DE60028355T2 - Drahtloses telekommunikationssystem, basisstation dafür und strahlformung telekommunikationsverfahren - Google Patents

Drahtloses telekommunikationssystem, basisstation dafür und strahlformung telekommunikationsverfahren Download PDF

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    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Erfindung betrifft ein drahtloses Telekommunikationssystem, bei welchem es möglich ist, eine gewünschte Information zu einer Mehrzahl von Mobilstationen auf eine effiziente Weise zu übertragen.
  • STAND DER TECHNIK
  • Große Schritte sind in drahtlosen Telekommunikationstechniken in den letzten Jahren gemacht worden, und dies ist begleitet worden von der Implementierung und dem praktischen Gebrauch verschiedener drahtloser Kommunikationssysteme. Ein Mobilfunktelefonsystem oder so genanntes Zellentelefonsystem veranschaulicht am besten drahtlose Telekommunikationssysteme.
  • Verschiedene drahtlose Telekommunikationsschemata sind für derartige Mobilfunktelefonsysteme vorgeschlagen worden. Beispielsweise wird FDMA (Frequenzteilungs-Mehrfachzugriff, Frequency Division Multiple Access) gegenwärtig in analogen Mobilfunktelefonsystemen eingesetzt. Gemäß dem FDMA-Schema wird einem einzelnen Kommunikationskanal eine einzelne Funkfrequenz zugewiesen, und Kommunikationskanäle, die von jeweiligen einer Mehrzahl von Benutzern verwendet werden, werden auf unterschiedliche Funkfrequenzen auf einer Pro-Nutzergrundlage eingestellt.
  • TDMA (Zeitteilungs-Mehrfachzugriff, Time-Division Multiple Access) wird gegenwärtig in digitalen Mobilfunktelefonsystemen eingesetzt, die rasch in weit verbreitete Verwendung in den letzten Jahren gekommen sind.
  • Mit TDMA wird eine einzelne Funkfrequenz in eine Mehrzahl von Zeitschlitzen aufgeteilt, und Signale werden zu Zeitgebungen der Zeitschlitze übertragen, die der Lokalstation zugewiesen worden sind, wodurch drei oder sechs Kommunikationskanäle beispielsweise auf einer Funkfrequenz gebildet werden. In Übereinstimmung mit diesem Schema können eine Mehrzahl von Kommunikationskanälen auf einer einzelnen Funkfrequenz gebildet werden, infolge dessen die Kapazität des Systems gegenüber jener des analogen Schemas vergrößert werden kann.
  • CDMA (Codeteilungs-Mehrfachzugriff, Code-Division Multiple Access) ist kürzlich als ein Kommunikationsschema für Mobilfunktelefonsysteme der nächsten Generation vorgeschlagen worden. Bei CDMA wird die gleiche Funkfrequenz gleichzeitig von einer Mehrzahl von Benutzern geteilt. Zu der Zeit einer Übertragung werden übertragene Daten durch Spreizcodes multipliziert, die sich für jeden Benutzer unterscheiden, wodurch eine Mehrzahl von Kanälen auf der gleichen Frequenz gebildet werden. Da es dieses Schema ermöglicht, dass das gleiche Frequenzband von sämtlichen Zellen eines Zellensystems benutzt wird, kann die Systemkapazität über jene des TDMA-Schemas hinaus weiter erhöht werden. Aus diesem Grund ist CDMA gegenwärtig im Fokus des Interesses hinsichtlich seiner Anwendung auf Mobilkommunikationen der nächsten Generation.
  • Da ein Mobilkommunikationssystem unter Verwendung von CDMA derart ist, dass ein gemeinsamer Gebrauch auf der gleichen Frequenz gemacht wird, tritt eine Situation auf, bei welcher ein Signal, das von einem bestimmten Benutzer übertragen wird, auf einen anderen Benutzer als Störung wirkt. Dies ist ein wichtiges Problem, das angetroffen wird, wenn das Kommunikationssystem aufgebaut wird. Dementsprechend sind eine Vielzahl von Hilfsmitteln zum Verringern von Störwellen in CDMA-Kommunikationssystemen ersonnen worden. Eines ist die Verwendung einer adaptiven Array-Antenne. Eine adaptive Array-Antenne erhöht eine Systemkapazität durch ein Verringern von Interferenzwellen, die anderen Benutzern aufgebürdet werden.
  • Eine adaptive Array-Antenne besteht aus einer Mehrzahl von Antennenelementen. Wenn die Amplituden und Phasen der Signale, die zu übertragen sind, eingestellt werden, und die Signale dann jeweiligen der Antennenelemente zugeführt werden, werden die Signale, die von den Antennenelementen gesendet werden, kombiniert, und folglich wird ein Signalstrahl eines Funksignals in einer vorgegebenen Richtung gebildet, wie in 7 veranschaulicht. Da ein Signal S1 somit nahezu allein in der Richtung einer Mobilstation M1 gesendet werden kann, ist es möglich zu verhindern, dass das gesendete Signal S1 auf eine Mobilstation M2 als eine Störung wirkt.
  • Die Anzahl von Antennenelementen bei einer adaptiven Array-Antenne wird in Abhängigkeit von dem Maß, mit welchem ein Signalstrahl auf einen spezifischen Benutzer hin zu konzentrieren ist, dem Maß, mit welchem Signale zu isolieren sind, und dem Grad, um welchen eine wechselseitige Störung zwischen Benutzern zu verringern ist, bestimmt. Eine adaptive Array-Antenne dieser Art ist im Detail in dem IEEE ASSP Magazin, Seiten 4–24, April 1988; Barry D. van Veen und Keven Buckley: "Beamforming": A versatile approach to spatial filtering" offenbart.
  • Es besteht ein Bedarf nach verschiedenen Funktionen außer einer Sprachfunktion, und ein insbesondere intensiver Bedarf besteht nach einer Multicast-Funktion bei Mobilfunktelefonsystemen der nächsten Generation. Eine Multicast-Funktion ist eine Funktion zum Übertragen der gleichen Information von einer Basisstation zu einer Mehrzahl von Mobilstationen gleichzeitig. Ein spezifisches Beispiel eines Dienstes, der auf der Multicast-Funktion beruht, ist die gleichzeitige Übertragung einer Information (die untenstehend als "Multicast-Daten" bezeichnet ist), wie etwa einer Verkehrsinformation, einer Wetterinformation und einer Börseninformation zu einer Mehrzahl von Vertragsnutzern.
