CN101370250A - 终端接入认知系统的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种终端接入认知系统的方法及终端，其主要包括：首先，检测认知系统中信道的接收信号能量，并在接收信号能量大于预定值的信道中接收获取认知系统信号；之后，在接收到认知系统信号的信道上检测其是否被授权用户占用，直到检测到未被授权用户占用的信道，并通过该未被授权用户占用的信道实现终端的接入。因此，本发明实施例的实现使得终端可以在未进行精确感知的情况下，直接根据接收信号能量选择接入的认知系统及信道，简化了终端接入过程听测量操作过程，从而大大缩短了需要检测的时间，缩短了终端接入过程需要占用时间。

Description

终端接入认知系统的方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种认知系统终端接入的实现方案。

背景技术

认知无线电技术是一种可以保证在不干扰授权用户的前提下，高效、灵活地使用频谱空洞的技术，其中，所述的频谱空洞是指在一定时间和空间下未被占用的频段。由于认知无线电技术能够有效提高针对有限的频谱资源的利用率，因此，近年来认知无线电技术逐渐得到业界的广泛关注。

基于认知无线电技术的认知系统具有感知信道能力，通过该感知功能确保认知系统能够在不干扰授权用户的情况下，灵活使用授权用户频段。若认知系统检测到授权用户占用信道，则在一定的时间内退出授权用户占用信道，保证授权用户能够正常使用相应信道。

在认知系统中，相应的感知功能是由系统内基站和终端共同完成的，即在终端初始接入认知系统时和接入认知系统后需要进行感知，并将感知结果反馈给基站，通过该分布式感知方式可以有效提高整个认知系统的感知能力，从而有效避免认知系统对授权用户的干扰。

接入认知系统的终端在进行感知过程中，既可以自主进行感知，也可以在基站的调度下进行感知。其中，对于工作信道内的感知具体需要在设置的静默期实现，所述的静默期是指为准确感知到工作信道内是否存在授权用户而设定的一个频率时间块，认知系统在该静默期内需要停止工作信道上的上、下行数据传输，并仅检测信道上可能存在的授权用户信号。

具体一点讲，终端接入认知系统的处理步骤具体可以包括：

步骤1，在电视信道执行授权用户感知，根据感知到的各信道相应的授权用户占用情况，创建频谱地图；

步骤2，扫描各个信道，查找确定从认知系统BS(基站)发出的SCH(超帧控制头)/FCH(帧控制头)；

具体可以为：对信道进行能量检测，即执行RSSI(接收信号强度指示)检测，根据检测结果，若RSSI大于预定的门限，则在该信道上继续寻找SCH/FCH，否则，寻找下一个信道，并进行相应的能量检测，直到找到相应的信道，并在该信道上寻找到SCH/FCH；

步骤3，在收到相应的SCH/FCH后，根据步骤1创建的频谱地图确认该SCH所在的信道，并确定该信道是否允许使用，若该信道可以使用，则执行步骤4，否则，即该信道不被允许使用，则执行步骤2，以重新确定新的信道，直到找到合适的接入信道为止，在找到合适的接入信道后执行步骤4；

在该步骤中，在确定该信道不被允许使用后，还可以根据预先设置的处理方式确定此时是否需要通知该信道上工作的认知系统，并要求其迅速退出当前信道，例如，可以设置在出现该情况时，通知相应认知系统，也可以设置为在出现该情况下时不做该通知处理，此时，相应的认知系统需要自行感知并退出该信道；

步骤4，终端通过该可以使用的信息与BS建立下行同步；

步骤5，等待并获得包含在信道描述消息中的上行传输参数；

步骤6，接入终端执行小区搜索操作，进行基本能力的协商处理；

步骤7、执行邻居网络发现操作，以确定邻居认知系统中的工作信道和候选信道，以便接入终端与邻居认知系统的共存；

步骤8、网络侧授权终端，即允许终端接入网络，并与终端之间交换密钥，以用于开展通信业务；

步骤9、终端注册到网络中；

步骤10，注册后的接入终端与网络侧建立连接，之后，便可以通过该连接获得服务。

可见，在上述处理过程中，通过执行所述的步骤1和步骤3实现了接入终端与授权用户共存，通过执行所述的步骤7实现了接入终端与其他邻居认知系统共存。

在上述实现方案中，为了更好地实现接入终端与授权用户和邻居认知系统的共存，接入终端还可以存储并上传初始测量报告，此时，相应的接入终端采用的接入处理过程具体可以包括：首先，在步骤1创建频谱地图过程中，保存检测结果作为初始测量报告；之后，在接入后，通过建立的连接将系统初始检测报告和邻居发现的结果返回基站。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

