CN101507138A - 具有系统调度器的方法和装置 - Google Patents

Abstract

简单而言，根据本发明的实施例，提供了用于调度无线系统资源的无线通信系统和方法。无线通信资源由第一和第二无线通信设备使用。第一和第二通信设备在基本相同的时频资源上，根据预先确定的分集方案来发送空时分组码。

Description

具有系统调度器的方法和装置

背景技术

与当前和早先的无线技术相比，下一代蜂窝网络(例如，长期演进(LTE)蜂窝系统)可提供较高的数据率。为了获得较高的数据率，可以使用不同的多输入多输出(MIMO)技术。通常，MIMO方案通过不同的特征表现出来。例如，MIMO使用了分集方案(例如Alamouti空时分组码、空时格状码/Turbo码等)，MIMO还使用了复用方案。

与单输入单输出(SISO)信道相比，分集方案限制了整个信道变化并且对每个链路的信噪比(SNR)产生影响，因此分集方案提高了单个链路的服务质量(QoS)。在复用方案中，网络调度器将基本上相同的时频(T/F)资源分配给多个用户进行共享，通过接收机和/或发射机(Rx/Tx)波束形成技术或通过在接收机的干扰消除/抑制技术来除去干扰。在根据这些分集方案进行操作的无线系统中，由于干扰的快速变化，使得用户链路的信噪比(SNR)受到较大变化。因此，使得每个链路的QoS降级。

附图说明

本说明书的结论部分具体地指出和清楚地主张了本发明的主题。然而，通过参考以下结合附图的详细描述，可以更好地理解本发明的组织和操作方法及其目标、特征和优点，其中：

图1是根据本发明示例性实施例的无线通信系统的示意图；

图2是根据本发明示例性实施例的OFDM复用方案的时间符号/频隙示意图；

图3是根据本发明另一个示例性实施例的SC-FDMA复用方案的时间符号/频隙示意图；

图4和图5是根据本发明实施例有助于说明无线通信系统性能的图。

应当理解的是，为了简单和清楚的说明，图中所示元件没有必要按比例绘制。例如，为了清晰起见，有些元件的尺寸相对于其它元件是放大的。此外，为了适当的说明，附图标记在多幅图中重复出现以便表示相同的或类似的元件。

具体实施方式

为了透彻地理解本发明，在下文的详细描述中给出了许多具体的细节。但本领域普通技术人员应当理解的是，本发明也可以不用这些具体细节来实现。在另一些范例中，为了不混淆对本发明的理解，没有示出公知的方法、过程、组件和电路的具体细节。

下文详细描述的部分根据计算机存储器内的算法和对数据比特或二进制数字符号操作的符号表示来示出。本领域普通技术人员为了将他们工作的内容与本领域其他技术他人员进行交流，在数据处理和信号处理方面使用了算法描述和表示技术。

除非特别指明，否则，从以下讨论明显可知的是，在整个说明书中使用的例如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”等术语指的是计算机或计算系统或类似电子计算设备的动作和/或过程，上述设备或计算系统或类似设备将在计算系统的寄存器和/或存储器内表示成物理(例如电子)量的数据进行操作和/或转换成在计算系统的寄存器、存储器或其它信息存储、传送或显示设备内类似表示成物理量的其它数据。此外，在整个说明书中使用的术语“多个”用来描述两个或多于两个的组件、设备、元件和参数等。例如，“多个移动站”表示两个或多于两个的移动站。

应当理解的是，本发明应用广泛。尽管本发明不限于此，但本文公开的电路和技术可应用于很多装置中，例如无线电系统的发射机和/或接收机。仅通过举例的方式来说明，意欲包括在本发明范围内的发射机和/或接收机可以包括在无线局域网(WLAN)、双向无线电通信系统、数字通信系统、模拟通信系统发射机、蜂窝无线电话通信系统、LTE蜂窝通信系统、城市无线局域通信系统(MWLAN)等中。

意欲在本发明范围内的蜂窝无线电话通信系统的类型包括(但不限于)：宽带码分多址(WCDMA)、全球移动通信系统(GSM)、通用分组无线业务(GPRS)、扩展GPRS、基于全球演进的扩展数据速率(EDGE)等。

首先参考图1，示出了根据本发明示例性实施例的无线通信系统100。尽管本发明的范围不限于此，但如果需要的话，无线通信系统包括至少一个基站(BS)110及移动站120和140。在本发明的示例性实施例中，MS 120和MS 140具有类似结构。因此，本文仅详细描述了一个MS(例如，MS 120)的结构和操作。

