CN1516935A - 无线电通信方法、无线电发射装置和无线电接收装置 - Google Patents

无线电通信方法、无线电发射装置和无线电接收装置 Download PDF

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Abstract

复制部分(11)复制输入的比特序列。16QAM部分(121)将原始的比特序列调制为码元，而16QAM部分(122)将复制的比特序列调制为码元。S/P部分(13)将串行输入的码元序列转换为并行，而S/P部分(14)将并行输入的码元序列转换为串行。IFFT部分(15)为输入的码元序列提供IFFT处理。因为由复制部分(11)复制的相同比特的每一个都被包括在不同的码元中，IFFT处理使得相同比特的每一个被分配给具有不同频率的多个副载波的每一个。结果，产生了具有不同频率并含有相同比特的多载波信号。

Description

无线电通信方法、无线电发射装置和无线电接收装置
                         技术领域
本发明涉及一种无线电通信方法、无线电发射装置和无线电接收装置。
                         背景技术
通常，在无线电通信中，为了提高接收质量，存在执行一个天线分集发射和一个自动重发请求，天线分集发射切换一个天线去发射相同的信号，当在一个信号中出现错误时，自动重发请求按照来自接收方的请求重新发射信号。但是，在天线分集发射中，由于必须准备多个天线，在发送方上将增加装置的规模。另外，在自动重发请求中，当误码率高时，重发频率将提高，导致传输效率降低。
                         发明内容
本发明的一个目的是提供一种无需使用多个天线执行发射和重发，就能够改善接收质量的无线电通信方法、无线电发射装置和无线电接收装置。
为了达到上述目的，本发明发射一个包括每一个都具有不同频率的多个相同比特的多载波信号。
                         附图说明
图1是一个举例说明按照本发明的实施例1的无线电发射装置结构的方框图；
图2是一个举例说明按照本发明的实施例1的无线电接收装置结构的方框图；
图3是一个举例说明在QPSK调制中每一个码元映射的图；
图4是一个举例说明在16QAM调制中每一个码元映射的图；
图5是一个举例说明在QPSK调制中在副载波和传输比特之间的对应关系的图；
图6是一个举例说明按照本发明的实施例1在副载波和传输比特之间的对应关系的图；
图7是一个举例说明衰落变化的图；
图8是一个举例说明误码率特性曲线的图；
图9是一个举例说明衰落变化的图；
图10是一个举例说明按照本发明的实施例2的无线电发射装置结构的方框图；
图11是一个举例说明按照本发明的实施例2的无线电接收装置结构的方框图；
图12是一个举例说明按照本发明的实施例2在副载波和传输比特之间的对应关系的图；
图13是一个举例说明按照本发明的实施例2在副载波和传输比特之间的对应关系的图；
图14是一个举例说明按照本发明的实施例2在副载波和传输比特之间的对应关系的图；
图15是一个举例说明按照本发明的实施例3的无线电发射装置结构的方框图；
图16是一个举例说明按照本发明的实施例3的无线电接收装置结构的方框图；
图17是一个举例说明按照本发明的实施例3在副载波和传输比特之间的对应关系的图；
图18是一个举例说明按照本发明的实施例3在副载波和传输比特之间的对应关系的图；
图19是一个举例说明按照本发明的实施例4的无线电发射装置结构的方框图；
图20是一个举例说明按照本发明实施例4的映射模式的图；
图21是一个举例说明按照本发明实施例4的映射模式的图；
图22是一个举例说明按照本发明的实施例4在副载波和传输比特之间的对应关系的图；
图23是一个举例说明按照本发明的实施例4的无线电接收装置结构的方框图；和
图24是一个举例说明按照本发明实施例4的合成方法的图。
具体实施方式下面将参考附图具体地解释本发明的实施例。
(实施例1)
