ES2246840T3 - Procedimiento para la adaptacion del modo de funcionamiento de un codificador/decodificador multimodal a las condiciones de transmision cambiantes en una red radioelectronica movil cdma. - Google Patents

Procedimiento para la adaptacion del modo de funcionamiento de un codificador/decodificador multimodal a las condiciones de transmision cambiantes en una red radioelectronica movil cdma.

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ES2246840T3 ES00916807T ES00916807T ES2246840T3 ES 2246840 T3 ES2246840 T3 ES 2246840T3 ES 00916807 T ES00916807 T ES 00916807T ES 00916807 T ES00916807 T ES 00916807T ES 2246840 T3 ES2246840 T3 ES 2246840T3
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Abstract

Procedimiento para la adaptación del modo de funcionamiento de un codificador / decodificador multimodal a las condiciones de radiocomunicaciones cambiantes en un multiacceso en la red radioeléctrica móvil de multiplexaje por distribución del código, caracterizado porque en una calidad de comunicación radioeléctrica cambiante, aquella estación móvil (6a; 6b) en cuyo interfaz aérea se modifican las condiciones radioeléctricas y que, por ese motivo, cambia el modo de funcionamiento del codificador / decodificador, induce a las otras estaciones móviles (6b; 6a) a cambiar igualmente el modo de funcionamiento del codificador / decodificador en el caso de una comunicación de estación móvil a estación móvil, o de un transcoder (7) en el caso de una comunicación de estación móvil a red fija.

Description

Procedimiento para la adaptación del modo de funcionamiento de un codificador/decodificador multimodal a las condiciones de transmisión cambiantes en una red radioeléctrica móvil CDMA.
La presente invención se refiere a un procedimiento para la adaptación del modo de funcionamiento de un codificador/decodificador multimodal a las condiciones de transmisión cambiantes en una red radioeléctrica móvil
CDMA.
Las redes radioeléctricas móviles codifican las señales de voz mediante un procedimiento distinto de las redes fijas. La codificación de voz, como la utilizada entre la estación móvil (MS) y la Radio Access Network (RAN), tiene en cuenta en especial medida, al contrario de la codificación de voz en la red fija, las características de propagación del enlace radioeléctrico. Para conferencias entre estaciones móviles de la misma red no es imprescindible una conversión a diferentes codificaciones de voz (transcodificación), mientras que sí es necesaria en conferencias entre diferentes usuarios de una estación móvil y un teléfono de la red fija. Las conferencias entre estaciones móviles sin una conversión a diferentes codificaciones de voz se denominan como "sin transcodificador".
Las condiciones de propagación de un enlace radioeléctrico están sometidas a cambios constantes. Se trata, por un lado, de los cambios de las condiciones de propagación y, por el otro lado, de interferencias. Tanto las condiciones de propagación como las interferencias pueden cambiar rápidamente durante una comunicación existente. De las interferencias son responsables usuarios de la misma red u otros sistemas de radiocomunicación. Según sean las condiciones de propagación dadas, son necesarias adaptaciones a los códigos de origen.
Para mantener, en la medida de lo posible, la calidad de la comunicación durante condiciones cambiantes del enlace radioeléctrico, pueden emplearse en un sistema CDMA los métodos siguientes:
\bullet Adaptación de las velocidades de bits brutas
\bullet Adaptación a la capacidad de transmisión
\bullet Adaptación del modo de funcionamiento del codificador/decodificador: es decir, el cambio a un modo de funcionamiento del codificador/decodificador más robusto, por ejemplo ante el empeoramiento de las condiciones radioeléctricas.
Como modo de funcionamiento del codificador/decodificador más robusto se entiende una velocidad de bits neta (velocidad de bits de la codificación de voz) y una codificación de canal aumentada con esta finalidad. Por codificador/decodificador se entiende una función que del lado transmisor codifica señales de voz para la transmisión y del lado receptor decodifica señales de voz recibidas.
Los métodos descritos se utilizan combinados.
Hasta ahora, la adaptación para cada interfaz radioeléctrica se realiza por separado. En una comunicación MS a MS, la codificación de la señal de voz se ajustaba en forma independiente en cada radioeléctrica. En una conmutación a la red por cable, el código de la señal de voz era convertido en cada caso. Mediante esta doble conversión se daba una independencia de la adaptación en las interfaces radioeléctricas participantes.
