收到中继控制信令开始计时；判决单元69，用于判断在预置的第一时长内是否接收到所述的中继控制信令，若否，则判定该传输设备未实现稳态；或者，判断在预置的第二时长内是否接收到所述的中继控制信令，若否，则判定该传输设备未实现稳态。

当以上所述的三种传输设备还具有下一跳节点时，所述计算单元，相对于所述下一帧的起始时刻，计算得到预置的第二时间偏置所对应的时刻；进而，所述的发送单元，获取所述计算单元计算得到的第二时间偏置对应的时刻，并从该时刻开始发送中继控制信令。

并且，在所述第二种传输设备和第三种传输设备中，当所述的帧结构信息表单元采用所述的第一种表单元结构时，计算单元可获取下一跳节点跳序号对应的时间偏置(如上文所述，该时间偏置为本节点的第二时间偏置，亦为该下一跳节点的第一时间偏置)；用于计算本节点传输设备发送中继控制信令的时刻。当所述的帧结构信息表单元采用所述的第二种表单元结构时，计算单元可获取本跳节点跳序号对应的时间偏置作为所述的第二时间偏置，用于计算本节点传输设备发送中继控制信令的时刻。进一步的，所述查找所述帧结构信息表单元得到的第二时间偏置还可保存在所述的存储单元中，则计算单元可直接从所述存储单元中获取所述的第二时间偏置。

上文所述的设备中，所述的第一时间偏置依据所述的帧结构信息表单元查找获得，然而对于不同的传输设备，即使出相同的节点，所述的第一时间偏置也可由其父节点分别指定，因而，当本发明所述的三种传输设备还具有下一跳节点时，所述发送单元发送的控制信令中进一步包括：为下一跳节点中某个的传输设备分配的第一时间偏置。

以上设备采用了本发明所提供的方法，该设备所采用的协议、消息格式、信息单元格式、帧结构信息表格式等内容请参照上文相关部分的说明。

本发明还提供了一种采用本发明所述方法及传输设备的传输系统，包括：传输父节点和传输子节点；

所述传输父节点，用于发送当前帧序号、帧长度和中继控制信令；

所述传输子节点，包括接收单元、发送单元、基准时钟单元、计算单元；其中：所述基准时钟单元，为所述计算单元、所述接收单元和所述发送单元提供系统的基准时间；接收单元，用于接收所述当前帧的帧序号、以及帧长度；并且，获取所述计算单元计算的到的第一时间偏置对应的时刻，并从该时刻开始接收中继控制信令；所述计算单元，根据所述当前帧序号和帧长度计算下一帧的起始时刻；并且，相对于所述下一帧的起始时刻，计算得到预置的时间偏置所对应的时刻；发送单元，获取所述下一帧的起始时刻，并从该时刻起广播导频和控制信令。

在上述系统结构基础上，所述传输子节点和传输父节点还包括帧结构信息表单元，用于存储系统每个跳序号与所述时间偏置的对应关系；计算单元，查找所述帧结构信息表单元，依据所述子节点跳序号对应的时间偏置或者依据所述父节点跳序号获得所对应的时间偏置。

在上述系统结构基础上，所述传输子节点还包括：判决单元、第一定时器，和/或第二定时器；其中，第一定时器，用于从广播导频和控制信令的起始时刻开始计时；判决单元，若在预置的第一时长内未接收到所述的中继控制信令，则判定该传输设备未实现稳态；第二定时器，用于从接收单元接收到中继控制信令开始计时；判决单元，若在预置的第二时长内未接收到所述的中继控制信令，则判定该传输设备未实现稳态。

参照图7，具体说明本发明传输系统70的结构。如图，该系统包括：

基站71，支持中继站72进入稳态并保持稳态，支持通过一个或多个稳态中继站72实现与用户站73的信息交互，所述基站71允许是父节点，但不允许是子节点；

中继站72，以同步广播帧结构传递用户站73、基站71或其它中继站的信息，并能够指示其它中继站进入稳态并保持稳态，其相对于基站为子节点，相对于其子节点为父节点，中继站允许是子节点或者是父节点；