  • Wenn ein Versuch ausgeführt wird, eine derartige Multicast-Funktion unter Verwendung eines CDMA-Mobilfunktelefonsystems zu implementieren, besteht ein denkbarer Zugang darin, Signalstrahle S1 und S2 einzeln in den Richtungen von Vertragsmobilstationen M1 und M2 unter Verwendung einer adaptiven Array-Antenne auf eine Weise ähnlich jener einer üblichen Individualkommunikation zu bilden und die Multicast-Daten einzeln durch diese Signalstrahlen S1, S2 zu senden, wie in 8 gezeigt.
  • Mit diesem Verfahren werden die Multicast-Daten jedoch auf ein Bilden der Signalstrahlen S1, S2 einzeln für die Mobilstationen M1, M2 der Vertragsparteien übertragen. Dies ist hinsichtlich eines Multicastings ineffizient. Ferner werden Multicast-Daten getrennt zu dem Mobilstationen M1, M2 übertragen. Dies ist hinsichtlich einer Übertragungsleistung auch ineffizient. Somit verbleiben Ineffizienzen hinsichtlich der Übertragung von Multicast-Daten und es scheint Raum für Verbesserung zu sein.
  • Forssen et al. (U.S. Patent Nr. 5,615,409) offenbart eine Basisstation zum Senden und Empfangen von Daten unter Verwendung von zwei Klassen von Kanälen, wobei jeder eine voneinander unterschiedliche Antennenkeule aufweist. Diese Keulen werden durch eine adaptive Array-Antenne gebildet.
  • Forssen et al. (U.S. Patent Nr. 5,649,287) offenbart eine Technik zum Bilden einer breiten Antennenkeule ohne jedwede tiefe Nullstellen durch eine Mehrzahl von Antennen-Arrays, wobei jedes eine schmale Antennenkeule aufweist.
  • Dybdal et al. (U.S. Patent Nr. 5,781,845) offenbart eine adaptive Sendeantenne, die in der Lage ist, Multipfad- Komponenten, die in dem gesendeten Signal enthalten sind, zu verringern.
  • Raleigh et al. (WO 97/00543) offenbart eine Strahlformungstechnik, die eine Fernnutzer-Empfangssignalqualität unter Verwendung einer adaptiven Antenne ohne die Erfordernis nach einer Rückkopplung von dem mobilen Benutzer verbessert.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist dementsprechend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein drahtloses Telekommunikationssystem und ein Verfahren bereitzustellen, bei welchen eine gewünschte Information effizient zu einer Mehrzahl von Mobilstationen übertragen werden kann.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die voranstehende Aufgabe durch ein Bereitstellen eines drahtlosen Telekommunikationssystems, einer Basisstation und eines Verfahrens gemäß der Ansprüche 1, 6 und 10 gelöst.
  • Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung, wenn sie in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen genommen wird, in welchen gleiche Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche Teile durchgehend durch die Figuren davon bezeichnen, offensichtlich sein.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines CDMA-Mobilfunktelefonsystems zeigt, auf welches die vorliegende Erfindung angewandt worden ist;
  • 2 ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Basisstation gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 3 ein Strahlwellenformdiagramm, das zweckmäßig zum Beschreiben eines Signalstrahls ist, der eine Mehrzahl von Mobilstationen abdeckt;
  • 4 ein Strahlwellenformdiagramm, das zweckmäßig zum Beschreiben eines Falls ist, wo eine Mobilstation, die wünscht, Multicast-Daten zu empfangen, zu einer späteren Zeit erscheint;
  • 5 ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer adaptiven Array-Antenne zeigt;
  • 6A bis 6C ein schematisches Diagramm, das das Prinzip in Übereinstimmung damit zeigt, wenn ein Signalstrahl in einer vorgeschriebenen Richtung durch die adaptive Array-Antenne gebildet wird;
  • 7 ein Strahlwellenformdiagramm, da zweckmäßig zum Beschreiben einer adaptiven Array-Antenne ist; und
  • 8 ein Strahlwellenformdiagramm, das zweckmäßig zum Beschreiben eines Falls ist, wo Multicast-Daten einzeln unter Verwendung der adaptiven Array-Antenne übertragen werden.
  • BESTER WEG ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • 1 veranschaulicht ein CDMA-Mobilfunktelefonsystem 1, auf welches die vorliegende Erfindung angewandt worden ist. Das Mobilfunktelefonsystem 1 schließt ein Mobildienste-Vermittlungszentrum (MSC) 2, einen Funknetz-Controller (RNC) 3 und eine Mehrzahl von Basisstationen 4A bis 4C ein. Das Mobildienste-Vermittlungszentrum 2, das mit dem Funknetz- Controller 3 über eine vorgegebene Übertragungsleitung verbunden ist, führt eine Anrufsteuerung und eine Registrierungsverwaltung, etc. von Mobilstationen 5A bis 5C über den Funknetz-Controller 3 durch und übt eine Gesamtsteuerung des Systems aus. Ferner ist das Mobildienste-Vermittlungszentrum 2 mit einem öffentlich vermittelten Telefonnetz (PSTN) 6 über eine vorgegebene Übertragungsleitung verbunden, um Anrufe zwischen Telefonen, die mit dem PSTN 6 verbunden sind, und gewünschten der Mobilstationen 5A bis 5C weiterzuschalten.
  • Der Funknetz-Controller 3, der eine Vorrichtung zum Steuern eines Funknetzes ist, verbindet und trennt die Basisstation 4A bis 4C, und die Mobilstationen 5A bis 5C führt eine Übergabe der Mobilstationen durch, steuert eine Sendeleistung, etc.
  • Die Basisstation 4A bis 4C sind Sendeempfänger, die auf der Grundlage einer Steuerung, die von dem Funknetz-Controller 3 durchgeführt wird, tatsächlich CDMA-Funkverbindungen mit den Mobilstationen 5A bis 5C einrichten. Dies ermöglicht es, dass die Basisstation 4A bis 4C mit anderen Mobilstationen in dem System oder mit anderen Telefonen, die mit den PSTN 6 verbunden sind, über die Basisstationen 4A bis 4C kommunizieren.