图1是一个举例说明按照本发明的实施例1的无线电发射装置结构的方框图。在图1举例说明的无线电发射装置包括：一个复制部分11；一个具有16QAM部分121和16QAM部分122的调制部分12；一个S/P部分13；一个S/P部分14；一个IFFT部分15；一个RF发射部分16；和一个天线17；并且发送一个包括每一个都具有不同频率的多个相同比特的多载波信号。
复制部分11复制一个输入的比特序列。这样复制相同比特以产生多个相同比特。复制源的比特序列被输入到16QAM部分121，而所复制的比特序列被输入到16QAM部分122。
16QAM部分121采用16QAM调制方案调制复制源的比特序列以形成一个码元。此外，16QAM部分122采用16QAM调制方案调制所复制的比特序列以形成一个码元。因此，多个相同比特被包括在每一个不同的码元中。
S/P部分13并行转换一个从16QAM部分121串行输入的码元序列，并且将其输入到IFFT部分15。此外，S/P部分14并行转换一个从16QAM部分122串行输入的码元序列，并且将其输入到IFFT部分15。
IFFT部分15对输入码元序列提供IFFT(快速傅里叶逆变换)处理。这样产生一个多载波信号，其中从S/P部分13和S/P部分14输入的多个码元的每一个被分配给具有不同频率的多个副载波的每一个。因为由复制部分11复制的多个相同比特的每一个被包括在不同的码元中，多个相同比特的每一个通过这个IFFT处理被分配给具有不同频率的多个副载波的每一个。因此，产生一个包括每一个具有不同频率的多个相同比特的多载波信号。
由于在此处OFDM(正交频分多路复用)系统被用作多载波系统，IFFT处理被执行。OFDM系统是多载波调制方案的一个，并且是一个其中多个副载波是彼此正交的系统，多个副载波形成多载波信号(由OFDM系统产生的多载波信号是具体地指一个OFDM信号)。OFDM系统的使用允许重叠相应的副载波的频谱，从而允许改善频谱效率。
RF发射部分16对从IFFT部分15输入的多载波信号提供预先确定的无线电处理(D/A转换，上变换等等)，并且尔后经由天线17发射多载波信号到在图2中所示的无线电接收装置。
图2是一个举例说明按照本发明实施例1的无线电接收装置结构的方框图。在图2举例说明的无线电接收装置包括：一个天线21；一个RF接收部分22；一个FFT部分23；一个P/S部分24；一个P/S部分25；一个具有16QAM部分261和16QAM部分262的解调部分26；和一个合成部分27；并且接收一个从在图1中所示的无线电发射装置发送的多载波信号，以合成包括在多载波信号中的多个相同比特的似然性。
RF接收部分22对经由天线21接收的多载波信号提供预先确定的无线电处理(下变换，A/D转换等等)。
FFT部分23对从RF接收部分22输入的多载波信号提供FFT(快速傅里叶变换)处理。这样将多载波信号分解为用于每一个载波的多个码元。在分解之后，多个码元的一半被并行输入给P/S部分24，而另一半被并行输入给P/S部分25。
S/P部分24串行转换一个从FFT部分23并行输入的码元序列，并且将其输入到16QAM部分261。此外，S/P部分25串行转换一个从FFT部分23并行输入的码元序列，并且讲输入到16QAM部分262。
16QAM部分261使用16QAM解调方案解调码元，并且此后计算每一个比特的似然性。此外，16QAM部分262使用16QAM解调方案解调码元，并且此后计算每一个比特的似然性。
由于包括在从16QAM部分261输入的比特序列中相同比特被包括在从16QAM部分262输入的比特序列中，合成部分27合成多个相同比特的似然性。以这种方法，合成允许改善接收质量。
下面将给出以上所述配置的无线电发射装置和无线电接收装置的操作说明。
图3是一个举例说明在QPSK调制中每一个码元映射的图。此外，图4是一个举例说明在16QAM调制中每一个码元映射的图。如在图3中举例说明的，由于在QPSK中提供了4个映射位置(即，调制电平是4)，可以包含在一个码元中发送的比特的数目是二个。和这个形成对比，如在图4中举例说明的，由于在16QAM中提供了16个映射位置(即，调制电平是16)，可以包含在一个码元中发送的比特的数目是四个。通过用这种方法将调制方案从QPSK改变为16QAM，可以包含在一个码元中发送的比特的数目可以被加倍。即，调制电平越高，可以由一个码元发送的比特的数目就越多。
