CN108156667B - 一种通信的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种通信的方法及装置，该方法包括：终端接收基站在N个波束方向发送的M个训练信号；所述M、N为大于1的正整数，且M大于或等于N；所述终端根据所述M个训练信号确定第一波束方向；所述终端在第一波束方向上向所述基站发送第一随机接入消息；所述终端在所述第一波束方向中接收所述基站发送的第一随机接入响应消息。
Description
技术领域
本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种通信的方法及装置。
背景技术
随着移动通信的迅速发展，各种类型的移动终端的用户不断增加，导致了移动互联网和高带宽数据业务呈现爆炸式增长。移动业务对无线通信的频谱效率的要求越来越高。
一种提升频谱效率的方式是多天线技术，即为基站配置多根天线，由于基站的小区内不同用户终端需要的业务数据不同，所以基站可以对业务信道承载的数据进行波束赋形(Beam Forming，BF)，获得不同用户终端的业务信道波束，然后利用多根天线将业务信道波束定向发送给各个用户终端，有效利用信道的空间不相关性。
现有技术中，基站进行波束赋形时，复杂度较高，基站与终端无法自适应波束对准，使得覆盖的小区内部及周边共频或临频频谱中干扰严重，频谱质量较差。
因此，如何降低分布式基站系统的信号发射干扰，提高频谱质量，是目前亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种通信的方法及装置，用以实现基站与终端无法自适应波束对准，降低基站波束赋形的复杂度，降低基站的信号发射干扰，提高频谱质量。
本申请实施例提供一种通信的方法，所述方法包括：
终端接收基站在N个波束方向发送的M个训练信号；所述M、N为大于 1的正整数，且M大于或等于N；
所述终端根据所述M个训练信号确定第一波束方向；
所述终端在第一波束方向上向所述基站发送第一随机接入消息；所述终端在所述第一波束方向中接收所述基站发送的第一随机接入响应消息。
一种可能的实现方式，所述终端根据所述M个训练信号确定第一波束方向，包括：
所述终端根据所述M个训练信号确定所述N个波束方向中每个波束方向的平均信号质量；
所述终端将所述N个波束方向中平均信号质量最好的波束方向确定为所述第一波束方向。
一种可能的实现方式，所述终端根据所述M个训练信号确定所述N个波束方向中每个波束方向的平均信号质量，包括：
所述终端确定接收的所述N个波束方向上任一波束方向的k个训练信号分别对应的k个信号质量，其中，k为小于M的正整数；
所述终端将所述k个信号质量的平均值或者加权平均值确定为对应波束方向的平均信号质量或者加权平均信号质量。
一种可能的实现方式，所述终端根据所述M个训练信号确定第一波束方向，包括：
所述终端确定所述M个训练信号中每个训练信号的信号质量，获得M个信号质量；
所述终端将所述M个信号质量中信号质量最好的训练信号对应的波束方向，确定为所述第一波束方向。
一种可能的实现方式，所述信号质量为根据训练信号的接收功率、信噪比、载干噪比中的任一项或任意多项确定。
一种可能的实现方式，所述终端在所述第一波束方向中接收所述基站发送的所述第一随机接入响应消息之后，还包括：
所述终端在所述第一波束方向中向所述基站发送上行数据报文；或者，所述终端在所述第一波束方向接收所述基站发送的下行数据报文。
一种可能的实现方式，所述终端在所述第一波束方向上向所述基站发送所述第一随机接入消息后，还包括：
若所述终端在预设的时间阈值内未收到所述第一随机接入响应消息，则重新发送所述第一随机接入消息；
所述终端在重复发送F次所述第一随机接入消息后仍然没有收到所述基站的第一随机接入响应消息，则重新选择基站接入，所述F为大于1的正整数。
一种可能的实现方式，所述终端根据所述M个训练信号确定第一波束方向后，还包括：
所述终端根据接收的N个波束方向发送的K个训练信号，确定第二波束方向；所述K个训练信号所在的无线帧的帧号在所述M个训练信号所在的无线帧的帧号之后；
所述终端若确定所述第二波束方向与所述第一波束方向不同，则所述终端在所述第二波束方向向所述基站发送第二随机接入消息；或者，
所述终端若确定所述第二波束方向与所述第一波束方向不同，且所述第一波束方向的信号质量小于预设阈值，则所述终端在所述第二波束方向发送第二随机接入消息；
所述终端在所述第二波束方向中接收所述基站发送的第二随机接入响应消息。
本申请实施例提供一种通信的方法，所述方法包括：
基站在N个波束方向发送的M个训练信号；所述M、N为大于1的正整数，且M大于或等于N；
所述基站接收终端发送的第一随机接入消息，将所述第一随机接入消息的波束方向确定为所述终端的第一波束方向；
所述基站在所述第一波束方向中向所述终端发送第一随机接入响应消息。
一种可能的实现方式，所述基站在所述第一波束方向中向所述终端发送第一随机接入响应消息之后，所述方法还包括：
所述基站在所述第一波束方向中接收所述终端发送的上行数据报文；或者
所述基站在所述第一波束方向中向所述终端发送下行数据报文。
一种可能的实现方式，所述第一随机接入消息所在的波束方向与所述第一随机接入消息所在的无线帧的训练序列的波束方向相同。
一种可能的实现方式，所述M个训练信号中的每个训练信号包括训练信号的发送帧号，以及训练信号对应波束方向初次发送无线帧的帧号和训练信号对应波束方向的持续帧数。
一种可能的实现方式，所述基站在所述第一波束方向中向所述终端发送第一随机接入响应消息之后，所述方法还包括：
所述基站接收所述终端发送的第二随机接入消息；
所述基站将所述第二随机接入消息所对应的波束方向确定为所述终端的第二波束方向；
所述基站若确定所述第二波束方向与所述第一波束方向不同，则在所述第二波束方向中向所述终端发送第二随机接入响应消息，并在所述第二波束方向与所述终端进行数据传输。
