CN114679404A - 一种上行VoLTE用户数量检测方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种上行VoLTE用户数量检测方法、装置及设备,涉及通信技术领域,所述方法应用于第三方检测设备,包括:采集网络侧设备的第一空口数据;对所述第一空口数据进行盲解码,获得系统配置参数;根据所述系统配置参数,获取所述网络侧设备的上行子帧数据;根据所述上行子帧数据,确定上行VoLTE用户数量。如此,实现了在不影响通信双方正常通信的情况下,对LTE系统的上行VoLTE用户数量和使用情况的及时检测,便于使用第三方检测设备的人员快速确定并到达被查终端的位置。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域,特别是指一种上行VoLTE用户数量检测方法、装置及设备。
背景技术
如今,移动通信技术迅猛发展,承载着第四代移动通信技术时分复用长期演进(Time Division Duplex Long Term Evolution,TD-LTE)和频分复用长期演进(FrequencyDivision Duplex Long Term Evolution,FDD-LTE)系统的宏基站、子基站早已遍布我们城市乡村的各个角落,基于LTE技术的移动通信业务也已经得到了充足的发展,用户数以亿计。同时,过去主要由2G、3G网络承载的话音业务近几年也逐步由新兴且技术成熟的长期演进语音承载(Voice over Long-Term Evolution,VoLTE)取代,4G高清通话业务在三大运营商的用户中广泛开展。VoLTE技术是一种基于IP数据传输技术的端到端语音数据高速传输标准,相较于2G、3G网络拥有着更快的接通速度、更好的语音质量以及几乎不会掉线的通话体验;于运营商而言也意味着更高的频谱利用效率和更低的网络运营成本。
然而,针对LTE高清通话业务目前存在无法及时对上行用户的数量和使用情况进行监测,不便于实时反馈使用情况的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种上行VoLTE用户数量检测方法、装置及设备,解决了针对LTE高清通话业务目前存在无法及时对上行用户的数量和使用情况进行检测,不便于实时反馈使用情况的问题。
为达到上述目的,本申请实施例提供一种上行VoLTE用户数量检测方法,应用于第三方检测设备,所述方法包括:
采集网络侧设备的第一空口数据;
对所述第一空口数据进行盲解码,获得系统配置参数;
根据所述系统配置参数,获取所述网络侧设备的上行子帧数据;
根据所述上行子帧数据,确定上行VoLTE用户数量。
可选地,所述系统配置参数包括以下至少一项:
主同步信号;
辅同步信号;
信号带宽;
循环前缀CP类型;
系统类型;所述系统类型包括:时分复用长期演进TD-LTE和/或频分复用长期演进FDD-LTE;
主信息块MIB;
上下行子帧配置信息。
可选地,所述根据所述系统配置参数,获取所述网络侧设备的上行子帧数据,包括:
在所述系统配置参数中的系统类型为TD-LTE时,根据所述系统配置参数中的上下行子帧配置信息,周期性的采集第二空口数据;
根据所述系统配置参数中的主同步信号,对所述第二空口数据进行下行同步;
根据所述上下行配置信息,在下行同步后的各个所述第二空口数据中,提取所述上行子帧数据。
可选地,所述根据所述系统配置参数,获取所述网络侧设备的上行子帧数据,包括:
在所述系统配置参数中的系统类型为FDD-LTE时,在与当前确定的下行频点对应的上行频点中周期性的采集所述上行子帧数据。
可选地,所述方法还包括:
将所述上行子帧数据缓存预设时长。
可选地,所述根据所述上行子帧数据,确定上行VoLTE用户数量,包括:
根据所述系统配置参数,对当前缓存的所述上行子帧数据进行预处理,获得与所述上行子帧数据对应的图像信息;
根据所述图像信息,确定所述上行VoLTE用户数量;
其中,所述预处理包括以下至少一项:
循环前缀去除;
傅里叶变换为时频资源矩阵;
底噪去除;
根据所述系统配置参数中的信号带宽转换为LTE资源元素栅格图并求模;
去除物理上行控制信道PUCCH的应答数据块。
可选地,在根据所述系统配置参数,对当前缓存的所述上行子帧数据进行预处理,获得与所述上行子帧数据对应的图像信息的步骤之前,所述方法还包括:
在所述系统配置参数中的系统类型为FDD-LTE时,以下行同步时间为基准,对所述上行子帧数据进行同步估计,划分所述上行子帧数据的起始点。
可选地,根据所述图像信息,确定所述上行VoLTE用户数量,包括以下至少一项:
根据对所述图像信息的功率阶梯划分的结果,确定第一上行VoLTE用户数量;
将所述图像信息输入至目标用户数量判决模型,获取第二上行VoLTE用户数量。
可选地,所述方法还包括:
在所述第一上行VoLTE用户数量大于预设用户数量时,确定所述上行VoLTE用户数量为所述第一上行VoLTE用户数量;
在所述第一上行VoLTE用户数量小于或等于所述预设用户数量时,确定所述上行VoLTE用户数量为所述第二上行VoLTE用户数量;
其中,所述预设用户数量为所述目标用户数量判决模型判决的用户数量阈值。
可选地,根据对所述图像信息的功率阶梯划分的结果,确定第一上行VoLTE用户数量,包括:
根据功率平均强度水平,确定功率划分等级;
按照所述功率划分等级,对所述图像信息中的每帧数据进行功率阶梯划分;
剔除每帧数据中的流量业务数据;
基于剔除所述流量业务数据后的数据,确定每帧数据对应的上行VoLTE用户数量;
根据各帧数据对应的上行VoLTE用户数量,确定所述第一上行VoLTE用户数量。
可选地,所述方法还包括:
对第一用户数量判决模型进行多粒度融合训练,获得所述目标用户数量判决模型。
可选地,所述方法还包括:
在显示界面上显示以下至少一项信息:
当前存储的所述上行子帧数据对应的业务是否存在流量数据业务;
当前存储的所述上行子帧数据对应的业务是否存在上行VoLTE用户业务;
上行VoLTE用户数量;
各个上行VoLTE用户的功率强度;
当前存储的所述上行子帧数据去噪前对应的时频资源矩阵;
