CN105452888B - 用于测试数据包信号收发器的灵敏度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于使用测试数据包信号以测试数据包信号收发器受测装置(DUT)的方法,该受测装置具有由以数据包信号功率(PWR)为函数的数据包错误率(PER)所限定的操作特性。改变测试数据包信号功率,并且计算以受测装置响应数据包和测试数据包为函数的测试PER,直到所测量的测试PER或外推自所测量PER的所计算的测试PER分别等于小于及大于最大及最小PER的预定PER。
Description
背景技术
本发明涉及测试数据包收发器,并且具体地涉及测试数据包信号收发器灵敏度。
许多现今的电子装置使用无线技术用作连接及通信这两种目的。因为无线装置发送并接收电磁能量,并且因为两个或更多个无线装置可能因其信号频率及功率频谱密度而干扰彼此的运作,这些装置及其无线技术必须遵循各种无线技术标准规格。
在决定这些无线装置时,工程师必须额外留意以确保这些装置符合或超出每一项其所包括的无线技术所规定标准的规格。此外,当这些装置之后进入量产时,其会经测试以确保制造缺陷不会导致不适当的运作,包括其是否遵循所包括的无线技术标准的规格。
为了在制造及装配之后测试这些装置,目前无线装置测试系统采用子系统用于分析接收自各装置的信号。这些子系统通常至少包括向量信号产生器(VSG)(其用于提供待传输至受测装置的来源信号)以及向量信号分析器(VSA)(其用于分析由该受测装置所产生的信号)。VSG对于测试信号的产生及VSA所执行的信号分析通常是可编程的,以便允许将每一者都用于测试各种装置是否遵循各种具有不同频率范围、带宽、以及信号调变特性的无线技术标准。
作为无线通信装置的制造的一部分,生产成本中一个重要项目是与制造测试有关的成本。一般而言,测试成本与进行此测试所需时间之间有直接相关性。因此,可缩短测试时间而不牺牲测试准确度或不增加设备成本(例如,因提高必要测试设备或多部测试器的精密度而导致成本增加)的创新是重要的,并且可显著节省成本,尤其是对于制造及测试大量此类装置而言。
此类受测装置常见的接收器(RX)测试是判断以功率电平(例如:数据包信号的信号包络功率)为函数的信号灵敏度,其中包错误率(PER)方面有某个标准规定上限(例如:PER=(T-A)/T,其中T是测试数据包的数量,而A为应答数据包的数量)。例如,可将一灵敏度点限定为功率电平,其中接收错误的检测数据包不超过10%,即,其中包数据与附加的核对的和一致。
为了判断此一灵敏度点,需要通过测试器将足够数量的数据包发送至受测装置,以确保所发送的数据包中至少有90%正确接收。这接着会建立期望的灵敏度点。然而,如果测试出的PER不是10%,则可能难以导出与受测装置灵敏度有关的有用信息。例如,如果PER为0%(即,所有数据包都已正确接收)或100%(即,所有数据包皆未正确接收),则除受测装置系优于或劣于所测电平的结论外,从此PER所能导出的信息很少。
因此,希望有一种用于测试受测装置灵敏度的技术,其能以有时间效率的方式准确测试PER。
发明内容
根据本发明提供一种用于使用测试数据包信号测试数据包信号收发器受测装置(DUT)的方法,该数据包信号收发器受测装置具有操作特性,该操作特性系由以数据包信号功率(PWR)为函数的数据包错误率(PER)所限定。改变测试数据包信号功率,并且计算以受测装置响应数据包和测试数据包为函数的测试PER,直到测量的测试PER或外推自所测量PER的所计算的测试PER分别等于小于及大于最大及最小PER的预定PER。
根据本发明的一个实施例,一种测试数据包信号收发器的方法包括:提供测试数据包信号,其具有测试数据包信号功率、并且包括多个测试数据包及多个测试数据包信号功率电平供受测装置(DUT)接收用,该受测装置具有由以数据包信号功率(PWR)为函数的数据包错误率(PER)所限定的操作特性,其中于最小PWR处具有最大PER、于最大PWR处具有最小PER、以及于介于该最小PWR与该最大PWR之间的多个中间数据包信号功率(PWR)处具有多个中间数据包错误率(PER);自该受测装置接收对应于该多个测试数据包的至少一部分的一个或多个响应数据包;计算以该一个或多个响应数据包及该多个测试数据包为函数的测试PER;以及重复此类提供、接收及计算,同时改变该测试数据包信号功率以产生多个测试PER,直到该多个测试PER包括下列中的至少一者:实质上等于在该多个中间PWR中的一者处的该多个中间PER中的预定一者的所测量的测试PER、以及与在该多个中间PWR中的一者处的该多个中间PER的该预定一者相比的至少一个较高测试PER和一个较低测试PER。