在上述处理过程中，用户终端在执行上述步骤1过程中需要执行大量的精确感知操作，以识别信号类型，为此，需要耗费较长的处理时间，导致终端接入延时较长。而这部分信息基站可能是已知的，上传该信息会耗费大量空口资源；而且，由于用户终端在未接入系统前，无法获知系统静默期，因此，其无法选择在系统的静默期内感知将要接入的认知系统的工作信道，导致感知的有效性无法得到保证。

发明内容

本发明的实施例提供了一种终端接入认知系统的方法及装置，以减少终端接入认知系统过程中需要占用的时间，提高终端接入的性能。

本发明实施例提供了一种终端接入认知系统的方法，包括：

检测认知系统中信道的接收信号能量，并在接收信号能量大于预定值的信道中接收认知系统信号；

在接收到认知系统信号的信道中检测出未被授权用户占用的信道，并通过该未被授权用户占用的信道实现终端的接入。

本发明实施例提供了一种终端，包括：

能量检测单元，用于检测认知系统中信道的接收信号能量；

门限判断单元，用于根据能量检测单元的检测结果判断接收信号能量是否大于预定值；

获取单元，用于根据所述门限判断单元的判断结果在接收信号能量大于预定值的信道中接收获取认知系统信号；

信号检测单元，用于在所述获取单元接收到认知系统信号的信道中检测出未被授权用户占用的信道作为接入信道；

接入单元，用于通过所述信号检测单元检测到的未被授权用户占用的信道实现终端的接入。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例的实现使得终端根据接收信号能量选择监听可能接入的信道，并且仅在监听到可能接入的认知系统信号的信道和相邻信道上精确感知授权用户占用的情况，简化了终端接入过程中，对整个频段内授权用户测量操作过程，从而大大缩短了需要检测的时间，缩短了终端接入过程需要占用时间。

附图说明

图1为本发明实施例一的处理过程示意图；

图2为本发明实施例二的处理过程示意图；

图3为本发明实施例提供的装置一的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的装置二的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例的实现可以减少不必要的或不准确的初始检测，从而达到减小终端接入系统的时延的目的。并且达到减少终端接入系统后所需要上报的初始检测报告占用的空口资源的目的。

本发明实施例具体是在确认收到认知系统信号的信道的相邻信道上进行授权用户信号类型检测，以便于通过未出现授权用户的信道接入网络。其中，所述的认知系统信号可以为SCH(超帧控制头)，也可以为FCH(帧控制头)。

具体可以包括：首先，检测认知系统中信道的接收信号能量，根据能量检测结果，在能量检测结果大于预定的检测门限的信道上，寻找超帧控制头SCH/FCH，如果寻找到SCH/FCH，则分别在该信道和相邻信道上进行信号类型检测，确认是否存在授权用户信号，并在确定没有授权用户信号的情况下，执行接入操作，即通过该未被授权用户占用的信道实现终端的接入。其中，若在该获取(即接收)到SCH的信道及其相邻信道上检测是否存在授权用户，若检测到授权用户，则重新从其他接收信号能量符合要求的信道上获取SCH/FCH继续进行检测等操作。

在上述处理过程中，相应的获取SCH/FCH的处理过程具体可以为：确定检测到的接收信号能量大于预定值的包含至少一个信道的一组信道，根据接收信号能量从高到低的顺序依次从该一组信道中的各信道上接收SCH/FCH，直到获得所述SCH；或者，也可以为：逐个检测接收信号能量大于预定值的信道，并从该信道上接收SCH，若获得到所述SCH/FCH，则过程结束，否则，检测下一信道的接收信号能量，直到获得所述SCH/FCH。

