CN106664160A - 用于非许可频带通信的许可频带反馈 - Google Patents

用于非许可频带通信的许可频带反馈 Download PDF

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CN106664160A CN201580037558.XA CN201580037558A CN106664160A CN 106664160 A CN106664160 A CN 106664160A CN 201580037558 A CN201580037558 A CN 201580037558A CN 106664160 A CN106664160 A CN 106664160A
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Abstract

一种用于无线通信的节点，用以在许可频带上提供至少一个非许可频带是否空闲以用于无线通信的指示。一种用于无线通信的节点，用以在许可频带上接收至少一个非许可频带是否空闲以用于无线通信的指示。

Description

用于非许可频带通信的许可频带反馈
相关申请的交叉引用
本申请涉及与2014年7月10日提交的美国专利申请14/328,534相关。
技术领域
本公开总体上涉及无线通信，并且更具体地涉及非许可频带中的无线通信。
背景技术
非许可频带是不需要使用的许可证并且因此可被任何设备使用以传输或接收射频信号的射频频谱部分。例如，工业、科学和医疗(ISM)无线电频带是国际上被保留用于非许可通信的无线电频谱部分。ISM无线电频带包括中心频率为2.4GHz且带宽为100MHz的频带、中心频率为5.8GHz且带宽为150MHz的频带、中心频率为24.125GHz且带宽为250MHz的频带、以及其他频带。非许可频带可以与许可给特定服务提供商的许可频带形成对比，并且可以仅用于由服务提供商授权的无线通信。在非许可频带中传输或接收信号的无线通信设备通常被称为节点。例如，提供到网络和用户设备或通过到基站或接入点的空中接口接入网络的其他设备的无线连接的基站或接入点可以被称为无线通信系统中的节点。
利用非许可频带的无线通信系统(诸如Wi-Fi系统)易于出现“隐藏节点问题”。例如，如果两个用户设备在同一接入点的范围内，但是相距太远而彼此不能意识到，则两个用户设备彼此“隐藏”。接入点或基站也可以彼此隐藏。彼此隐藏的节点不能协调分组的传输和接收，例如，以实施两个节点之间的时间共享。因此，由彼此隐藏的节点传输的分组可能在接收节点处冲突，接收节点每次只能解码一个分组。因此，意图用于接收节点的分组在与由隐藏节点传输的其他分组冲突的情况下可能错过或丢失。隐藏节点问题可能由于在接入点的站之间存在障碍物而加剧。例如，建筑物穿透损耗通常在11到20dB的量级。因此，室内接入点可以向室外基站隐藏，即使它们可以在物理上彼此靠近。类似地，同一建筑物中的两个用户设备在被建筑物内的一个或多个墙壁、门或其他障碍物分开的情况下可能彼此隐藏。
载波感测多路访问(CSMA)协议可以用于检测或避免可能由隐藏节点问题导致的冲突。在CSMA中，传输节点监测非许可频带中的信道以确定其当前是否正用于其它传输以及仅在信道未被占用的情况下才传输。可以使用请求发送/空闲发送(RTS/CTS)协议来增强CSMA协议。RTS/CTS协议尝试通过以下方式来减少冲突：在传输节点检测到空闲的非许可信道的情况下，允许传输节点发送指示传输节点想要向接收节点传输信息的RTS帧。如果接收节点也确定非许可信道是空闲的，则接收节点用CTS帧进行答复，CTS帧指示传输节点在一段时间间隔内不受限制地在非许可信道上传输信息。检测CTS帧的其它节点避免在CTS帧中指示的时间间隔期间在非许可信道上进行传输。然而，感测节点处的信道和交换RTS/CTS消息所需的时间在节点之间的通信中引入不期望的延迟，这使得该方法不适合用于非许可频带中的延迟敏感通信。
附图说明
通过参考附图，本公开可以被更好地理解，并且其许多特征和优点对于本领域技术人员而言是显而易见的。在不同附图中使用相同的附图标记表示类似或相同的项。
图1是根据一些实施例的无线通信系统的第一示例的示图。
图2是根据一些实施例的无线通信系统的第二示例的示图。