根据本发明的示例性实施例，发射机130包括信息(INFO)源132、调制器(MOD)134、编码器136以及天线137和天线139。MS 140包括发射机141以及天线148和天线149。发射机141包括信息(INFO)源142、调制器(MOD)144和编码器146。基站110包括调度器112以及天线115和天线117。

尽管本发明的范围不限于此，但应用于本发明实施例的天线类型(例如，天线115、117、137、139、148和149)包括内置天线、偶极天线、全向天线、单极天线、端点馈电天线、圆极化天线、微带天线和分集天线等。

根据本发明的示例性实施例，如果需要的话，将提供空分多址(SDMA)方案用于使多个用户(例如MS 120和MS 140)共享基本相同的时频资源。根据SDMA方案，BS 110的调度器112可以选择适合复用技术的多个用户中的至少一个用户(例如，MS 120)。此外，调度器112可以为一个或多个选择的用户分配时频资源和功率控制。

根据本发明的示例性实施例，如果需要的话，在基本相同的时频资源上，根据预先确定的分集方案，移动站120和140发送空时分组码(例如Alamouti空时分组码)，且如果需要的话，调度器112调度由MS 120和MS140进行的基本相同的时频资源的发送。

根据本发明的一些示例性实施例，发射机能发送至少两串数据符号以便提供发射分集。例如，如果需要的话，所选择用户的数据通过Alamouti空时分组码进行编码，Alamouti空时分组码在至少一个所选择用户(例如，移动站)的至少两个发射天线上预先形成。至少两个Alamouti空时分组码实例在时间中是在耦合数据符号中执行的和/或在频率中是在子载波中执行的。

例如，通过MS 120的天线137和天线139进行的Alamouti空时码发送近似于同时完成。天线137在第一频率发送Alamouti空时码，天线139在第二频率发送Alamouti空时码。

如权利要求1所述的无线通信系统，其中，第一和第二移动站中至少一个移动站包括天线，且空时码的传输利用所述天线完成。

尽管本发明的范围不限于此，但在本发明的一些实施例中，如果需要的话，信息源包括由处理器运行的应用。例如，应用产生数据比特进行传输。例如，根据正交频分复用(OFDM)方案和/或根据单载波频分多址(SC-FDMA)方案等，调制器134对数据比特进行调制。如果需要的话，编码器136对调制符号进行编码，例如Z₁和Z₂，这两个符号是指定用于通过空时编码方案和/或空频编码方案进行的Alamouti编码的。如果需要的话，MS 140的编码器146对X₁和X₂进行编码，这两个符号是指定用于Alamouti编码的。

根据本发明的一些示例性实施例，MS 120分别通过天线137和139将调制符号(表示成 $Z^1=[Z_1-Z_2^{*}]$ 和Z²＝[Z₂Z₁])发送到BS110的天线115和天线117。天线137通过信道160(表示成g_1，1)向基站110的天线115发送信号，通过信道162(表示成g_2，1)向基站110的天线117发送信号。天线139通过信道164(表示成g_1，2)向基站110的天线115发送调制符号(表示成Z²＝[Z₂ Z₁])，通过信道166(表示成g_2，2)向基站110的天线117发送调制符号。MS 140分别通过天线148和天线149向BS 110的天线115和117发送调制符号(表示成 $X^1=[X_1-X_2^{*}]$ 和X²＝[X₂ X₁])。天线148通过信道168(表示成h_1，1)向基站110的天线115发送调制符号，通过信道170(表示成h_2，1)向基站110的天线117发送调制符号。天线149通过信道172(表示成h_1，2)向基站110的天线115发送调制符号，通过信道174(表示成h_2，2)向基站110的天线117发送调制符号。

尽管本发明的范围不限于此，BS 110接收(通过信道媒体的)经复用的MS 120和MS 130信号的总和，如方程式1所描述的：

$\left[\begin{array}{c}{r}_1^j=h_{j,1}{X}_1+h_{j,2}{X}_2+g_{j,1}{Z}_1+g_{j,2}{Z}_2+n_1^j\\ r_2^j={-h}_{j,1}{X}_2^{*}+h_{j,2}{X}_1^{*}-g_{j,1}{Z}_2^{*}+g_{j,2}{Z}_1^{*}+n_2^j\end{array}\right]$  方程式1

BS 110对天线115和天线117接收的信号执行最大比合并，接着为2个复用用户(例如，MS1 20和MS 140)执行“Alamouti”解码方案，如方程式2所示：