根据本发明的另一个实施例,一种测试数据包信号收发器的方法包括:用数据包信号收发器受测装置(DUT)接收测试数据包信号,该测试数据包信号具有测试数据包信号功率、并且包括多个测试数据包及多个测试数据包信号功率电平,其中该受测装置具有由以数据包信号功率(PWR)为函数的数据包错误率(PER)所限定的操作特性,其于最小PWR处具有最大PER、于最大PWR处具有最小PER、以及于介于该最小PWR与该最大PWR之间的多个中间数据包信号功率(PWR)处具有多个中间数据包错误率(PER);用受测装置提供对应于该多个测试数据包的至少一部分的一个或多个响应数据包;计算以该一个或多个响应数据包及该多个测试数据包为函数的测试PER;以及重复此类接收、提供及计算,同时改变该测试数据包信号功率以产生多个测试PER,直到该多个测试PER包括下列中的至少一者:实质上等于在该多个中间PWR中的一者处的该多个中间PER中的预定一者的所测量的测试PER、以及与在该多个中间PWR中的一者处的该多个中间PER的该预定一者相比的至少一个较高测试PER和一个较低测试PER。
附图说明
图1描述一种根据本发明的示例性实施例用于测试数据包收发器的测试环境。
图2描述另一种根据本发明的示例性实施例用于测试数据包收发器的测试环境。
图3描述以数据包信号功率为函数的包错误率(PER)的示例性图示。
图4描述一种根据本发明的示例性实施例的灵敏度测试方法的流程图。
图5描述根据如图4所述的方法的在测试器与受测装置之间的数据分组交换。
图6描述根据本发明的示例性实施例的受测装置的灵敏度测试的测试结果。
图7描述根据本发明的另一示例性实施例的受测装置的灵敏度测试的测试结果。
图8描述示例性电路系统,其用于控制测试器所提供测试数据包信号的信号功率。
具体实施方式
下列是本发明的示例性实施例于参照附图下的详细说明。这些说明意欲为说明性的而非限制本发明的范围。此类实施例是以足够细节被说明使得本领域具通常知识者得以实施本发明,且应理解,可在不脱离本发明的精神或范围的情况下,可以某些改变来实施其他实施例。
在本公开内容各处,如无与本文相反的明确指示,可理解所描述的相应电路组件在数目上可为单一的或是复数的。例如,“电路”及“电路系统”一词可包括单一个或多个组件,可为主动和/或被动,且经连接或以其他方式耦合在一起(例如,作为一个或多个集成电路芯片)以提供所要的功能。另外,“信号”一词可指一个或多个电流、一个或多个电压或数据信号。在说明书附图中,类似的或相关的组件会有类似的或相关的字母、数字或文数字标志符。此外,虽然已经讨论使用离散电子电路系统(优选地以一个或多个集成电路芯片的形式)的情况下实施本发明,只取决于欲处理的信号频率或数据率,可另外地使用一个或多个经适当编程的处理器实施此类电路系统得任一部分的功能。此外,就图标描述不同实施例的功能区块图的方面而言,此类功能区块不一定表示硬件电路系统之间的分割。
PER通常是在受测装置性能充分受到影响而负面影响受测装置性能的期望电平的情况下而选值。然而,可通过了解性能曲线(即,包错误率具有以数据包信号功率的函数),而使用不同的PER值并且外推回期望的PER值。例如,调变曲线(PER对数据包信号包络功率)上函数斜率通常最大的一点有50%的PER,其结果系数据包信号功率变异的相同变动范围里所测量PER的变动大于函数对应于10%PER的点。这将确保所测试的PER对信号功率变异有高灵敏度。另外,如果从50%PER点开始,对于较小的数据包信号功率变异将有较大的PER变异。因此,以统计方式来看,仅需要较少的测试数据包即可以良好测试准确度判断PER。此外,所需测试数据包较少代表着测试时间较短。