图3是根据一些实施例的无线通信系统的第三示例的示图。
图4是示出用于非许可频带中的通信的传统的请求发送/空闲发送(RTS/CTS)信号流的信令图。
图5是示出根据一些实施例的用于配置针对非许可频带的主动监测和报告的信号流的第一示例的信令图。
图6是示出根据一些实施例的用于配置针对非许可频带的主动监测和报告的信号流的第二示例的信令图。
具体实施方式
通过将节点配置成在许可频带上主动提供一个或多个非许可频带的可用性的指示，可以减少非许可频带中的传输的延迟而不增加节点之间的干扰。节点的一些实施例可以在数据变为可用于在非许可频带上向节点传输之前主动地提供非许可频带的可用性的指示。可以通过利用非许可频带中的信道补充可用的许可数据信道来增加可用于在节点之间传送数据的带宽。例如，用户设备可以被配置成根据商定的工业标准，诸如由第三代合作伙伴项目(3GPP)定义的长期演进(LTE)标准在许可频带中与基站通信。基站还可以在诸如5GHz ISM非许可频带等非许可频带上向用户设备提供补充下行链路通信。因此，基站可以将用户设备配置为监测一个或多个非许可频带，并且提供指示非许可频带是否空闲用于补充下行链路传输的信号。如果数据到达基站以用于传输给用户设备，则如果来自用户设备的信令指示非许可频带空闲，则基站可以通过它们向用户传输数据。
图1是根据一些实施例的无线通信系统100的第一示例的图。无线通信系统100包括多个无线通信节点101、102、103、104(这里统称为“节点101到104”)。节点101到104的实施例可以是诸如接入点或站等无线收发器。例如，节点101、103可以是诸如移动单元、移动终端、用户设备、接入终端等的站。节点102、104可以是用于提供到节点101、103的无线连接的无线接入点。节点102、104也可以被称为基站或eNodeB。节点102、104可以通过下行链路(或前向链路)向节点101、103传输信号。节点101、103可以通过上行链路(或反向链路)向节点102、104传输信号。
节点101到104可以被配置成在许可频带或非许可频带中通过空中接口进行通信。如本文中所使用的，短语“非许可频带”将被理解为指代不需要使用的许可证并且因此可以被节点101到104中的任何节点使用以传输或接收射频信号的射频频谱部分。例如，非许可频带可以包括但不限于国际上被保留用于非许可通信的工业、科学和医疗(ISM)无线电频带。非许可频带可以由中心频率带宽来定义。例如，ISM无线电频带包括中心频率为2.4GHz且带宽为100MHz的频带、中心频率为5.8GHz且带宽为150MHz的频带、中心频率为24.125GHz且带宽为250MHz的频带、以及其他频带。如本文中所使用的，短语“许可频带”将被理解为指代被许可给一个或多个特定服务提供商并且可以仅被用于被服务提供商授权的节点101到104的无线通信的射频频谱的部分。例如，美国联邦通信委员会(FCC)向Verizon Wireless许可698到704MHz和728到734MHz的频带，并且向AT&T许可710到716MHz和740到746MHz的频带。
节点102、104可以由不同的服务提供商操作或者可以根据不同的协议(例如，LTE或IEEE 802.11)操作，并且因此节点102、104可能不能协调在非许可频带中的下行链路传输。此外，节点102、104可能由于它们的分离或者由于插入在节点102、104之间的障碍物(图1中未示出)而彼此隐藏。在所示实施例中，节点102与节点101相邻并且正在尝试通过在非许可频带的下行链路信道上传输分组来与节点101通信，如箭头105所示。例如，节点101可以已经注册用于根据802.11标准与节点102进行Wi-Fi通信。由节点102在非许可频带中通过下行链路信道传输的信号也可以由节点103来接收，如虚线110所示。节点104还可以尝试通过非许可频带的下行链路信道向节点103传输分组，如箭头115所示。节点104还可以能够在许可频带的上行链路或下行链路信道上与节点103通信，例如根据LTE标准。