当前存储的所述上行子帧数据去噪后对应的LTE资源元素栅格图;
信号频谱图。
为达到上述目的,本申请的实施例提供一种上行VoLTE用户数量检测装置,应用于第三方检测设备,所述装置包括:
采集模块,用于采集网络侧设备的第一空口数据;
第一获取模块,用于对所述第一空口数据进行盲解码,获得系统配置参数;
第二获取模块,用于根据所述系统配置参数,获取所述网络侧设备的上行子帧数据;
确定模块,用于根据所述上行子帧数据,确定上行VoLTE用户数量。
为达到上述目的,本申请实施例提供一种上行VoLTE用户数量检测设备,包括:收发机、处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令;所述处理器执行所述程序或指令时实现如上所述的上行VoLTE用户数量检测方法的步骤。
为达到上述目的,本申请实施例还提供一种可读存储介质,所述可读存储介质上存储有程序,所述程序被处理器执行时实现如上所述的上行VoLTE用户数量检测方法的步骤。
本申请的上述技术方案的有益效果如下:
本申请实施例的上行VoLTE用户数量检测方法,第三方检测设备首先采集网络侧设备的第一空口数据;其次,对所述第一空口数据进行盲解码,获得系统配置参数;然后,根据所述系统配置参数,获取所述网络侧设备的上行子帧数据;最后,根据所述上行子帧数据,确定上行VoLTE用户数量。如此,实现了在不影响通信双方正常通信的情况下,对LTE系统的上行VoLTE用户数量和使用情况的及时检测,便于使用第三方检测设备的人员快速确定并到达被查终端的位置。
附图说明
图1为本申请实施例的上行VoLTE用户数量检测方法的流程示意图之一;
图2为本申请实施例的上行VoLTE用户数量检测方法的流程示意图之二;
图3为本申请实施例的上行VoLTE用户数量检测装置的结构示意图;
图4为本申请实施例的上行VoLTE用户数量检测设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
应理解,说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此,在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外,这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
在本申请的各种实施例中,应理解,下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
另外,本文中术语“系统”和“网络”在本文中常可互换使用。
在本申请所提供的实施例中,应理解,“与A相应的B”表示B与A相关联,根据A可以确定B。但还应理解,根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B,还可以根据A和/或其它信息确定B。
如图1所示,为本申请实施例的上行VoLTE用户数量检测方法的流程示意图之一,本申请实施例的上行VoLTE用于数量检测方法的执行主体为通信双方(例如基站和终端)以外的第三方检测设备,该第三方检测设备用于在不影响通信双方正常通信的前提下,检测LTE系统中的上行VoLTE用户数量检,亦即,第三方通信设备能够实现非介入式检测LTE系统的上行VoLTE用户数量。
所述上行VoLTE用户数量检测方法包括:
步骤101,采集网络侧设备的第一空口数据;
本步骤具体可以是,第三方检测设备的射频前端在不影响或不干预网络侧设备与终端的通信过程的基础上,通过单向天线以30.72M采样率采集网络侧设备的第一空口数据。
步骤102,对所述第一空口数据进行盲解码,获得系统配置参数;
本步骤为第三方检测设备的下行信号解码系统对所述第一空口数据进行盲解码;具体可以是通过小区搜索同步、物理广播信道(Physical Broadcast Channel,PBCH)解码、物理控制格式指示信道(Physical Control Format Indicator Channel,PCFICH)解码获知所述系统配置参数。
步骤103,根据所述系统配置参数,获取所述网络侧设备的上行子帧数据;
步骤104,根据所述上行子帧数据,确定上行VoLTE用户数量。
本申请实施例的上行VoLTE用户数量检测方法,通过第三方检测设备采集网络侧设备的第一空口数据,之后,对所述第一空口数据进行盲解码,获得系统配置参数;然后,根据所述系统配置参数,获取所述网络侧设备的上行子帧数据;最后,根据所述上行子帧数据,确定上行VoLTE用户数量;如此,实现了在不影响通信双方正常通信的情况下,对LTE系统的上行VoLTE用户数量和使用情况的及时检测,便于使用第三方检测设备的人员快速确定并到达被查终端的位置。
作为一个可选的实现方式,所述系统配置参数包括以下至少一项:
主同步信号;
辅同步信号;
信号带宽;
循环前缀(Cyclic prefix,CP)类型;
系统类型;所述系统类型包括:时分复用长期演进TD-LTE和/或频分复用长期演进FDD-LTE;
主信息块(Master Information Block,MIB);
上下行子帧配置信息。
这里,需要说明的是,在所述系统类型为TD-LTE时,所述上下行配置信息可以通过对PCFICH的解码获得,例如,上下行子帧配置信息可以如下表所示:
表1
在表1中,“D”代表该子帧用于下行传输,“U”代表该子帧用于上行传输,“S”代表该子帧是由DwPTS、GP和UpPTS组成的特殊子帧。
这里,还需要说明的是,MIB的存在表明盲解码正确。
作为一个可选的实现方式,步骤103,根据所述系统配置参数,获取所述网络侧设备的上行子帧数据,包括:
(1)在所述系统配置参数中的系统类型为TD-LTE时,根据所述系统配置参数中的上下行子帧配置信息,周期性的采集第二空口数据;
这里,需要说明的是,周期性的采集第二空口数据具体可以是在本次采集到的第二空口数据中提取到上行子帧数据并将提取到的上行子帧数据缓存后,进行下一次的第二空口数据的采集。
