CN103918196B - 用于在无线通信系统中的波束分配的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种无线通信系统中的基站(BS)的波束分配方法。所述方法包括：使用多个下行链路发送(Tx)波束向移动站(MS)发送参考信号，接收由MS响应于接收到的参考信号所确定的多个候选下行链路Tx波束的信息，根据预定的规则从多个候选下行链路Tx波束中选择至少一个下行链路Tx波束，生成包括所选择的至少一个下行链路Tx波束信息的用于突发传输的控制信息，使用所选择的至少一个下行链路Tx波束向MS发送控制信息，并且基于包括在控制信息中的Tx波束信息发送数据突发。

Description

用于在无线通信系统中的波束分配的方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信系统。更具体地，本发明涉及用于在无线通信系统中的波束分配的方法和装置。
背景技术
无线通信系统正在进步以支持高数据速率并且跟上对于无线数据业务量的不断增长的需求。
到目前为止，第4代(4G)系统主要目的在于提高频谱效率以便增加数据传送速率。然而，仅利用频谱效率增强难以满足对无线数据业务量的不断增长的需求。
为解决这个问题，一个方法利用宽频带。因为在当前频率(即，低于10GHz)中难以确保宽频带，所以需要更宽的频带。
然而，随着用于无线通信的传输频率的上升，传播距离相对地缩短，从而减小了服务覆盖范围。解决这个问题的一个方式是通过实现扩展传播距离的波束形成技术。
发送波束形成可以使用多个天线来扩展信号传输距离并且将传播区域集中在特定方向上。天线组被称为天线阵，并且天线阵中的天线被称为阵元。因为信号很少在除了相应方向之外的方向上发送，所以可以极大地减轻对其它用户信号的干扰。
接收器可以使用接收天线阵来执行接收波束形成。接收波束形成也将传播接收集中在特定方向上，从而增加在相应方向上接收到的信号的增益，并且从接收到的信号中排除在除了相应方向之外的方向上接收到的信号，这阻止了干扰信号。
波束形成使用在基站和移动站中测量/选择发送(Tx)和接收(Rx)波束并反馈所选择的波束信息的技术。当反馈波束信息时，为了波束分集和波束调度灵活性，基站和移动站可以发送一个或多个最佳波束的信息。在这样做时，当分配数据和控制资源时，基站可以通过选择多个波束的全部或部分来分配波束。因此，对于移动站和基站的发送和接收波束形成，基站需要具体地提供波束分配信息给移动站，或者当分配数据和控制资源时需要预先定义明确的波束分配方法。
因此，存在对无线通信系统中有效分配Tx波束的方法和装置的需要。
作为背景信息呈现以上信息仅为了帮助对本公开的理解。至于以上的任何内容是否可以用作关于本发明的现有技术，没有进行确定，也没有声明。
发明内容
本发明的各方面将解决至少上述问题和/或缺点，以及提供至少下述优点。因此，本发明的一方面将提供一种用于在无线通信系统中高效分配发送(Tx)波束的方法和装置。
根据本发明的一方面，提供了一种无线通信系统中基站(BS)的波束分配方法。该方法包括：使用多个下行链路Tx波束向移动站(MS)发送参考信号；接收由MS响应于参考信号的接收所确定的多个候选下行链路Tx波束的信息；根据预定的规则从多个候选下行链路Tx波束中选择至少一个下行链路Tx波束；生成包括所选择的至少一个下行链路Tx波束的信息的用于突发传输的控制信息；使用所选择的至少一个下行链路Tx波束向MS发送控制信息；以及基于控制信息中包括的Tx波束信息来发送数据突发。
根据本发明的另一方面，提供了一种无线通信系统中的MS的波束分配方法。该方法包括：从BS接收使用多个下行链路Tx波束发送的参考信号；响应于接收到的参考信号确定多个候选下行链路Tx波束；向BS发送所确定的多个候选下行链路Tx波束的信息；使用与根据预定的规则从多个候选下行链路Tx波束中选择的一个或多个下行链路Tx波束中的最佳下行链路Tx波束对应的接收(Rx)波束从BS接收控制信息；从控制信息提取用于数据突发传输的Tx波束信息；基于所提取的Tx波束信息确定Rx波束；以及使用所确定的Rx波束从BS接收数据突发。
根据本发明的另一方面，提供了一种无线通信系统中的BS的波束分配装置。该装置包括：发送器，被配置为使用多个下行链路Tx波束向MS发送参考信号，使用从多个候选下行链路Tx波束中选择的至少一个下行链路Tx波束向MS发送控制信息，并且基于控制信息中包括的Tx波束信息来向MS发送数据突发；接收器，被配置为接收由MS响应于参考信号的接收而确定的多个候选下行链路Tx波束的信息；以及控制器，被配置为根据预定的规则从多个候选下行链路Tx波束中选择至少一个下行链路Tx波束，并且生成用于突发传输的控制信息，其中控制信息包括针对所选择的候选下行链路Tx波束的信息。
根据本发明的另一方面，包括了一种无线通信系统中的MS的波束分配装置。该装置包括：接收器，被配置为从BS接收参考信号、控制信息和数据突发，该参考信号是使用多个下行链路Tx波束发送的；发送器，被配置为发送多个候选下行链路Tx波束的信息；以及控制器，被配置为响应于接收到的参考信号确定多个候选下行链路Tx波束，从控制信息中提取用于数据突发传输的Tx波束信息，并且基于提取出的Tx波束信息确定Rx波束。在接收器处使用与根据预定的规则从多个候选下行链路Tx波束中选择的一个或多个Tx波束中的最佳下行链路Tx波束对应的Rx波束从BS接收控制信息。在接收器处使用所确定的Rx波束从BS接收数据突发。
从以下结合附图公开本发明的示范性实施例的详细描述中，本发明的其他方面、优点和显著特征将对本领域技术人员变得明显。
附图说明
从以下结合附图的描述，本发明的某些示范性实施例的以上和其他方面、特征和优点将变得更加明显，附图中：
图1A和1B是示出根据本发明的示范性实施例的在基站(BS)和移动站(MS)之间的发送(Tx)和接收(Rx)波束图案的示图；
图1C是示出根据本发明的示范性实施例的用于在BS和MS之间发送和接收下行链路参考信号的操作的示图；
图1D是示出根据本发明的示范性实施例的用于在BS和MS之间发送和接收上行链路参考信号的操作的示图；