本申请实施例提供一种通信的装置，所述装置包括：
收发单元，用于接收基站在N个波束方向发送的M个训练信号；所述M、 N为大于1的正整数，且M大于或等于N；
处理单元，用于根据所述M个训练信号确定第一波束方向；
所述收发单元，用于在第一波束方向上向所述基站发送第一随机接入消息；所述收发单元，还用于在所述第一波束方向中接收所述基站发送的第一随机接入响应消息。
一种可能的实现方式，所述处理单元，具体用于：
根据所述M个训练信号确定所述N个波束方向中每个波束方向的平均信号质量；将所述N个波束方向中平均信号质量最好的波束方向确定为所述第一波束方向。
一种可能的实现方式，所述处理单元，具体用于：
确定接收的所述N个波束方向上任一波束方向的k个训练信号分别对应的k个信号质量，其中，k为小于M的正整数；将所述k个信号质量的平均值或者加权平均值确定为对应波束方向的平均信号质量或者加权平均信号质量。
一种可能的实现方式，所述处理单元，具体用于：
确定所述M个训练信号中每个训练信号的信号质量，获得M个信号质量；将所述M个信号质量中信号质量最好的训练信号对应的波束方向，确定为所述第一波束方向。
一种可能的实现方式，所述信号质量为根据训练信号的接收功率、信噪比、载干噪比中的任一项或任意多项确定。
一种可能的实现方式，所述收发单元，具体用于：
在所述第一波束方向中向所述基站发送上行数据报文；或者，在所述第一波束方向接收所述基站发送的下行数据报文。
一种可能的实现方式，所述收发单元若在预设的时间阈值内未收到所述第一随机接入响应消息，则重新发送所述第一随机接入消息；
所述收发单元若在重复发送F次所述第一随机接入消息后仍然没有收到所述基站的第一随机接入响应消息，则所述处理单元重新选择基站接入，所述F 为大于1的正整数。
一种可能的实现方式，所述处理单元，具体用于：
根据接收的N个波束方向发送的K个训练信号，确定第二波束方向；所述K个训练信号所在的无线帧的帧号在所述M个训练信号所在的无线帧的帧号之后；
若确定所述第二波束方向与所述第一波束方向不同，则所述收发单元用于在所述第二波束方向向所述基站发送第二随机接入消息；在所述第二波束方向中接收所述基站发送的第二随机接入响应消息；或者，
若确定所述第二波束方向与所述第一波束方向不同，且所述第一波束方向的信号质量小于预设阈值，则所述收发单元用于在所述第二波束方向发送第二随机接入消息；在所述第二波束方向中接收所述基站发送的第二随机接入响应消息。
本申请实施例提供一种通信的装置，所述装置包括：
收发单元，用于在N个波束方向发送的M个训练信号；所述M、N为大于1的正整数，且M大于或等于N；接收终端发送的第一随机接入消息；
处理单元，用于将所述第一随机接入消息的波束方向确定为所述终端的第一波束方向；
所述收发单元，用于在所述第一波束方向中向所述终端发送第一随机接入响应消息。
一种可能的实现方式，所述收发单元，具体用于在所述第一波束方向中接收所述终端发送的上行数据报文；或者，在所述第一波束方向中向所述终端发送下行数据报文。
一种可能的实现方式，所述第一随机接入消息所在的波束方向与所述第一随机接入消息所在的无线帧的训练序列的波束方向相同。
一种可能的实现方式，所述M个训练信号中的每个训练信号包括训练信号的发送帧号，以及训练信号对应波束方向初次发送无线帧的帧号和训练信号对应波束方向的持续帧数。
一种可能的实现方式，所述收发单元，还用于接收所述终端发送的第二随机接入消息；
所述处理单元，用于将所述第二随机接入消息所对应的波束方向确定为所述终端的第二波束方向；若确定所述第二波束方向与所述第一波束方向不同，则所述收发单元在所述第二波束方向中向所述终端发送第二随机接入响应消息，并在所述第二波束方向与所述终端进行数据传输。
本申请实施例提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读指令，当计算机读取并执行所述计算机可读指令，使得计算机执行如上述任意一项所述的方法。
本申请实施例提供一种芯片，所述芯片与存储器相连，用于读取并执行所述存储器中存储的软件程序，以实现上述任一项中各种可能的设计中的方法。
本申请实施例中，终端接收基站在N个波束方向发送的M个训练信号；所述N为大于1的整数；所述M、N为大于1的正整数，且M大于或等于N；所述终端根据所述M个训练信号确定第一波束方向；所述终端在第一波束方向上向所述基站发送第一随机接入消息；所述终端在所述第一波束方向中接收所述基站发送的第一随机接入响应消息。本申请实施例中的技术方案实现了基站与终端自适应波束对准，有效地降低波束赋形的复杂度和系统开销，降低小区内部或周边频谱中的信号发射干扰，提高频谱质量。
附图说明
图1为本申请实施例中的一种通信的方法的流程示意图；
图2为本申请具体实施例中的一种通信方法的架构示意图；
图3为本申请具体实施例中的一种通信装置的结构示意图；
图4为本申请具体实施例中的一种通信装置的结构示意图。
具体实施方式
本文中结合用户设备和/或网络侧设备来描述各种方面。其中，网络侧设备例如为基站。
用户设备，可以是无线终端也可以是有线终端，无线终端可以是指向用户提供语音和/或数据连通性的设备，具有无线连接功能的手持式设备、或连接到无线调制解调器的其他处理设备。无线终端可以经无线接入网(例如，RAN， Radio Access Network)与一个或多个核心网进行通信，无线终端也可以称为系统、订户单元(Subscriber Unit)、订户站(Subscriber Station)，移动站(Mobile Station)、移动台(Mobile)、远程站(RemoteStation)、接入点(Access Point)、远程终端(Remote Terminal)、接入终端(AccessTerminal)、用户终端(User Terminal)、用户代理(User Agent)、用户设备(User Device)、或用户装备(User Equipment)。