这里,还需要说明的是,第二空口数据的时间长度根据上下行子帧配置信息确定;例如,上下行子帧配置信息中的上行到下行切换周期为5ms时,采集所述第二空口数据的时间长度可以为6ms,在上行到下行切换周期为10ms时,采集所述第二空口数据的时间长度可以为11ms,如此,可以保证采集到的所述第二空口数据中至少包含一帧上行子帧数据。
(2)根据所述系统配置参数中的主同步信号,对所述第二空口数据进行下行同步;
也就是说,在采集到一个所述第二空口数据后,基于解码获得的主同步信号对当前采集到的所述第二空口数据进行下行同步。
(3)根据所述上下行配置信息,在下行同步后的各个所述第二空口数据中,提取所述上行子帧数据。
本步骤具体可以是,根据上下行配置信息中的各子帧的用途,在所述第二空口数据中,提取用于上行传输的子帧的数据。
作为另一个可选的实现方式,步骤103,根据所述系统配置参数,获取所述网络侧设备的上行子帧数据,包括:
在所述系统配置参数中的系统类型为FDD-LTE时,在与当前确定的下行频点对应的上行频点中周期性的采集所述上行子帧数据。
这里,需要说明的是,周期性的采集所述上行子帧数据可以是在对本次采集到的上行子帧数据进行同步估计以起始点划分,并将起始点及其之后的上行子帧数据缓存后,再进行下一次的上行子帧数据的采集。
这里,需要说明的是,当前确定的下行频点为第一空口数据对应的下行频点,也就是说,在系统类型为FDD-LTE时,第三方检测设备立即将用户在第三方检测设备的上位机软件的用户界面上输入的需要第三方检测设备采集的上下行频点中的下行频点切换到与第一空口数据所在的下行频点对应的上行频点,然后,在该上行频点中周期性的在该上行频点中采集上行子帧数据;其中,每次采集的上行子帧数据的长度可以依据LTE系统的无线帧长度确定,例如,LTE系统的无线帧长度为10ms,那么,每次采集的上行子帧数据的长度可以为11ms(为后续FDD-LTE上行同步粗略估计预留空间)。
进一步地,作为一个可选的实现方式,所述方法还包括:
将所述上行子帧数据缓存预设时长。
也就是说,在获取到上行子帧数据后,可以将当前获取到的上行子帧数据缓存,当缓存的时间达到预设时长(如20ms),则将该上行子帧数据删除,如此,能够保证后续识别用户业务类型和数量时其信号特征具有一定的连续性,同时还不会过多占用存储空间。
作为一个可选的实现方式,步骤104,根据所述上行子帧数据,确定上行VoLTE用户数量,包括:
根据所述系统配置参数,对当前缓存的所述上行子帧数据进行预处理,获得与所述上行子帧数据对应的图像信息;
根据所述图像信息,确定所述上行VoLTE用户数量;
其中,所述预处理包括以下至少一项:
循环前缀去除;
傅里叶变换为时频资源矩阵;
底噪去除;
根据所述系统配置参数中的信号带宽转换为LTE资源元素栅格图并求模;
去除物理上行控制信道(Physical Uplink Control Channel,PUCCH)的应答数据块。
具体的,本可选实现方式的具体实现过程可以为:首先,按照盲解码获得的系统配置参数,对当前缓存的多个上行子帧数据首先进行去除循环前缀的处理;其次,将去除循环前缀后的上行子帧数据进行傅里叶变换,得到对应的时频资源矩阵;再次,对该时频资源矩阵进行底噪去除处理处理;然后,根据系统配置参数中的信号带宽将进行底噪去除处理后的时频资源矩阵转换为LTE资源元素栅格图并求模得到第一图像信息;最后,将第一图像信息中的物理上行信道的应答数据块去除,以得到最终的图像信息。
这里,需要说明的是,由于本申请针对的是VoLTE业务和流量数据业务做判断,存在于PUCCH的应答数据块会对判断产生不利影响,因此需要删除PUCCH的应答数据块,由于PUCCH的应答数据块的位置固定于频率高低两侧,经检验其较易去除。
进一步地,作为一个可选的实现方式,在根据所述系统配置参数,对当前缓存的所述上行子帧数据进行预处理,获得与所述上行子帧数据对应的图像信息的步骤之前,所述方法还包括:
在所述系统配置参数中的系统类型为FDD-LTE时,以下行同步时间为基准,对所述上行子帧数据进行同步估计;
根据同步估计结果,划分所述上行子帧数据的起始点。
这里,具体说明在系统类型为FDD-LTE时,对上行子帧数据进行同步估计的过程:
确定切换频点所需要的第一时间、采集上行子帧数据所需要的第二时间,以及,将采集到的上行子帧数据上传至第三方检测设备的设备板卡所需要的第三时间;
以下行同步时间为基准,基于所述第一时间、所述第二时间和所述第三时间,对所述上行子帧数据进行粗略同步估计。
上行子帧数据的同步估计的过程的另一种表述方式是:以下行同步时刻的绝对时间T2为基础,逐次加1ms,直至T2+n ms大于采集到上行子帧数据的时刻的绝对时间T3与上行子帧数据的长度(如11ms)的差,此时,T2+n ms为用于进行上行VoLTE用户数量的检测的有效的上行子帧数据的起始位置,即T2+n ms为所述上行子帧数据的起始点。亦即,T2+n ms至T3之间的上行子帧数据可以用于上行VoLTE用户数量的检测。
也就是说,在进行同步估计时,具体可以以下行同步时间为基准,向后逐次延伸1ms的整数倍,直至首次到达上行子帧数据采集的时间范围时,划分上行子帧数据的起始点,以实现上行子帧数据同步估计的目的。
作为一个具体的实现方式,根据所述图像信息,确定所述上行VoLTE用户数量,包括以下至少一项:
根据对所述图像信息的功率阶梯划分的结果,确定第一上行VoLTE用户数量;
将所述图像信息输入至目标用户数量判决模型,获取第二上行VoLTE用户数量。
也就是说,本申请实施例中,可以采用功率阶梯划分的方式确定上行VoLTE用户的数量,也可以利用预先训练好的目标用户数量判决模型确定上行VoLTE用户的数量;还可以结合上述两种方式确定上行VoLTE用户的数量。
其中,若通过结合上述两种方式确定上行VoLTE用户的数量,则可以根据预先设置的判决条件,确定最终的上行VoLTE用户的数量;其中,预先设置的判决条件可以是,第一上行VoLTE用户数量为最终的上行VoLTE用户数量,或者,第二上行VoLTE用户数量为最终的上行VoLTE用户数量,还可以是,在第一条件下第一上行VoLTE用户数量为最终的上行VoLTE用户数量,第二条件下第二上行VoLTE用户数量为最终的上行VoLTE用户数量;或者,通过对第一上行VoLTE用户数量和第二上行VoLTE用户数量的处理,确定最终的上行VoLTE用户数量。