  • Obwohl die drei Basisstationen 4A bis 4C und die drei Mobilstationen 5A bis 5C hier zur Vereinfachung diskutiert werden, sind die Anzahlen dieser Stationen nicht auf jene dieser Ausführungsform beschränkt. Ferner können die Mobilstationen 5A bis 5C portable Telefone, deren Basisfunktion die Sprachfunktion ist, oder transportable Mehrzweckcomputer sein, die beispielsweise jeweils eine Funkschnittstelle zum Ansprechen der Mobilstation 4A bis 4C aufweisen.
  • Das Mobilfunktelefonsystem 1 weist eine Multicast-Funktion zusätzlich zu der Sprachfunktion, die obenstehend erwähnt ist, auf. Spezifischer ist das Mobildienste-Vermittlungszentrum 2 so ausgelegt, eine Information, wie etwa eine Verkehrsinformation, eine Wetterinformation und eine Börseninformation von vorgegebenen Informationsquellen über das PSTN 6 zu erfassen, und diese Information als Multicast-Daten zu den Basisstationen 4A bis 4C über den Funknetz-Controller 3 zu senden, und die Information zu den gewünschten Mobilstationen 5A bis 5C über die Basisstationen 4A bis 4C zu senden. In einem derartigen Fall werden die Multicast-Daten nicht zu sämtlichen Mobilstationen gesendet, sondern ausschließlich zu Mobilstationen, die eine Informationsdienste-Vereinbarung mit einem Provider des Mobiltelefonsystems 1 eingegangen sind.
  • Eine Information, ob eine Vereinbarung eingegangen worden ist, ist in Zuordnung zu der Identifikationsnummer der Mobilstation in dem Mobildienste-Vermittlungszentrum 2 des Mobilfunktelefonsystems 1 gespeichert. Dies ermöglicht es, Multicast-Daten ausschließlich zu Vertragsnutzern auf der Grundlage der gespeicherten Daten zu senden.
  • Die Multicast-Funktion wird nun detaillierter beschrieben werden.
  • Das Mobildienste-Vermittlungszentrum 2 sendet Multicast-Daten, die periodisch über das PSTN 6 erfasst worden sind, zu den Basisstationen 4A bis 4C über den Funknetz-Controller 3.
  • Ein Benutzer, der Multicast-Daten zu empfangen wünscht, gibt einen Datenempfangsbefehl in die Mobilstation 5A (oder 5B oder 5C) durch ein Durchführen eines vorbeschriebenen Betriebs ein. Auf ein Empfangen des Befehls sendet die Mobilstation 5A (oder 5B oder 5C) einen Anforderungsbefehl zum Anfordern der Multicast-Daten. Beispielsweise schließt der Anforderungsbefehl eine Mobilstation-ID-Information und den Typ des Inhalts, der empfangen werden soll, ein. Der Anforderungsbefehl wird von der Basisstation 4A (oder 4B oder 4C) empfangen, wovon der Befehl zu dem Mobildienste-Vermittlungszentrum 2 über den Funknetz-Controller 3 gesendet wird.
  • Auf ein Empfangen des Anforderungsbefehls hin bestimmt das Mobildienste-Vermittlungszentrum 2 auf der Grundlage der Mobilstation-ID-Information, ob die Mobilstation 5A (oder 5B oder 5C), die den Anforderungsbefehl sendete, eine eines Vertragsnutzers ist. Wenn die Mobilstation ein Vertragsnutzer ist, instruiert das Mobildienste-Vermittlungszentrum 2 die Basisstation 4A (oder 4B oder 4C), die den Anforderungsbefehl empfing, die Multicast-Daten zu der Mobilstation 5A (oder 5B oder 5C) zu senden. Die Basisstationen 4A4C weisen jeweils eine adaptive Array-Antenne auf. Die Basisstation 4A (oder 4B oder 4C), die instruiert wurde, die Multicast-Daten zu senden, verwendet ihre adaptive Array-Antenne, um einen Signalstrahl zu bilden, der ausschließlich zu der Mobilstation 5A (oder 5B oder 5C) hin zeigen wird, die die Multicast-Daten wünscht, und sendet die Multicast-Daten ausschließlich zu dieser Mobilstation 5A (oder 5B oder 5C).
  • Es sei darauf hingewiesen, dass eine einzelne Zelle eine oder eine Mehrzahl von Mobilstationen enthalten kann, die Multicast-Daten wünschen. In einem Fall, wo eine Mehrzahl von Mobilstationen, die Multicast-Daten wünschen, in einer Zelle anwesend sind, wird ein Signalstrahl, der diese Mehrzahl von Mobilstationen gleichzeitig umfassen wird, von der adaptiven Array-Antenne gebildet, um die Multicast-Daten zu diesen Mobilstationen auf einen Schlag zu senden. Ferner ist die Basisstation 4A (oder 4B oder 4C) ausgelegt, die Multicast-Daten wiederholt für eine vorgeschriebene Anzahl von Malen zu senden, damit die Multicast-Daten mit Sicherheit bei der Mobilstation 5A (oder 5B oder 5C) empfangen werden können.
  • Wenn eine Anforderung, Multicast-Daten zu empfangen, somit in dem Mobilfunktelefonsystem 1 der vorliegenden Erfindung erzeugt ist, werden die Multicast-Daten zu der Mobilstation übertragen. Obwohl ein Verfahren zum kontinuierlichen Übertragen von Multicast-Daten als ein Zugang denkbar ist, der im Gegensatz zu dieser Erfindung steht, würde dies ein Senden von Multicast-Daten bedeuten, auch wenn Mobilstationen, die einen derartigen Empfang wünschen, innerhalb einer Zelle nicht vorhanden sind. Folglich würde das Signal als eine Störung wirken und kann eine schädliche Wirkung auf Mobilstationen, die an einer üblichen Individualkommunikation teilnehmen, oder auf Mobilstationen außer jenen von Vertragsparteien aufweisen. Um dies zu vermeiden, ist die vorliegende Erfindung deswegen ausgelegt, Multicast-Daten nur dann zu senden, wenn eine Anforderung vorhanden ist, diese Daten zu empfangen.