En el documento US-A-5 701 294 se explica un sistema radioeléctrico móvil celular que, en función de las condiciones cambiantes y de la calidad de transmisión radioeléctrica cambiante en el canal radioeléctrico respectivo, ajusta respecto de la calidad de voz óptima y económica, entre otros, también el codificador de voz o el modo de funcionamiento del codificador/decodificador. En este caso, el ajuste puede realizarse o controlarse por el sistema radioeléctrico móvil o por las estaciones móviles del sistema.
El artículo de Kleider, J.E. et al: "An Adaptive-Rate Anti-Jam System for optimal Voice Communication" en Proceedings of Milcom, IEEE, volumen 3, 2 de noviembre de 1997, páginas 1103-1107, XP000749707 trata de la optimización de la calidad de voz por medio de combinaciones apropiadas de procedimientos de modulación y codificaciones de origen, eventualmente controlados por la instalación de un canal de retroalimentación. Sin embargo, la presente invención trata del procedimiento de cómo debe cambiarse el modo de funcionamiento del codificador/decodificador.
El documento EP-A-0 627 827 muestra la coordinación de la transmisión de dos flujos de datos a través de la misma interfaz aérea. Contrariamente a ello, la presente invención prevé la coordinación de un flujo de datos a través de dos interfaces aéreas.
El objetivo de la presente invención es indicar un procedimiento para la adaptación del modo de funcionamiento de un codificador/decodificador multimodal a las condiciones radioeléctricas cambiantes en una red radioeléctrica móvil CDMA que realiza una adaptación automática del modo de funcionamiento del codificador/decodificador durante una comunicación y permite, de este modo, una transmisión, en lo posible eficiente, de señales de voz en la red radioeléctrica móvil y entre la red radioeléctrica móvil y la red fija.
Este objetivo se consigue mediante la parte caracterizadora de la reivindicación independiente.
La invención se base en el establecimiento de una coordinación de ambas interfaces radioeléctricas participantes de una comunicación. El centro de la invención es la indicación de un procedimiento de cómo estas adaptaciones pueden realizarse durante una comunicación establecida y como puede transmitirse este cambio realizado o a realizar entre los dos equipos participantes.
De esta manera, se consigue de forma ventajosa que, con condiciones radioeléctricas cambiantes en el enlace radioeléctrico entre estaciones móviles y estaciones base, se realice automáticamente, durante una comunicación, una optimización del modo de funcionamiento del codificador/decodificador utilizado a las condiciones radioeléctricas imperantes en ese momento.
Esto aumenta sensiblemente la resistencia a interferencias y la calidad de transmisión en la red radioeléctrica móvil y contribuye al aprovechamiento óptimo de los recursos de red como, por ejemplo, economía de frecuencias, capacidades de transmisión requeridas, etc.
Desarrollos y realizaciones convenientes de la invención se indican en las reivindicaciones dependientes.
A continuación, la invención se describe en detalle sobre la base de un ejemplo de realización, con referencia a múltiples dibujos. De los dibujos y de su explicación surgen otras características y ventajas de la invención, en los que muestran:
la figura 1, un ejemplo para una red radioeléctrica con comunicación MS a MS, sin utilización de un transcoder y MS a red fija utilizando un transcoder;
la figura 2, una representación de una transmisión de información de voz en todos los enlaces parciales entre MS y MS, y MS y red fija;
la figura 3, un ejemplo de una trama de transmisión con campos para señalización dentro de banda;
la figura 4, una representación de la transmisión de información de voz entre MS y MS en estado inicial;
la figura 5, una representación de la señalización para el cambio del modo de funcionamiento del codificador/decodificador, y
la figura 6, una representación después del cambio del modo de funcionamiento del codificador/decodificador en un enlace radioeléctrico, es decir, transmisión y recepción asimétricos.
En primer lugar se toma como base una estructura de red según la figura 1.
La red radioeléctrica móvil CDMA mostrada en la figura 1 se compone de dos redes parciales, la Radio Access Network (RAN) 1 y la Core Network (CN) 2. La RAN 1 comprende los tipos de nodos Radio Network Controller (RNC) 3, también denominadas unidades de control de la estación base, y nodo B 4, también denominado estación base. Para el caso de un soft-handover participan de una comunicación de conferencia dos o más nodos B 4. La CN 2 comprende el tipo de nodo U-MSC 5, también designado como central de conmutación móvil. Entre una estación móvil (MS) 6 y la RAN 1 se encuentra el enlace radioeléctrico o la interfaz aérea. La CN 2 está comunicada con la red fija 8 (ISDN, PSTN). Para el ejemplo de realización descrito son válidos los siguientes
supuestos:
\bullet En todas las estaciones móviles 6 se implementa un codificador/decodificador multimodal (MMC), es decir, pueden utilizarse diferentes codificaciones de voz con parámetros de codificación variables. En codificadores/decodifica-
dores multimodales, a un conjunto de parámetros fijo corresponde un modo de funcionamiento de codificador/decodifi-
cador. Los diferentes modos de funcionamiento posibles de un MMC sirven para la adaptación de la codificación de voz a las condiciones del enlace radioeléctrico.