基站(例如，接入点)可以是指接入网中在空中接口上通过一个或多个扇区与无线终端通信的设备。基站可用于将收到的空中帧与IP分组进行相互转换，作为无线终端与接入网的其余部分之间的路由器，其中接入网的其余部分可包括网际协议(IP)网络。基站还可协调对空中接口的属性管理。例如，基站可以是CDMA中的基站(BTS，Base TransceiverStation)，也可以是WCDMA 中的基站(NodeB)，还可以是LTE中的演进型基站(NodeB或eNB或e-NodeB， evolutional Node B)，本申请并不限定。
本申请实施例中，基站中可包括多个天线阵元组成的天线阵列。通过调节天线阵列中各个天线阵元发送射频信号的加权幅度和相位，可调节天线阵列发射射频信号的辐射方向图形状，从而可根据终端的具体方位，通过增强特定方向上的信号，向终端发射定向信号，减小干扰。
目前，波束赋形主要针对基站侧和终端侧两端进行。对于下行方向，基站发送下行波束训练信号，终端测量下行波束训练信号，选择出最佳的基站发送波束，并将波束相关的信息反馈给基站，同时选择出对应的最佳接收波束，保存在本地。上行方向，终端发送上行波束训练信号，基站测量上行波束训练信号，选择出最佳的终端发送波束，将波束相关的信息传递给终端，同时选择出对应的最佳接收波束，保存在本地。上下行的收发波束训练好之后即可以进行数据传输。现有技术中，选择出最佳的发送波束及接收波束，需要基站频繁的向终端发送训练信号以完成上下行的收发波束训练，波束赋形的复杂度和系统开销很大，造成了不必要的资源浪费。另外，仅仅选择出最佳的发送波束及接收波束，但并未考虑选择出的发送波束及接收波束之间的空间独立性，数据传输的可靠性较低。
因此，本申请实施例提供的一种通信的方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤101：终端根据所述M个训练信号确定第一波束方向；
步骤102：所述终端在第一波束方向上向所述基站发送第一随机接入消息；
步骤103：所述终端在所述第一波束方向中接收所述基站发送的第一随机接入响应消息。
本申请实施例中，基站的覆盖范围内可包括一个或多个终端，所述基站可通过执行上述步骤101至103 中的方法流程与基站覆盖范围内的任一终端进行通信。在步骤101之前，基站在N个波束方向发送M个训练信号；其中，所述M、N为大于1的正整数，且M大于或等于N。
在具体实施过程中，基站在N个波束方向发送M个训练信号，每个波束方向中发送至少一个训练信号。训练信号的具体内容，本申请实施例对此并不限定，举例来说，训练信号可以为导频信号，也可以为小区参考信号等，在此不再赘述。
一种可能的实现方式，所述基站可以根据以下方式发送：
所述N个波束方向对应的M个训练信号可以以轮询的方式发送，针对所述N个波束方向中任一个波束方向，初次发送该波束方向的帧号和该波束方向的持续帧数可以根据实际需要确定。所述M个训练信号中的每个训练信号包括训练信号的发送帧号，以及训练信号对应波束方向初次发送无线帧的帧号和训练信号对应波束方向的持续帧数。例如，基站可以向3个波束方向发送训练信号，在第K帧训练信号至第K+1帧训练信号从波束方向1发送，在第K+2 帧训练信号至第K+5帧训练信号从波束方向2发送，在第K+6帧训练信号至第K+9帧训练信号从波束方向3发送。此时波束方向1的持续帧数为2帧，波束方向2的持续帧数为4帧，波束方向3的持续帧数为4帧。若当前时刻为第 K+3帧，则根据第K+3帧训练信号中，波束方向1初次发送的帧号为第K帧，持续帧数为2帧，波束方向2初次发送的帧号为第K+2帧，持续帧数为4帧；波束方向3初次发送的帧号为第K+6帧，持续帧数为4帧；可以确定当前帧 K+3帧的波束方向为波束方向2，以及所述M个训练信号对应的波束方向。
基站发送N个波束方向的M个训练信号，以使终端可以根据所述M个训练信号，确定基站的N个波束方向以及N个波束方向所在的无线帧的帧号。进而所述终端通过接收到的所述M个训练信号的信号质量，确定所述终端接入所述基站的最佳的波束方向。
步骤101中，一种可能的实现方式，所述终端根据所述M个训练信号确定第一波束方向，包括：
步骤一、所述终端根据所述M个训练信号确定所述N个波束方向中每个波束方向的平均信号质量；
步骤二、所述终端将所述N个波束方向中平均信号质量最好的波束方向确定为所述第一波束方向。
在步骤一中，一种可能的实现方式，包括以下步骤：
步骤一：所述终端基于所述M个训练信号，从所述M个训练信号中确定出N个波束方向中每个波束方向初次发送的帧号和所述N个波束方向中每个波束方向的持续帧数；
步骤二：所述终端根据所述N个波束方向中每个波束方向初次发送的帧号和所述N个波束方向中每个波束方向的持续帧数，确定每个波束方向对应的训练信号的信号质量；
具体的，针对所述N个波束方向中任一波束方向，所述终端确定k个训练信号对应的k个信号质量，所述k个训练信号为所述M个训练信号中所述终端从该波束方向中接收到的训练信号，k大于0且小于M。
步骤三：根据每个波束方向的训练信号的信号质量，确定每个波束方向的平均信号质量。
在步骤三中，一种可能的实现方式，所述终端将所述k个信号质量的平均值确定为该波束方向的平均信号质量。
本申请实施例中，信号质量为根据训练信号的接收功率、信噪比、载干噪比中的任一项或任意多项确定的。例如，信号质量为接收到的训练信号的接收功率，或者信号质量为接收到的训练信号的信噪比，或者信号质量为接收到的训练信号的载干噪比，或者信号质量为接收到的训练信号的接收功率、信噪比、载干噪比中的至少两项的加权值等，在此不再赘述。
例如，以信号质量为接收到的训练信号的接收功率为例。若终端接收到的波束方向2的4 个训练信号的接收功率分别为：6毫瓦、4毫瓦、7毫瓦、8毫瓦，则波束方向2的平均接收功率为6.25毫瓦，基于此，则可以确定出每个波束方向对应的信号质量为6.25毫瓦。