图2是示出根据本发明的示范性实施例的BS的波束分配方法的流程图；
图3是示出根据本发明的示范性实施例的MS的波束分配方法的流程图；
图4是示出根据本发明的示范性实施例的BS的波束分配方法的流程图；
图5是示出根据本发明的示范性实施例的MS的波束分配方法的流程图；
图6是示出根据本发明的示范性实施例的BS的波束分配方法的流程图；
图7是示出根据本发明的示范性实施例的MS的波束分配方法的流程图；
图8是示出根据本发明的示范性实施例的下行链路Tx波束信息和Rx波束指示信息的结构的示图；
图9是示出在根据本发明的示范性实施例的波束分配中选择的最佳下行链路Tx波束和Rx波束对的示图；
图10是示出根据本发明的示范性实施例的控制信息结构的示图；
图11是示出根据本发明的示范性实施例的BS和MS之间的波束分配的示图；
图12是示出根据本发明的示范性实施例的BS和MS之间的波束分配的示图；
图13是示出根据本发明的示范性实施例的用于波束分配的BS装置的示图；以及
图14是示出根据本发明的示范性实施例的用于波束分配的MS装置的示图。
遍及附图，相似的参考数字将被理解为指代相似的部分、组件和结构。
具体实施方式
提供参照附图的以下描述来帮助对如权利要求及其等同内容所限定的本发明的示范性实施例的全面理解。它包括各种特定的细节来帮助理解，但是这些应被认为仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以对在此描述的实施例进行各种改变和修改。另外，为了清楚和简明，可能省略公知功能和结构的描述。
在下面的描述和权利要求中使用的术语和词汇不限于词典意义，而是仅由发明人用来使对本发明的理解能够清楚和一致。因此，对本领域技术人员来说应该显然的是，提供本发明的示范性实施例的以下描述仅用于说明性目的，而不是为了限制如所附权利要求及其等同内容所限定的发明的目的。
要理解，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代，除非上下文另外清楚地规定。因而，例如，提及“一个组件表面”包括提及一个或多个这样的表面。
使用术语“基本上”意思是不需要确切地达到所述的特征、参数或值，而是偏差或变化，包括例如容差、测量错误、测量精度限制和对本领域技术人员已知的其他因素可能以不排除该特征打算提供的效果的量出现。
下面讨论的图1至14、以及在此专利文献中用来描述本公开的原理的各种示范性实施例仅是作为说明，而不应该以会限制本公开的范围的任何方式来解释。本领域技术人员将理解可以在任何适当布置的通信系统中实施本公开的原理。用来描述各种实施例的术语是示范性的。应该理解提供这些仅用来帮助理解说明书，并且它们的使用和定义决不限制本发明的范围。术语第一、第二等用来区分具有相同术语的对象，而决不意在表示时间发生次序，除非另外明确地陈述。集合被定义为包括至少一个元素的非空集合。
本发明的示范性实施例提供了用于在无线通信系统中的波束分配的方法和装置。本发明的第一示范性实施例(例如，图2和3)属于当发送包括突发(或分组)分配信息的控制信息(下文中，称为MAP)时的波束分配方法。在此情况中，MAP对应于下行链路信号。本发明的第二示范性实施例(例如，图4和5)属于当发送通过MAP分配的突发时的波束分配方法。在此情况中，该突发包括上行链路和下行链路信号两者。本发明的第三示范性实施例(例如，图6和7)属于当发送MAP和通过MAP分配的突发时的波束分配方法。
下文中，在下行链路信号中，在本发明的全部三个示范性实施例中，基站(BS)接收从移动站(MS)反馈的一个或多个下行链路最佳(P)发送(Tx)波束信息。在上行链路信号中，在本发明的第二和第三示范性实施例中，BS估计并获得一个或多个上行链路最佳(Q)Tx波束。在此，下行链路和上行链路信号暗示一个MS与一个BS(即，扇区或远程无线电头(RemoteRadio Head，RRH))与一个或多个BS(即，扇区或RRH))通信。
图1A和1B是示出根据本发明的示范性实施例的BS和MS之间的Tx和Rx波束图案的示图。图1C是示出根据本发明的示范性实施例的用于在BS和MS之间发送和接收下行链路参考信号的操作的示图。图1D是示出根据本发明的示范性实施例的用于在BS和MS之间发送和接收上行链路参考信号的操作的示图。
参照图1A，当BS 110可以生成K个Tx波束图案并且MS 120可以生成L个接收(Rx)波束图案时，BS 110在特定的时间间隔期间向MS 120发送N(＝K*L)个下行链路参考信号，以便MS 120可以确定最佳下行链路Tx波束图案和最佳下行链路Rx波束图案。在此，假设MS120可以通过仅生成一个Rx波束图案来接收一个下行链路参考信号(即，图1C中的(A))。在各种示范性实施中，MS 120可以通过在相同时间生成多个Rx波束图案来接收一个下行链路参考信号(即，图1C中的(B))。例如，根据MS 120的示范性实施方案，确定下行链路Tx和Rx波束图案所需的下行链路参考信号的数量可以变化。
参照图1B，当MS 120可以生成L个Tx波束图案并且BS 110可以生成K个Rx波束图案时，MS 120在特定的时间间隔期间向BS 110发送N(＝K*L)个上行链路参考信号，以便BS110可以确定最佳上行链路Tx波束图案和最佳上行链路Rx波束图案。在此，假设BS 110可以通过仅生成一个Rx波束图案来接收一个上行链路参考信号(即，图1D中的(A))。在各种示范性实施中，BS 110可以通过在相同时间生成多个Rx波束图案来接收一个上行链路参考信号(即，图1D中的(B))。例如，根据BS的示范性实施方案，确定上行链路Tx和Rx波束图案所需的上行链路参考信号的数量可以变化。
图2是示出根据本发明的示范性实施例的BS的波束分配方法的流程图。在此，BS在初始MAP传输中分配Tx波束。
参照图2，BS在步骤200中如图1A中所示重复地发送下行链路参考信号N(＝K*L)次，并且在步骤202中从MS接收P(在此，P是大于1并小于或等于K的整数)个候选下行链路Tx波束信息。步骤200和202不是在每次MAP传输中都需要，而是可以定期地或在特定的时间执行。