另外，在图3和4中，b1、b2、b3和b4是分别地表示在码元中比特被安排的位置的比特编号。例如，在图4中，b4表示最高有效位，以及b1表示最低有效位。
在调制方案是QPSK的情况下，在副载波和传输比特之间的相应关系在图5中举例说明。在图5中，多载波信号包括f1至f16的16个副载波。此外，这示出了一种情况，其中比特1至32的32比特的比特序列被QPSK调制，并且由f1至f16的16个副载波发送。由于32比特的比特序列被QPSK调制，产生S1至S16的16个码元。码元S1至S16被分别地分配给副载波f1至f16。此外，每一个码元包括二个比特。
同时，在图1中举例说明的无线电发射装置使用16QAM用于调制方案。如在上面解释的，在16QAM中，达到两倍于QPSK的比特的数目可以由相同的码元发送。即，QPSK到16QAM的改变使得由16个码元和16个副载波发送64比特成为可能。换句话说，在QPSK中，由16个副载波发送的32比特在16QAM中可以由一半，即8个副载波发送。就是说，QPSK到16QAM的改变产生8个副载波余量。因此，在图1中所示的无线电发射装置通过8个具有产生的余量的副载波发送所复制的相同比特1至32。这可以具体地如下解释。
图6是一个举例说明按照本发明的实施例1在副载波和传输比特之间的对应关系的图。首先，在图1中所示的无线电发射装置复制比特1至32的比特序列。然后，假定复制源的比特1至32被16QAM调制设置为码元S1至S8，而假定所复制的比特1至32被16QAM调制设置为码元S9至S16。从而多个相同比特的每一个被包括在不同的码元中。例如，如在图6举例说明的，比特1至4被包括在码元S1和S9两者中。
这里，在这个实施例中，由于调制方案从QPSK改变为16QAM(调制电平从4改变为16)，相同比特被复制以产生二个相同比特。但是，调制方案可以从QPSK改变为64QAM或者256QAM。在64QAM的情况下，即，当调制电平是64的时候，三倍于QPSK的比特的数目可以由与QPSK相同数目的码元和副载波发送。因此，在64QAM的情况下，相同比特被复制以产生三个相同比特。此外，在256QAM的情况下，即，当调制电平是256的时候，四倍于QPSK的比特的数目可以由与QPSK相同数目的码元和副载波发送。因此，在256QAM的情况下，相同比特被复制以产生四个相同比特。此外，调制方案从BPSK到QPSK的改变，使发送二倍于BPSK的比特的数目成为可能。
码元S1至S8的码元序列和码元S9至S16的码元序列被分别地进行串并联转换，尔后经历IFFT处理。如在图6中举例说明的，通过IFFT处理，码元S1至S8被分配给副载波f1至f8。此外，码元S9至S16被分配给具有通过从QPSK改变调制方案为16QAM产生的余量的副载波f9至f16。换句话说，复制源的比特1至32被分配给副载波f1至f8，并且所复制的比特1至32被分配给副载波f9至f16。因此，相同比特被分配给每一个具有不同的频率的副载波。例如，比特1被分配给副载波f1和f9两者。因而，比特1由频率f1和频率f9二个频率发送。如在图2中举例说明的，包括副载波f1至f16的多载波信号被发送给无线电接收装置。
如在图7中举例说明的，在频率轴方向上的衰落主要由于多路径的影响而改变。由于这个缘故，接收电平对于每一个副载波改变。因此，即使分配给副载波f1的比特1的接收电平是低，有时候分配给副载波f9的比特1的接收电平也是高。
接收多载波信号的图2的无线电接收装置合成分配给不同的副载波的相同比特的似然性。例如，无线电接收装置合成分配给副载波f1的比特1和分配给副载波f9的比特1的似然性。这能够获得频率分集增益，允许改善包括在比特序列中的比特1至32的接收质量。
此外，如图8所示，在调制方案从QPSK转变为16QAM之后如果没有执行处理，可以认为误码率特征线恶化。在图8中，31表示一个QPSK的误码率特性曲线，并且32表示一个16QAM的误码率特性曲线。但是，按照这个实施例，可以认为由于被包括在多载波信号中的具有不同频率多个相同比特的似然性被相互结合，频率分集增益被获得，结果是与QPSK相比较误码率特征被进一步改善，如由33所示。