进一步地,作为一个可选的实现方式,所述方法还包括:
在所述第一上行VoLTE用户数量大于预设用户数量时,确定所述上行VoLTE用户数量为所述第一上行VoLTE用户数量;
在所述第一上行VoLTE用户数量小于或等于所述预设用户数量时,确定所述上行VoLTE用户数量为所述第二上行VoLTE用户数量;
其中,所述预设用户数量为所述目标用户数量判决模型判决的用户数量阈值。
由于在上行VoLTE用户数量大于目标用户数量判决模型能够判决的最大用户数量时,目标用户数量判决模型的判决的准确性较低,因此,本具体实现方式可以是在基于功率阶梯划分获得的第一上行VoLTE用户数量大于目标用户数量判决模型能够判决的最大用户数量时,确定最终的上行VoLTE用户数量为第一上行VoLTE用户数量。
作为一个具体的实现方式,根据对所述图像信息的功率阶梯划分的结果,确定第一上行VoLTE用户数量,包括:
(1)根据功率平均强度水平,确定功率划分等级;
(2)按照所述功率划分等级,对所述图像信息中的每帧数据进行功率阶梯划分;
(3)剔除每帧数据中的流量业务数据;
这里,需要说明的是,在系统类型为TD-LTE时,根据VoLTE业务的时频分配规律,提出每帧数据中的流量业务数据;具体的,VoLTE业务的时频分配规律为:单个用户同一上行子帧中固定分配2个物理资源栅格(24个子载波),且连续的上行子帧连续分配以保证通话的实时性。依据此特点,可以直观区分流量数据业务(流量数据业务物理资源栅格分配通常大于或小于24个子载波,且不连续分配)和VoLTE用户业务,对单一子帧内连续性的频域分配数据块做消除,以剔除流量业务数据,从而保证VoLTE用户统计正确。
这里,还需要说明的是,在系统类型为FDD-LTE时,因为其上行时频资源丰富,VoLTE用户数据并没有TD-LTE词用中具有鲜明的时频分配特征,故在该模式下的功率阶梯判决阶段只对明显超出一定频域分配宽度的流量数据业务做出标记判断。
(4)基于剔除所述流量业务数据后的数据,确定每帧数据对应的上行VoLTE用户数量;
(5)根据各帧数据对应的上行VoLTE用户数量,确定所述第一上行VoLTE用户数量。
这里,需要说明的是,由于当前缓存的上行子帧数据有多个,且依据一帧上行子帧数据可以确定一个用户数量,如,当前缓存的上行子帧数据有20个,则依据本可选实现方式的判决方法,可以得到20个用户数量,本步骤则是基于这20个用户数量,确定第一上行VoLTE用户数量。具体的一种实现方式是,可以通过投票的方式确定,如:20个用户数量中,有18个确定的用户数量为5,1个确定的用户数量为3,1个确定的用户数量为4,则确定上行VoLTE用户数量为5。作为一种特例,若存在两个或两个以上的相同票数的用户数量,可以根据预先设置的条件,选择其中的一个用户数量作为上行VoLTE用户数量,其中,该预先设置的条件可以根据需要设置,例如,可以根据环境噪声的大小选择用户数量,具体而言,在环境噪声较大时选择偏小的用户数量作为上行VoLTE用户数量,在环境噪声较小时选择偏大的用户数量作为上行VoLTE用户数量。
进一步地,作为一个具体的实现方式,述方法还包括:
对第一用户数量判决模型进行多粒度融合训练,获得所述目标用户数量判决模型。
这里,需要说明的是,目标用户数量判决模型可以为部署在第三方检测设备上的轻量化神经网络MobileNet。
这里,还需要说明的是,本可选实现方式已经利用多种实验将MobileNet加以训练,训练中输入与实际应用场景一样的数据模型;并且为了该网络部署在各类移动终端上,降低运算能力要求和对系统实时性的负担,网络在训练时会采取多粒度融合训练,以从细到粗的方式对时频数据图像划分大小不一的栅格单位做平均以得到不同体量的数据规模做融合训练,最终设备运行时根据设备性能以合适的粒度进行识别判决。也就是说,目标用户数量判决模型能够支持不同粒度数据的用户数量判决,具体可以根据设备水平选择合适的粒度进行用户数量的判决;栅格划分依据也是严格按照协议规律做划分,以20MHz带宽、100个物理资源栅格(PRB,physical resource block)为例,分别设置了RE级(1个OFDM符号×1子载波),12子载波×1OFDM符号,24子载波×1OFDM符号,12子载波×7OFDM符号,12子载波×14OFDM符号,24子载波×7OFDM符号,24子载波×14OFDM符号这7类粒度等级的数据集投入网络加以训练。
进一步地,作为一个可选的实现方式,所述方法还包括:
在显示界面上显示以下至少一项信息:
当前存储的所述上行子帧数据对应的业务是否存在流量数据业务;
当前存储的所述上行子帧数据对应的业务是否存在上行VoLTE用户业务;
上行VoLTE用户数量;
各个上行VoLTE用户的功率强度;
当前存储的所述上行子帧数据去噪前对应的时频资源矩阵;
当前存储的所述上行子帧数据去噪后对应的LTE资源元素栅格图;
信号频谱图。
这里,需要说明的是,显示界面上显示的信息与当前缓存的上行子帧数据相关,也就是说,随着缓存的上行子帧数据的更新,显示界面上显示的信息也是实时更新的,如此,便于使用第三方检测设备的检测人员能够及时直观的了解检测情况。
下面,对应用本申请实施例的上行VoLTE用户数量检测方法的第三方检测设备的结构进行举例说明:
第三方检测设备由单向天线、高速异构计算板卡平台和上位机程序三部分组成。单向天线通过SMA线缆与板卡平台连接,板卡平台与上位机程序通过以太网口连接。其中高速异构计算板卡平台由AD9361作为射频前端,两颗ARM和FPGA平台组成异构计算平台,板卡另有DDR内存模块,三者通过AXI高速总线互相连接。在解码任务中,解码主流程由ARM上程序进行,过程中FIR滤波模块、快速傅里叶变换模块、维特比译码模块由FPGA完成。解码后各类参数以及上行用户数据流由ARM程序控制通过以太网口传输至上位机程序。上位机程序将数据处理展示至前端软件界面并保存相关结果。
下面,结合图2对本申请实施例的上行VoLTE用户数量检测方法的具体实现过程进行说明:
步骤201,在上位机软件输入采集的上下行频点以及采集增益,以及射频前端采集空口数据;本步骤具体为:在上位机软件输入采集的上下行频点以及采集增益(TD-LTE则只输入一个频点),上位机软件存有现网各类上下行频点对应表。之后点击启动按钮,射频前端通过单向天线以30.72M采样率采集LTE系统IQ数据(亦即网络侧设备的空口数据);
步骤202,对LTE下行信号盲解析获取系统参数;亦即,本步骤具体为:将采集到的空口数据输入板卡下行信号解码系统进行盲解析。系统将通过小区搜索同步、PBCH解码、PCFICH解码获知物理小区标识符号(Physical Cell Indictor,PCI)(包括主、辅同步信号)、信号带宽、CP类型、系统类型(TDD-LTE/FDD-LTE)以及主信息块MIB,上下行子帧配置(TDD模式下由PCFICH可知)。
这里,需要说明的是,在步骤202中,若确定系统类型为TD-LTE时,后续依次执行步骤203至步骤208,若确定系统类型为FDD-LTE时,后续依次执行步骤209至步骤214;
步骤203,依据上下行配置采集6ms/11ms数据,利用主同步信号进行快速下行同步并切割出上行子帧数据;亦即,本步骤具体为:根据上下行子帧配置(如前面的表1)重新周期化采集6毫秒(上下行切换周期为5毫秒情形)/11毫秒(上下行切换周期为11毫秒情形),以保证采集数据内定有一帧上行子帧。紧接着方案将根据已经获知的主同步号对该6毫秒/11毫秒数据进行快速下行同步,切割出上行子帧数据。
步骤204,回传上行子帧数据,缓存20ms上行子帧数据保证连续性;亦即,本步骤具体为:板卡回传上行子帧数据至上位机,并缓存20毫秒,以便保证识别用户业务类型和数量时其信号特征具有一定连续性。
步骤205,对缓存区数据依据解码结果进行去除循环前缀、FTT转为时频资源栅格矩阵,去噪去零频,去除PUCCH数据块;亦即,本步骤具体为:对缓存区的上行子帧数据依据下行解码参数(系统参数)逐步进行去除循环前缀、傅里叶变换为时频资源矩阵、底噪去除,根据信号带宽转换为LTE资源元素栅格图并求模得到图像信息。由于本方案针对VoLTE业务和流量数据业务做判断,存在于物理上行控制信道(PUCCH)的应答数据块ACK会对判断产生不利影响故要消除,其位置固定于频域高低两侧经检测易于去除。
步骤206,对处理后栅格化数据进行功率阶梯细化分,初步得出用户数量;根据VoLTE业务特点去除流量业务数据块并进一步确定单一子帧中通话用户数量;综合缓存区结果投票得出功率阶梯判决法结果;亦即,本步骤具体为:对处理后的时频栅格化数据(执行步骤205之后的图像信息)进行功率阶梯细划分,划分等级随功率平均强度水平动态更新。不同用户之间发射功率的不同,用户数量被初步划分;VoLTE业务在TD-LTE系统时具有明显的时频分配规律,单个用户同一上行子帧中固定分配2个物理资源栅格(24个子载波),且连续的上行子帧连续分配以保证通话的实时性,根据此特点可进一步对VoLTE用户数量进行判断;同时依据此特点,可以直观区分流量数据业务(流量数据业务物理资源栅格分配通常大于或小于24个子载波,且不连续分配)和VoLTE用户业务,对单一子帧内连续性的频域分配数据块做消除以保证VoLTE用户统计正确。最后,对缓存区所有子帧判断结果做投票统计,排除特殊不合理的结果最终得出功率阶梯判决法的VoLTE用户数量结果。
步骤207,将栅格化图像数据输入至部署在上位机的轻量化神经网络MobileNet进行判决,网络已经过多粒度数据融合训练,比较小的运算压力部署于终端;亦即,本步骤具体为:将步骤205处理后的时频图像数据输入至部署在上位机的轻量化神经网络MobileNet进行是否存在流量数据业务以及VoLTE用户数量的判断,最终输出MobileNet判决的结果,综合功率阶梯判决法给出系统最终判决。
这里,需要说明的是,上位机中已经利用多种实验将MobileNet加以训练,训练中输入与实际应用场景一样的数据模型;并且为了该网络部署在各类移动终端上,降低运算能力要求和对系统实时性的负担,网络在训练时会采取多粒度融合训练,以从细到粗的方式对时频数据图像划分大小不一的栅格单位做平均以得到不同体量的数据规模做融合训练,最终设备运行时根据设备性能以合适的粒度进行识别判决。栅格划分依据也是严格按照协议规律做划分,以20MHz带宽、100个物理资源栅格(PRB,physical resource block)为例,分别设置了RE级(1个OFDM符号×1子载波),12子载波×1OFDM符号,24子载波×1OFDM符号,12子载波×7OFDM符号,12子载波×14OFDM符号,24子载波×7OFDM符号,24子载波×14OFDM符号这7类粒度等级的数据集投入网络加以训练。
步骤208,上位机程序将根据上述流程依次将是否存在流量数据业务、是否存在VoLTE用户,VoLTE用户数量、每一用户功率强度、上行缓存池时频资源栅格图(去噪前后)、信号频谱图实时展现在用户界面并刷新;
步骤209,采集该下行频点对应上行频点数据11ms;亦即,本步骤具体为:当解码结果为FDD-LTE系统时,将设备立即切换采样频点至该下行对应的上行传输频点以同样的采样率采集上行用户数据。由于LTE上行用户数据(上行子帧数据)并无精确的同步信号,本申请将直接采集上行数据11毫秒(LTE无线帧长度为10毫秒,多1毫秒是为了FDD-LTE上行同步粗略估计预留空间)。
步骤210,回传上行子帧数据,缓存20ms上行子帧数据保证连续性;本步骤与步骤204相同,这里不再赘述;
步骤211,对FDD上行信号数据进行粗略同步估计做起始点划分,依据同步结果进行去除循环前缀、FTT转为时频资源栅格矩阵,去噪去零频,去除PUCCH数据块;
这里,需要说明的是,由于本申请并不需要解码上行数据,所以FDD-LTE系统下,本申请将以下行同步实际时间为基准向后逐次延伸1ms的整数倍(FDD-LTE上行数据与下行有一定的同步交互关系),又已知上行子帧数据采集起点的实际时间,对上行子帧数据进行粗略同步估计,得到1ms子帧的起始位置,根据估计结果进行信号起始点划分做循环前缀去除、傅里叶变换为时频资源矩阵、底噪去除,根据带宽信息转换为LTE资源元素栅格图并求模得到图像信息。与TD-LTE相同,去除PUCCH信道的应答数据块。