在步骤204中，BS从P个候选下行链路Tx波束中选择至少一个最佳Tx波束。应该在MS和BS之间预先对BS选择Tx波束的规则达成一致。例如，该规则可以通过广播信道通知给MS。根据该规则，BS基于参考信号的信号强度在从MS反馈的P个Tx波束当中选择最佳Tx波束。例如，BS基于参考信号的接收信号强度指示(RSSI)、载波对干扰和噪声比(CINR)和信噪比(SIR)来选择最佳Tx波束。
图9是示出在根据本发明的示范性实施例的波束分配方法中选择的最佳下行链路Tx波束和Rx波束对的示图。
例如，当如图1A中所示BS 110向MS 120发送(K*L)个下行链路参考信号时，MS 120测量接收到的(K*L)个下行链路参考信号的RSSI、CINR或SIR，并且选择并向BS发送P个Tx/Rx波束对。
参照图9，P＝4(Tx波束索引：3、4、6、9)并且最佳Tx波束是例如3。Tx波束3对应于最佳Rx波束1，Tx波束4对应于最佳Rx波束3，Tx波束6对应于最佳Rx波束1，并且Tx波束9对应于最佳Rx波束5。与最佳Tx波束对应的最佳Rx波束可以随着每个Tx波束而变化，并且BS可以选择Tx波束3或Tx波束6用于MAP传输。
图8是示出根据本发明的示范性实施例的下行链路Tx波束信息和Rx波束指示信息的结构的示图。
参照图8，当MS不随着向BS反馈P个候选下行链路Tx波束信息(即，图8中的(A))而发送相应的最佳Rx波束信息时，BS选择最佳Tx波束(例如，图6中的Tx波束索引3)。
替换地，当MS向BS反馈P个下行链路最佳Tx波束信息(即，图8中的(A))时，可以一起发送下面的指示信息(在图8的(B)、(C)和(D)中例示)。在此情况中，BS可以选择其对应的最佳Rx波束与反馈的P个下行链路Tx波束当中的最佳Tx波束(例如，Tx波束索引3)所对应的最佳Rx波束(例如，Rx波束索引1)相同的特定Tx波束(例如，Tx波束索引6)。
参照图8的(B)，该指示信息可以是关于是否所有P个候选下行链路Tx波束都对应于单个下行链路最佳Rx波束的1位信息。
参照图8的(C)，该指示信息是P位的位图信息，并且每一位指示与反馈的下行链路最佳Tx波束对应的最佳Rx波束是否与最佳下行链路Tx波束所对应的最佳Rx波束相同。
参照图8的(D)，该指示信息指示与反馈的候选下行链路Tx波束对应的每个最佳Rx波束索引信息。
回头参照图2，在步骤206中，BS使用所选择的一个Tx波束图案向MS发送用于突发分配的控制信息(例如，MAP信息)。替换地，当如图9中所示最佳Tx波束3对应于Rx波束1并且Rx波束1对应于Tx波束6时，则BS可以使用两个Tx波束(即，Tx波束3和Tx波束6)来发送MAP信息。替换地，BS可以使用P个下行链路Tx波束来发送MAP信息。
图2的BS的波束分配方法可以限于支持接收波束形成的MS。例如，BS和MS可以预先协商MS的接收波束形成能力，并且以上分配规则可以仅适用于支持接收波束形成的MS。BS基于从不支持接收波束形成的MS反馈的P个Tx波束，可以任意地选择用于MAP传输的波束。一旦通过协商识别出MS的两个或更多个接收射频(RF)链，BS就可以通过扩展至相应数量来应用上述方法。
当BS可以在MAP传输中选择多个Tx波束宽度之一时，它根据预定的规则来选择MAP的Tx波束宽度，例如，根据使用具有最宽的波束宽度的Tx波束的传输或者使用具有最窄的波束宽度的Tx波束的传输。
图3是示出根据本发明的示范性实施例的MS的波束分配方法的流程图。在此，MS在接收到初始MAP时分配Rx波束。
参照图3，MS在步骤300中重复地在K个特定的Tx波束上接收参考信号N(＝K*L)次，并且在步骤302中基于超过特定阈值的接收的参考信号的RSSI、CINR或SIR来选择P个候选Tx和Rx波束。在各种示范性实施中，MS可以基于参考信号的RSSI、CINR或SIR来排列Tx/Rx波束对，并且选择与预定的数量一样多的Tx/Rx波束对。在一些示范性实施中，MS可以选择P个Tx波束，并且选择与这些Tx波束对应的多个最佳Rx波束。在各种示范性实施方案中，MS可以基于该参考信号的RSSI、CINR或SIR来选择最佳Tx/Rx波束对，并且选择与Rx波束对应的(P-1)个最佳Tx波束。在步骤304中，MS向BS发送所选择的P个Tx/Rx波束对或Tx波束信息。在各种示范性实施方案中，MS可以发送P个候选下行链路Tx波束信息(A)以及指示是否所有P个候选下行链路Tx波束都对应于单一的下行链路Rx波束的指示信息(B)、指示与最佳Tx波束对应的最佳Rx波束是否与最佳下行链路Tx波束所对应的Rx波束相同的信息(C)，或者与反馈的候选下行链路Tx波束对应的每个Rx波束索引信息(D)，如图8中所示。
在步骤306中，MS使用与P个Tx波束当中的最佳Tx波束对应的Rx波束来从BS接收MAP信息。之后，MS完成此过程。
步骤300至304不是在每次MAP接收中都需要，而是可以定期地或在特定的时间执行。
图4是示出根据本发明的示范性实施例的BS的波束分配方法的流程图。在此，BS当发送通过MAP分配的突发时分配Tx波束。
参照图4，在步骤400中，BS重复地发送下行链路参考信号N(＝K*L)次，如图1A中所示，并且在步骤402中从MS接收P个候选下行链路Tx波束信息。步骤400和402不是在每次MAP传输中都需要，而是可以定期地或在特定的时间执行。
在步骤404中，BS从P个Tx波束中选择至少一个Tx波束用于突发传输。
BS在步骤406中生成包括用于突发传输的至少一个Tx波束信息的控制信息(例如，MAP)，并且在步骤408中使用所选择的Tx波束来发送该控制信息，如图2中所述。
图10是示出根据本发明的示范性实施例的控制信息结构的示图。
参照图10，控制信息可以包括用于突发分配的MAP 1010和用于突发传输的至少一个Tx波束信息1020。在各种示范性实施方案中，Tx波束信息1020可以包括用于突发传输的至少一个Tx波束索引1022。