本发明实施例中，为了将终端检测的信息上报给网络侧，还可以存储RSSI检测结果符合预定要求的信道集合A，待接入系统工作信道集合B和邻居认知系统工作信道集合C，得到包含至少一个危险信道的危险信道集合H，例如相应的危险信道列表H∈(A∩B∩C)，之后，可以进一步根据该危险信道集合H和基站本地频谱地图，查找各危险信道中可能存在的授权用户，由基站统一调度或利用终端空闲时进行某些授权用户信号检测，从而提高网络侧资源调度管理的有效性。

本发明实施例中，终端具体可以通过扫描一段频率的方式接入网络，也可以通过针对逐个信道的扫描结果进行接入操作。下面将结合附图对本发明实施例的具体应用进行说明。

应用实施例一

在该实施例中，是通过扫描一段频率实现终端接入，如图1所示，相应的处理过程具体可以包括以下步骤：

步骤1，扫描一段频率上的所有信道，利用能量检测得到信号的接收信号强度指示RSSI，并按照检测获得的RSSI降序对各信息进行排序；

步骤2，存储检测结果中RSSI符合预定要求的信道信息，即将检测确定的接收能量强度大于预设门限的信道保存于集合A中。

步骤3，在对集合A进行排序后信道中，例如按照RSSI降序排列后的信道中，依次在信号能量最强的信道上扫描寻找SCH/FCH，直到在信道N上找到从BS发出的SCH/FCH；

在该步骤中，扫描寻找SCH/FCH的过程可以为：判断在预定时间内是否接收到SCH，如果接收到，则寻找到SCH/FCH，否则，在排序后的信道中选择新的信道并执行相应的扫描寻找SCH/FCH的操作；

步骤4，在收到超帧控制头SCH/FCH后，分别在N，N+1，N-1信道上，进行授权用户信号类型检测，如果存在授权用户信号，则根据预先设置的处理方式通知该信道上工作的认知系统，并要求其迅速退出，同时重新执行步骤3，重新在排序后的信道中扫描寻找SCH/FCH，直到找到不存在授权用户的相应信道；如果在各信道上均不存在授权用户信号，则切换回N信道上，等待物理帧；

步骤5，利用步骤4得到的SCH与BS建立下行同步；

步骤6，等待并获得包含在信道描述消息中的上行传输参数；

步骤7，获得待接入系统工作信道集合B和候选信道集合；

步骤8，执行小区搜索，协商基本能力，储存获得认知系统相关参数，以便为下次服务优先选择连接；

步骤9，执行邻居网络发现，得到邻居认知系统工作信道集合C和候选信道集合；

步骤10，对比步骤2中获得的较强RSSI信道集合A，步骤7中获得的待接入系统工作信道集合B和步骤9中获得的邻居认知系统工作信道集合C，得到危险信道列表H∈(A∩B∩C)。

步骤11，网络侧授权终端，即允许终端接入网络，并与终端之间交换密钥，以用于开展通信业务；

步骤12，终端注册到网络中；

步骤13，注册后的接入终端与网络侧建立连接，之后，便可以通过该连接获得服务；

在建立连接后，则将步骤10确定的危险信道列表H发送给服务基站，由服务基站进行相关处理，例如对比服务基站已经建立的频谱地图，查找危险信道列表中可能存在的授权用户，如果为不明信号，由基站统一调度，或在终端空闲时进行某些授权用户信号检测等。

需要说明的是，上述步骤10并不限定必需在步骤11之前完成，也可以在其他时刻执行，如步骤12之前等，总之，在上报危险信道列表H之前执行步骤10即可。

应用实施例二

在该实施例中，采用针对逐个信道进行扫描的方式实现终端接入，如图2所示，相应的处理过程具体可以包括以下步骤：

步骤1，针对多个信道逐个进行能量RSSI检测；

步骤2，根据能量检测结果，如果一个信道N的检测结果大于预定的门限值，则在该信道N上接收从BS发出的超帧控制头SCH/帧控制头FCH；

在该步骤中，寻找从BS发出的SCH的过程可以为：判断在预定时间内是否接收到SCH，如果接收到SCH，则执行步骤4，否则，在其他信道中选择新的信道并执行相应的寻找SCH的操作；