  • Der Aufbau der Basisstation 4A bis 4C, die einen Signalstrahl aus Multicast-Daten in einer vorgeschriebenen Richtung senden, wird nun beschrieben werden. Da die Basisstationen 4A bis 4C grundsätzlich im Aufbau identisch sind, wird nur die Basisstation 4A beschrieben werden.
  • 2 zeigt den Aufbau der Basisstation 4A. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass eine Basisband-Signalverarbeitungsschaltung und eine Schnittstellenschaltung zum Verbinden des Funknetz-Controllers 3 hier nicht beschrieben sind.
  • Wie in 2 gezeigt, weist die Basisstation 4A eine Mehrzahl von Sendern 7A bis 7N und eine Mehrzahl von Empfängern 8A bis 8N auf, und ist ausgelegt, in der Lage zu sein, mit einer Mehrzahl von Mobilstationen gleichzeitig unter Verwendung dieser Sender 7A bis 7N und Empfänger 8A bis 8N zu kommunizieren. Einzelne Übertragungsdaten, wie etwa Sprachdaten, die von dem Funknetz-Controller 3 gesendet werden, werden in eine Signalumschalteinheit 9 über eine Schnittstellenschaltung (nicht gezeigt) eingegeben.
  • Die Signalumschalteinheit 9 umfasst eine Demultiplexer-Schaltung, beispielsweise zum Zuweisen von eingegebenen Individualübertragungsdaten in entsprechende der Sender 7A bis 7N. Unter der Annahme, dass die 1-ten bis n-ten Sender 7A bis 7N den 1-ten bis n-ten Kommunikationskanälen jeweils entsprechen, sendet die Signalumschalteinheit 9 Individualübertragungsdaten zu den entsprechenden Sendern 7A bis 7N auf die folgende Weise. Individualübertragungsdaten, die auf dem ersten Übertragungskanal übertragen werden, werden zu dem ersten Sender 7A gesendet, Individualübertragungsdaten, die auf den zweiten Kommunikationskanal übertragen werden, werden zu dem zweiten Sender 7B gesendet, usw.
  • Steuerdaten, die von dem Funknetz-Controller 3 gesendet werden, gehen in einen Controller 10 über eine Schnittstellenschaltung ein, die nicht gezeigt ist. Der Controller 10 empfängt die Steuerdaten von dem Funknetz-Controller 3, steuert den Betrieb der Signalumschalteinheit 9 auf der Grundlage der Steuerdaten und steuert den Betrieb einer adaptiven Array-Antenne 14, die später beschrieben wird.
  • Die 1-ten bis n-ten Sender 7A7N sind identisch aufgebaut. Der erste Sender 7A weist eine Spreizschaltung 11 auf, in welche die eingegebenen Individualübertragungsdaten zunächst eingegeben werden. Die Spreizschaltung 11 multipliziert die Individualübertragungsdaten mit einem vorbestimmten Spreizcode, der dem ersten Kommunikationskanal zugewiesen worden ist, wodurch die Individualübertragungsdaten einer Spreizspektrum-Modulation unterworfen werden.
  • Bei einer CDMA-Kommunikation werden Kommunikationskanäle voneinander durch ein Zuordnen eines unterschiedlichen Spreizcodes für jeden Kanal unterschieden. Auf der Empfangsseite werden Empfangsdaten mit einem Spreizcode gleich jenem auf der Sendeseite multipliziert, und eine Entspreizverarbeitung wird dann ausgeführt, um die Daten wieder zu gewinnen.
  • Das Übertragungssignal, das von der Spreizschaltung 11 ausgegeben wird, tritt in eine Funkfrequenzeinheit (RF) 12 ein. Hier durchläuft das Signal eine Frequenzkonversionsverarbeitung, um so in ein Übertragungssignal eines vorgeschriebenen Frequenzbands konvertiert zu werden. Das Übertragungssignal, das aus der Funkfrequenzeinheit 12 ausgegeben wird, tritt in eine Filtereinheit 13 ein, die unerwünschte Signalkomponenten von dem Signal eliminiert und das resultierende Signal dann in die adaptive Array-Antenne 14 eingibt.
  • Auf ähnliche Weise multiplizieren die 2-ten bis n-ten Sender 7B7N eingegebene Individualübertragungsdaten auch mit jeweiligen Spreizcodes, die dort zugeordnet sind, wenden eine Spreizspektrummodulation an, unterwerfen die Übertragungssignale einer Frequenzkonversionsverarbeitung und einer Filterverarbeitung und geben die resultierenden Signale zu der adaptiven Array-Antenne 14 aus.
  • Auf der Grundlage einer Steuerung durch den Controller 10 steuert die adaptive Array-Antenne 14, die eine Mehrzahl von Antennenelementen aufweist, die Amplitude und Phase jedes der Übertragungssignale, die an jeweilige der Mehrzahl von Antennenelementen angelegt sind, um dadurch Signalstrahlen in vorgeschriebenen Richtungen zu bilden und jedes Signal zu senden. Spezifischer steuert die adaptive Array-Antenne 14 die Amplitude und Phase des Übertragungssignals, das von dem ersten Sender 7A ausgegeben wird, um dadurch einen Signalstrahl in der Richtung der Mobilstation zu bilden und zu senden, die dieses Übertragungssignal empfangen soll. Auf ähnliche Weise steuert die adaptive Array-Antenne 14 die Amplituden und Phasen der Übertragungssignale, die von den 2-ten bis n-ten Sendern 7B bis 7N ausgegeben werden, wodurch Signalstrahlen in der Richtung der jeweiligen Mobilstationen gebildet und gesendet werden, die diese Übertragungssignale empfangen sollen.
  • Als Folge des oben beschriebenen Betriebs bildet das Mobilfunktelefonsystem 1 Signalstrahlen S1 und S2, die zu den Mobilstationen M1 und M2 hin zeigen, wie in 8 gezeigt, zu der Zeit einer individuellen Übertragung, und sendet die Individualübertragungsdaten zu den jeweiligen Mobilstationen M1 und M2. Dementsprechend ermöglicht es das Mobilfunktelefonsystem 1, eine Störung innerhalb des Systems zu verringern, wenn eine Individualdatenübertragung zu jeder Mobilstation ausgeführt wird.