如上所述，按照这个实施例，包含具有不同频率的多个相同比特的多载波信号被发送，并且被包括在一个多载波信号内的每一个都具有不同频率的多个相同比特的似然性被相互结合。由于这个缘故，在频率轴方向上的分集增益可以通过一个发送获得。即，无需由多个天线执行传送和重发，而有可能改善接收质量。此外，无需改变传输速率可以获得分集增益，能够改善接收质量。此外，由于调制电平越高，包括在多载波信号中的相同比特的数目越多，通过提高调制电平有可能在频率轴方向上进一步改善分集增益。
(实施例2)
如在图9举例说明的，在频率轴方向上，衰落变化通常具有周期性。由于这个缘故，如果具有相同比特的码元是周期性地排列的，所有相同比特的接收电平大大地降低，使得有时候不能获得分集增益。
因此，这个实施例防止具有相同比特的码元在频率轴上被周期性地排列。例如，在图6中，使得在频率轴上在码元S1和S9之间的距离不同于在频率轴上在码元S2和S10之间的距离。这是通过以下结构实现的。
图10是一个举例说明按照本发明实施例2的无线电发射装置结构的方框图。但是，与实施例1的那些部件(图1)一样的相同的参考数字被附加给与实施例1相同的部件，并且说明将省略。一个交织部分18重新排列从调制部分12输出的码元序列的顺序。即，交织部分18按照一个预先确定的交织模式交织码元序列。
此外，图11是一个举例说明按照本发明实施例2的无线电接收装置结构的方框图。但是，与实施例1的那些部件(图2)一样的相同的参考数字被附加给与实施例1相同的部件，并且说明将省略。去交织部分28相反于由无线电发射装置进行的交织，重新排列从P/S部分24和P/S部分25输出的码元序列的顺序，以设置一个处于仍然没有进行交织状态之中的码元序列。换句话说，码元序列被按照由无线电发射装置进行的交织而进行去交织。
下面将给出一种码元交织方法的说明。按照这个实施例，在图12至14中示出的以下三种方法的任何一个被作为一个码元交织而执行。
在图12中举例说明的交织方法中，具有复制源的比特的码元序列的顺序是不变的，并且具有所复制的比特的码元序列的顺序与具有复制源的比特的码元序列的顺序相反。因此，在图6中被分配给副载波f9的码元S9在图12中被分配给副载波f16。此外，在图6中被分配给副载波f16的码元S16在图12中被分配给副载波f9。这能够防止在具有相同比特的码元之间的距离符合衰落变化的周期性。这使与实施例1相比较改善频率分集效应成为可能。
此外，在图13中举例说明的交织方法中，具有复制源的比特的码元序列的顺序是不变的，并且不考虑具有复制源的比特的码元序列的顺序，具有复制的比特的码元序列的顺序被重新排列。例如，如在图13中举例说明的，只有码元S9至S16被重新排列。这能够防止在具有相同比特的码元之间的距离符合衰落变化的周期性。此外，与在图12中示出的交织方法相比较，相同比特承受的衰落变化变得很大，进一步增强频率分集效果。
此外，在图14中示出的交织方法，具有复制源比特的码元序列和具有所复制的比特的码元序列被合成和重新排列。例如，如在图14中举例说明的，所有的码元S9至S16都被重新排列。类似于图12，这能够防止在具有相同比特的码元之间的距离符合衰落变化的周期性。此外，与在图13中示出的交织方法相比较，相同比特承受的衰落变化变得更大，更加增强频率分集效果。
在这个实施例中，按照这种结构，当在频率轴方向上衰落变化具有周期性的时候，多个相同比特的每一个在传输路径上所承受的衰落变化幅度可以是不同的，使得在频率轴方向上的频率分集增益可以被进一步改善。
(实施例3)
这个实施例防止多个相同比特被周期性地排列在频率轴上。这是通过以下结构实现的。
图15是一个举例说明按照本发明的实施例3的无线电发射装置结构的方框图。但是，与实施例1的那些部件(图1)一样的相同的参考数字被附加给与实施例1相同的部件，并且说明将省略。一个交织部分19重新排列从复制部分11输出的码元序列的顺序。即，交织部分19按照一个预先确定的交织模式交织比特序列。
16QAM部分121使用16QAM调制方案调制64比特的高阶的32比特的比特序列以形成一个码元。此外，16QAM部分122使用16QAM调制方案调制64比特的低阶的32比特的比特序列以形成一个码元。