在步骤三中，一种可能的实现方式，包括：
针对所述N个波束方向中任一波束方向，所述终端确定k个训练信号对应的k个信号质量以及k个训练信号的无线帧的帧号。
针对所述k个训练信号中的任一训练信号，所述终端将该训练信号的信号质量采用与该训练信号的无线帧的帧号对应的加权值进行加权，获得该训练信号的加权信号质量；所述终端将所述k个信号质量的加权平均值确定为该波束方向的加权平均信号质量，所述k个训练信号为所述M个训练信号中所述终端从该波束方向中接收到的训练信号，k大于0小于M。
例如，以信号质量为接收到的训练信号的接收功率为例。若所述终端接收到的波束方向2的4个训练信号的接收功率为：第K+2帧的接收功率为6毫瓦、第K+3帧的接收功率为4毫瓦、第K+4帧的接收功率为7毫瓦、第K+5帧的接收功率为5毫瓦，则波束方向2的平均信号质量可以根据加权平均来确定，例如，第K+2帧的加权值为0.1，第K+3帧的加权值为0.2，第K+4 帧的加权值为0.3，第K+5 帧的加权值为0.4，则波束方向2的加权平均信号质量为5.5毫瓦。基于同样的方式，则可以确定出所述N个波束方向上的每个波束方向对应的加权平均信号质量。
在步骤101中，一种可能的实现方式，包括：
步骤一：所述终端根据所述N个波束方向的每个波束方向所对应的初次发送的帧号和持续帧数，确定每个波束方向对应的训练信号的信号质量；
在具体实施过程中，终端可以根据接收到的所述M个训练信号进行逐一解析，确定出所述M个训练信号的信号质量；
步骤二：终端根据M个训练信号的信号质量，确定第一波束方向。
在步骤二中，一种可能的实现方式，可以包括：
所述终端确定所述M个训练信号中每个训练信号的信号质量，获得M个信号质量；
所述终端将所述M个信号质量中信号质量最好的训练信号对应的波束方向，确定为所述第一波束方向。
例如，所述信号质量具体可以为接收功率值。若所述终端接收到4个训练信号，所述4个训练信号中，第一个训练信号的接收功率为6毫瓦、第二个训练信号的接收功率为4毫瓦、第三个训练信号的接收功率为7毫瓦、第四个训练信号的接收功率为8毫瓦，则所述终端将第四个训练信号对应的波束方向作为第一波束方向。
所述信号质量具体可以为接收功率、信噪比、载干比中的任一项或任意组合。
根据终端接收到的接收信号的接收功率、信噪比、载干比中的任一项或任意组合，确定出信号质量最好的训练信号，将该训练信号对应的波束方向作为第一波束方向。
在步骤102中，所述终端在确定所述第一波束方向后，在所述第一波束方向上发送第一随机接入消息。具体实施过程如下：
一种可能的实现方式，所述终端在确定所述第一波束方向后，所述终端在第一波束方向上向所述基站发送第一随机接入消息。所述第一随机接入消息可以为终端关联过程、重关联过程、初始接入过程、重新接入过程向基站发送的第一条消息。
一种可能的实现方式，若所述第一波束方向为根据M个训练信号中，信号质量最好的训练信号对应的波束方向作为第一波束方向，则将所述训练信号对应的帧作为所述终端向所述基站发送第一随机接入消息的时刻。
例如，所述信号质量具体为接收功率值。若所述终端接收到4个训练信号，所述4个训练信号中，第一个训练信号的接收功率为6毫瓦、第二个训练信号的接收功率为4毫瓦、第三个训练信号的接收功率为7毫瓦、第四个训练信号的接收功率为8毫瓦，则所述终端将第四个训练信号对应的波束方向作为第一波束方向。第四个训练信号所在的帧为第K帧，则将第K+L*n帧作为所述终端向所述基站发送第一随机接入消息的时刻。所述L为基站发送完整的波束方向的持续帧数，n为大于或等于0的正整数。
一种可能的实现方式，若所述终端根据所述M个训练信号确定所述N个波束方向中每个波束方向的平均信号质量，所述终端将所述N个波束方向中平均信号质量最好的波束方向确定为所述第一波束方向，则所述终端可以将所述第一波束方向对应的持续帧数内的任一训练信号对应的帧作为所述终端向所述基站发送第一随机接入消息的时刻；或者，
所述终端可以将所述第一波束方向中的k个训练信号中，信号质量最好的训练信号对应的帧作为所述终端向所述基站发送第一随机接入消息的时刻。
例如，以信号质量为接收到的训练信号的接收功率为例，若所述终端接收到的波束方向2的训练信号的接收功率为：6毫瓦、4毫瓦、7毫瓦、8毫瓦，则波束方向2的平均接收功率为6.25毫瓦。若确定在所述N个波束方向中，波束方向2的平均信号质量最好，则可以将第K+2+L*n帧至第K+5+L*n帧中的任一帧作为所述终端向所述基站发送第一随机接入消息的时刻。或者，所述终端将8毫瓦对应的训练信号的帧作为所述终端向所述基站发送第一随机接入消息的时刻。所述L为基站发送完整的波束方向的持续帧数，n为大于或等于 0的正整数。
一种可能的实现方式，所述终端确定波束方向的加权平均信号质量的方式为针对所述N个波束方向中任一波束方向，所述终端将任一波束方向中的k 个信号质量的加权平均值确定为该波束方向的平均信号质量，则将确定出的第一波束方向中，加权信号质量最好的对应的训练信号的帧时刻作为所述终端向所述基站发送第一随机接入消息的时刻。
例如，以信号质量为接收到的训练信号的接收功率为例，若所述终端接收到的波束方向2的训练信号的接收功率为：第K+2帧的训练信号的接收功率为 6毫瓦、第K+3帧训练信号的接收功率为4毫瓦、第K+4帧训练信号的接收功率为7毫瓦、第K+5帧训练信号的接收功率为5毫瓦。若确定在N个波束方向中，波束方向2的平均信号质量最好，则将第K+5+L*n帧中作为所述终端向所述基站发送第一随机接入消息的时刻。所述L为基站发送完整的波束方向的持续帧数，n为大于或等于0的正整数。
在步骤102之后：所述基站接收所述终端发送的所述第一随机接入消息，将所述第一随机接入消息的波束方向确定为所述终端的第一波束方向；所述基站在所述第一波束方向中向所述终端发送第一随机接入响应消息。