\bullet Un transcoder 7 es posicionado en la CN 1; el mismo sirve para la conversión de la codificación de voz respectiva entre la red radioeléctrica móvil 1, 2 y la red fija 8.
\bullet Una comunicación MS a MS 10 es una comunicación sin transcoder, es decir, se realiza sin convertir el código de voz en el enlace entre ambas estaciones móviles 6a, 6b. Esto requiere que ambas estaciones móviles 6a, 6b, para una comunicación en una dirección duplex, utilicen siempre el mismo modo de funcionamiento del codificador/decodificador.
El procedimiento, según la invención, para la adaptación del modo de funcionamiento del codificador/decodificador a una red radiotelefónica móvil mostrada en la figura 1, trabaja como descrito a continuación y dispone de las siguientes características:
\newpage
\bullet Entre las RNC 3a, 3b participantes de una comunicación o entre una RNC 3 y el transcoder 7 se utiliza una señalización dentro de banda, es decir, información de carga e informaciones de señalización son transmitidos por el mismo canal.
\bullet En ambas direcciones de comunicación duplex pueden utilizarse simultáneamente diferentes modos de funcionamiento del codificador/decodificador, es decir, el modo de funcionamiento del codificador/decodificador para la MS 6a a la MS 6b (la primera MS transmite, la segunda MS recibe) puede ser diferente al modo de funcionamiento del codificador/decodificador para la MS 6b a la MS 6a (la segunda MS transmite, la primera MS
recibe).
\bullet Dentro de la RAN 1 se utiliza una señalización fuera de banda para el cambio del modo de funcionamiento del codificador/decodificador.
\bullet La RNC 3 toma la decisión de cambiar el modo de funcionamiento del codificador/decodificador.
\bullet La RNC 3, en un cambio de modo de funcionamiento del codificador/decodificador, decide acerca del canal radioeléctrico físico a utilizar, es decir, acerca de los parámetros de la codificación de canal, de la velocidad de bits bruta y la capacidad de transmisión para el nuevo modo de funcionamiento del codificador/decodificador.
A continuación, se admite que la cantidad de modos de funcionamiento del codificador/decodificador a disposición es N y que el modo de funcionamiento n+1 es más robusto que el modo de funcionamiento n. L corresponde a la cantidad máxima de etapas que, en un cambio de modo de funcionamiento del codificador/decodificador, está permitido saltar cuando mejoraron las condiciones radioeléctricas.
Los datos de voz para un determinado período se transmiten en la red radioeléctrica móvil en la trama secuencial 12. Según la figura 3, cada trama 12 corresponde a la señal de voz 13 codificada en origen y a un prefijo. El período de tiempo se designa como longitud de trama y es, por ejemplo, de 20 ms. El prefijo se compone de dos campos 14, 15. El primer campo 14 se designa como Codec Mode Identification (CMI). La CMI indica que modo de funcionamiento del codificador/decodificador es utilizado para este rango de voz 13. El receptor realiza una decodificación de voz según el modo de funcionamiento n indicado en la CMI.
El segundo campo 15 se denomina Better Radio Condition Indication (BRI). La BRI se utiliza cuando las condiciones radioeléctricas han mejorado en todo el enlace, es decir, en dos enlaces radioeléctricos para el caso de una comunicación MS-MS 10 y en un enlace para el caso de una comunicación MS-red fija, y, de esta manera, puede realizarse un cambio a un modo de funcionamiento del codificador/decodificador menos robusto. Cuando, por ejemplo, el valor BRI = 0, las condiciones radioeléctricas no han mejorado. Si el valor BRI se establece como BRI > 1, las condiciones radioeléctricas habrán mejorado. Cuanto mayor es el valor BRI tanto más habrán mejorado las condiciones radioeléctricas.
La figura 2 indica como las informaciones de voz son transmitidas en los enlaces parciales respectivos. Para una simplificación se asume que, en cada caso, se encuentra sólo un nodo B 4 incluido en la comunicación.