步骤212,对处理后栅格化数据进行功率阶梯细化分,初步得出用户数量;对频域分布较长的流量数据业务进行标注;根据缓存区各个子帧结果投票得出功率阶梯判决法结果;亦即,本步骤具体为:对处理后的时频栅格化数据进行功率阶梯细划分,划分等级随功率平均强度水平动态更新;不同用户之间发射功率的不同,用户数量被初步划分。FDD-LTE系统下因为其上行时频资源丰富,VoLTE用户数据并没有TD-LTE系统中具有鲜明的时频分配特征,故在该模式下的功率阶梯判决阶段只对明显超出一定频域分配宽度的流量数据业务做出标记判断,再根据缓存区各个子帧判断结果做统计,去除异常结果,输出一个基于功率阶梯等级的用户数量判决。
步骤213,将栅格化图像数据输入至部署在上位机的轻量化神经网络MobileNet进行判决,网络已经过多粒度数据融合训练,比较小的运算压力部署于终端;由于本步骤与步骤207相同,故此处不再赘述;
步骤214,上位机程序将根据上述流程依次将是否存在流量数据业务、是否存在VoLTE用户,VoLTE用户数量、每一用户功率强度、上行缓存池时频资源栅格图(去噪前后)、信号频谱图实时展现在用户界面并刷新。
下面,结合具体场景对本申请实施例的上行VoLTE用户数量检测方法的有益效果进行说明:
一方面,近几年电信诈骗犯罪活动日益猖獗,用于诈骗活动的拨号设备也越发先进,由原先的虚拟拨号设备(GOIP)互联网拨号设备逐步演变成拨号人员和GOIP设备分离,远程拨号进行诈骗犯罪活动。警方在打击该类犯罪设备时,通常是和运营商合作定位到诈骗电话号码,然后根据电话号码的归属地确定其所属基站和所属基站的扇区,但扇区内通常也存在着好多建筑物,这导致警方在捣毁犯罪设备时遇到了“最后一公里”难定位的难题。
而利用第三方检测设备实施本申请实施例的上行VoLTE用户数量检测方法检测上行子帧数据类型以及其VoLTE用户的数量,不会影响正常用户的使用,也不会对被检测的GOIP设备使用产生影响,利于使用者迫近被查对象;且该方案设备采用方向性增益强的单向天线,可以对VoLTE用户进行集群分析,输出各自功率强度,以实现终端迫近。
另一方面,针对LTE高清通话业务,常见的监测设备多是只能采集某一频点下一段时间的通信信号数据,面对目前所广泛采用的时分上下行的TD-LTE系统,现有技术方案设备无法区分TD-LTE系统上下行信号数据,进而更无法检测上行用户的数量和使用情况,这使得警方在解决“最后一公里”难定位的难题时陷入困境。
而利用第三方检测设备实施本申请实施例的上行VoLTE用户数量检测方法时,针对TD-LTE和FDD-LTE系统给出了方向性天线空口采集、非介入式条件下进行下行物理信道解析获取小区号、信号带宽、循环前缀类型、上下行时隙配置,MIB、SIB1信息等;同时,本申请方案还给出了能够实时获取TD-LTE上行用户数据的切片同步、时隙切割的采集同步方案;能有效获取上行用户数据进行分析。另外,在采集到上行子帧数据后进行一定的数据缓存池积累以保证上行子帧数据的时间连续性,之后会针对数据进行时频资源栅格化图像化处理,之后进行数据除噪、应答数据去除并进行功率阶梯化处理,分别根据TD-LTE或FDD-LTE的VoLTE业务特点对数据的业务种类做出判决并对数据中的用户数量做出判决。如此,实现了对上行用户的数量和使用情况的检测,解决了警方在解决“最后一公里”难定位的难题时陷入的困境。
如图3所示,本申请实施例还提供了一种上行VoLTE用户数量检测装置,应用于第三方检测设备,所述装置包括:
采集模块301,用于采集网络侧设备的第一空口数据;
第一获取模块302,用于对所述第一空口数据进行盲解码,获得系统配置参数;
第二获取模块303,用于根据所述系统配置参数,获取所述网络侧设备的上行子帧数据;
确定模块304,用于根据所述上行子帧数据,确定上行VoLTE用户数量。
本申请实施例的上行VoLTE用户数量检测装置,采集设备301采集网络侧设备的第一空口数据,之后,第一获取模块302对所述第一空口数据进行盲解码,获得系统配置参数;然后,第二获取模块303根据所述系统配置参数,获取所述网络侧设备的上行子帧数据;最后,确定模块304根据所述上行子帧数据,确定上行VoLTE用户数量;如此,实现了在不影响通信双方正常通信的情况下,对LTE系统的上行VoLTE用户数量和使用情况的及时检测,便于使用第三方检测设备的人员快速确定并到达被查终端的位置。
可选地,所述系统配置参数包括以下至少一项:
主同步信号;
辅同步信号;
信号带宽;
循环前缀CP类型;
系统类型;所述系统类型包括:时分复用长期演进TD-LTE和/或频分复用长期演进FDD-LTE;
主信息块MIB;
上下行子帧配置信息。
可选地,所述第二获取模块303包括:
第一采集子模块,用于在所述系统配置参数中的系统类型为TD-LTE时,根据所述系统配置参数中的上下行子帧配置信息,周期性的采集第二空口数据;
第一同步子模块,用于根据所述系统配置参数中的主同步信号,对所述第二空口数据进行下行同步;
提取子模块,用于根据所述上下行配置信息,在下行同步后的各个所述第二空口数据中,提取所述上行子帧数据。
可选地,所述第二获取模块303具体用于:在所述系统配置参数中的系统类型为FDD-LTE时,在与当前确定的下行频点对应的上行频点中周期性的采集所述上行子帧数据。
可选地,所述装置还包括:
缓存模块,用于将所述上行子帧数据缓存预设时长。
可选地,所述确定模块包括:
第一处理子模块,用于根据所述系统配置参数,对当前缓存的所述上行子帧数据进行预处理,获得与所述上行子帧数据对应的图像信息;
确定子模块,用于根据所述图像信息,确定所述上行VoLTE用户数量;
其中,所述预处理包括以下至少一项:
循环前缀去除;
傅里叶变换为时频资源矩阵;
底噪去除;
根据所述系统配置参数中的信号带宽转换为LTE资源元素栅格图并求模;
去除物理上行控制信道PUCCH的应答数据块。
可选地,所述确定模块还包括:
第二处理子模块,用于在所述系统配置参数中的系统类型为FDD-LTE时,以下行同步时间为基准,对所述上行子帧数据进行同步估计,划分所述上行子帧数据的起始点。