本申请实施例中，通过所述终端将确定的第一波束方向以所述第一随机接入消息的方式发送至所述基站，以使基站将所述第一随机接入消息的第一波束方向确定为所述终端的波束方向，使得所述基站不需要频繁的为终端设置波束方向，有效地降低波束赋形的复杂度和系统开销。
一种可能的实现方式，所述第一随机接入消息所在的波束方向与所述第一随机接入消息所在的无线帧的训练序列的波束方向相同。因此，所述基站可以根据所述第一随机接入消息所在的波束方向，确定所述终端选择接入所述基站的波束方向。
所述基站对所述第一随机接入消息作出响应，确认所述终端可以在所述第一随机接入消息所在的第一波束方向上接入所述基站，并向所述终端发送所述第一随机接入响应消息。
在步骤103中，所述终端在收到所述第一随机接入响应消息之后，所述基站与所述终端建立通信过程，并在所述第一波束方向上与所述基站进行数据传输，进行收发数据报文。
本申请实施例中，终端根据所述M个训练信号，确定基站的N个波束方向以及N个波束方向所在的无线帧的帧号；所述终端通过接收到的所述M个训练信号的信号质量，确定所述终端的最佳的波束方向；并在所述最佳波束方向上发送第一随机接入消息，基站通过接收终端发送的第一随机接入消息，将所述第一随机接入消息的波束方向确定为所述终端的第一波束方向，并确定所述终端与所述基站在所述第一波束方向上通信。实现了基站与终端自适应波束对准，使得基站不需要频繁的为终端设置波束方向，有效地降低波束赋形的复杂度和系统开销，降低小区内部或周边频谱中的信号发射干扰，提高频谱质量。
一种可能的实现方式，所述基站在所述第一波束方向中向所述终端发送第一随机接入响应消息之后，所述方法还包括：
所述基站在所述第一波束方向中接收所述终端发送的上行数据报文；或者
所述基站在所述第一波束方向中向所述终端发送下行数据报文。
所述基站可根据终端发送的第一随机接入消息对应的波束方向，确定所述第一波束方向对应的波束赋形参数。所述波束赋形参数具体为，所述基站对所述终端进行波束成型时的各个天线阵元发射信号的幅度和/或相位的权重系数。由于计算波束赋形参数的方法属于现有技术，故此处不再对其计算过程进行具体描述。
随后，基站根据所述终端的波束赋形参数对所述终端的下行数据进行波束赋形，并将波束赋形后的下行数据通过发送给所述终端。
具体来说，一种可能的实现方式为，基站根据所述终端的波束赋形参数对所述终端的下行数据进行波束赋形，以及离散傅里叶变换、循环前缀添加处理等方式，形成基站各个天线相匹配的多天线数据，并将处理后的所述终端的下行数据报文发送至所述终端。
一种可能的实现方式，所述终端在所述第一波束方向中接收所述基站发送的第一随机接入响应消息之后，还包括：
所述终端在所述第一波束方向接收所述基站发送的下行数据报文；或者
所述终端在所述第一波束方向中向所述基站发送上行数据报文。
一种可能的实现方式，所述终端在所述第一波束方向上向所述基站发送所述第一随机接入消息后，还包括：
若所述终端在预设的时间阈值内未收到所述第一随机接入响应消息，则重新发送所述第一随机接入消息；
所述终端在重复发送F次所述第一随机接入消息后仍然没有收到所述基站的第一随机接入响应消息，则重新选择基站接入；所述F大于1。
所述预设的时间阈值可以为根据实际应用场景及实际的需要确定。
在具体实施过程中，所述终端重新选择基站接入的方法可以为按照预设条件重新发起接入，直到系统选择其他基站接入服务为止，所述预设条件包括退避时间窗长及随机因子等方式，在此不再赘述。
在本申请实施例中，一种可能的实现方式，所述基站在所述第一波束方向中向所述终端发送第一随机接入响应消息之后，所述终端实时接收所述基站发送的在N个波束方向上的M个训练信号，所述终端若确定最好信号质量对应的波束方向发生变化，则重新在最好信号质量对应的波束方向向所述基站发送随机接入消息。
在具体实施过程中，可以包括以下步骤：
步骤一、所述终端根据接收的N个波束方向发送的K个训练信号，确定第二波束方向；所述K个训练信号所在的无线帧的帧号在所述M个训练信号所在的无线帧的帧号之后；所述K为大于1的正整数；
其中，所述第二波束方向的确定方法与所述第一波束方向的确定方法相同，在此不再赘述。
步骤二、所述终端若确定最好信号质量对应的波束方向发生变化，则在重新选择的波束方向上向所述基站发送随机接入消息。
一种可能的实现方式，所述终端若确定所述第二波束方向与所述第一波束方向不同，则在所述第二波束方向发送第二随机接入消息；
一种可能的实现方式，所述终端若确定所述第二波束方向与所述第一波束方向不同，且所述第一波束方向的信号质量小于预设阈值，则所述终端在所述第二波束方向发送第二随机接入消息；
其中，所述预设阈值可以为根据实际应用场景及实际的需要确定。
步骤三、所述终端发送第二随机接入消息；
步骤四、所述基站将所述第二随机接入消息所对应的波束方向确定为所述终端的第二波束方向，并在所述第二波束方向中向所述终端发送第二随机接入响应消息；
步骤五、所述终端接收所述第二随机接入响应消息，并与所述基站在所述第二波束方向进行数据传输。
本申请实施例中，通过所述终端将确定的最佳波束方向以随机接入消息的方式发送至所述基站，以使基站将随机接入消息的波束方向确定为所述终端的波束方向，使得所述基站不需要频繁的为终端设置波束方向，有效地降低波束赋形的复杂度和系统开销。
如图2所示，本申请实施例提供一种通信方法的架构示意图。所述通信方法中的基站包括2个波束方向，波束方向1和波束方向2。一种可能的实现方式，终端0接入该基站，具体包括以下步骤：
步骤一、基站以广播的方式在2个波束方向发送3个训练信号；
步骤二、终端0根据在所述2个波束方向中接收到的3个训练信号中的任意一个训练信号确定基站包括波束方向1和波束方向2，且波束方向1的初次发送的帧号为第K帧，持续帧数为1帧；波束方向2的初次发送的帧号为第 K+1帧，持续帧数为2帧；
步骤三、终端0根据所述3个训练信号的信号质量，确定第一波束方向；
步骤四、终端0在所述第一波束方向上向所述基站发送第一随机接入消息；