为了防止由节点102、104在非许可频带的下行链路信道上传输的分组之间的冲突或至少减少该冲突的概率，节点104可以使用许可频带来将节点103配置为主动监测非许可频带从而确定非许可频带是否空闲用于无线通信。如本文中所使用的，术语“空闲”将被理解为指示非许可频带中的信号的参数的测量值(诸如信噪比、接收信号强度指示符等)低于如下阈值的值：该阈值的值指示非许可频带空闲用于其他节点的传输并且通过非许可频带的信道传输的分组不可能与其他节点传输的分组冲突。节点103的一些实施例可以在数据在节点104变为可用于向节点103传输之前开始监测非许可频带，并且可以向节点104提供指示非许可频带是否空闲的信号。因此，如果节点103已经主动指示非许可频带空闲，则一旦数据变为可用于向节点103传输，则节点104可以在非许可频带中传输信息。节点104的一些实施例可选地通过在传输数据之前感测非许可频带来验证非许可频带空闲。
图2是根据一些实施例的无线通信系统200的第二示例的示图。在所示实施例中，接入点205用于提供到相应地理区域或小区的无线连接，其可以包括可以在许可频带和非许可频带两者中与接入点205通信的用户设备210、215。无线通信系统200还包括可以在至少非许可频带中与用户设备210、215通信的一个或多个接入点220。如本文中所使用的，术语“接入点”被理解为指代提供到用户设备210、215或相应地理区域内的其他节点的无线连接的节点或设备。因此，术语“接入点”可以包括基站、基站路由器、eNodeB、宏小区、微小区、毫微微小区、微微小区和其他类型的设备。可以根据诸如LTE的3GPP标准来提供许可频带中的无线连接，并且可以根据Wi-Fi标准、IEEE802标准或其他通信标准来提供非许可频带中的无线连接。在一些实施例中，接入点205、220或用户设备210、215可以对应于图1所示的节点101到104中的一个或多个。
建筑物225、230可以位于由接入点205、220服务的一个或多个地理区域内。如本文中所讨论的，诸如建筑物225、230的门、窗户或墙壁等障碍物可以明显增加在用户设备210、215与接入点205、220之间的信道损耗。示例性建筑物穿透损耗通常在11到20dB的数量级。对于给定的传输功率，穿透损耗可能使得接入点205、220难以或不可能检测到彼此的存在。因此，接入点205、220可以彼此隐藏。因此，来自接入点205、220的在非许可频带中的下行链路传输在用户设备215处可能冲突。因此，如本文中所讨论的，接入点205的一些实施例可以使用许可频带中的通信来将用户设备215配置为主动监测非许可频带并且提供指示非许可频带中的一些或所有是否空闲用于无线通信的信号。
图3是根据一些实施例的无线通信系统300的第三示例的示图。无线通信系统300包括支持到用户设备310的无线连接的基站305。基站310可以通过空中接口与基站305交换信号来接入网络315。基站305或用户设备310的一些实施例可以对应于图1所示的节点101到104中的一个或多个。基站305和用户设备310可以在许可频带中通过一个或多个上行链路信道320以及一个或多个下行链路信道325进行通信。基站和用户设备310还可以在非许可频带中通过补充下行链路信道330进行通信。
基站405的一些实施例包括耦合到天线345的传输器(TX)335和接收器(RX)340。因此，传输器335可以在许可频带中通过下行链路信道325传输信号，或者在非许可频带中通过补充下行链路信道330传输信号。接收器340可以通过上行链路信道320接收信号。基站305包括用于存储诸如处理器指令、用于传输的数据、接收的数据等信息的存储器350。处理器355可以用于例如通过执行存储在存储器360中的指令来处理用于传输的信息，处理接收的信息，或者执行本文中所讨论的其他操作。
处理器355的一些实施例可以用于生成配置信息，该配置信息用于将用户设备310配置为主动监测非许可频带的下行链路信道330，并且提供指示下行链路信道330是否空闲用于无线通信的信号。配置信息可以包括标识以下各项的信息：一个或多个非许可频带、非许可频带的一个或多个子集(诸如要在不同时间间隔中监测的400MHz非许可频带的一个或多个20MHz块)、用于测量或感测一个或多个非许可频带并且将结果报告给基站305的一个或多个周期等。例如，用户设备310可以被配置成在连续的时间间隔中顺序地监测400MHz非许可频带的不同的20MHz块。对于另一示例，用户设备310可以被配置成感测非许可频带，并且提供指示非许可频带是否以间隔或者利用周期(诸如2毫秒(ms)、5ms或10ms)空闲的报告。可以基于诸如执行所请求的测量所需的用户设备310中的功耗等属性来确定非许可频带的子集的数目或用于测量非许可频带中的信号的周期。