在各种示范性实施方案中，Tx波束信息1020可以包括用于更新先前的Tx波束信息的信息1024。例如，Tx波束信息1020可以包括针对在先前的突发传输中使用的Tx波束的Tx波束添加、Tx波束删除、Tx波束改变或无(例如，没有Tx波束索引信息)。
在步骤410中，BS确定是否是发送分配给MAP信息的突发的时间。当是发送该突发的时间时，BS进行到步骤412。否则，BS重复步骤410直到确定是发送该突发的时间为止。
在步骤412中，BS基于包括在控制信息中的Tx波束信息来发送数据突发。控制信息中的Tx波束信息可以是基于P个Tx波束选择的用于该突发传输的Tx波束索引，或者可以是用于使用下面的函数来更新先前的Tx波束信息的Tx波束索引：
●Tx波束ADD(添加)函数：在混合自动重复请求(HARQ)重传中，除了用来发送先前的突发的Tx波束之外，还使用当前的控制信息的Tx波束来发送突发。ADD函数在没有先前的HARQ传输的初始HARQ传输中是必不可少的。
●Tx波束CHANGE(改变)函数：在HARQ重传中，通过将用来发送先前的突发的一个或多个Tx波束改变为当前的控制信息的Tx波束，来发送突发。
●Tx波束DELETE(删除)函数：在HARQ重传中通过删除用来发送先前的突发的一个或多个Tx波束来发送突发。
●无(NONE)：在HARQ重传中使用用来发送先前的突发的Tx波束来发送突发。
可以使用下面的(三个)示范性方法来以信令方法通知MAP中的Tx波束信息。
步骤408的示范性信令方法在一次突发分配(包括HARQ重传)中仅运行用于一个Tx波束的指令。例如，ADD、CHANGE和NONE仅被应用到一个Tx波束，因而MAP仅携载一个Tx波束索引。Tx波束索引可以是在反馈中发送的相应索引。可以通过在反馈的Tx波束中生成新的索引来减少信令开销。
替换地，该示范性方法在一次突发分配(包括HARQ重传)中运行用于一个或多个Tx波束的指令。例如，ADD、CHANGE、DELETE和NONE被应用到多个Tx波束，并且MAP携载该TX波束索引和与该波束索引的函数信息有关的比特。
替换地，该示范性方法在一次突发分配(包括HARQ重传)中运行用于反馈的每个Tx波束的指令。例如，通过设置反馈的每个Tx波束的位图，可以使用开/关(on/off)信号来通知要用于发送突发的Tx波束。此方法可以执行ADD、CHANGE、DELETE和NONE函数的任何一个。之后，BS完成此过程。
如图4中所述的用于数据突发的BS的示范性波束分配方法可以限于MS的接收波束形成。例如，BS和MS可以预先协商MS的接收波束形成能力，并且MAP可以携载仅用于支持接收波束形成的MS的信令信息。BS可以不在MAP中发送用于不支持接收波束形成的MS的Tx波束信息。
当BS可以选择数据传输中的多个Tx波束宽度中的一个时，MAP可以额外地携载关于选择哪个Tx波束宽度的信息1030(图10)。
图5是示出根据本发明的示范性实施例的MS的波束分配方法的流程图。在此，MS在接收到通过MAP分配的突发时分配Rx波束。
参照图5，MS在步骤500中重复地在K个特定的Tx波束上接收参考信号N(＝K*L)次，并且在步骤502中基于超过特定阈值的接收的参考信号的RSSI、CINR或SIR来选择P个候选Tx和Rx波束。
在步骤504中，MS向BS发送所选择的P个Tx/Rx波束对或Tx波束信息。
在步骤506中，MS通过如图3中所示选择Rx波束来接收用于突发分配的控制信息(例如，MAP)。
之后，MS在步骤508中从控制信息中提取用于突发传输的Tx波束信息。在步骤510中，MS确定用于突发传输的Tx波束并且识别出与所确定的Tx波束对应的Rx波束。例如，MS可以基于Tx/Rx波束对来识别与Tx波束对应的Rx波束。
在步骤512中，MS使用所确定的Rx波束在突发传输时间接收突发数据。之后，MS完成此过程。
图6是示出根据本发明的示范性实施例的BS的波束分配方法的流程图。在此，随着发送MAP和通过MAP分配的突发，BS分配Tx波束。
参照图6，BS在步骤600中发送K个下行链路参考信号，并且在步骤602中从MS接收P个候选下行链路Tx波束信息。步骤600和602不是在每次MAP传输或每次数据突发传输中都需要，而是可以定期地或在特定的时间执行。
在步骤604中，BS基于P个Tx波束选择用于控制信息传输的至少一个Tx波束和用于数据突发传输的至少一个Tx波束。
BS在步骤606中生成包括用于突发传输的至少一个Tx波束信息的控制信息(例如，MAP)。控制信息可以包括用于突发分配的MAP 1010(图10)和用于突发传输的至少一个Tx波束信息1020，如图10中所示。在各种示范性实施中，Tx波束信息1020可以包括用于突发传输的至少一个Tx波束索引1022。在各种示范性实施中，Tx波束信息1020可以包括用于更新先前的Tx波束信息的信息1024。例如，Tx波束信息1020可以包括针对在先前的突发传输中使用的Tx波束的Tx波束添加、Tx波束删除、Tx波束改变或无(例如，没有Tx波束索引信息)。
BS在步骤608中使用所选择的Tx波束来发送控制信息。可以使用下面的(三个)示范性方法来在步骤608中以信令方法通知MAP中的Tx波束信息。在第一示例中，该信令方法在一次突发分配(包括HARQ重传)中仅运行用于一个Tx波束的指令。在第二示例中，该方法在一次突发分配(包括HARQ重传)中仅运行用于一个或多个Tx波束的指令。在第三示例中，该方法在一次突发分配(包括HARQ重传)中运行用于反馈的每个Tx波束的指令。
在步骤610中，BS基于包括在控制信息中的Tx波束信息来发送数据突发。控制信息中的Tx波束信息可以是基于P个Tx波束选择的用于突发传输的Tx波束索引，或者可以是用于更新先前的Tx波束信息的Tx波束索引。
如图6中所述的用于数据突发的BS的示范性波束分配方法可以限于MS的接收波束形成。例如，BS和MS可以预先协商MS的接收波束形成能力，并且MAP可以携载仅用于支持接收波束形成的MS的信令信息。BS可以不在MAP中发送用于不支持接收波束形成的MS的Tx波束信息。
当BS可以选择数据传输中的多个Tx波束宽度中的一个时，MAP可以额外地携载关于选择哪个Tx波束宽度的信息1030(图10)。