Para el cambio del modo de funcionamiento rigen las siguientes reglas:
\bullet Se realiza un cambio a un modo de funcionamiento más robusto cuando las condiciones radioeléctricas empeoran en uno de los dos enlaces radioeléctricos.
\bullet Se realiza un cambio a un modo de funcionamiento menos robusto cuando las condiciones radioeléctricas mejoran en ambos enlaces radioeléctricos.
Antes de un cambio a otro modo de funcionamiento impera el siguiente estado inicial:
Según la figura 4 existe una comunicación entre una primera MS 6a y una segunda MS 6b. Las estaciones móviles 6a y 6b transmiten y reciben en el mismo modo de funcionamiento del codificador/decodificador identificado mediante el mismo prefijo de trama 14a (CMIa). Para una mayor simplificación, también aquí se asume que en cada caso se encuentra incluido en la comunicación un solo nodo B por cada estación móvil.
Cada RNC 3a, 3b participante de la comunicación recibe constantemente informes de medición de todos los nodos B 6a ó 6b que tiene asignados, incluidos en la comunicación radioeléctrica. Cuando, por ejemplo, la RNC 3a asignada a la MS 3a constata que empeoran las condiciones radioeléctricas en la interfaz aérea entre el nodo B 4a y la MS 6a, se hace necesario un cambio del modo de funcionamiento del codificador/decodificador.
En el canal de señalización (señalización fuera de banda), la RNC 3a instruye a la MS 6a a utilizar un nuevo modo de funcionamiento, por ejemplo, n + 1, e indica simultáneamente el momento de la conmutación. Esto se realiza en el canal de señalización. El momento se indica mediante un indicativo de trama. Este indicativo es intercambiado entre la RNC 3a y la MS 6a, para garantizar una sincronización mutua.
\newpage
Debido a que la MS 6a debe sincronizarse con cada nodo B 4a.1, 4a.2 incluido en la comunicación, se utilizan en cada interfaz radioeléctrica entre la MS 6a y el nodo B 4a.1, 4a.2 respectivo diferentes indicativos de trama para la misma trama 12 de igual contenido, tal como se muestra en la figura 5. La MS 6a transmite a partir del momento indicado con el nuevo modo de funcionamiento n + 1, identificado por el prefijo 14b (CMIb).
La RNC 3a recibe de la MS 6a señales de voz en el modo de funcionamiento n + 1 cambiado y las retransmite a la RNC 3b. Adicionalmente, en el canal de emisión, es decir, dentro de banda se transmite o señaliza la nueva CMI 14b, correspondiente ahora a la CMIb. La RNC 3a recibe desde la TNC 3b señales de voz en el modo de funcionamiento sin cambiar n, correspondiente a la CMIa 14a, tal como se muestra en la figura 6.
La RNC 3b recibe la trama de voz 13 en el modo de funcionamiento cambiado n + 1 y determina la CMI, en este caso la CMIb. La RNC 3b, sobre la base de las condiciones radioeléctricas en su zona, decide el canal físico (canal radioeléctrico), la codificación del canal, la velocidad de bits bruta y la capacidad de transmisión para el nuevo modo de funcionamiento del codificador/decodificador n + 1 y lo comunica a todos los nodos B 4b incluidos. Al mismo tiempo la RNC 3b copia la trama de voz 12 y la transmite a todos los nodos B 4b inclui-
dos.
La MS 6b recibe la trama de voz 12 en el modo de funcionamiento del codificador/decodificador cambiado n + 1 y ejecuta la decodificación de voz según la CMIb. El nodo B 4b (o todos los nodos B) informa para cada canal de control físico de la MS 6b la codificación del canal, para que la MS 6b realice en forma respectiva la de codificación del canal.
La MS 6b transmite de inmediato en el modo de funcionamiento cambiado según la CMIb.
De esta manera se alcanza el estado final en el que la MS 6a y la MS 6b transmiten y reciben en el modo de funcionamiento cambiado n + 1.
Hasta tanto las condiciones radioeléctricas en una RNC 3a ó 3b no hayan mejorado, todas las tramas de voz contienen el valor BRI = 0. Se mantiene el modo de funcionamiento actual del codificador/decodificador.
Cuando un RNC 3a ó 3b constata que las condiciones radioeléctricas han mejorado y, por su parte, sea posible un cambio del modo de funcionamiento del codificador/decodificador utilizado actualmente de n a n - I, comunica esta circunstancia a la MS 6a ó 6b asignada. En consecuencia, la MS 6a ó 6b transmite en su trama de voz un valor BRI > 0, por ejemplo, BRI = I. Sin embargo, en ambos enlaces radioeléctricos se utiliza en forma inalterada el modo de funcionamiento del codificador/decodificador usado hasta el momento.