  • Unterdessen gelangen Signale, die von den Mobilstationen durch die adaptive Array-Antenne 14 empfangen werden, in die entsprechenden 1-ten bis n-ten Empfänger 8A8N. Die 1-ten bis n-ten Empfänger 8A bis 8N sind identisch aufgebaut. Jeder weist ein Filter 15, das unerwünschte Komponenten aus dem Empfangssignal eliminiert, eine Funkfrequenz-(RF)-Einheit 16, die die Signalkomponente des Basisbands daraufhin extrahiert, und eine Entspreizschaltung 17 zum Extrahieren der Empfangsdaten durch ein Ausführen einer Entspreizverarbeitung unter Verwendung eines Entspreizcodes identisch jenem auf der Sendeseite auf. Jedes Element der somit extrahierten Empfangsdaten wird zu dem Funknetzcontroller 3 über die Signalumschalteinheit 9 gesendet und wird dann zu dem Endgerät der kommunizierenden Partei gesendet.
  • Ein Betrieb in dem Fall einer Multicast-Datenübertragung, der sich von der Individualdatenübertragung, die obenstehend offenbart ist, unterscheidet, wird nun beschrieben werden.
  • Spezifisch gelangen Multicast-Daten, die von dem Funknetz-Controller 3 gesendet werden, in die Signalumschalteinheit 9 über eine Schnittstellenschaltung, die nicht gezeigt ist, auf eine Weise ähnlich zu dem Voranstehenden. Auf der Grundlage einer Steuerung, die von dem Controller 10 ausgeübt wird, führt die Signalumschalteinheit 9 die Multicast-Daten ausschließlich z.B. dem Sender 7A zu. Auf einer Weise ähnlich jener, wenn eine Individualübertragung ausgeführt wird, wendet der Sender 7A eine Spreizspektummodulation auf die Multicast-Daten an, führt dann eine Frequenzkonversionsverarbeitung durch, um ein Übertragungssignal zu erzeugen und dieses Signal zu der adaptiven Array-Antenne 14 auszugeben.
  • In einem Fall, wo nur eine Mobilstation, die Multicast-Daten empfangen soll, in einer Zelle anwesend ist, stellt die adaptive Array-Antenne 14 auf der Grundlage einer Steuerung durch den Controller 10 die Amplitude und Phase des Multicast-Datenübertragungssignals ein und führt das resultierende Signal jedem Antennenelement zu, wodurch ein Signalstrahl gebildet wird, der auf diese Mobilstation hin gerichtet ist, und das Multicast-Datenübertragungssignal unter Verwendung dieses Signalstrahls übertragen wird.
  • In einem Fall, wo eine Mehrzahl von Mobilstationen, die die Multicast-Daten zu empfangen wünschen, in einer Zelle anwesend sind, stellt die adaptive Array-Antenne 14 auf der Grundlage einer Steuerung durch den Controller 10 die Amplitude und Phase des Multicast-Datenübertragungssignals ein und führt das resultierende Signal jedem Antennenelement zu, wodurch ein Signalstrahl S3 gebildet wird, der gleichzeitig die Mehrzahl von Mobilstationen M1, M2 abdeckt, die die Multicast-Daten zu empfangen wünschen, wie in 3 veranschaulicht, und wodurch die Multicast-Daten übertragen werden. Somit überträgt, wenn Multicast-Daten zu der Mehrzahl von Mobilstationen M1, M2 übertragen werden, das Mobilfunktelefonsystem 1 das Signal zu der Mehrzahl von Mobilstationen M1, M2 gleichzeitig. Dies ermöglicht es, die Übertragungsleistung innerhalb der Zelle zu verringern, und folglich eine Störung zu verringern, die auf die andere Mobilstation M3 wirkt, die in der Zelle vorhanden ist.
  • In einem Fall, wo die Mobilstation M1, die die Multicast-Daten empfängt, bereits innerhalb der Zelle ist, und die andere Mobilstation M2 dann eine Multicast-Datenanforderung erneut ausgibt, wie in 4 veranschaulicht, wird ein Signalstrahl S4, der die Mobilstation M2 abdeckt, die darauf die Multicast-Daten anforderte, von der adaptiven Array-Antenne 14 gebildet, wodurch die vorbenannten Multicast-Daten gleichzeitig zu sämtlichen Mobilstationen M1, M2 gesendet werden, die die Multicast-Daten wünschen.
  • Die adaptive Array-Antenne 14 wird unter Bezugnahme auf 5 detailliert beschrieben werden.
  • Wie in 5 gezeigt, weist die adaptive Array-Antenne 14 eine Mehrzahl von Signalverarbeitungseinheiten 20A bis 20N auf, die der Anzahl von Kommunikationskanälen entsprechen. Diese Signalverarbeitungseinheiten 20A bis 20N verarbeiten die Signale der jeweiligen Kommunikationskanäle.
  • Zunächst gelangen zu der Zeit einer Individualkommunikation Signale, die von eine Mehrzahl von Antennenelementen 21A bis 21M empfangen werden, in die Signalverarbeitungseinheiten 20A bis 20N jeweils über Antennenkoppler 22A bis 22M. Jede der Signalverarbeitungseinheiten 20A bis 20N schließt Multiplizierer 23A bis 23M, in welche jeweilige der Empfangssignale eingegeben werden, eine Koeffizienten-Berechnungseinheit 24, die Koeffizienten (γ'1, θ'1) bis (γ'M, θ'M) zuführt, mit welchen die Empfangssignale multipliziert werden, und eine Vektoraddiereinheit 25 zum Addieren der Produkte, die aus den Multiplizierern erhalten werden, ein.
  • Unter den Koeffizienten (γ'1, θ'1) bis (γ'M, θ'M), die von der Koeffizienten-Berechnungseinheit 24 ausgegeben werden, sind die Koeffizienten γ'1 bis γ'M zum Einstellen der Amplituden der jeweiligen Empfangssignale, und die Koeffizienten θ'1 bis θ'M sind zum Einstellen der Phasen der jeweiligen Empfangssignale.