如果50%PER点可用,亦使其能够追踪至少相当于10%PER点的制造变异,因为受测装置性能的变动将更快显现。这与在稍高于灵敏度点的数据包信号功率电平撷取PER率形成对比。在50%点的测试将允许追踪噪声指数及其它参数的影响。与其形成对比的是,在0%PER点的测试将仅指出性能优于特定期望电平。
如下文更加详细讨论的是,根据本发明,可判断50%PER发生时的数据包信号功率,从而配合此值及受测装置的调变曲线,而允许更准确地判断受测装置的规定灵敏度点。50%PER点表示可在制造期间追踪并且允许通过单纯地使50%PER点位移来轻易撷取规定灵敏度点(例如10%)的值。此位移可通过透过传统PER扫描测试进行受测装置的一次性特性化而获得,其中传统PER测量系针对许多连续数据包信号功率电平实施,并且撷取PER对数据包信号功率电平的曲线。通过使用响应于测试数据包的确认包(例如,应答(或称“ACK”)数据包)被实现附加效益,从而在受测装置所正确接收的各数据包上提供立即反馈。
因此,根据本发明,可找到50%PER点并将其用于追踪受测装置随着时间的性能变动,以判断受测装置是否符合标准规定的灵敏度测量。另外,可使用确认数据包实时判断是否已正确接收数据包。可于规定灵敏度点进行一次性测试,其后可在此灵敏度点与50%PER点之间找到功率电平位移。之后,在测试类似受测装置时,可将此自50%PER点的功率电平的位移用于判断受测装置是否符合或超出规定灵敏度点,并且使用50%PER点附近的变异来准确追踪所制造装置随着时间的性能漂移。
参照图1,一种根据本发明的用于测试数据包收发器灵敏度的典型测试环境,其包括经由信号路径22c耦合至受测装置20的测试器10。测试器10包括一个或多个信号源(未图标)(例如,一个或多个向量信号产生器(VSG))、以及信号分析电路系统(未图标)(例如,向量信号分析器(VSA)),分别用于提供呈测试数据包信号形式的接收信号22r、并接收呈回传数据包信号形式的受测装置传送信号22t。此信号路径22c一般为传导信号路径,例如,呈射频(RF)缆线及连接器的形式。
参照图2,一替代性测试环境可包括无线信号路径22w,其中接收22r及传送22t数据包信号系经由无线信号路径22w而使用耦合至测试器10的一个或多个天线24t及耦合至受测装置20的另一个或多个天线24d,通过辐射电磁能来传递。
在测试无线收发器或接收器以判断其是否符合或超出灵敏度测量(例如,如受测装置意欲遵循的基础标准通常所需者)时,一般必须找到一种功率电平,在此功率电平下,十个检测出的数据包中有一个因包数据与附加核对和之间不符合而导致无确认数据包。换句话说,十个检测出的数据包中有一个无法由受测装置接收器正确接收。在标准规格要求10%最大PER的情况下,测试器10(图1及图2)一般发送若干测试数据包,并且将该数量与基于受测装置20所回传的确认数据包数量的所正确接收数据包的数量作比较。就10%的PER而言,有必要在PER测量变异落于标准规定公差范围内之前,发送较大量的数据包。另外,由于调变曲线在10%PER点附近的斜率趋近于零(水平),少量增加信号功率会将所测量的PER推向0%,同时随着功率电平进一步增加而提供极少量或未提供附加有用信息。
或者,找到PER为50%的功率电平是有帮助的,于此点,PER变动对于功率电平变动更加灵敏,并且在该点任一侧(即较低及较高功率电平处)上的PER值范围较大。因此,随着功率电平自50%的PER开始增加或减少,可测量较大范围的PER值。例如,于10%PER点,增加信号功率(无论加到多大)仅可使PER降至0%,即10%的变动,而从50%PER点开始允许功率增加以造成PER同样降至0%,但此时导致50%PER变动。因此,如果测试是以50%PER点附近为中心而非以10%PER点附近为中心,则可获得关于性能变异的明显更有用的信息。另外,由于PER曲线在50%PER点附近陡直,与在10%PER点附近相比明显更是如此,针对等效统计测试准确度使用更少数据包将对结果无显著影响,故外推法变得更简单。