此外，图16是一个举例说明按照本发明实施例3的无线电接收装置结构的方框图。但是，与实施例1的那些部件(图2)一样的相同的参考数字被附加给与实施例1相同的部件，并且说明将省略。去交织部分29相反于由无线电发射装置进行的交织，重新排列从解调部分26输出的比特序列的顺序，以设置一个处于仍然没有进行交织状态之中的码元序列。换句话说，比特序列被按照由无线电发射装置进行的交织而进行去交织。
下面将给出一种比特交织方法的说明。按照这个实施例，在图17和18中示出的二种方法的任何一个被作为比特交织而执行。
在图17中举例说明的交织方法中，复制源的比特序列的顺序是不变的，并且不考虑复制源的比特序列的顺序，所复制的比特序列的顺序被重新排列。例如，如在图17中举例说明的，仅有复制的比特1至32被重新排列。这能够防止在频率轴上相同比特之间的距离符合周期性的衰落变化。此外，相同比特承受的衰落变化变得很大，进一步增强频率分集效果。
此外，在图18示出的交织方法中，复制源的比特序列和所复制的比特序列被合成和重新排列。例如，如在图18中举例说明的，复制源所有的比特1至32和所复制的比特1至31被重新排列。类似于图17，这能够防止在具有相同比特的码元之间的距离符合周期性的衰落变化。此外，与在图17中示出的交织方法相比较，相同比特承受的衰落变化变得更大，更加增强频率分集效果。
按照这个实施例，当在频率轴向中衰落变化具有周期性的时候，多个相同比特的每一个在传输路径上承受的衰落变化提高，从而进一步改善在频率轴方向上的频率分集增益。
(实施例4)
在16QAM中，在包含在一个码元中的四个比特中，从在码元的16个点的映射位置之中的相互关系中，高阶的二个比特的似然性高于低阶的二个比特的似然性。这个实施例利用这一点来执行调制，使得在具有复制源的比特的码元中和具有所复制的比特的码元中所排列的多个相同比特的位置相互不同。即，在具有复制源比特的码元和具有所复制的比特的码元中，执行调制使得它们的映射相互不同。这是通过以下结构实现的。
图19是一个举例说明按照本发明的实施例4的无线电发射装置结构的方框图。但是，与实施例1的那些部件(图1)一样的相同的参考数字被附加给与实施例1相同的部件，并且说明将省略。按照在图20中示出的由映射信息1给出的映射模式，16QAM部分123使用16QAM调制方案调制复制源的比特序列以形成一个码元。此外，按照在图21中示出的由映射信息2给出的映射模式，16QAM部分124使用16QAM调制方案调制所复制的比特序列以形成一个码元。
例如，对于在图20和21中的映射点41给予注意。在图20中，高阶的二个比特是“00”，并且低阶的二个比特是“11”。在图21中，高阶的二个比特是“11”，并且低阶的二个比特是“00”。因此，与由16QAM部分123排列在码元的高阶的二个比特上一样，相同比特被16QAM 124排列在码元的低阶的二个比特上。此外，与由16QAM部分123排列在码元的低阶的二个比特上一样，相同比特被16QAM部分124排列在码元的高阶的二个比特上。
在此处，在副载波和传输比特之间相应的相互关系由图22举例说明。例如，对于具有相同比特的码元S1和S9给予注意。排列在码元S1的高阶二个比特上的比特3和4被排列在码元S9的低阶二个比特上。此外，排列在码元S1的低阶二个比特上的比特1和2被排列在码元S9的高阶二个比特上。因此，在码元S1中，比特3和4的似然性比比特1和2的似然性更高。反之，在码元S9中，比特1和2的似然性比比特3和4的似然性更高。
下面将给出无线电接收装置的说明。图23是一个举例说明按照本发明的实施例4的无线电接收装置结构的方框图。但是，与实施例1的那些部件(图2)一样的相同的参考数字被附加给与实施例1相同的部件，并且说明将省略。按照在图20中示出的由映射信息1给出的映射模式，16QAM部分263使用16QAM调制方案解调码元以形成一个比特序列。此外，按照在图21中示出的由映射信息2给出的映射模式，16QAM部分264使用16QAM调制方案解调码元以形成一个比特序列。