$\left\{\begin{array}{c}{\hat{X}}_1=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}[{h_{j,1}}^{*}{r}_1+h_{j,2}{r_2}^{*}]\\ {\hat{X}}_2=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}[{h_{j,2}}^{*}{r}_1-h_{j,1}{r_2}^{*}]\\ {\hat{Z}}_1=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}[{g_{j,1}}^{*}{r}_1+g_{j,2}{r_2}^{*}]\\ {\hat{Z}}_2=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}[{g_{j,2}}^{*}{r}_1-g_{j,1}{r_2}^{*}]\end{array}\right.$   方程式2

其中：

X₁、X₂是用户₁(例如，MS 120)用于Alamouti编码的2个符号；

Z₁、Z₂是用户₂(例如，MS 140)用于Alamouti编码的2个符号；

在Alamouti编码的第一个和第二个例子中，

和是在基站的第j个天线接收到的信号。

此外，根据方程式3，BS 110对接收信号进行解码，方程式3描述了在每个Alamouti分组码间隔，用来对2个复用用户(例如，MS 120和MS 140)的2个符号的子集进行解码的BS110接收机度量。

$\left\{\begin{array}{c}{\hat{X}}_1=\underset{i=1}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}\left[{\left|h_{j,i}{r}_1\right|}^2{X}_1\right]+\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}[{h_{j,1}}^{*}{n_1}^j+h_{j,2}{n_2}^{j^{*}}]+\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}\left[({h_{j,1}}^{*}{g_{j,1}}^j+h_{j,2}{g_{j,2}}^{j^{*}})Z_1\right]+\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}\left[({h_{j,1}}^{*}{g_{j,2}}^j-h_{j,2}{g_{j,1}}^{j^{*}})Z_2\right]\\ {\hat{X}}_2=\underset{i=1}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}\left[{\left|h_{j,i}{r}_1\right|}^2{X}_2\right]+\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}[{h_{j,2}}^{*}{n_1}^j-h_{j,1}{n_2}^{j^{*}}]+\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}\left[({h_{j,2}}^{*}{g_{j,1}}^j-h_{j,1}{g_{j,2}}^{j^{*}})Z_1\right]+\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}\left[({h_{j,2}}^{*}{g_{j,2}}^j+h_{j,1}{g_{j,1}}^{j^{*}})Z_2\right]\\ {\hat{Z}}_1=\underset{i=1}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}\left[{\left|g_{j,1}{r}_1\right|}^2{Z}_1\right]+\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}[{g_{j,1}}^{*}{n_1}^j+g_{j,2}{n_2}^{j^{*}}]+\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}\left[({g_{j,1}}^{*}{h_{j,1}}^j+g_{j,2}{h_{j,2}}^{j^{*}})X_1\right]+\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}\left[({g_{j,1}}^{*}{h_{j,2}}^j-g_{j,2}{h_{j,1}}^{j^{*}})X_2\right]\\ {\hat{Z}}_1=\underset{i=1}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}\left[{\left|g_{j,1}{r}_1\right|}^2{Z}_2\right]+\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}[{g_{j,2}}^{*}{n_1}^j-g_{j,1}{n_2}^{j^{*}}]+\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}\left[({g_{j,2}}^{*}{h_{j,1}}^j-g_{j,1}{h_{j,2}}^{j^{*}})X_1\right]+\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}\left[({h_{j,2}}^{*}{h_{j,2}}^j+g_{j,1}{h_{j,1}}^{j^{*}})X_2\right]\end{array}\right.$

方程式3

方程式4描述了方程式3的向量表示法。

$\mathrm{\α}=\underset{i=1}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}\left[{\left|h_{j,1}{r}_1\right|}^2\right]$

$\mathrm{\β}=\underset{i=1}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}\left[({h_{j,1}}^{*}{g_{j,1}}^j+h_{j,2}{g_{j,2}}^{j^{*}})\right]$

$\mathrm{\γ}=\underset{i=1}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}\left[({h_{j,1}}^{*}{g_{j,2}}^j+h_{j,2}{g_{j,1}}^{j^{*}})\right]$     方程式4

$\mathrm{\ξ}=\underset{i=1}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}\left[({g_{j,1}}^{*}{h_{j,2}}^j+g_{j,2}{h_{j,1}}^{j^{*}})\right]$

$\mathrm{\ρ}=\underset{i=1}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}\left[({g_{j,1}}^{*}{h_{j,2}}^j-g_{j,2}{h_{j,1}}^{j^{*}})\right]$

$\mathrm{\δ}=\underset{i=1}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nrx}}{\mathrm{\Σ}}}\left[{\left|g_{j,1}{r}_1\right|}^2\right]$