有利的是,取决于受测装置对一组测试数据包信号的确认数据包响应,可将各式各样的方法、或算法应用于将测试信号功率往上或往下调整,从而收敛至50%PER点。在受测装置模型上进行全面性0-100%PER测试的初始测试后,可判断应将哪一个功率电平用于使随后针对50%PER点所测量的功率电平产生位移。因此,未来的测试仅需测量50%PER点,可从50%PER点开始将位移套用于撷取规定的灵敏度点。
参照图3,熟习技术者所熟知的是,受测装置的调变曲线32(以信号功率为函数的PER)包括在所有包皆未正确接收情况下的信号功率34a的PER值(PER=100%)、以及在所有包皆正确接收情况下的值34b(PER=0%)。然而,这曲线32为非线性。随着信号功率变异的PER变异于PER为50%时的点34c大体上为其最陡处。因此,可分别在50%PER点34c上面及下面增加或减少测试信号功率,同时测量50%至0%及50%至100%范围的PER值。
然而,于10%PER的规定灵敏度点34d,极少的附加功率将使受测装置驱向0%PER,而进一步增加功率无法得到进一步有用的PER信息。另外,由于曲线32于这些点处较不陡直(斜率较缓),则需要更多测试数据包以针对各功率电平处PER收集在统计上更准确的数量的确认数据包。换句话说,由于可接收到大部分包,除非使用大量数据包进行测试,否则少数未接收的数据包会显著改变给定输入电平处的所报告PER。
参照图4,根据示例性实施例,可如图示进行50%PER点的判断。首先,以预期找到50%PER点的功率电平处开始测试41。这包括发送一些数量X的测试数据包42(例如,一个或多个,并且固定或随着各测试循环动态可变),并计数回传的所接收的确认数据包,依期望将结果储存43。(除其它测试参数外,也可储存测试数据包传输时的信号功率电平,例如用于记录特定测试数据包信号功率电平已用次数)。接着判断44已发送的数据包中是否有超过一半已正确接收。如果有超过一半包已正确接收,则减少45对信号功率的测试。如果已正确接收的数据包少于一半,则增加46信号功率。信号功率增加及减少可固定于相等或不同的数值,或可例如随着各测试循环一起或独立变化。(测试数据包数量以及功率增减大小为影响此测试序列效率及准确度的主要因素,例如,较大的功率增减允许更快收敛至50%PER,但损失一些准确度。使用测试数据包及0.25dB功率增减的电流测试已产生良好的测试性能。)接着判断47是否可从到目前为止所获得的结果导出50%PER点(例如,直接测量或通过外推法计算)。(例如,如果所收集的测试资料于P1及P2测试数据包信号功率电平处包括48%及52%PER值,当功率电平Pe在P1与P2中间位置时,即Pe=(P1+P2)/2,则可计算外推的50%PER。)如果是如此,测试完成48。如果否,则重复先前的步骤。
参照图5,测试运作40(图4)的结果是,可如图标描述对测试数据包及确认数据包的效应。例如,在初始时段52期间,以初始低功率电平发送一组测试数据包53r,导致若干回传数据包53t指示大于50%的PER。在后续时段54期间,以较高功率电平发送测试数据包55r,导致确认数据包指示0%的PER。在下一个时段56期间,以逐步降低的功率电平发送测试数据包57r,导致确认数据包57t指示大于50%的PER。在下一个时段58期间,以逐步升高的功率电平发送测试数据包59r,导致确认数据包59t此时指示50%PER。如熟习技术者将知道的是,数据包53r、55r、57r、59r以各功率电平、其特定功率电平、以及逐步变动的功率电平(根据量值及方向)所发送的数量可随着所用特定测试算法而变(例如,根据图4所示的一般测试流程)。
参照图6,根据示例性算法,以随机选取的开始测试数据包信号功率电平试运转1,000次的实例,可产生如图所示的结果。这里所示的试运转为第1、30、88、……次等等的试运转。在各情况下,开始的功率电平62最终导致所估计的灵敏度点64,其在100至200个测试数据包已根据算法的选取组及功率电平发送之后,针对与50%PER对应的功率电平收敛于-72dB。
参照图7,根据另一示例性算法,具有不同组测试数据包及信号功率增量72的另1,000次试运转,随着功率电平产生50%PER,再次导致收敛74于-72dB功率电平。在这个实例中,每次试运转的测试数据包6数量从少于100个数据包变为少于140个数据包。可通过图4所述示例性算法的退出条件47判断所需的测试数据包的数量。