步骤3，储存检测过程中能量检测大于预定门限的且未找到SCH的信道，具体可以存储到信道集合A中；

步骤4，收到SCH/FCH，之后，分别在N，N+1，N-1信道上，进行信号类型检测，如果存在授权用户信号，则通知该信道上工作的认知系统，并要求其迅速退出，重新执行步骤1，重新在其他信道中寻找接收SCH/FCH，直到找到不存在授权用户的相应信道；如果在信道上不存在授权用户信号，则切换回N信道上，等待物理帧；

步骤5，利用步骤4收到的SCH/FCH与BS建立下行同步；

步骤6，等待并获得包含在信道描述消息中的上行传输参数；

步骤7，获得待接入系统工作信道B和候选信道列表；

步骤8，执行小区搜索，协商基本能力，储存获得认知系统相关参数，以便为下次服务优先选择连接；

步骤9，执行邻居网络发现，得到邻居认知系统工作信道集合C和候选信道集合；

步骤10，对比步骤，3中未找到SCH/FCH的信道集合A，步骤7中获得的待接入系统工作信道B和步骤9中获得的邻居认知系统工作信道集合C，得到危险信道集合H∈(A∩B∩C)；

步骤11，网络侧授权终端，即允许终端接入网络，并与终端之间交换密钥，以用于开展通信业务；

步骤12，终端注册到网络中；

步骤13，注册后的接入终端与网络侧建立连接，之后，便可以通过该连接获得服务；

在建立连接后，将步骤10确定的危险信道集合H发给服务基站，由服务基站进行相关处理，例如，对比服务基站建立的频谱地图，查找危险信道列表中可能存在的授权用户，如果为不明信号，由基站统一调度，或在终端空闲时进行某些授权用户信号检测等。

在本发明实施例中，假设认知系统工作在[N1，N2]频段范围，且每个信道带宽是M，则需要K＝(N2-N1)/M bits表示信道被占用的情况。此时，具体可以采用“1”表示信道属于危险信道列表，采用“0”表示信道不属于危险信道列表，或者，也可反之表示。在该K比特中，可以从高位到低位对应于最高频道到最低频道；或者，也可以从低位到高位对应于最低频道到最高频道。

具体地，相应的危险信道列表承载于初始检测报告中，通过相应的消息发送给认知系统，相应的初始检测报告的格式如下所示：

 

Syntax(语法)	size	Notes
			Initial_Measurement_Report_Format(){
Management Message Type	8bits	管理消息类型
			Channel list	K bits	危险信道列表
}

当然，也可以采用其他格式承载传递所述危险信道列表。

本发明实施例中，终端可能会关机或者与系统失去联系，此时，终端可能要重新接入，在终端重新接入的过程中，如果有先验信息，则在上次接入的信道上扫描SCH/FCH，如果没有，则在候选信道下扫描SCH/FCH，如果仍然没有收到SCH/FCH，则在上次存储的邻居基站工作信道上扫描，如果没有，则在邻居基站候选信道上扫描。如果都没有，则在其他信道上，利用本发明实施例提供的上述处理过程进行接入操作。

本发明实施例还提供了一种终端，其具体实现结构如图3和图4所示，具体可以包括以下处理单元：

(一)能量检测单元，用于检测认知系统中信道的接收信号能量，例如，通过检测信道中的RSSI进行信号强度的检测；

(二)门限判断单元，用于根据能量检测单元的检测结果判断接收信号能量是否大于预定值。

(三)获取单元，用于根据所述门限判断单元的判断结果在接收信号能量大于预定值的信道中接收获取认知系统信号；

该获取单元具体可以采用以下两种方式实现：

(1)方式一

可选地，如图3所示，该终端还可以包括第一信道集合存储单元，用于在所述能量检测单元完成针对一组信道的能量检测后，保存所述门限判断单元判断接收信号能量大于预定值的至少一个信道，即在门限判断单元每次判断当前信道的接收信号能量大于预定值后，保存当前信息并重新触发能量检测单元，直到预定的一组信道处理完成。