方程式5描述了方程式3的度量，作为线性系统，其的解可以由本领域各种公知方法获得。

   方程式5

根据本发明的一些示例性实施例，可能的一个解根据线性最小均方误差(LMMSE)获得，如方程式5所描述的：W＝(R_nn+AA′)^-1A，其中W是线性MMSE，R_nn是如方程式6所示的噪声协方差矩阵。如果需要的话，本发明的其他实施例包括连续干扰消除技术或迫零标准。

$R_{\mathrm{nn}}=\left[\begin{array}{cccc}{h}_{\mathrm{1,1}}\′& h_{\mathrm{2,1}}\′& h_{\mathrm{1,2}}& h_{\mathrm{2,2}}\\ h_{\mathrm{1,2}}\′& h_{\mathrm{2,2}}\′& -h_{\mathrm{1,1}}\′& {-h}_{\mathrm{2,1}}\′\\ g_{\mathrm{1,1}}\′& g_{\mathrm{2,1}}\′& g_{\mathrm{1,2}}& g_{\mathrm{2,2}}\\ g_{\mathrm{1,2}}\′& g_{\mathrm{2,2}}\′& {-g}_{\mathrm{1,1}}\′& g_{\mathrm{2,1}}\′\end{array}\right]*{\left[\begin{array}{cccc}{h}_{\mathrm{1,1}}\′& h_{\mathrm{2,1}}\′& h_{\mathrm{1,2}}& h_{\mathrm{2,2}}\\ h_{\mathrm{1,2}}\′& h_{\mathrm{2,2}}\′& {-h}_{\mathrm{1,1}}\′& {-h}_{\mathrm{2,1}}\′\\ g_{\mathrm{1,1}}\′& g_{\mathrm{2,1}}\′& g_{\mathrm{1,2}}& g_{\mathrm{2,2}}\\ g_{\mathrm{1,2}}\′& g_{\mathrm{2,2}}\′& -g_{\mathrm{1,1}}\′& g_{\mathrm{2,1}}\′\end{array}\right]}^H*N_0$  方程式6

参考图2，示出了根据本发明示例性实施例的OFDM复用方案的时间符号/频隙示意图200。尽管本发明的范围不限于此，在有多路信道的情况下，基站(例如，BS 110)控制具有单个天线的移动站，所述天线根据不同的子载波210和220中的Alamouti空时分组码来发送数据符号。例如，移动站在频率210发送第一符号，在频率220发送第二符号。根据本发明的一些实施例，频率210和220是正交频率，如果需要的话，移动站利用正交频分复用传输方案来发送Alamouti空时码。

参考图3，示出了根据本发明示例性实施例的单载波频分多址(SC-FDMA)复用方案的时间符号/频隙示意图300。尽管本发明的范围不限于此，在有多路信道的情况下，基站(例如，BS 110)控制具有单个天线的移动站，所述天线根据不同的且在时间上独立的子载波310和320中的Alamouti空时分组码来发送数据符号。例如，利用天线发送Alamouti空时码是通过在子载波频率310发送第一符号和在子载波频率320发送第二符号来完成的。

参照图4和图5，示出了根据本发明的一些示例性实施例的无线通信系统性能的示意图。尽管本发明的范围不限于此，图4和图5示出了在MMSE方案和连续干扰消除(SIC)技术方面，根据本发明一些实施例的复用方案相对于分集方案和SDMA方案的潜在模拟增益。

例如，图4示出在MMSE和SIC情况下两个复用用户的两个比率，图5示出作为两个复用用户的比率之和的整个系统比率。两个图(例如，图4和图5)都示出，本发明可以获得各自链路的分集增益，并由于用户复用而受益于大的系统容量。图4和图5所示结果针对的是非关联的单路信道。

虽然本文已说明和描述了本发明的某些特征，但对本领域普通技术人员来说许多修改、替换、变化和等同物是可以想到的。因此，应理解的是所附的权利要求意图涵盖落入本发明真正精神中的所有修改和变化。

Claims (35)