  • Die Koeffizienten-Berechnungseinheit 24 nimmt das kombinierte Empfangssignal, das von der Vektoraddiereinheit 25 ausgegeben wird, auf und führt eine Steuerung aus, um so das kombinierte Empfangssignal durch ein Einstellen der Koeffizienten (γ'1, θ'1) bis (γ'M, θ'M) zu maximieren, während das kombinierte Empfangssignal überwacht wird. Eine Maximierung des kombinierten Empfangssignals zeigt an, dass das Richtmuster der Antenne zu der Mobilstation gerichtet ist, die das Empfangsobjekt ist. Kombinierte Empfangssignale, die durch eine derartige Steuerung in den 1-ten bis n-ten Signalverarbeitungseinheiten 20A bis 20N somit maximiert sind, werden jeweils zu den entsprechenden 1-ten bis n-ten Empfängern 8A8N ausgegeben.
  • Unterdessen werden Übertragungssignale, die von den 1-ten bis n-ten Sendern 7A bis 7N ausgegeben worden sind, zu den entsprechenden 1-ten bis n-ten Signalverarbeitungseinheiten 20A bis 20N ausgegeben. Jede der Signalverarbeitungseinheiten 20A bis 20N schließt Multiplizierer 26A bis 26N ein, in welche jeweilige der Übertragungssignale eingegeben werden. Die Koeffizienten-Berechnungseinheit 24 führt Koeffizienten (γ1, θ1) bis (γM, θM) zu, mit welchen die Übertragungssignale multipliziert werden, woraufhin die Produkte, die aus den Multiplizierern erhalten werden, Addiereinheiten 27A bis 27M jeweils zugeführt werden, deren Ausgänge den Antennen 21A bis 21M über die Antennenkoppler 22A bis 22M jeweils zugeführt werden.
  • Die Koeffizienten γ1 bis γM sind in ähnlicher Weise zum Einstellen der Amplituden der jeweiligen Übertragungssignale, und die Koeffizienten θ1 bis θM sind zum Einstellen der Phasen der jeweiligen Übertragungssignale. Obwohl die Koeffizienten (γ'1, θ'1) bis (γ'M, θ'M), die zu der Zeit eines Empfangs berechnet werden, als die Koeffizienten (γ1, θ1) bis (γM, θM) verwendet werden können, ist es vorzuziehen, dass die Koeffizienten (γ1, θ1) bis (γM, θM) durch ein Korrigieren der Koeffizienten (γ'1, θ'1) bis (γ'M, θ'M) erhalten werden, die zu der Zeit eines Empfangs berechnet werden. Der Grund dafür liegt darin, dass dann, wenn sich die Sendefrequenz und die Empfangsfrequenz unterscheiden, die Möglichkeit besteht, dass die Eigenschaften sich geringfügig unterscheiden. In jedwedem Fall wird, da das Sendemuster und das Empfangsmuster der Antenne im Allgemeinen als gleich betrachtet werden, das Richtmuster der Antenne zu der Mobilstation gerichtet werden, die das Sendeobjekt ist, wenn die Koeffizienten (γ1, θ1) bis (γM, θM) auf der Grundlage der Koeffizienten (γ'1, θ'1) bis (γ'M, θ'M) verwendet werden.
  • Wenn eine Multicast-Datenübertragung ausgeführt wird, empfangen die Signalverarbeitungseinheiten 20A bis 20N andererseits Multicast-Datenanforderungsbefehle von jeder Mobilstationen und berechnen zunächst für jede Mobilstation Koeffizienten (γ'1, θ'1) bis (γ'M, θ'M) für Empfangszwecke auf der Grundlage der Empfangssignale. Sobald die Koeffizienten (γ'1, θ'1) bis (γ'M, θ'M) für jede Mobilstation dem Controller 10 übermittelt worden sind, werden die Koeffizienten wie bei dem Controller 10 der Signalverarbeitungseinheit kommuniziert, die die Übertragung der Multicast-Daten übernimmt. Es sei hier angenommen, dass die Signalverarbeitungseinheit 20A dieser Signalverarbeitungseinheit entspricht.
  • Auf der Grundlage der Koeffizienten (γ'1, θ'1) bis (γ'M, θ'M) jeder Mobilstation berechnet die Koeffizienten-Berechnungseinheit 24 der Signalverarbeitungseinheit 20A Koeffizienten (γ1, θ1) bis (γM, θM), die Übertragungszwecken dienen, auf eine derartige Weise, dass eine Mehrzahl von Mobilstationen, die Multicast-Daten wünschen, gleichzeitig durch einen einzelnen Signalstrahl umfasst werden. Die Koeffizienten (γ1, θ1) bis (γM, θM) werden den Multiplizierern 26A bis 26M zugeführt, die fortschreiten, die Multicast-Datenübertragungssignale mit diesen Koeffizienten zu multiplizieren.
  • Die somit in der Phase und der Amplitude aufgrund eine Multiplikation mit den Koeffizienten (γ1, θ1) bis (γM, θM) eingestellten Übertragungssignale werden den Antennenelementen 21A bis 21M über die Addiereinheiten 27A bis 27M und die Antennenkoppler 22A bis 22M jeweils zugeführt, woraufhin die Übertragungssignale kombiniert werden, um einen Signalstrahl zu bilden, der die Mehrzahl von Mobilstationen M1, M2 gleichzeitig umfasst, wie in den 6A bis 6C gezeigt. Folglich können Multicast-Daten gleichzeitig zu der Mehrzahl von Mobilstationen M1, M2, die die Multicast-Daten wünschen, übertragen werden.
  • Somit berechnet zu der Zeit einer Individualübertragung die adaptive Array-Antenne 14 Koeffizienten ((γ1, θ1) bis (γM, θM), die den Signalstrahl ausschließlich zu der Mobilstation der kommunizierenden Partei richten wird, und sendet ein Signal ausschließlich zu dieser Mobilstation der kommunizierenden Partei. Zu der Zeit einer Multicast-Datenübertragung berechnet die adaptive Array-Antenne 14 andererseits Koeffizienten (γ1, θ1) bis (γM, θM), die dazu führen werden, dass eine Mehrzahl von Mobilstationen, die Multicast-Daten anfordern, durch einen Signalstrahl abgedeckt werden, und sendet die Multicast-Daten zu dieser Mehrzahl von Mobilstationen gleichzeitig.