基于该第一信道集合存储单元，如图3所示，在所述的终端中，所述的获取单元具体可以包括：

第一接收单元，用于从所述第一信道集合存储单元中选择一个信道，并从该信道上接收认知系统信号；

第一判断单元，用于判断所述第一接收单元是否接收到所述认知系统信号，若接收到，则触发所述信号检测单元，否则，重新触发所述第一接收单元。

(2)方式二

在该方式中，具体是依次逐个扫描各个信道并进行相应的检测等处理，此时，参照图4所示，该获取单元具体也可以包括：

第二接收单元，用于获取所述门限判断单元的判断确定的大于预定值的一个信道，并从该信道上接收认知系统信号；

第二判断单元，用于判断所述第二接收单元是否接收到所述认知系统信号，若接收到，则触发所述信号检测单元，否则，扫描下一个信道，并触发所述能量检测单元。

(四)信号检测单元，用于在所述获取单元确定的获取到认知系统信号的信道中检测出未被授权用户占用的信道作为接入信道；

具体地，该信号检测单元可以包括：

授权信号检测单元，用于在所述获取单元获取到认知系统信号的信道中检测授权用户信号；

授权用户判断单元，用于判断所述授权信号检测单元是否在信道中检测到授权用户信号，并根据判断结果分别采取以下处理方式：

(1)若检测到，则重新触发所述获取单元或能量检测单元，其中，具体可以如图3所示，即触发所述获取单元从第一信道集合存储单元中重新选择一个信道，并执行从该信道接收认知系统信号的操作，或者，具体也可以如图4所示，即重新扫描下一个信道，触发能量检测单元执行能量检测的操作，并将该信道保存于所述第一信道集合存储单元中；

(2)若未检测到，则触发所述接入单元执行接入操作。

需要说明的是，所述的授权用户判断单元还可以与第一检测结果上报单元连接，且所述的第一检测结果上报单元用于在所述授权用户判断单元判断检测到授权用户后，将检测到授权用户的信道信息通过发送单元上报给网络侧，从而使得网络侧可以获取相应信息以便于根据该信息进行资源调度。

(五)接入单元，用于通过所述信号检测单元检测到的未被授权用户占用的信道实现终端的接入，具体可以通过发送单元向认知系统发送消息以实现接入。

在本发明实施例提供的所述的终端还可以将检测的结果上报给认知系统，以便于认知系统获取更多的信道检测信息，有利于合理及时的实现相应的资源调度操作，故该终端除可以包含所述第一信道集合存储单元外，还可以包括以下处理单元：

(1)第二信道集合存储单元，用于保存获取的认知系统的工作信道，即工作信道集合B；

(2)第三信道集合存储单元，用于保存获取的相邻认知系统的工作信道，即工作信道集合C；

(3)危险信道获取单元，用于在终端接入认知系统后，将所述第一信道集合存储单元中的接收信号能量大于预定值的信道集合(即信道集合A)去除所述第二信道集合存储单元中的认知系统的工作信道和所述第三信道集合存储单元中的相邻认知系统的工作信道后作为危险信道组，即危险信道集合H，并将该危险信道集合H通过发送单元上报给认知系统。

其中，相应的第一信道集合存储单元中的信道集合A具体可以为一组信道中所有接收信号能量大于预定值的信道的集合，也可以为接收信号能量大于预定值的信道中可以获取到认知系统信号的各信道的集合。

综上所述，本发明实施例的实现使得可以大大缩短需要检测的时间，进而缩短了接入时间；而且，本发明实施例中还存储了初始检测过程中得到危险信道列表，并在接入后将该危险信道列表(即危险信道集合)上传给认知系统BS，从而使得认知系统可以有效利用初始检测的部分信息；再者，本发明实施例的实现减少了需要返回的初始检测报告，从而减少了空口消耗。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种终端接入认知系统的方法，其特征在于，包括：

检测认知系统中信道的接收信号能量，并在接收信号能量大于预定值的信道中接收认知系统信号；

在接收到认知系统信号的信道中检测出未被授权用户占用的信道，并通过该未被授权用户占用的信道实现终端的接入。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的在接收信号能量大于预定值的信道中接收获取认知系统信号的步骤具体包括：