处理器355的一些实施例可以用于生成配置信息，该配置信息将用户设备310配置为提供指示下行链路信道330是否空闲的反馈，作为由用户设备310提供的信道状态信息(CSI)反馈的一部分。用户设备310还可以被配置成确定和反馈下行链路信道330的信道质量信息(CQI)。例如，用户设备310可以被配置成提供指示下行链路信道330是否空闲的1比特(例如，0指示信道不空闲，1指示信道空闲)以及指示信道质量差(例如，0000指示最低信道质量)还是好(例如，1111指示最高信道质量)的4比特。用户设备的一些实施例可以被配置成仅在下行链路信道330空闲时提供反馈。
处理器355还可以用于处理从用户设备310接收的信号，以确定下行链路信道330是否空闲用于向用户设备310传输数据。例如，响应于接收到用于向用户设备310传输的数据，处理器355可以访问从用户设备310接收的反馈，以确定补充下行链路信道330是否空闲。如果是，则处理器355可以促使基站305通过补充下行链路信道330向用户设备310传输数据。处理器355还能够从非许可频带的可用子集中进行选择。例如，如果用户设备310返回指示非许可频带的第一子集空闲并且非许可频带的第二子集不空闲的反馈，则处理器355可以选择第一子集并且促使基站305使用非许可频带的第一子集通过补充下行链路信道330向用户设备310传输数据。处理器355还可以使用诸如CQI等信息来对非许可频带的不同子集进行优先级排序以用于下行链路传输。如本文中所讨论的，处理器355的一些实施例可以用于执行其他操作。
用户设备310的一些实施例包括耦合到天线370的传输器(TX)360和接收器(RX)365。传输器360可以在许可频带中通过上行链路信道320传输信号。接收器365可以在许可频带中通过下行链路信道325并且在非许可频带中通过补充下行链路信道330接收信号。用户设备310包括非许可(UL)频带监测器475，其可以用于确定补充下行链路信道330是否空闲。用于通过测量或感测非许可频带来确定非许可频带是否空闲用于传输的技术在本领域中是已知的。例如，接收器365和非许可频带监测器370可以用于在传输器360不在非许可频带的至少一部分中传输的定时间隙或测量间隙期间测量补充下行链路信道330上的信号强度。该测量可以用于确定补充下行链路信道330是否空闲用于传输。用户设备还可以包括用于确定补充下行链路信道330的下行链路信道325的CQI值的CQI逻辑375。
图4是示出用于非许可频带中的通信的传统的请求发送/空闲发送(RTS/CTS)信号流的信令图。信号流400中的信号在用户设备(UE)与基站或eNodeB(eNB)之间在非许可频带上传输，用户设备(UE)与基站或eNodeB(eNB)可以对应于图1所示的节点101到104。在虚线405处，eNB接收数据410用于在非许可频带上向UE传输。eNB感测非许可频带以确定非许可频带是否空闲用于传输，这导致延迟415。一旦eNB确定非许可频带空闲，则eNB向UE传输请求发送(RTS)消息，如箭头420所示。响应于接收到RTS消息，UE感测非许可频带以从UE的角度确定非许可频带是否空闲用于传输，这导致附加延迟425。如果UE确定非许可频带空闲，则UE向eNB发送空闲发送(CTS)消息，如箭头430所示。响应于接收到CTS消息，eNB在435处传输数据410，如箭头440所示。因此，使用RTS/CTS消息交换来确定非许可频带是否空闲导致eNB在405处接收数据与在435处向UE传输数据之间的总延迟445。此外，信号420、430、440可以干扰非许可频带中的其他通信。
图5是示出根据一些实施例的用于配置针对非许可频带的主动监测和报告的信号流500的第一示例的信令图。由虚线指示的信号流500中的信号在用户设备(UE)与基站或eNodeB(eNB)之间在许可频带上传输，用户设备(UE)与基站或eNodeB(eNB)可以对应于图1所示的节点101到104。由实线指示的信号流中的信号在UE与eNB之间在非许可频带上传输。在eNB接收到用于通过非许可频带向UE传输的数据之前，eNB传输配置信息以将UE配置为感测非许可频带(或其一个或多个子集，如本文中所讨论的)，并且报告非许可频带是否空闲。如虚线505所示，配置信息在许可频带上传输，并且因此不对非许可频带中的通信造成干扰。