  • Die oben beschriebene Anordnung ist derart, dass dann, wenn Multicast-Daten übertragen werden, das Mobilfunktelefonsystem 1 die Koeffizienten (γ1, θ1) bis (γM, θM) auf der Grundlage von Empfangssignalen berechnet, die vorherrschen, wenn Multicast-Datenanforderungsempfehle empfangen werden, die Übertragungssignale mit diesen Koeffizienten (γ1, θ1) bis (γM, θM) multipliziert und die jeweiligen Signale, die als ein Ergebnis erhalten werden, zu der Mehrzahl von Antennen 21A bis 21M überträgt. Wenn die somit in der Amplitude und der Phase eingestellten Übertragungssignale zu der Mehrzahl von Antennen 21A bis 21M ausgegeben werden, werden die Übertragungssignale kombiniert, und ein Signalstrahl, der in eine vorgeschriebene Richtung zeigt, wird gebildet.
  • Wenn Multicast-Daten in dem Mobilfunktelefonsystem 1 übertragen werden, berechnet das System die Koeffizienten (γ1, θ1) bis (γM, θM), was dazu führen wird, dass die Mehrzahl von Mobilstationen, die Multicast-Daten anfordern, von einem Signalstrahl abgedeckt werden. Folglich deckt der Signalstrahl der Multicast-Daten, die von der adaptiven Array-Antenne 14 ausgegeben werden, eine Mehrzahl von Basisstationen ab, die die Multicast-Daten wünschen, wie in 3 veranschaulicht, und die Multicast-Daten können folglich gleichzeitig zu einer Mehrzahl von Mobilstationen effizient übertragen werden. Überdies wird, da die Multicast-Daten zu der Mehrzahl von Mobilstationen gleichzeitig übertragen werden können, eine Übertragungsleistung verglichen mit der Übertragungsleistung verringert, die benötigt wird, wenn Multicast-Daten einzeln übertragen werden. Das Ergebnis ist eine Verringerung in Störwellen innerhalb der Zelle. Außerdem ist es, da eine Störung innerhalb der Zelle verringert werden kann, möglich, eine Systemkapazität zu erhöhen.
  • In Übereinstimmung mit der obenstehend offenbarten Anordnung wird eine Übertragung von Multicast-Daten durch ein Bilden eines Signalstrahls ausgeführt, der gleichzeitig eine Mehrzahl von Mobilstationen umfasst, die die Multicast-Daten wünschen, und durch ein Senden der Multicast-Daten über diesen Strahl. Folglich können Multicast-Daten zu einer Mehrzahl von Mobilstationen gleichzeitig übertragen werden, die Multicast-Daten können effizient übertragen werden, und eine Störung innerhalb der Zelle kann verringert werden.
  • Die oben beschriebene Ausführungsform betrifft einen Fall, wo Multicast-Daten über das PSTN 6 aufgenommen werden. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt. Im Wege eines Beispiels kann das Mobildienste-Vermittlungszentrum 2 mit einer Eingabeeinrichtung versehen sein, und die Multicast-Daten können über diese Eingabeeinrichtung eingegeben werden.
  • Ferner betrifft die oben beschriebene Ausführungsform einen Fall, wo die Koeffizienten (γ1, θ1) bis (γM, θM) auf der Grundlage eines Empfangssignals berechnet werden, das vorherrschte, als ein Multicast-Datenanforderungsbefehl empfangen wurde. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine derartige Anordnung beschränkt, da es zulässig ist, die Koeffizienten (γ1, θ1) bis (γM, θM) auf der Grundlage eines anderen Empfangssignals, das von einer Mobilstation gesendet wird, wie etwa eines Empfangssignals, das zu der Zeit einer Individualkommunikation vorherrschte, zu berechnen. Noch eine weitere zweckmäßige Anordnung besteht darin, eine Mobilstation mit einer Empfangsvorrichtung zu versehen, die in einem GPS-System verwendet wird, eine Mobilstations-Positionsinformation, die von dieser Empfangsvorrichtung berechnet worden ist, zu der Basisstation zu kommunizieren, Koeffizienten auf der Grundlage dieser Positionsinformation, die die Mobilstation repräsentiert, zu berechnen, und einen Signalstrahl zu bilden, der eine Mehrzahl von Mobilstationen abdecken wird.
  • Ferner betrifft die oben beschriebene Ausführungsform einen Fall, wo die vorliegende Erfindung auf ein Kommunikationssystem mit einem CDMA-Kommunikationsschema angewandt wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine derartige Anwendung beschränkt, sondern kann so ausgelegt werden, auf jedwedes drahtlose Kommunikationssystem, wie etwa ein TDMA- und ein FDMA-System, anwendbar zu sein.
  • Ferner betrifft die oben beschriebene Ausführungsform einen Fall, wo die vorliegende Erfindung auf das Mobilfunktelefonsystem 1 angewandt wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine derartige Anwendung beschränkt, sondern kann so ausgelegt werden, auf ein drahtloses LAN-System oder ein anderes drahtloses System anwendbar zu sein. Wesentlich ist, dass in einem Fall, wo eine identische Information zu einer Mehrzahl von Mobilstationen in einem drahtlosen Kommunikationssystem übertragen wird, bei welchem Funkverbindungen zwischen einer Basisstation und einer Mehrzahl von Mobilstationen durch eine vorbestimmte, drahtlose Kommunikationstechnik eingerichtet werden, und bei welchem eine Basisstation durch ein Bilden eines Signalstrahls im Wesentlichen in der Richtung auf eine bestimmte Mobilstation kommuniziert, mit welcher eine Basisstation kommuniziert, Effekte ähnlich jenen in einem derartigen Fall verwirklichten erhalten werden, wenn ein Signalstrahl, der die Mehrzahl von Mobilstationen gleichzeitig abdeckt, gebildet wird und die Information mittels dieses Signalstrahls übertragen wird.