用户站73，通过一个或多个中继站72实现与基站的信息交互，用户站73允许是子节点，但是不允许是父节点；

中继站72在每帧都从父节点广播的控制信令中得到父节点的当前帧序号和帧长度，中继站72的父节点向中继站发射指示中继站72进入稳态的信息，中继站72由该信息得到中继站72发射导频和控制信令的起始时刻、接收中继控制信令的起始时刻、及接收中继控制信令的传输格式，并由此进入稳态；

中继站72由父节点发射的中继控制信令，得到中继站下一帧发射导频和控制信令的起始时刻、接收中继控制信令的起始时刻、及接收中继控制信令的传输格式，在下一帧接收中继控制信令，而保持稳态。

其中，所述中继站72，在从父节点指定的帧的起始时刻开始广播导频和控制信令起，即建立同步广播帧起，若在预置的第一时长内未收到中继控制信令，则判定所述中继站72未进入稳态；在中继站72获得上一帧的中继控制信令起，若在预置的第二时长内未收到中继控制信令，则判定所述中继站72未保持稳态。进而触发RS重新请求进入稳态。

本发明所述系统的实现采用本发明所述的使中继站进入稳态并保持稳态的方法，因而本系统中采用的协议、消息格式、信息单元格式、帧结构信息表格式等内容请参照上文相关部分的说明。

本文以上以OFDMA(正交频分复用多址接入)通信系统环境为例说明了本发明的实现方式，然而，本发明仍不限于该制式的通信系统。以上上文所介绍的方法，其利用已有帧信息确定后续帧的起始时刻，进而以其为基础实现中继站的稳态。不同制式通信系统虽然帧信息表现形式不同，但仍都包涵实现本发明所需的帧信息，因此本领域技术人员可参照上文的描述将本发明应用于其他制式的通信系统。

以上对本发明所提供的实现中继站稳态的方法及传输系统和传输设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (20)

1.一种中继站实现稳态的方法，应用于多跳无线通信系统，其特征在于，包括：

中继站由父节点在每帧广播的控制信令中，获取所述父节点发送的当前帧的帧序号、帧长度和指定接收中继控制信令的帧的帧序号，计算出所述指定帧的起始时刻；

所述中继站确定所述指定帧中所述父节点发送中继控制信令的起始时刻；

所述中继站从所述指定帧的起始时刻开始，广播导频和控制信令，并依据所述父节点发送中继控制信令的传输格式，从所述父节点发送中继控制信令的起始时刻开始接收中继控制信令，进入稳态。

2.如权利要求1所述的中继站实现稳态的方法，其特征在于，所述计算所述指定帧的起始时刻的方法具体为：

所述中继站根据获取的所述指定帧的帧序号，计算得到该指定帧的前一帧的帧序号；

根据该指定帧的前一帧的帧序号，当所述中继站判断出接收到所述该指定帧的前一帧时，进一步通过该指定帧的前一帧的帧长度得到所述指定帧的起始时刻。

3.如权利要求2所述的中继站实现稳态的方法，其特征在于：

所述中继控制信令包括：当前帧的帧序号和帧长度，以及下一帧中继控制信令的传输格式；并且，获取所述中继控制信令后进一步包括：

所述中继站根据所述当前帧的帧序号和帧长度，计算出下一帧的起始时刻；

从所述下一帧的起始时刻起，所述中继站广播导频和控制信令，并根据所述下一帧中继控制信令的传输格式，所述中继站从所述父节点在所述下一帧发送中继控制信令的起始时刻开始接收中继控制信令，保持稳态。