可选地,所述确定子模块具体用于执行以下至少一项:
根据对所述图像信息的功率阶梯划分的结果,确定第一上行VoLTE用户数量;
将所述图像信息输入至目标用户数量判决模型,获取第二上行VoLTE用户数量。
可选地,所述确定子模块还用于:
在所述第一上行VoLTE用户数量大于预设用户数量时,确定所述上行VoLTE用户数量为所述第一上行VoLTE用户数量;
在所述第一上行VoLTE用户数量小于或等于所述预设用户数量时,确定所述上行VoLTE用户数量为所述第二上行VoLTE用户数量;
其中,所述预设用户数量为所述目标用户数量判决模型判决的用户数量阈值。
可选地,所述确定子模块在用于根据对所述图像信息的功率阶梯划分的结果,确定第一上行VoLTE用户数量时,具体用于:
根据功率平均强度水平,确定功率划分等级;
按照所述功率划分等级,对所述图像信息中的每帧数据进行功率阶梯划分;
剔除每帧数据中的流量业务数据;
基于剔除所述流量业务数据后的数据,确定每帧数据对应的上行VoLTE用户数量;
根据各帧数据对应的上行VoLTE用户数量,确定所述第一上行VoLTE用户数量。
进一步地,所述装置还包括:
训练模块,用于对第一用户数量判决模型进行多粒度融合训练,获得所述目标用户数量判决模型。
进一步地,所述装置还包括:
显示模块,用于在显示界面上显示以下至少一项信息:
当前存储的所述上行子帧数据对应的业务是否存在流量数据业务;
当前存储的所述上行子帧数据对应的业务是否存在上行VoLTE用户业务;
上行VoLTE用户数量;
各个上行VoLTE用户的功率强度;
当前存储的所述上行子帧数据去噪前对应的时频资源矩阵;
当前存储的所述上行子帧数据去噪后对应的LTE资源元素栅格图;
信号频谱图。
如图4所示,本申请实施例还提供一种上行VoLTE用户数量检测设备,包括:收发机410、处理器400、存储器420及存储在所述存储器420上并可在所述处理器400上运行的程序或指令;所述处理器400执行所述程序或指令时实现如上所述的上行VoLTE用户数量检测方法。
所述收发机410,用于在处理器400的控制下接收和发送数据。
其中,在图4中,总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥,具体由处理器400代表的一个或多个处理器和存储器420代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起,这些都是本领域所公知的,因此,本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机410可以是多个元件,即包括发送机和接收机,提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。用户接口430还可以是能够外接内接需要设备的接口,连接的设备包括但不限于小键盘、显示器、扬声器、麦克风、操纵杆等。
处理器400负责管理总线架构和通常的处理,存储器420可以存储处理器400在执行操作时所使用的数据。
本申请实施例还提供一种可读存储介质,其上存储有程序或指令,所述程序或指令被处理器执行时实现如上所述的上行VoLTE用户数量检测方法中的步骤,且能达到相同的技术效果,为避免重复,这里不再赘述。其中,所述的可读存储介质,如只读存储器(Read-Only Memory,简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,简称RAM)、磁碟或者光盘等。
本申请实施例中,模块可以用软件实现,以便由各种类型的处理器执行。举例来说,一个标识的可执行代码模块可以包括计算机指令的一个或多个物理或者逻辑块,举例来说,其可以被构建为对象、过程或函数。尽管如此,所标识模块的可执行代码无需物理地位于一起,而是可以包括存储在不同位里上的不同的指令,当这些指令逻辑上结合在一起时,其构成模块并且实现该模块的规定目的。
实际上,可执行代码模块可以是单条指令或者是许多条指令,并且甚至可以分布在多个不同的代码段上,分布在不同程序当中,以及跨越多个存储器设备分布。同样地,操作数据可以在模块内被识别,并且可以依照任何适当的形式实现并且被组织在任何适当类型的数据结构内。所述操作数据可以作为单个数据集被收集,或者可以分布在不同位置上(包括在不同存储设备上),并且至少部分地可以仅作为电子信号存在于系统或网络上。
在模块可以利用软件实现时,考虑到现有硬件工艺的水平,所以可以以软件实现的模块,在不考虑成本的情况下,本领域技术人员都可以搭建对应的硬件电路来实现对应的功能,所述硬件电路包括常规的超大规模集成(VLSI)电路或者门阵列以及诸如逻辑芯片、晶体管之类的现有半导体或者是其它分立的元件。模块还可以用可编程硬件设备,诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等实现。
上述范例性实施例是参考该些附图来描述的,许多不同的形式和实施例是可行而不偏离本申请精神及教示,因此,本申请不应被建构成为在此所提出范例性实施例的限制。更确切地说,这些范例性实施例被提供以使得本申请会是完善又完整,且会将本申请范围传达给那些熟知此项技术的人士。在该些图式中,组件尺寸及相对尺寸也许基于清晰起见而被夸大。在此所使用的术语只是基于描述特定范例性实施例目的,并无意成为限制用。如在此所使用地,除非该内文清楚地另有所指,否则该单数形式“一”、“一个”和“该”是意欲将该些多个形式也纳入。会进一步了解到该些术语“包含”及/或“包括”在使用于本说明书时,表示所述特征、整数、步骤、操作、构件及/或组件的存在,但不排除一或更多其它特征、整数、步骤、操作、构件、组件及/或其族群的存在或增加。除非另有所示,陈述时,一值范围包含该范围的上下限及其间的任何子范围。
以上所述是本申请的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请所述原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (15)