确定检测到的接收信号能量大于预定值的包含至少一个信道的一组信道，根据接收信号能量从高到低的顺序依次从该一组信道中的各信道上接收认知系统信号，直到获得所述认知系统信号；

或者，

获取检测到的接收信号能量大于预定值的信道，并从该信道上接收认知系统信号，若获得到所述认知系统信号，则过程结束，否则，触发检测下一信道的接收信号能量，直到获得所述认知系统信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的在获取到认知系统信号的信道中检测出未被授权用户占用的信道的步骤包括：

在该获取到认知系统信号的信道及其相邻信道上检测是否存在授权用户，若检测到授权用户，则在新的信道上重新执行获取认知系统信号的步骤，否则，确认该信道为检测出的未被授权用户占用的信道。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

分别获得待接入认知系统的工作信道，以及邻居认知系统中的工作信道，并在确定检测到的各个接收信号能量大于预定值的信道中去除所述的工作信道后获得的一个或多个信道作为危险信道组；

在终端接入认知系统后，将所述危险信道组上报给认知系统。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的将所述危险信道组上报给认知系统的步骤包括：

将承载着包含危险信道组的危险信道列表和消息类型信息的消息发送给认知系统。

6.一种终端，其特征在于，包括：

能量检测单元，用于检测认知系统中信道的接收信号能量；

门限判断单元，用于根据所述能量检测单元的检测结果判断接收信号能量是否大于预定值；

获取单元，用于根据所述门限判断单元的判断结果在接收信号能量大于预定值的信道中接收认知系统信号；

信号检测单元，用于在所述获取单元接收到认知系统信号的信道中检测出未被授权用户占用的信道作为接入信道；

接入单元，用于通过所述信号检测单元检测到的未被授权用户占用的信道实现终端的接入。

7.根据权利要求6所述的终端，其特征在于，该终端还包括第一信道集合存储单元，用于在所述能量检测单元完成针对一组信道的能量检测后，保存所述门限判断单元判断出的接收信号能量大于预定值的至少一个信道。

8.根据权利要求7所述的终端，其特征在于，所述的获取单元具体包括：

第一接收单元，用于从所述第一信道集合存储单元中选择一个信道，并从该信道上接收认知系统信号；

第一判断单元，用于判断所述第一接收单元是否接收到所述认知系统信号，若接收到，则触发所述信号检测单元，否则，重新触发所述第一接收单元。

9.根据权利要求7所述的终端，其特征在于，还包括：

第二信道集合存储单元，用于保存获取的认知系统的工作信道；

第三信道集合存储单元，用于保存获取的相邻认知系统的工作信道；

危险信道获取单元，用于在终端接入认知系统后，将所述第一信道集合存储单元中的接收信号能量大于预定值的信道集合去除所述第二信道集合存储单元中的认知系统的工作信道和第三信道集合存储单元中的相邻认知系统的工作信道后作为危险信道组，并将该危险信道组通过发送单元上报给认知系统。

10.根据权利要求6所述的终端，其特征在于，所述的获取单元具体包括：

第二接收单元，用于获取所述门限判断单元判断确定的接收信号能量大于预定值的一个信道，并从该信道上接收认知系统信号；

第二判断单元，用于判断所述第二接收单元是否接收到所述认知系统信号，若接收到，则触发所述信号检测单元，否则，扫描下一个信道，并触发所述能量检测单元。

11.根据权利要求6至10任一项所述的终端，其特征在于，所述的信号检测单元包括：

授权信号检测单元，用于在所述获取单元获取到认知系统信号的信道中检测授权用户信号；

授权用户判断单元，用于判断所述授权信号检测单元是否在信道中检测到授权用户信号，若检测到，则触发所述获取单元或能量检测单元，若未检测到，则触发所述接入单元。

12.根据权利要求11所述的终端，其特征在于，还包括第一检测结果上报单元，用于在所述授权用户判断单元判断检测到授权用户后，将检测到授权用户的信道信息上报给网络侧。

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