参照图8,用于控制由测试器110(图1及图2)所提供数据包信号111的信号包络功率的示例性电路系统110,包括具有可控制(例如,可编程)信号增益113的功率放大器112、以及用于提供一个或多个控制信号115以建立、改变及以其他方式控制信号增益113的控制电路系统114。(熟悉技术者将轻易了解的是,至少可以两种形式实施可控制增益113:作为放大器电路系统112一部分的可变增益电路系统;或在放大器电路系统112后的可变衰减器电路系统(未图标),从而允许按比例增减输出信号22r功率,同时允许放大器电路系统112维持固定信号功率。)因此,由使用此放大器112的测试器10所提供的受测装置接收信号22r,提供具有可变功率电平的数据包,例如如图5所示。例如,如图8进一步所示,可如图示表示时段52、54、56、58期间数据包53r、55r、57r、59r的功率电平。控制信号115的这些相对信号电平表示相对的数据包信号功率电平。
可用熟习技术者所熟知的许多方式实施控制电路系统114。例如,对应于用于产生适当控制信号115的指令的数据,可储存于所属领域已知的各种形式内存电路系统中,并且使用数字处理或逻辑电路系统(诸如场可编程门阵列(FPGA),及许多其他所属领域已知技术)被处理,用于实施用于增减数据包信号功率的算法(例如,根据如图4所示及以上所述的灵敏度测试方法)。
如上所述,一旦确定50%PER点,接着便可通过先针对关注的PER点找出位移功率值、并且接着将此位移35(图3)套用于导致50%PER的功率值,而撷取初不同的PER点,包括标准规定的灵敏度点。
另外,此测试也可用于在一段时间内,追踪特定受测装置模型的灵敏度变动。与使用在固定功率电平的PER不同的是,使用50%PER或所撷取的灵敏度点,能够在制造期间改良性能变异的追踪。在大部分情况下,接近0%的PER避免发现较小的装置性能变动,而50%PER点则快速显露变动。
对熟习技术者而言,在不背离本发明的精神及范围下,可显而易见地在本发明的结构和操作方法中构思出各种其他修改及替代例。尽管已通过特定优选实施例说明本发明,应理解本发明如所请求不应过度地受限于这些特定实施例。我们意欲以下列权利要求书限定本发明的范围并由此涵盖在这些权利要求书及其等效者范围内的结构与方法。
Claims (12)
1.一种测试数据包信号收发器的方法,其包括:
经由信号路径提供具有测试数据包信号功率并且包括多个测试数据包及多个测试数据包信号功率电平以用于由受测装置(DUT)接收的测试数据包信号,所述受测装置具有由以数据包信号功率(PWR)为函数的数据包错误率(PER)所限定的操作特性,其在最小PWR处具有最大PER、在最大PWR处具有最小PER以及在介于所述最小PWR和所述最大PWR之间的多个中间数据包信号功率(PWR)处具有多个中间数据包错误率(PER);
从所述受测装置经由所述信号路径接收多个响应数据包,所述多个响应数据包中的每个指示接收所述多个测试数据包中的至少一者;
计算以所述多个响应数据包和所述多个测试数据包为函数的测试PER;以及
重复所述提供、接收及计算,同时以交替递增较高和较低功率电平的方式、至少一次基于逐包来迭代地提供所述测试数据包信号功率以作为所述接收多个响应数据包和所述多个测试数据包的相对应数据包的连续数据包的函数,通过在计算低于所述多个中间PER中的一者处的所述多个中间PER中的预定一者的测试PER之后减小所述PWR并且在计算高于所述多个中间PER中的所述预定一者的测试PER之后增加所述PWR,来产生多个后续测试PER,其中所述PER作为所述PWR的函数限定具有以下项目的非线性调制曲线:
在所述多个中间PER中的所述预定一者处的最大PER对PWR变化,以及
在高于或低于所述多个中间PER中的所述预定一者的所述多个中间PER的剩余一些处的小于所述最大PER对PWR变化的PER对PWR变化;以及
响应于包括以下项目中的至少一者的所述多个后续测试PER,来终止所述重复所述提供、接收及计算:
实质上等于所述多个中间PER中的所述预定一者的测量的测试PER,或者