其中，终端0确定所述3个训练信号为第一训练信号，第二训练信号，第三训练信号。所述第一训练信号对应波束方向1，对应第K帧；所述第二训练信号对应波束方向2，对应第K+1帧；所述第三训练信号对应波束方向2，对应第K+2帧。
终端0若确定第一训练信号的信号质量最好，则将波束方向1确定为第一波束方向，并在第K+3n帧上向所述基站发送第一随机接入消息，所述n为大于或等于0的正整数。
终端0若确定波束方向2的第二训练信号和第三训练信号的平均信号质量大于波束方向1对应的第一训练信号的信号质量，则可以在第K+1+3n帧或第 K+2+3n帧上向所述基站发送第一随机接入消息；或者，若确定波束方向2的第二训练信号和第三训练信号的平均信号质量大于波束方向1对应的第一训练信号的信号质量，且确定所述第二训练信号的信号质量大于第三训练信号的信号质量，则在第K+2+3n帧上向所述基站发送第一随机接入消息。
终端0若确定波束方向2的第二训练信号和第三训练信号的平均信号质量大于波束方向1对应的第一训练信号的加权信号质量，且波束方向2上的2个训练信号的加权信号质量值为第K+2帧最大，则终端0在第K+2+3n帧上向所述基站发送第一随机接入消息。
步骤五、所述基站在所述第一波束方向中接收终端0发送的随机接入信消息；
步骤六、所述基站在所述第一波束方向中向终端0发送随机接入响应消息。
所述基站将根据前述计算得到的每个终端的波束赋形参数，对每个终端的下行数据进行波束赋形处理，形成多天线数据，在所述第一波束方向对应的下行信道中只发射公共信道及终端0的下行数据。
步骤七、终端0若在所述第一波束方向中接收所述基站发送的第一随机接入响应消息，则执行步骤八；若终端0在预设的时间阈值内未收到所述第一随机接入响应消息，则重新发送所述第一随机接入消息；终端0在重复发送F次所述第一随机接入消息后仍然没有收到所述基站的第一随机接入响应消息，则重新选择基站接入。
步骤八、终端0在所述第一波束方向上与所述基站进行数据传输。
步骤九、终端0根据接收的N个波束方向发送的K个训练信号，确定第二波束方向。
步骤十、终端0若确定所述第二波束方向与所述第一波束方向不同，则终端0在所述第二波束方向发送第二随机接入消息；或者，终端0若确定所述第二波束方向与所述第一波束方向不同，且所述第一波束方向的信号质量小于预设的第二阈值，则终端0在所述第二波束方向发送第二随机接入消息。
步骤十一、所述基站接收终端0发送的第二随机接入消息，将所述第二随机接入消息所对应的波束方向确定为终端0的第二波束方向，并在所述第二波束方向向终端1发送第二随机接入响应消息。
步骤十二、终端0与所述基站在所述第二波束方向进行数据传输。
一种可能的实现方式，终端1接入该基站，包括以下步骤：
步骤一、基站以广播的方式在2个波束方向发送3个训练信号；
步骤二、终端1根据在所述2个波束方向中接收到的3个训练信号中的任意一个训练信号确定基站包括波束方向1和波束方向2，且波束方向1的初次发送的帧号为第K帧，持续帧数为1帧；波束方向2的初次发送的帧号为第 K+1帧，持续帧数为2帧；
步骤三、终端1根据所述3个训练信号的信号质量，确定第一波束方向；
步骤四、终端1在所述第一波束方向上向所述基站发送第一随机接入消息；
其中，终端1确定所述3个训练信号为第一训练信号，第二训练信号，第三训练信号。所述第一训练信号对应波束方向1，对应第K帧；所述第二训练信号对应波束方向2，对应第K+1帧；所述第三训练信号对应波束方向2，对应第K+2帧。
终端1若确定第三训练信号的信号质量最好，则将波束方向2确定为第一波束方向，并在第K+3+3n帧上向所述基站发送第一随机接入消息，所述n为大于或等于0的正整数。
终端1若确定波束方向2的第二训练信号和第三训练信号的平均信号质量大于波束方向1对应的第一训练信号的信号质量，则可以在第K+1+3n帧或第 K+2+3n帧上向所述基站发送第一随机接入消息；或者，若确定波束方向2的第二训练信号和第三训练信号的平均信号质量大于波束方向1对应的第一训练信号的信号质量，且确定所述第二训练信号的信号质量大于第三训练信号的信号质量，则在第K+2+3n帧上向所述基站发送第一随机接入消息。
终端1若确定波束方向2的第二训练信号和第三训练信号的平均信号质量大于波束方向1对应的第一训练信号的加权信号质量，且波束方向2上的2个训练信号的加权信号质量值为第K+2帧最大，则终端1在第K+2+3n帧上向所述基站发送第一随机接入消息。
步骤五、所述基站在所述第一波束方向中接收终端1发送的随机接入信消息；
步骤六、所述基站在所述第一波束方向中向终端1发送随机接入响应消息。
所述基站将根据前述计算得到的每个终端的波束赋形参数，对每个终端的下行数据进行波束赋形处理，形成多天线数据，在所述第一波束方向对应的下行信道中只发射公共信道及终端0的下行数据。
步骤七、终端1若在所述第一波束方向中接收所述基站发送的第一随机接入响应消息，则执行步骤八；若终端1在预设的时间阈值内未收到所述第一随机接入响应消息，则重新发送所述第一随机接入消息；终端1在重复发送F次所述第一随机接入消息后仍然没有收到所述基站的第一随机接入响应消息，则重新选择基站接入。
步骤八、终端1在所述第一波束方向上与所述基站进行数据传输。
步骤九、终端1接收的N个波束方向发送的K个训练信号，确定第二波束方向。
步骤十、终端1若确定所述第二波束方向与所述第一波束方向不同，则终端1在所述第二波束方向发送第二随机接入消息；或者，终端1若确定所述第二波束方向与所述第一波束方向不同，且所述第一波束方向的信号质量小于预设的第二阈值，则终端1在所述第二波束方向发送第二随机接入消息。
步骤十一、所述基站接收终端1发送的第二随机接入消息，将所述第二随机接入消息所对应的波束方向确定为终端1的第二波束方向，并在所述第二波束方向向终端1发送第二随机接入响应消息。
步骤十二、终端1与所述基站在所述第二波束方向进行数据传输。