合成部分27合成类似于实施例1的多个相同比特的似然性。如上所述，对于映射点41给予注意。在图20中，排列在高阶二个比特(b4，b3)上的具有高似然性的相同比特“00”在图21中被排列在低阶二个比特(b2，b1)上，并且似然性被降低。此外，在图20中，排列在低阶二个比特(b2，b1)上的具有低似然性的相同比特“11”在图21中被排列在高阶二个比特(b4，b3)上，并且似然性被降低。因此，如在图24中举例说明的合成27合成多个相同比特的似然性。即，排列在b4上的“0”的似然性与排列在b2上的“0”的似然性相结合。排列在b3上的“0”的似然性与排列在b1上的“0”的似然性相结合。排列在b2上的“1”的似然性与排列在b4上的“1”的似然性相结合。排列在b1上的“1”的似然性与排列在b3上的“1”的似然性相结合。与其中还没有进行合成的情况相比较，这提高了相应的比特的似然性，并且均衡它们。
如上所述，按照本实施例，每一个具有不同的似然性的多个相同比特的似然性被相互结合，以能够提高多个相同比特的似然性，并且均衡它们，因此使进一步改善接收质量成为可能。
此外，本发明的无线电发射装置和无线电接收装置适合于在无线电通信终端设备，和例如在移动通信系统等等中采用的无线电通信基站装置中使用。本发明的无线电发射装置和无线电接收装置被安装在无线电通信终端设备和无线电通信基站装置上，因此能够提供具有如上所述的相同的功能和效果的无线电发射装置和无线电接收装置。
此外，本发明可以被应用于多载波CDMA(MC-CDMA)，其在频率轴方向上执行扩频。在这种应用的情况下，由于对于每一个副载波的衰落变化中的差别所引起的扩展码之间的干扰变化，使得对于每一个扩展码的似然性变化变得很大，可以预想分集效果将被进一步提高。
另外，本发明可以被应用于多载波CDMA(MC/DS-CDMA)，其在时间轴方向上执行扩频。在这种应用的情况下，注意一个问题，由一个特定的副载波发送的信号由于对于每一个副载波在衰落变化中的差别，而出现非常地恶化，性能也可以通过分集效应而改善。
如在上面解释的，按照本发明，无需使用多个天线执行传送和重发而有可能改善接收质量。
本申请是基于2002年2月28日申请的日本专利申请No.2002-052831的，其整个的内容被清除地作为参考资料结合在此处。

Claims (11)

1.一种无线电通信方法，其中无线电发射装置发射包括多个副载波的多载波信号到无线电接收装置，所述无线电发射装置：
提高调制电平以增加能够被包括在多载波信号中发送的比特数；
将多个相同比特的每一个分配给具有不同频率的每一个副载波，以产生包括每一个都具有不同频率的多个相同比特的多载波信号；和
所述无线电接收装置：
合成由所述无线电发射装置复制的多个相同比特的似然性。
2.一种无线电发射装置，发射包括多个副载波的多载波信号，所述无线电发射装置包括：
复制部分，复制比特序列以产生多个相同比特；
调制部分，对包含多个相同比特的每一个执行调制为一个不同的码元；
产生部分，将由所述调制部分调制的每一个码元分配给具有不同频率的每一个副载波以产生多载波信号；和
发射部分，发射由所述产生部分产生的多载波信号。
3.根据权利要求2的无线电发射装置，其中当在所述调制部分中使用的调制方案的调制电平增加时，所述复制部分增加要复制的相同比特的数目。
4.根据权利要求2的无线电发射装置，还包括重新排列从所述调制部分输出的码元序列的顺序的码元交织部分。
5.根据权利要求2的无线电发射装置，还包括重新排列从所述复制部分输出的比特序列的顺序的比特交织部分。
6.根据权利要求2的无线电发射装置，其中当多个相同比特的每一个被包含在不同的码元中时，所述调制部分为在不同码元的多个相同比特安排彼此不同的位置。
7.根据权利要求2，无线电通信终端装置具有无线电发射装置。
8.根据权利要求2，无线电通信基站装置具有无线电发射装置。
9.一种无线电接收装置，包括：
接收部分，接收包含多个副载波的多载波信号，其中多个相同比特的每一个被分配给具有不同频率的每一个副载波；和
合成部分，合成多个相同比特的似然性。
10.根据权利要求9，无线电通信终端装置具有无线电接收装置。
11.根据权利要求9，无线电通信基站装置具有无线电接收装置。
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