响应于接收到配置信息，UE感测非许可频带以从UE的角度来确定非许可频带是否空闲用于传输，这导致延迟510。由于没有数据等待在eNB处传输，所以延迟510没有向eNB与UE之间的数据传输引入任何潜伏期。UE传输关于非许可频带是否空闲的指示。UE的一些实施例还可以传输非许可频带的CQI信息。如虚线515所示，空闲指示和(可选地)CQI信息在许可频带上传输，并且因此不对非许可频带中的通信造成干扰。UE可以在延迟520之后(或周期性地)重复在非许可频带中的信号的测量，并且在许可频带上报告空闲指示和(可选地)CQI信息，如虚线525所示。
在虚线530处，eNB接收数据535用于在非许可频带上向UE传输。eNB已经接收到非许可频带空闲的指示(信号525)，因此eNB可以基本上立刻传输数据535。在所示的实施例中，eNB选择感测非许可频带，以在传输数据之前验证非许可频带空闲，这引入了延迟540。如果eNB验证非许可频带空闲，则eNB在线545处向UE传输数据535。如实线箭头550所示，在非许可频带上传输数据535。在530处接收数据与在545处传输数据之间的延迟555明显小于如图4所示的RTS/CTS信令协议的总延迟445。如果eNB在540感测到非许可频带时确定非许可频带不再空闲，则eNB的一些实施例可以补偿。然后，eNB可以以指定的时间间隔重新感测非许可频带，并且当所述非许可频带变为空闲时在非许可频带上传输数据。
图6是示出根据一些实施例的用于配置针对非许可频带的主动监测和报告的信号流600的第二示例的信令图。由虚线指示的信号流600中的信号在UE与eNB之间在许可频带上传输，eNB可以对应于图1中所示的节点101到104。由实线指示的信号流中的信号在UE与eNB之间在非许可频带上传输。在eNB接收任何数据以通过非许可频带向UE传输之前，eNB传输配置信息以配置UE感测非许可频带(或其一个或多个子集，如本文中所讨论的)，并且报告非许可频带空闲。如虚线605所示，配置信息在许可频带上传输，并且因此不对非许可频带中的通信造成干扰。
响应于接收到配置信息，UE感测非许可频带以从UE的角度来确定非许可频带是否空闲用于传输，这导致延迟610。由于没有数据等待在eNB处传输，所以延迟610没有向eNB与UE之间的数据传输引入任何潜伏期。UE确定非许可频带不空闲并且因此绕过(在615)向eNB传输空闲指示。绕过传输空闲指示可以减少许可频带中的信令开销。UE可以在延迟620之后(或周期性地)重复在非许可频带中的信号的测量。在所示实施例中，UE使用在延迟620期间执行的测量来确定非许可频带空闲。UE在许可频带上报告空闲指示和(可选地)CQI信息。如虚线615所示，空闲指示和(可选地)CQI信息在许可频带上传输，并且因此不对非许可频带中的通信造成干扰。
在虚线630处，eNB接收数据635用于在非许可频带上向UE传输。eNB已经接收到非许可频带的指示空闲(信号625)，因此eNB可以基本上立刻传输数据635。在所示的实施例中，eNB选择感测非许可频带，以在传输数据之前验证非许可频带空闲，这引入了延迟640。如果eNB验证非许可频带空闲，则eNB在线645处向UE传输数据635。如实线箭头650所示，在非许可频带上传输数据635。在630处接收数据与在645处传输数据之间的延迟655明显小于如图4所示的RTS/CTS信令协议的总延迟445。
在一些实施例中，上述技术的某些方面可以由执行软件的处理系统的一个或多个处理器来实现。软件包括在非暂态计算机可读存储介质上存储或有形地实施的一个或多个可执行指令集。软件可以包括当由一个或多个处理器执行时操纵一个或多个处理器以执行上述技术的一个或多个方面的指令和某些数据。非暂态计算机可读存储介质可以包括例如磁盘或光盘存储设备、固态存储设备、诸如闪存的固态存储设备、高速缓存、随机存取存储器(RAM)或其他非易失性存储器设备等。存储在非暂态计算机可读存储介质上的可执行指令可以是由一个或多个处理器解释或以其他方式可执行的源代码、汇编语言代码、目标代码或其他指令格式。