4.如权利要求3所述的中继站实现稳态的方法，其特征在于，

所述父节点响应所述中继站的请求而指示所述中继站在指定的帧进入稳态；或者，所述父节点主动指示所述中继站在指定的帧进入稳态。

5.如权利要求3所述的中继站实现稳态的方法，其特征在于，

所述中继站从所述指定帧的起始时刻起，在第一预设时长内，若无法接收到所述中继控制信令，则判定所述中继站未进入稳态；或/和，

所述中继站接收到中继控制信令后，在第二预设时长内，若无法收到中继控制信令，则判定该中继站未保持稳态。

6.如权利要求1至5其中之一所述的中继站实现稳态的方法，其特征在于，所述中继站确定所述指定帧中所述父节点发送中继控制信令起始时刻的方法具体为：

所述中继站确定所述父节点在每一帧中发送中继控制信令相对于帧起始时刻的时间偏置；

所述中继站依据帧的起始时刻以及所述时间偏置，获得所述父节点发送所述中继控制信令的起始时刻。

7.如权利要求6所述的中继站实现稳态的方法，其特征在于，

所述中继站维护帧结构信息表，该表包含每个跳序号与所述时间偏置的对应关系；

所述帧结构信息表中，同一跳中继站节点的跳序号对应于用于计算父节点发送以及本跳中继站接收所述中继控制信令起始时刻的时间偏置；

所述中继站确定所述时间偏置的方法具体步骤包括：

所述中继站根据所述父节点的跳序号，计算出本中继站节点跳序号，所述中继站在所述帧结构信息表中，查找出所述本中继站跳序号对应的时间偏置；

或者，所述帧结构信息表中，同一跳中继站节点的跳序号对应于本跳中继站发送以及下一跳中继站接收所述中继控制信令的起始时刻；

所述中继站确定所述时间偏置的方法具体步骤包括：

所述中继站在所述帧结构信息表中，查找所述父节点跳序号对应的时间偏置。

8.如权利要求7所述的中继站实现稳态的方法，其特征在于，所述父节点的跳序号通过以下方法获得：

所述父节点在每帧中指示自己在当前帧所处的跳序号；或者，所述父节点在指示中继站进入稳态时向所述中继站发送自己在当前帧所处的跳序号。

9.如权利要求8所述的中继站实现稳态的方法，其特征在于，所述父节点在每帧指示自己在当前帧所处的跳序号后，进一步还包括：

中继站获得所述父节点在当前帧所处的跳序号；以及，

中继站根据所述父节点在当前帧所处的跳序号进行切换判决。

10.如权利要求6所述的中继站实现稳态的方法，其特征在于，所述中继站确定所述时间偏置的方法为：

所述父节点依据预置的规则分别指定该父节点下一跳中继站的所述时间偏置。

11.如权利要求6所述的中继站实现稳态的方法，其特征在于，

所述中继控制信令进一步包括：父节点在当前帧向中继站发射数据的方式、中继站在当前帧向父节点发射数据和测距码的方式；

所述中继站依据所述父节点在当前帧向中继站发射数据的方式，在所述当前帧接收所述父节点发射的数据；

所述中继站依据所述中继站在当前帧向父节点发射数据和测距码的方式，向所述父节点发射数据和测距码。

12.一种传输设备，其特征在于，包括：基准时钟单元、接收单元、计算单元，发送单元；

所述基准时钟单元，用于为所述计算单元、所述接收单元和所述发送单元提供传输设备所在系统的基准时间；

所述接收单元，用于接收当前帧的帧序号和帧长度；获取所述计算单元计算得到的第一时间偏置对应的时刻，并从该时刻开始接收中继控制信令；

所述计算单元，用于根据所述的当前帧的帧序号和帧长度计算下一帧的起始时刻；并且，相对于所述下一帧的起始时刻，计算得到预置的第一时间偏置所对应的时刻；

所述发送单元，用于从所述下一帧的起始时刻开始广播导频和控制信令。

13.如权利要求12所述的传输设备，其特征在于，进一步：

所述计算单元用于根据所述的当前帧的帧序号和帧长度计算下一帧的起始时刻；并且，相对于所述下一帧的起始时刻，计算得到预置的第一时间偏置所对应的时刻，以及相对于所述下一帧的起始时刻，计算得到预置的第二时间偏置所对应的时刻；