  • Ferner können, obwohl eine adaptive Array-Antenne in der voranstehenden Ausführungsform verwendet wird, andere Einrichtungen und Verfahren verwendet werden, solange eine Richtwirkung gesteuert werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung ist dahingehend vorteilhaft, dass eine Information zu einer Mehrzahl von Mobilstationen gleichzeitig gesendet werden kann, indem sie so ausgelegt wird, dass die Information zu einer Mehrzahl von Basisstationen durch ein Bilden eines derartigen Signalstrahls übertragen wird, der die Mehrzahl von Basisstationen gleichzeitig abdecken wird. Dies ermöglicht es, eine Information hocheffizient zu senden. Zusätzlich kann, weil eine Übertragungsleistung verringert werden kann, eine Störung, die auf andere Mobilstationen wirkt, unterdrückt werden.
  • Da viele offensichtlich weitgehend unterschiedliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden können, ohne von dem Umfang davon abzuweichen, ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die spezifischen Ausführungsformen davon beschränkt ist, außer wie in den angehängten Ansprüchen definiert.

Claims (13)

  1. Drahtloses Telekommunikationssystem, das zumindest eine Basisstation und eine Mobilstation aufweist, bei welchem Funkverbindungen zwischen der Basisstation, die mit einer Antenne versehen ist, deren Richtcharakteristik in der Lage ist, gesteuert zu werden, und der Mobilstation eingerichtet werden, wobei dann, wenn eine Kommunikation mit einer der Mobilstationen durchgeführt wird, ein Signalstrahl, der im Wesentlichen nur zu der einen Mobilstation hin weist, durch die Antenne gebildet wird, um mit der einen Mobilstation zu kommunizieren; wobei die Basisstation einen Multicast-Signalstrahl bildet, der nur zu einer Mehrzahl spezifischer Mobilstationen, welchen erlaubt ist, eine spezifische Information zu empfangen, durch die Antenne hin gerichtet ist, wenn die spezifische Information zu der Mehrzahl der spezifischen Mobilstationen zu senden ist, und diese Information durch den Multicast-Signalstrahl sendet.
  2. System nach Anspruch 1, wobei die Basisstation die spezifische Information im Ansprechen auf eine Anforderung von einer der Mobilstationen überträgt.
  3. System nach Anspruch 1, wobei die Antenne aus einer Mehrzahl von Antennenelementen gebildet ist, und die Basisstation durch Multiplikationskoeffizienten eine Amplitude und eine Phase eines Übertragungssignals einstellt, das auf der Grundlage der spezifischen Information, die zu übertragen ist, erzeugt wird, und die resultierenden Signale von jeweiligen der Mehrzahl der Antennenelemente überträgt, wodurch der Multicast-Signalstrahl gebildet wird.
  4. System nach Anspruch 3, wobei die Basisstation die Koeffizienten auf der Grundlage von Empfangssignalen berechnet, die von den spezifischen Mobilstationen empfangen werden.
  5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Antenne eine adaptive Array-Antenne ist.
  6. Basisstation zum Einrichten von Funkverbindungen mit Mobilstationen, wobei dann, wenn eine Kommunikation mit einer Mobilstation durchgeführt wird, ein Signalstrahl, der zu nur der einen Mobilstation hin weist, durch eine Antenne gebildet wird, deren Richtcharakteristik in der Lage ist, gesteuert zu werden, um mit der einen Mobilstation zu kommunizieren; wobei dann, wenn eine spezifische Information zu einer Mehrzahl spezifischer Mobilstationen zu senden ist, welchen erlaubt ist, die spezifische Information zu empfangen, ein Multicast-Signalstrahl, der nur zu der Mehrzahl der spezifischen Mobilstationen hin gerichtet ist, durch die Antenne gebildet wird, und die spezifische Information durch den Multicast-Signalstrahl gesendet wird.
  7. Basisstation nach Anspruch 6, wobei die spezifische Information im Ansprechen auf eine Anforderung von einer der spezifischen Mobilstationen übertragen wird.
  8. Basisstation nach Anspruch 6, wobei die Antenne aus einer Mehrzahl von Antennenelementen gebildet ist, und eine Amplitude und eine Phase eines Übertragungssignals, das auf der Grundlage der spezifischen Information erzeugt wird, die zu übertragen ist, durch Multiplikationskoeffizienten eingestellt werden, und die resultierenden Signale von jeweiligen der Mehrzahl der Antennenelemente übertragen werden, wodurch der Multicast-Signalstrahl gebildet wird.
  9. Basisstation nach Anspruch 8, wobei die Basisstation die Koeffizienten auf der Grundlage von Empfangssignalen berechnet, die von den spezifischen Mobilstationen empfangen werden.
  10. Kommunikationsverfahren zum Einrichten von Funkverbindungen zwischen einer Basisstation, die mit einer adaptiven Arrayantenne versehen ist, und Mobilstationen, wobei dann, wenn eine Kommunikation mit einer der Mobilstationen durchgeführt wird, ein Signalstrahl, der zu nur der einen Mobilstation hin weist, durch die adaptive Arrayantenne gebildet wird, um mit der Mobilstation zu kommunizieren; wobei die Basisstation einen Multicast-Signalstrahl bildet, der nur eine Mehrzahl spezifischer Mobilstationen, welchen erlaubt ist, eine spezifische Information gleichzeitig zu empfangen, durch die adaptive Arrayantenne abdeckt, wenn die spezifische Information zu der Mehrzahl der spezifischen Mobilstationen zu senden ist, und diese Information durch den Multicast-Signalstrahl sendet.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Basisstation die spezifische Information im Ansprechen auf eine Anforderung von einer der spezifischen Mobilstationen überträgt.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Basisstation durch Multiplikationskoeffizienten eine Amplitude und eine Phase eines Übertragungssignals einstellt, das auf der Grundlage der spezifischen Information erzeugt wird, die zu übertragen ist, und die resultierenden Signale von jeweiligen einer Mehrzahl von Antennenelementen der adaptiven Arrayantenne überträgt, wodurch der Multicast-Signalstrahl gebildet wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Basisstation die Koeffizienten auf der Grundlage von Empfangssignalen berechnet, die von den spezifischen Mobilstationen empfangen werden.
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