计算机可读存储介质可以包括由计算机系统在使用期间可访问以向计算机系统提供指令和/或数据的任何存储介质或存储介质的组合。这样的存储介质可以包括但不限于光学介质(例如，压缩盘(CD)、数字通用盘(DVD)、蓝光盘)、磁介质(例如软盘、磁带或磁性硬盘驱动器)、易失性存储器(例如，随机存取存储器(RAM)或高速缓存)、非易失性存储器(例如，只读存储器(ROM)或闪存)或基于微机电系统(MEMS)的存储介质。计算机可读存储介质可以嵌入在计算系统(例如，系统RAM或ROM)中，固定地附接到计算系统(例如，磁硬盘驱动器)，可移除地附接到计算系统(例如，光盘或通用基于串行总线(USB)的闪存)，或者经由有线或无线网络(例如，网络可访问存储(NAS))耦合到计算机系统。
注意，并不需要上面在一般性描述中描述的所有活动或元素，可能不需要特定活动或设备的一部分，并且可以执行一个或多个另外的活动，或者，除了所描述的那些，还可以包括其他元素。此外，列出活动的顺序不一定是它们被执行的顺序。此外，已经参考具体实施例描述了这些概念。然而，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求中所阐述的本公开的范围的情况下，可以进行各种修改和改变。因此，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的，并且所有这样的修改旨在被包括在本公开的范围内。
上面已经关于特定实施例描述了益处、其他优点和问题的解决方案。然而，可以导致任何益处、优点或解决方案发生或变为更加明显的益处、优点、问题的解决方案和任何特征不应被解释为任何或所有的权利要求的关键的、必需的或基本的特征。此外，上面公开的特定实施例仅是说明性的，因为所公开的主题可以以对于受益于本文的教导的本领域技术人员显而易见的不同但等同的方式修改和实践。除了在下面的权利要求中描述的之外，本文所示的构造或设计的细节并非意在限制。因此，显而易见的是，上面公开的特定实施例可以被改变或修改，并且所有这些变化都被认为在所公开的主题的范围内。因此，本文中寻求的保护如下面的权利要求中所述。

Claims (10)

1.一种方法，包括：
从无线通信系统中的节点并且通过许可频带提供至少一个非许可频带是否空闲以用于无线通信的指示。
2.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述指示包括在数据变为可用于通过所述至少一个非许可频带向所述节点传输之前提供所述指示。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：
基于通过所述许可频带接收的信息来将所述节点配置为监测所述至少一个非许可频带，其中将所述节点配置为监测所述至少一个非许可频带包括：将所述节点配置为利用基于所述节点处的功耗确定的周期来周期性地监测所述至少一个非许可频带。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
基于所述至少一个非许可频带的测量来确定信道质量信息(CQI)；以及
结合提供所述至少一个非许可频带是否空闲的所述指示来通过所述许可频带提供所述CQI。
5.一种方法，包括：
在无线通信系统中的第一节点处并且通过许可频带接收至少一个非许可频带是否空闲以用于无线通信的指示。
6.根据权利要求5所述的方法，其中接收所述指示包括：在数据变为可用于通过所述至少一个非许可频带向第二节点传输之前接收所述指示。
7.根据权利要求5所述的方法，还包括：
通过所述许可频带提供信息，以将所述第二节点配置为利用基于所述第二节点处的功耗确定的周期来周期性地监测所述至少一个非许可频带。
8.根据权利要求5所述的方法，还包括：
结合接收所述至少一个非许可频带是否空闲的所述指示来通过所述许可频带接收信道质量信息(CQI)，其中所述第二节点基于所述至少一个非许可频带的测量来确定所述CQI。
9.一种用于无线通信的节点，用以通过许可频带提供至少一个非许可频带是否空闲以用于无线通信的指示。
10.一种用于无线通信的节点，用以通过许可频带接收至少一个非许可频带是否空闲以用于无线通信的指示。
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