所述发送单元用于从所述下一帧的起始时刻开始广播导频和控制信令；获取所述计算单元计算得到的第二时间偏置对应的时刻，并从该时刻开始发送中继控制信令。

14.如权利要求12或13所述的传输设备，其特征在于，所述传输设备还包括：判决单元、第一定时器，和/或第二定时器；

第一定时器，用于从广播导频和控制信令的起始时刻开始计时；

第二定时器，用于从接收单元接收到中继控制信令开始计时；

所述判决单元，用于从所述第一定时器开始计时起，判断在预置的第一时长内是否接收到所述的中继控制信令，若否，则判定该传输设备未实现稳态；或/和，所述判决单元，从所述第二定时器开始计时起，判断在预置的第二时长内是否接收到所述的中继控制信令，若否，则判定该传输设备未实现稳态。

15.如权利要求14所述的传输设备，其特征在于，所述设备还包括：

帧结构信息表单元，用于存储系统每个跳序号与所述时间偏置的对应关系；

所述计算单元，查找所述帧结构信息表单元，并获取本跳节点跳序号对应的时间偏置作为所述的第一时间偏置，获取下一跳节点跳序号对应的时间偏置作为第二时间偏置；或者，

所述计算单元，查找所述帧结构信息表单元，并获取上一跳节点跳序号对应的时间偏置作为所述的第一时间偏置，本跳节点跳序号对应的时间偏置作为所述的第二时间偏置。

16.如权利要求14所述的传输设备，其特征在于，所述发送单元发送的控制消息中进一步包括：

为下一跳节点中某个传输设备分配的第一时间偏置。

17.一种传输系统，其特征在于，包括：传输父节点和传输子节点；

所述传输父节点，用于发送当前帧序号、帧长度和中继控制信令；

所述传输子节点，包括接收单元、发送单元、基准时钟单元、计算单元；其中：

所述基准时钟单元，为所述计算单元、所述接收单元和所述发送单元提供系统的基准时间；

接收单元，用于接收所述当前帧的帧序号、以及帧长度；并且，获取所述计算单元计算到的第一时间偏置对应的时刻，并从该时刻开始接收中继控制信令；

所述计算单元，根据所述当前帧序号和帧长度计算下一帧的起始时刻；并且，相对于所述下一帧的起始时刻，计算得到预置的时间偏置所对应的时刻；

发送单元，获取所述下一帧的起始时刻，并从该时刻起广播导频和控制信令。

18.如权利要求17所述的传输系统，其特征在于：

所述传输子节点和传输父节点还包括帧结构信息表单元，用于存储系统每个跳序号与所述时间偏置的对应关系；

所述计算单元，查找所述帧结构信息表单元，依据所述子节点跳序号获得对应的时间偏置或者依据所述父节点跳序号获得所对应的时间偏置。

19.根据权利要求18所述的传输系统，其特征在于，所述传输子节点还包括：判决单元、第一定时器，和/或第二定时器；

第一定时器，用于从广播导频和控制信令的起始时刻开始计时；

第二定时器，用于从接收单元接收到中继控制信令开始计时；

判决单元，用于从所述第一定时器开始计时起，判断在预置的第一时长内是否接收到所述的中继控制信令，若否，则判定该传输设备未实现稳态；或/和，所述判决单元，从所述第二定时器开始计时起，判断在预置的第二时长内是否接收到所述的中继控制信令，若否，则判定该传输设备未实现稳态。

20.据权利要求17至19其中之一所述的传输系统，其特征在于，所述父节点为基站或者中继站；所述子节点为中继站。

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