图7是示出根据本发明的示范性实施例的MS的波束分配方法的流程图。在此，当接收MAP和通过MAP分配的突发时，MS分配Rx波束。
参照图7，MS在步骤700中使用K个下行链路Tx波束来接收参考信号，并且在步骤702中基于超过特定阈值的接收的参考信号的RSSI、CINR或SIR来选择P个候选Tx波束和它们相应的Rx波束。在步骤704中，MS向BS发送所选择的P个Tx波束信息。在步骤706中，MS使用与P个Tx波束当中的最佳Tx波束对应的Rx波束来接收控制信息(例如，MAP)。之后，MS在步骤708中从控制信息中提取用于突发传输的Tx波束信息，并且在步骤710中基于该Tx波束信息来确定Rx波束。在步骤712中，MS使用所确定的Rx波束来接收突发数据。
图11是示出根据本发明的示范性实施例的BS和MS之间的波束分配的示图。
参照图11，MS 120基于从BS 110接收的参考信号确定多个候选下行链路Tx波束，并且向BS 110仅发送所确定的候选下行链路Tx波束的信息。BS 110当发送MAP和通过MAP分配的突发时分配Tx波束，并且MS 120当接收MAP和通过MAP分配的突发时分配Rx波束。
在图11的步骤1100中，BS 110使用多个下行链路Tx波束向MS 120发送参考信号。
在步骤1102，MS 120使用多个下行链路Rx波束从BS 110接收参考信号。在步骤1104中，MS 120响应于接收到的参考信号确定多个候选下行链路Tx波束。在步骤1106中，MS120向BS 110发送所确定的候选下行链路Tx波束的信息。候选下行链路Tx波束的数量可以被确定为大于1并小于或等于下行链路Tx波束的数量的值。
在步骤1108中，BS 110接收由MS 120响应于参考信号接收而确定的多个候选下行链路Tx波束的信息。在步骤1110中，BS 110根据预定的规则从候选下行链路Tx波束中选择至少一个下行链路Tx波束，该预定的规则预先在广播信道上通知给MS 120。例如，预定的规则基于信号强度从候选下行链路Tx波束中选择至少一个下行链路Tx波束。
在步骤1112中，BS 110生成包括用于突发传输的Tx波束信息的控制信息。在步骤1114中，BS 110使用所选择的Tx波束来发送控制信息。所选择的Tx波束的数量被确定为大于1并小于或等于候选下行链路Tx波束的数量的值。例如，控制信息可以包括用于突发分配的MAP信息、用于数据突发传输的至少一个Tx波束索引、以及用于更新先前的控制信息的Tx波束信息的信息。
在步骤1116中，MS 120使用与根据该预定规则从候选下行链路Tx波束中选择的Tx波束中的最佳下行链路Tx波束对应的Rx波束，从BS 110接收控制信息。在步骤1118中，MS120从控制信息中提取用于数据突发传输的Tx波束信息。在步骤1120中，MS 120基于所提取的Tx波束信息来确定Rx波束。
在步骤1122中，BS 110基于包括在控制信息中的Tx波束信息来发送数据突发。
在步骤1124中，MS 120使用所确定的Rx波束来从BS 110接收数据突发。
图12是示出根据本发明的示范性实施例的BS和MS之间的波束分配的示图。
参照图12，MS 120基于从BS 110接收的参考信号确定多个候选下行链路Tx波束，并且向BS 110发送所确定的候选下行链路Tx波束的信息和对应的下行链路Rx波束的信息。BS 110当发送MAP和通过MAP分配的突发时分配Tx波束，并且MS 120当接收MAP和通过MAP分配的突发时分配Rx波束。
在图12的步骤1200中，BS 110使用多个下行链路Tx波束向MS 120发送参考信号。
在步骤1202中，MS 120使用多个下行链路Tx波束从BS 110接收参考信号。在步骤1204中，MS 120响应于接收到的参考信号确定多个候选下行链路Tx波束和对应的最佳Rx波束。在步骤1206中，MS 120向BS 110发送所确定的候选下行链路Tx波束的信息和指示最佳下行链路Rx波束的信息。候选下行链路Tx波束的数量可以被确定为大于1并小于或等于下行链路Tx波束的数量的值。例如，指示信息包括指示是否所有候选下行链路Tx波束都对应于一个最佳下行链路Rx波束的信息。例如，指示信息是包括与候选下行链路Tx波束对应的位的位图格式。所述位包括指示与候选下行链路Tx波束对应的Rx波束是否与一个最佳下行链路Rx波束相同的信息。例如，指示信息包括指示与候选下行链路Tx波束对应的下行链路Rx波束的信息。
在步骤1208中，BS 110接收由MS 120响应于参考信号接收确定的多个候选下行链路Tx波束的信息和指示最佳下行链路Rx波束的信息。在步骤1210中，BS 110根据预定的规则从候选下行链路Tx波束中选择至少一个下行链路Tx波束，该预定的规则预先在广播信道上通知给MS 120。例如，预定的规则基于信号强度从候选下行链路Tx波束中选择至少一个下行链路Tx波束。
在步骤1212中，BS 110生成包括用于突发传输的Tx波束信息的控制信息。在步骤1214中，BS 110使用所选择的Tx波束发送控制信息。所选择的Tx波束的数量被确定为大于1并小于或等于候选下行链路Tx波束的数量的值。例如，控制信息可以包括用于突发分配的MAP信息、用于数据突发传输的至少一个Tx波束索引、以及用于更新先前的控制信息的Tx波束信息的信息。
在步骤1216中，MS 120使用与根据预定的规则从候选下行链路Tx波束中选择的Tx波束中的最佳下行链路Tx波束对应的Rx波束，来从BS 110接收控制信息。在步骤1218中，MS120从控制信息中提取用于数据突发传输的Tx波束信息。在步骤1220中，MS 120基于所提取的Tx波束信息来确定Rx波束。
在步骤1222中，BS 110基于控制信息中包括的Tx波束信息来发送数据突发。
在步骤1224中，MS 120使用所确定的Rx波束来从BS 110接收数据突发。
图13是示出根据本发明的示范性实施例的用于波束分配的BS装置的示图，并且图14是示出根据本发明的示范性实施例的用于波束分配的MS装置的示图。