与所述多个中间PER中的所述预定一者相比的至少一个较高测试PER和一个较低测试PER。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个中间PER中的所述预定一者实质上等于50%。
3.根据权利要求1所述的方法,其中:
所述多个中间PER中的所述预定一者对应于所述多个中间PWR中的目标一者;并且
所述提供具有测试数据包信号功率的测试数据包信号包括提供具有小于所述多个中间PWR中的所述目标一者的初始测试数据包信号功率的所述测试数据包信号。
4.根据权利要求3所述的方法,其中所述多个中间PER中的所述预定一者实质上等于50%。
5.根据权利要求1所述的方法,其中:
所述多个中间PER中的所述预定一者对应于所述多个中间PWR中的目标一者;并且
所述提供具有测试数据包信号功率的测试数据包信号包括提供具有大于所述多个中间PWR中的所述目标一者的初始测试数据包信号功率的所述测试数据包信号。
6.根据权利要求5所述的方法,其中所述多个中间PER的所述预定一者实质上等于50%。
7.一种测试数据包信号收发器的方法,其包括:
用数据包信号收发器受测装置(DUT)经由信号路径接收具有测试数据包信号功率并且包括多个测试数据包和多个测试数据包信号功率电平的测试数据包信号,其中所述受测装置具有由以数据包信号功率(PWR)为函数的数据包错误率(PER)所限定的操作特性,其在最小PWR处具有最大PER、在最大PWR处具有最小PER以及在介于所述最小PWR和所述最大PWR之间的多个中间数据包信号功率(PWR)处具有多个中间数据包错误率(PER);
用所述受测装置经由所述信号路径提供多个响应数据包,所述多个响应数据包中的每个指示接收所述多个测试数据包中的至少一者;
计算以所述多个响应数据包和所述多个测试数据包为函数的测试PER;以及
重复所述接收、提供及计算,同时以交替递增较高和较低功率电平的方式、至少一次基于逐包来迭代地提供所述测试数据包信号功率以作为所述接收多个响应数据包和所述多个测试数据包的相对应数据包的连续数据包的函数,通过在计算低于所述多个中间PER中的一者处的所述多个中间PER中的预定一者的测试PER之后减小所述PWR并且在计算高于所述多个中间PER中的所述预定一者的测试PER之后增加所述PWR,来产生多个后续测试PER,其中所述PER作为所述PWR的函数限定具有以下项目的非线性调制曲线:
在所述多个中间PER中的所述预定一者处的最大PER对PWR变化,以及
在高于或低于所述多个中间PER中的所述预定一者的所述多个中间PER的剩余一些处的小于所述最大PER对PWR变化的PER对PWR变化;以及
响应于包括以下项目中的至少一者的所述多个后续测试PER,来终止所述重复所述提供、接收及计算:
实质上等于所述多个中间PER中的所述预定一者的所测量的测试PER,或者
与所述多个中间PER中的所述预定一者相比的至少一个较高测试PER及一个较低测试PER。
8.根据权利要求7所述的方法,其中所述多个中间PER的所述预定一者实质上等于50%。
9.根据权利要求7所述的方法,其中:
所述多个中间PER的所述预定一者对应于所述多个中间PWR中的目标一者;并且
所述用数据包信号收发器受测装置(DUT)接收具有测试数据包信号功率的测试数据包信号包括接收具有小于所述多个中间PWR中的所述目标一者的初始测试数据包信号功率的所述测试数据包信号。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述多个中间PER中的所述预定一者实质上等于50%。
11.根据权利要求7所述的方法,其中:
所述多个中间PER中的所述预定一者对应于所述多个中间PWR中的目标一者;并且
所述用数据包信号收发器受测装置(DUT)接收具有测试数据包信号功率的测试数据包信号包括接收具有大于所述多个中间PWR中的所述目标一者的初始测试数据包信号功率的所述测试数据包信号。
12.根据权利要求11所述的方法,其中所述多个中间PER中的所述预定一者实质上等于50%。
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