1.一种上行VoLTE用户数量检测方法,其特征在于,应用于第三方检测设备,包括:
采集网络侧设备的第一空口数据;
对所述第一空口数据进行盲解码,获得系统配置参数;
根据所述系统配置参数,获取所述网络侧设备的上行子帧数据;
根据所述上行子帧数据,确定上行VoLTE用户数量。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述系统配置参数包括以下至少一项:
主同步信号;
辅同步信号;
信号带宽;
循环前缀CP类型;
系统类型;所述系统类型包括:时分复用长期演进TD-LTE和/或频分复用长期演进FDD-LTE;
主信息块MIB;
上下行子帧配置信息。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述系统配置参数,获取所述网络侧设备的上行子帧数据,包括:
在所述系统配置参数中的系统类型为TD-LTE时,根据所述系统配置参数中的上下行子帧配置信息,周期性的采集第二空口数据;
根据所述系统配置参数中的主同步信号,对所述第二空口数据进行下行同步;
根据所述上下行配置信息,在下行同步后的各个所述第二空口数据中,提取所述上行子帧数据。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述系统配置参数,获取所述网络侧设备的上行子帧数据,包括:
在所述系统配置参数中的系统类型为FDD-LTE时,在与当前确定的下行频点对应的上行频点中周期性的采集所述上行子帧数据。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
将所述上行子帧数据缓存预设时长。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述根据所述上行子帧数据,确定上行VoLTE用户数量,包括:
根据所述系统配置参数,对当前缓存的所述上行子帧数据进行预处理,获得与所述上行子帧数据对应的图像信息;
根据所述图像信息,确定所述上行VoLTE用户数量;
其中,所述预处理包括以下至少一项:
循环前缀去除;
傅里叶变换为时频资源矩阵;
底噪去除;
根据所述系统配置参数中的信号带宽转换为LTE资源元素栅格图并求模;
去除物理上行控制信道PUCCH的应答数据块。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,在根据所述系统配置参数,对当前缓存的所述上行子帧数据进行预处理,获得与所述上行子帧数据对应的图像信息的步骤之前,所述方法还包括:
在所述系统配置参数中的系统类型为FDD-LTE时,以下行同步时间为基准,对所述上行子帧数据进行同步估计,划分所述上行子帧数据的起始点。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,根据所述图像信息,确定所述上行VoLTE用户数量,包括以下至少一项:
根据对所述图像信息的功率阶梯划分的结果,确定第一上行VoLTE用户数量;
将所述图像信息输入至目标用户数量判决模型,获取第二上行VoLTE用户数量。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
在所述第一上行VoLTE用户数量大于预设用户数量时,确定所述上行VoLTE用户数量为所述第一上行VoLTE用户数量;
在所述第一上行VoLTE用户数量小于或等于所述预设用户数量时,确定所述上行VoLTE用户数量为所述第二上行VoLTE用户数量;
其中,所述预设用户数量为所述目标用户数量判决模型判决的用户数量阈值。
10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,根据对所述图像信息的功率阶梯划分的结果,确定第一上行VoLTE用户数量,包括:
根据功率平均强度水平,确定功率划分等级;
按照所述功率划分等级,对所述图像信息中的每帧数据进行功率阶梯划分;
剔除每帧数据中的流量业务数据;
基于剔除所述流量业务数据后的数据,确定每帧数据对应的上行VoLTE用户数量;
根据各帧数据对应的上行VoLTE用户数量,确定所述第一上行VoLTE用户数量。
11.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
对第一用户数量判决模型进行多粒度融合训练,获得所述目标用户数量判决模型。
12.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
在显示界面上显示以下至少一项信息:
当前存储的所述上行子帧数据对应的业务是否存在流量数据业务;
当前存储的所述上行子帧数据对应的业务是否存在上行VoLTE用户业务;
上行VoLTE用户数量;
各个上行VoLTE用户的功率强度;
当前存储的所述上行子帧数据去噪前对应的时频资源矩阵;
当前存储的所述上行子帧数据去噪后对应的LTE资源元素栅格图;
信号频谱图。
13.一种上行VoLTE用户数量检测装置,其特征在于,应用于第三方检测设备,包括:
采集模块,用于采集网络侧设备的第一空口数据;
第一获取模块,用于对所述第一空口数据进行盲解码,获得系统配置参数;
第二获取模块,用于根据所述系统配置参数,获取所述网络侧设备的上行子帧数据;
确定模块,用于根据所述上行子帧数据,确定上行VoLTE用户数量。
14.一种上行VoLTE用户数量检测设备,包括:收发机、处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令;其特征在于,所述处理器执行所述程序或指令时实现如权利要求1至12任一项所述的上行VoLTE用户数量检测方法的步骤。
15.一种可读存储介质,其特征在于,所述可读存储介质上存储有程序,所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至12中任一项所述的上行VoLTE用户数量检测方法的步骤。
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