参照图13和14，MS 120包括控制器1400、接收器1410和发送器1420。类似地，BS110包括控制器1300、接收器1320和发送器1310。
接收器1320和1410将通过多个天线接收的RF信号处理为基带信号。
例如，根据正交频分复用(OFDM)，接收器1320和1410将模拟信号转换为采样数据，使用快速傅立叶变换(FFT)将采样数据转换为频域数据，并且从频域数据中选择并输出要接收的子载波的数据。接收器1320和1410根据预设的调制级别(即，调制和编码方案(MCS)级别)解调并解码数据，并且向控制器1300和1400提供经解调和解码的数据。例如，根据码分多址(CDMA)，接收器1320和1410可以对数据进行信道解码并扩频。
发送器1310和1420将基带信号转换为RF信号并发送RF信号。例如，发送器1310和1420根据预设的调制级别(即，MCS级别)对从控制器1300和1400馈送的数据进行编码和调制。发送器1310和1420通过对经调制的符号施加逆FFT(IFFT)来输出采样数据(即，OFDM符号)，将采样数据转换为模拟信号，将模拟信号转换为RF信号，并且在天线上发送RF信号。例如，发送器1310和1420可以对要发送的数据进行信道编码和扩频。
如上构造，控制器1300和1400是协议控制器，控制器1400控制MS 120的操作，并且控制器1300控制BS 110的操作。控制器1300和1400在协议处理期间从物理层的相应组件接收信息，或者向物理层的相应组件发布控制信号。
控制器1300和1400如图2至12中所示控制MS 120和BS 110进行波束分配。
参照图13，BS 110的控制器1300包括波束反馈处理器1302、波束选择器1304和突发和控制信息生成器1306。
波束反馈处理器1302处理接收到的由MS 120响应于使用多个下行链路Tx波束接收到的参考信号而确定的多个候选下行链路Tx波束的信息。例如，波束反馈处理器1302处理接收到的由MS 120响应于使用多个下行链路Tx波束接收的参考信号而确定的多个候选下行链路Tx波束的信息以及接收到的指示最佳下行链路Rx波束的信息。
波束选择器1304根据预定的规则从候选下行链路Tx波束中选择至少一个下行链路Tx波束，该预定的规则预先通过广播信道通知给MS 120。例如，该预定的规则基于信号强度从候选下行链路Tx波束中选择至少一个下行链路Tx波束。所选择的Tx波束的数量被确定为大于1并小于或等于候选下行链路Tx波束的数量的值。
突发和控制信息生成器1306生成包括用于突发传输的Tx波束信息的控制信息。例如，控制信息可以包括用于突发分配的MAP信息、用于数据突发传输的至少一个Tx波束索引、以及用于更新先前的控制信息的Tx波束信息的信息。突发和控制信息生成器1306还基于控制信息的Tx波束信息生成数据突发。
参照图14，MS 120的控制器1400包括波束测量和选择单元1402、波束反馈生成器1404和突发和控制信息处理器1406。
波束测量和选择单元1402响应于通过候选下行链路Tx波束从BS 110接收到的参考信号选择多个候选下行链路Tx波束。例如，波束测量和选择单元1402响应于使用候选下行链路Tx波束从BS 110接收到的参考信号选择多个候选下行链路Tx波束和相应的最佳Rx波束。
波束反馈生成器1404生成所确定的候选下行链路Tx波束的信息。例如，波束反馈生成器1404生成所确定的候选下行链路Tx波束的信息和指示最佳下行链路Rx波束的信息。候选下行链路Tx波束的数量可以被确定为大于1并小于或等于下行链路Tx波束的数量的值。例如，指示信息包括指示是否所有候选下行链路Tx波束都对应于一个最佳下行链路Rx波束的信息。例如，指示信息采用包括与候选下行链路Tx波束对应的位的位图格式。所述位包括指示与候选下行链路Tx波束对应的Rx波束是否与一个最佳下行链路Rx波束相同的信息。例如，指示信息包括指示与候选下行链路Tx波束对应的下行链路Rx波束的信息。
突发和控制信息处理器1406处理使用与根据预定的规则从候选下行链路Tx波束中选择的Tx波束中的最佳下行链路Tx波束对应的Rx波束从BS110接收到的控制信息。突发和控制信息处理器1406从控制信息中提取用于数据突发传输的Tx波束信息，并且基于所提取的Tx波束信息确定Rx波束。突发和MAP处理器1406处理使用所确定的Rx波束从BS 110接收的数据突发。
例如，相对于图2和3的示范性实施例，BS 110的控制器1300重复地发送下行链路参考信号，从MS 120接收P个候选下行链路Tx波束信息，并且从候选下行链路Tx波束中选择一个最佳Tx波束。例如，BS 110从MS120反馈的P个Tx波束当中选择最佳Tx波束，例如，具有最大的参考信号的RSSI、CINR或SIR的Tx波束。控制器1300使用所选择的Tx波束图案向MS120发送用于突发分配的MAP信息。
在各种示范性实施中，当MS不随着反馈P个候选下行链路Tx波束信息而提供相应的最佳Rx波束信息时，BS选择最佳Tx波束。
在各种示范性实施例中，当MS向BS反馈P个下行链路最佳Tx波束信息时，1位信息指示是否所有P个候选下行链路Tx波束都对应于单一的下行链路最佳Rx波束，或者位图的每一位指示是否与反馈的相应下行链路最佳Tx波束对应的最佳Rx波束与最佳下行链路Tx波束所对应的最佳Rx波束相同。替换地，可以提供与反馈的候选下行链路Tx波束对应的所有最佳Tx波束的索引信息。
根据本发明的示范性实施例，MS 120的控制器1400通过N个特定的Tx波束接收参考信号，并且基于接收到的超过特定阈值的参考信号的RSSI、CINR或SIR来选择P个候选Tx和Rx波束。在各种示范性实施方案中，控制器1400可以基于参考信号的RSSI、CINR或SIR来排列Tx/Rx波束对，并且选择与预定的数量一样多的Tx/Rx波束对。控制器1400向BS 110发送所选择的P个Tx/Rx波束对或Tx波束信息。在各种示范性实施例中，控制器1400可以发送P个候选下行链路Tx波束信息以及指示是否所有P个候选下行链路Tx波束都对应于单一的下行链路Rx波束的指示信息、指示与最佳Tx波束对应的最佳Rx波束是否与最佳下行链路Tx波束所对应的Rx波束相同的信息、或者与反馈的候选下行链路Tx波束对应的最佳Rx波束索引信息。