如图3所示，本申请实施例提供一种通信的装置，所述装置包括：
收发单元301，用于接收基站在N个波束方向发送的M个训练信号；所述M、N为大于1的正整数，且M大于或等于N；
处理单元302，用于根据所述M个训练信号确定第一波束方向；
收发单元301，用于在第一波束方向上向所述基站发送第一随机接入消息；所述收发单元，还用于在所述第一波束方向中接收所述基站发送的第一随机接入响应消息。
一种可能的实现方式，处理单元302，具体用于：
根据所述M个训练信号确定所述N个波束方向中每个波束方向的平均信号质量；将所述N个波束方向中平均信号质量最好的波束方向确定为所述第一波束方向。
一种可能的实现方式，处理单元302，具体用于：
确定接收的所述N个波束方向上任一波束方向的k个训练信号分别对应的 k个信号质量，其中，k为小于M的正整数；将所述k个信号质量的平均值或者加权平均值确定为对应波束方向的平均信号质量或者加权平均信号质量。
一种可能的实现方式，处理单元302，具体用于：
确定所述M个训练信号中每个训练信号的信号质量，获得M个信号质量；将所述M个信号质量中信号质量最好的训练信号对应的波束方向，确定为所述第一波束方向。
一种可能的实现方式，所述信号质量为根据训练信号的接收功率、信噪比、载干噪比中的任一项或任意多项确定。
一种可能的实现方式，收发单元301，具体用于在所述第一波束方向中向所述基站发送上行数据报文；或者，在所述第一波束方向接收所述基站发送的下行数据报文。
一种可能的实现方式，收发单元301若在预设的时间阈值内未收到所述第一随机接入响应消息，则重新发送所述第一随机接入消息；
收发单元301若在重复发送F次所述第一随机接入消息后仍然没有收到所述基站的第一随机接入响应消息，则处理单元302重新选择基站接入，所述F 为大于1的正整数。
一种可能的实现方式，处理单元302，具体用于：
根据接收的N个波束方向发送的K个训练信号，确定第二波束方向；所述K个训练信号所在的无线帧的帧号在所述M个训练信号所在的无线帧的帧号之后；
若确定所述第二波束方向与所述第一波束方向不同，则收发单元301用于在所述第二波束方向向所述基站发送第二随机接入消息；在所述第二波束方向中接收所述基站发送的第二随机接入响应消息；或者，
若确定所述第二波束方向与所述第一波束方向不同，且所述第一波束方向的信号质量小于预设阈值，则收发单元301用于在所述第二波束方向发送第二随机接入消息；在所述第二波束方向中接收所述基站发送的第二随机接入响应消息。
如图4所示，本申请实施例提供一种通信的装置，所述装置包括：
收发单元401，用于在N个波束方向发送的M个训练信号；所述M、N 为大于1的正整数，且M大于或等于N；接收终端发送的第一随机接入消息；
处理单元402，用于将所述第一随机接入消息的波束方向确定为所述终端的第一波束方向；
收发单元401，用于在所述第一波束方向中向所述终端发送第一随机接入响应消息。
一种可能的实现方式，收发单元401，具体用于：
在所述第一波束方向中接收所述终端发送的上行数据报文；或者，在所述第一波束方向中向所述终端发送下行数据报文。
一种可能的实现方式，所述第一随机接入消息所在的波束方向与所述第一随机接入消息所在的无线帧的训练序列的波束方向相同。
一种可能的实现方式，所述M个训练信号中的每个训练信号包括训练信号的发送帧号，以及训练信号对应波束方向初次发送无线帧的帧号和训练信号对应波束方向的持续帧数。
一种可能的实现方式，收发单元401，还用于接收所述终端发送的第二随机接入消息；
处理单元402，用于将所述第二随机接入消息所对应的波束方向确定为所述终端的第二波束方向；若确定所述第二波束方向与所述第一波束方向不同，则收发单元401在所述第二波束方向中向所述终端发送第二随机接入响应消息，并在所述第二波束方向与所述终端进行数据传输。
本申请实施例中，终端根据所述M个训练信号，确定基站的N个波束方向以及N个波束方向所在的无线帧的帧号；所述终端通过接收到的所述M个训练信号的信号质量，确定所述终端的最佳的波束方向；并在所述最佳波束方向上发送第一随机接入消息，基站通过接收终端发送的第一随机接入消息，将所述第一随机接入消息的波束方向确定为所述终端的第一波束方向，并确定所述终端与所述基站在所述第一波束方向上通信。当终端确定的最佳波束方向发生变化时，通过发送第二随机接入消息，通知基站将所述终端接入的波束方向调整为所述第二随机接入消息所在的波束方向，即所述终端确定的最佳波束方向。实现了基站与终端自适应波束对准，使得基站不需要频繁的为终端设置波束方向，有效地降低波束赋形的复杂度和系统开销，降低小区内部或周边频谱中的信号发射干扰，提高频谱质量。
本申请实施例提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读指令，当计算机读取并执行所述计算机可读指令，使得计算机执行如上述任意一项所述的方法。
本申请实施例提供一种芯片，所述芯片与存储器相连，用于读取并执行所述存储器中存储的软件程序，以实现上述任一项中各种可能的设计中的方法。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、 CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和 /或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/ 或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (14)
1.一种通信的方法，其特征在于，所述方法包括：
终端接收基站在N个波束方向发送的M个训练信号；所述M、N为大于1的正整数，且M大于或等于N；
所述终端根据所述M个训练信号确定第一波束方向；
所述终端在第一波束方向上向所述基站发送第一随机接入消息；所述终端在所述第一波束方向中接收所述基站发送的第一随机接入响应消息；