1、一种无线通信系统，包括：

第一和第二移动站，用于在基本相同的时频资源上，根据预先确定的分集方案来发送空时分组码；

基站，具有调度器，所述调度器用于调度所述第一和第二移动站的基本相同的时频资源的传输。

2、如权利要求1所述的无线通信系统，其中，所述空时分组码包括Alamouti空时分组码。

3、如权利要求1所述的无线通信系统，其中，所述基站包括至少两个天线。

4、如权利要求1所述的无线通信系统，其中，所述第一和第二移动站中的至少一个移动站包括至少两个天线，利用所述至少两个天线发送所述空时码。

5、如权利要求4所述的无线通信系统，其中，利用所述至少两个天线发送所述空时码是在近似相同的时间完成的。

6、如权利要求4所述的无线通信系统，其中，利用所述至少两个天线发送所述空时码是在第一天线以第一频率和在第二天线以第二频率完成的。

7、如权利要求1所述的无线通信系统，其中，所述第一和第二移动站中的至少一个移动站包括天线，利用所述天线发送所述空时码。

8、如权利要求7所述的无线通信系统，其中，利用所述天线发送所述空时码是通过在第一频率发送第一符号和在第二频率发送第二符号来完成的。

9、如权利要求8所述的无线通信系统，其中，所述第一频率和所述第二频率是正交频率。

10、如权利要求8所述的无线通信系统，其中，所述第一和第二移动站能够使用正交频分复用传输方案来发送所述空时码。

11、如权利要求7所述的无线通信系统，其中，利用所述天线发送所述空时码是通过在第一子载波频率发送第一符号和在第二子载波频率发送第二符号来完成的。

12、如权利要求11所述的无线通信系统，其中，所述第一和第二移动站能够使用单载波频分多址传输方案来发送所述空时码。

13、一种为无线通信系统调度资源的方法，包括：

调度无线通信系统的时频资源，所述时频资源由第一和第二无线通信设备使用，所述第一和第二无线通信设备能够在基本相同的时频资源上，根据预先确定的分集方案来发送空时分组码。

14、如权利要求13所述的方法，包括：

使用所述第一和第二无线通信设备的至少两个天线，在近似相同的时间发送所述空时分组码。

15、如权利要求14所述的方法，其中，所述发送包括：

在第一天线以第一频率发送所述空时分组码；以及

在第二天线以第二频率发送所述空时分组码。

16、如权利要求13所述的方法，包括：

使用单个天线来发送所述空时分组码。

17、如权利要求16所述的方法，其中，所述发送还包括：

在第一频率发送第一符号；以及

在第二频率发送第二符号。

18、如权利要求16所述的方法，其中，使用单载波频分多址传输方案来发送所述空时分组码，所述方法还包括：

在第一载波频率发送第一符号；以及

在第二载波频率发送第二符号。

19、一种移动站，包括：

发射机，用于在由另一个移动站使用的基本相同的时频资源上，根据预先确定的分集方案来发送空时分组码。

20、如权利要求19所述的移动站，其中，所述空时分组码包括Alamouti空时分组码。

21、如权利要求19所述的移动站，包括至少两个天线。

22、如权利要求21所述的移动站，其中，利用所述至少两个天线在近似相同的时间发送所述空时码。

23、如权利要求21所述的移动站，其中，利用所述至少两个天线发送所述空时码是在第一天线以第一频率和在第二天线以第二频率完成的。

24、如权利要求19所述的移动站，包括天线，利用所述天线发送所述空时码。

25、如权利要求24所述的移动站，其中，利用所述天线发送所述空时码是通过在第一频率发送第一符号和在第二频率发送第二符号来完成的。

26、如权利要求24所述的移动站，其中，利用所述天线发送所述空时码是通过在第一子载波频率发送第一符号和在第二子载波频率发送第二符号来完成的。

27、如权利要求19所述的移动站，其中，所述发射机使用正交频分复用传输方案来发送所述空时码。

28、一种移动站，包括：

发射机，用于在由另一个移动站使用的基本相同的时频资源上，根据预先确定的分集方案来发送空时分组码；以及

一个或多个偶极天线，用于发送所述空时分组码。

29、如权利要求28所述的移动站，其中，所述空时分组码包括Alamouti空时分组码。

30、如权利要求28所述的移动站，其中，利用至少两个天线在近似相同的时间发送所述空时码。

31、如权利要求30所述的移动站，其中，利用所述至少两个天线发送所述空时码是在第一天线以第一频率和在第二天线以第二频率完成的。

32、如权利要求28所述的移动站，包括天线，利用至少一个天线发送所述空时码。

33、如权利要求32所述的移动站，其中，利用所述天线发送所述空时码是通过在第一频率发送第一符号和在第二频率发送第二符号来完成的。

34、如权利要求32所述的移动站，其中，利用所述天线发送所述空时码是通过在第一子载波频率发送第一符号和在第二子载波频率发送第二符号来完成的。

35、如权利要求28所述的移动站，其中，所述发射机能够使用正交频分复用传输方案来发送所述空时码。

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