例如，相对于图4和5的示范性实施例，BS 110的控制器1300从P个Tx波束中选择至少一个Tx波束用于突发传输，生成包括用于突发传输的至少一个Tx波束信息的控制信息(例如，MAP)，并且使用相应的Tx波束信息来发送MAP信息。在各种示范性实施方案中，控制信息可以包括用于更新先前的Tx波束信息的信息。例如，控制信息可以包括针对在先前的突发传输中使用的Tx波束的Tx波束添加、Tx波束删除、Tx波束改变或无(例如，没有Tx波束索引信息)。
控制器1300确定是否是发送分配给MAP信息的突发的时间，并且基于控制信息的Tx波束信息来发送数据突发。控制信息中的Tx波束信息可以是基于P个Tx波束选择的用于突发传输的Tx波束索引，或者可以是用于使用下面的函数来更新先前的Tx波束信息的Tx波束索引。
根据本发明的另一示范性实施例，MS 120的控制器1400基于先前的Rx波束信息接收用于突发分配的控制信息(例如，MAP)，从控制信息中提取用于突发传输的Tx波束索引信息，确定用于突发传输的Tx波束，并且识别与所确定的Tx波束对应的Rx波束。例如，控制器1400可以基于Tx/Rx波束对来识别与Tx波束对应的Rx波束。控制器1400使用所确定的Rx波束在突发传输时间接收突发数据。
如上阐述，用于有效地分配Tx波束的示范性方法在无线通信系统中将所有的多个波束一起发送或者选择波束，从而提供诸如波束分集和波束调度灵活性的益处。虽然例示的是下行链路波束分配，但是本发明的示范性实施例可应用于上行链路波束分配。
虽然已经参照其某些示范性实施例示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求及其等同物所限定的本发明的精神和范围的情况下可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (48)

1.一种用于在无线通信系统中操作基站(BS)的方法，该方法包括：
通过使用至少一个发送波束向移动站(MS)发送至少一个参考信号；
从MS接收由MS确定的关于至少一个候选发送波束的信息；
生成包括关于从至少一个候选发送波束中选择的第一发送波束的信息的控制信息；
通过使用从至少一个候选发送波束中选择的第二发送波束向MS发送控制信息；以及
通过使用第一发送波束来发送数据。
2.如权利要求1所述的方法，
其中第一发送波束是根据预定的规则选择的，
其中第二发送波束是从至少一个候选发送波束中选择的，并且
其中预先从BS向MS通知所述预定的规则。
3.如权利要求2所述的方法，其中在发送关于至少一个候选发送波束的信息之前，预先通过广播信道从BS向MS通知所述预定的规则。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述预定的规则用来根据信号强度从所述至少一个候选发送波束中选择第一发送波束或第二发送波束。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个候选发送波束的数量大于1并小于或等于所述至少一个发送波束的数量。
6.如权利要求1所述的方法，其中控制信息包括用于突发分配的MAP信息。
7.如权利要求1所述的方法，其中控制信息包括关于用于数据的第一发送波束的索引。
8.如权利要求1所述的方法，其中控制信息包括用于更新先前发送的控制信息的Tx波束信息的信息。
9.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
与关于所述至少一个候选发送波束的信息一起接收指示信息，该指示信息指示与所述至少一个候选发送波束对应的MS的至少一个最佳接收波束，
其中，第二发送波束是基于MS的至少一个最佳接收波束从至少一个候选发送波束中选择的。
10.如权利要求9所述的方法，其中指示信息包括指示是否所述至少一个候选发送波束中的任何一个都对应于MS的最佳接收波束的信息。
11.如权利要求9所述的方法，其中指示信息采用包括与所述至少一个候选发送波束对应的至少一个位的位图格式，其中至少一个位中的每一位包括指示与至少一个候选发送波束中的每一个对应的接收波束是否是最佳接收波束的信息。
12.如权利要求9所述的方法，其中指示信息包括指示与所述至少一个候选发送波束对应的至少一个接收波束的信息，
其中，第二发送波束是根据与BS的最佳发送波束对应的MS的至少一个最佳接收波束选择的，并且
其中，最佳发送波束是根据信号强度从至少一个候选发送波束中选择的。
13.一种无线通信系统中的基站(BS)的装置，该装置包括：
发送器，被配置为通过使用至少一个发送波束向移动站(MS)发送至少一个参考信号；
接收器，被配置为从MS接收由MS确定的关于至少一个候选发送波束的信息；以及
控制器，被配置为生成包括关于从至少一个候选发送波束中选择的第一发送波束的信息的控制信息，
其中，发送器还被配置为：
通过使用从至少一个候选发送波束中选择的第二发送波束向MS发送控制信息；以及
通过使用第一发送波束来发送数据。
14.如权利要求13所述的装置，
其中第一发送波束是根据预定的规则选择的，
其中第二发送波束是从至少一个候选发送波束中选择的，并且
其中预先从BS向MS通知所述预定的规则。
15.如权利要求14所述的装置，其中在发送关于至少一个候选发送波束的信息之前，预先通过广播信道从BS向MS通知所述预定的规则。
16.如权利要求14所述的装置，其中所述预定的规则用来根据信号强度从所述至少一个候选发送波束中选择第一发送波束或第二发送波束。
17.如权利要求13所述的装置，其中所述至少一个候选发送波束的数量大于1并小于或等于所述至少一个发送波束的数量。
18.如权利要求13所述的装置，其中控制信息包括用于突发分配的MAP信息。
19.如权利要求13所述的装置，其中控制信息包括关于用于数据的第一发送波束的索引。
20.如权利要求13所述的装置，其中控制信息包括用于更新先前发送的控制信息的Tx波束信息的信息。