其中，所述终端根据所述M个训练信号确定第一波束方向后，还包括：
所述终端根据接收的N个波束方向发送的K个训练信号，确定第二波束方向；所述K个训练信号所在的无线帧的帧号在所述M个训练信号所在的无线帧的帧号之后；所述K为大于1的正整数；
所述终端若确定所述第二波束方向与所述第一波束方向不同，则所述终端在所述第二波束方向向所述基站发送第二随机接入消息；或者，
所述终端若确定所述第二波束方向与所述第一波束方向不同，且所述第一波束方向的信号质量小于预设阈值，则所述终端在所述第二波束方向发送第二随机接入消息；
所述终端在所述第二波束方向中接收所述基站发送的第二随机接入响应消息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终端根据所述M个训练信号确定第一波束方向，包括：
所述终端根据所述M个训练信号确定所述N个波束方向中每个波束方向的平均信号质量；
所述终端将所述N个波束方向中平均信号质量最好的波束方向确定为所述第一波束方向。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述终端根据所述M个训练信号确定所述N个波束方向中每个波束方向的平均信号质量，包括：
所述终端确定接收的所述N个波束方向上任一波束方向的k个训练信号分别对应的k个信号质量，其中，k为小于M的正整数；
所述终端将所述k个信号质量的平均值或者加权平均值确定为对应波束方向的平均信号质量或者加权平均信号质量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终端根据所述M个训练信号确定第一波束方向，包括：
所述终端确定所述M个训练信号中每个训练信号的信号质量，获得M个信号质量；
所述终端将所述M个信号质量中信号质量最好的训练信号对应的波束方向，确定为所述第一波束方向。
5.根据权利要求2-4任一项所述的方法，其特征在于，所述信号质量为根据训练信号的接收功率、信噪比、载干噪比中的任一项或任意多项确定。
6.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述终端在所述第一波束方向中接收所述基站发送的所述第一随机接入响应消息之后，还包括：
所述终端在所述第一波束方向中向所述基站发送上行数据报文；或者，所述终端在所述第一波束方向接收所述基站发送的下行数据报文。
7.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述终端在所述第一波束方向上向所述基站发送所述第一随机接入消息后，还包括：
若所述终端在预设的时间阈值内未收到所述第一随机接入响应消息，则重新发送所述第一随机接入消息；
所述终端在重复发送F次所述第一随机接入消息后仍然没有收到所述基站的第一随机接入响应消息，则重新选择基站接入，所述F为大于1的正整数。
8.一种通信的装置，其特征在于，所述装置包括：
收发单元，用于接收基站在N个波束方向发送的M个训练信号；所述M、N为大于1的正整数，且M大于或等于N；
处理单元，用于根据所述M个训练信号确定第一波束方向；根据接收的N个波束方向发送的K个训练信号，确定第二波束方向；所述K个训练信号所在的无线帧的帧号在所述M个训练信号所在的无线帧的帧号之后；若确定所述第二波束方向与所述第一波束方向不同，则所述收发单元用于在所述第二波束方向向所述基站发送第二随机接入消息；在所述第二波束方向中接收所述基站发送的第二随机接入响应消息；或者，若确定所述第二波束方向与所述第一波束方向不同，且所述第一波束方向的信号质量小于预设阈值，则所述收发单元用于在所述第二波束方向发送第二随机接入消息；在所述第二波束方向中接收所述基站发送的第二随机接入响应消息；
所述收发单元，用于在第一波束方向上向所述基站发送第一随机接入消息；所述收发单元，还用于在所述第一波束方向中接收所述基站发送的第一随机接入响应消息。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述处理单元，具体用于：
根据所述M个训练信号确定所述N个波束方向中每个波束方向的平均信号质量；将所述N个波束方向中平均信号质量最好的波束方向确定为所述第一波束方向。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述处理单元，具体用于：
确定接收的所述N个波束方向上任一波束方向的k个训练信号分别对应的k个信号质量，其中，k为小于M的正整数；将所述k个信号质量的平均值或者加权平均值确定为对应波束方向的平均信号质量或者加权平均信号质量。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述处理单元，具体用于：
确定所述M个训练信号中每个训练信号的信号质量，获得M个信号质量；将所述M个信号质量中信号质量最好的训练信号对应的波束方向，确定为所述第一波束方向。
12.根据权利要求10-11任一项所述的装置，其特征在于，所述信号质量为根据训练信号的接收功率、信噪比、载干噪比中的任一项或任意多项确定。
13.根据权利要求9-11任一项所述的装置，其特征在于，所述收发单元，具体用于：
在所述第一波束方向中向所述基站发送上行数据报文；或者，在所述第一波束方向接收所述基站发送的下行数据报文。
14.根据权利要求9-11任一项所述的装置，其特征在于，所述收发单元若在预设的时间阈值内未收到所述第一随机接入响应消息，则重新发送所述第一随机接入消息；
所述收发单元若在重复发送F次所述第一随机接入消息后仍然没有收到所述基站的第一随机接入响应消息，则所述处理单元重新选择基站接入，所述F为大于1的正整数。
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