21.如权利要求13所述的装置，进一步包括：
与关于所述至少一个候选发送波束的信息一起接收指示信息，该指示信息指示与所述至少一个候选发送波束对应的MS的至少一个最佳接收波束，
其中，第二发送波束是基于MS的至少一个最佳接收波束从至少一个候选发送波束中选择的。
22.如权利要求21所述的装置，其中指示信息包括指示是否所述至少一个候选发送波束中的任何一个都对应于MS的最佳接收波束的信息。
23.如权利要求21所述的装置，其中指示信息采用包括与所述至少一个候选发送波束对应的至少一个位的位图格式，其中至少一个位中的每一位包括指示与至少一个候选发送波束中的每一个对应的接收波束是否是最佳接收波束的信息。
24.如权利要求21所述的装置，其中指示信息包括指示与所述至少一个候选发送波束对应的至少一个接收波束的信息，
其中，第二发送波束是根据与BS的最佳发送波束对应的MS的至少一个最佳接收波束选择的，并且
其中，最佳发送波束是根据信号强度从至少一个候选发送波束中选择的。
25.一种在无线通信系统中操作移动站(MS)的方法，该方法包括：
从基站(BS)接收通过使用至少一个发送波束发送的至少一个参考信号；
向BS发送关于至少一个候选发送波束的信息；
从BS接收通过使用从至少一个候选发送波束中选择的第二发送波束发送的控制信息，控制信息包括关于从至少一个候选发送波束中选择的第一发送波束的信息；和
从BS接收通过使用第一发送波束发送的数据。
26.如权利要求25所述的方法，
其中第一发送波束是根据预定的规则选择的，
其中第二发送波束是从至少一个候选发送波束中选择的，并且
其中预先从BS向MS通知所述预定的规则。
27.如权利要求26所述的方法，其中在发送关于至少一个候选发送波束的信息之前，预先通过广播信道从BS向MS通知所述预定的规则。
28.如权利要求26所述的方法，其中所述预定的规则用来根据信号强度从所述至少一个候选发送波束中选择第一发送波束或第二发送波束。
29.如权利要求25所述的方法，其中所述至少一个候选发送波束的数量大于1并小于或等于所述至少一个发送波束的数量。
30.如权利要求25所述的方法，其中控制信息包括用于突发分配的MAP信息。
31.如权利要求25所述的方法，其中控制信息包括关于用于数据的第一发送波束的索引。
32.如权利要求25所述的方法，其中控制信息包括用于更新先前发送的控制信息的Tx波束信息的信息。
33.如权利要求25所述的方法，进一步包括：
与关于所述至少一个候选发送波束的信息一起发送指示信息，该指示信息指示与所述至少一个候选发送波束对应的MS的至少一个最佳接收波束，
其中，第二发送波束是基于MS的至少一个最佳接收波束从至少一个候选发送波束中选择的。
34.如权利要求33所述的方法，其中指示信息包括指示是否所述至少一个候选发送波束中的任何一个都对应于MS的最佳接收波束的信息。
35.如权利要求33所述的方法，其中指示信息采用包括与所述至少一个候选发送波束对应的至少一个位的位图格式，其中至少一个位中的每一位包括指示与至少一个候选发送波束中的每一个对应的接收波束是否是最佳接收波束的信息。
36.如权利要求33所述的方法，其中指示信息包括指示与所述至少一个候选发送波束对应的至少一个接收波束的信息，
其中，第二发送波束是根据与BS的最佳发送波束对应的MS的至少一个最佳接收波束选择的，并且
其中，最佳发送波束是根据信号强度从至少一个候选发送波束中选择的。
37.一种无线通信系统中的移动站(MS)的装置，该装置包括：
控制器；
接收器，被配置为从基站(BS)接收通过使用至少一个发送波束发送的至少一个参考信号；以及
发送器，被配置为向BS发送关于至少一个候选发送波束的信息，
其中，接收器还被配置为：
从BS接收通过使用从至少一个候选发送波束中选择的第二发送波束发送的控制信息，控制信息包括关于从至少一个候选发送波束中选择的第一发送波束的信息；和
从BS接收通过使用第一发送波束发送的数据。
38.如权利要求37所述的装置，
其中第一发送波束是根据预定的规则选择的，
其中第二发送波束是从至少一个候选发送波束中选择的，并且
其中预先从BS向MS通知所述预定的规则。
39.如权利要求38所述的装置，其中在发送关于至少一个候选发送波束的信息之前，预先通过广播信道从BS向MS通知所述预定的规则。
40.如权利要求38所述的装置，其中所述预定的规则用来根据信号强度从所述至少一个候选发送波束中选择第一发送波束或第二发送波束。
41.如权利要求37所述的装置，其中所述至少一个候选发送波束的数量大于1并小于或等于所述至少一个发送波束的数量。
42.如权利要求37所述的装置，其中控制信息包括用于突发分配的MAP信息。
43.如权利要求37所述的装置，其中控制信息包括关于用于数据的第一发送波束的索引。
44.如权利要求37所述的装置，其中控制信息包括用于更新先前发送的控制信息的Tx波束信息的信息。
45.如权利要求37所述的装置，进一步包括：
与关于所述至少一个候选发送波束的信息一起发送指示信息，该指示信息指示与所述至少一个候选发送波束对应的MS的至少一个最佳接收波束，
其中，第二发送波束是基于MS的至少一个最佳接收波束从至少一个候选发送波束中选择的。
46.如权利要求45所述的装置，其中指示信息包括指示是否所述至少一个候选发送波束中的任何一个都对应于MS的最佳接收波束的信息。
47.如权利要求45所述的装置，其中指示信息采用包括与所述至少一个候选发送波束对应的至少一个位的位图格式，其中至少一个位中的每一位包括指示与至少一个候选发送波束中的每一个对应的接收波束是否是最佳接收波束的信息。
48.如权利要求45所述的装置，其中指示信息包括指示与所述至少一个候选发送波束对应的至少一个接收波束的信息，
其中，第二发送波束是根据与BS的最佳发送波束对应的MS的至少一个最佳接收波束选择的，并且
其中，最佳发送波束是根据信号强度从至少一个候选发送波束中选择的。
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