Cuando una RNC 3a ó 3b recibe tramas de voz con BRI = I1 > 0 y transmite tramas de voz BRI = I2 > 0, inicia un cambio en el modo de funcionamiento del codificador/decodificador de n a n - I, representando I el valor menor de I1 e I2. De este modo, preferentemente siempre es elegido el modo de funcionamiento del codificador/decodificador que corresponde a las condiciones radioeléctricas del peor enlace parcial.
El modo de proceder para el posterior cambio del modo de funcionamiento del codificador/decodificador es idéntico al algoritmo ya descrito.
La adaptación del modo de funcionamiento del codificador/decodificador en una comunicación MS a red fija representa un caso especial del procedimiento indicado. Se refiere aquí a un cambio del modo de funcionamiento del codificador/decodificador en la RNC 3, por un lado, y en el transcoder 7, por otro lado.
En este caso, la BRI para la trama de voz transmitida del transcoder, es decir, en la comunicación en downlink o en la dirección que termina en la MS, es siempre igual al valor máximo L. Esto significa que el modo de funcionamiento del codificador/decodificador para la comunicación a la red fija (a través del transcoder) carece de importancia. El modo de funcionamiento del codificador/decodificador utilizado, depende solamente del enlace radioeléctrico de la estación móvil o a la estación móvil.
Leyenda del dibujo e índice de abreviaturas
1 RAC
2 CN
3, 3a, 3b RNC
4, 4a, 4b Nodo B
5, 5a, 5b U-MSC
6, 6a, 6b MS
7 Transcoder
8 Red fija
9 Participante de red fija
10 Comunicación de MS a MS
11 Comunicación de MS a red fija
12, 12a, 12b Trama de transmisión
13 Trama de voz
14, 14a, 14b Prefijo CMI
15 Prefijo BRI
CDMA Code Division Multiple Access Acceso múltiple en el multiplexaje por
distribución del código
MS Mobile Station Estación móvil
RAN Radio Access Network Radiocomunicaciones móviles
RNC Radio Network Controller Unidad de control de la estación base
Nodo B Nodo B Estación base
CN Core Network Red central
U-MSC U-Mobile Services Switching Center Centro de conmutación móvil
PSTN Public Switching Telephone Network Red fija
ISDN Integrated Services Digital Network
TE1 Unidad de usuario
MMC Multi-Mode Codec Codec multimodal
CMI Codec Mode Identification Identificador del modo Codec
BRI Better Radio Condition Indication Indicador de mejor comunicación

Claims (14)

1. Procedimiento para la adaptación del modo de funcionamiento de un codificador/decodificador multimodal a las condiciones de radiocomunicaciones cambiantes en un multiacceso en la red radioeléctrica móvil de multiplexaje por distribución del código, caracterizado porque en una calidad de comunicación radioeléctrica cambiante, aquella estación móvil (6a; 6b) en cuyo interfaz aérea se modifican las condiciones radioeléctricas y que, por ese motivo, cambia el modo de funcionamiento del codificador/decodificador, induce a las otras estaciones móviles (6b; 6a) a cambiar igualmente el modo de funcionamiento del codificador/decodificador en el caso de una comunicación de estación móvil a estación móvil, o de un transcoder (7) en el caso de una comunicación de estación móvil a red fija.
2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque se realiza un cambio a un modo de funcionamiento del codificador/decodificador más robusto cuando empeoran las condiciones radioeléctricas en un lado de los enlaces radioeléctricos participantes de la comunicación.
3. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque se realiza un cambio a un modo de funcionamiento del codificador/decodificador menos robusto cuando mejoran las condiciones radioeléctricas en todos los enlaces radioeléctricos participantes de la comunicación.
4. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la decisión respecto del cambio del modo de funcionamiento del codificador/decodificador parte de una unidad de control (3) de la estación base de la red radioeléctrica móvil.
5. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque, en un cambio del modo de funcionamiento del codificador/decodificador, una unidad de control (3) de la estación base de la red radioeléctrica móvil decide respecto del canal radioeléctrico físico a utilizar.
6. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las unidades de control (3) de la estación base de la red radioeléctrica móvil reciben y evalúan constantemente informes acerca de la calidad de comunicación en los enlaces radioeléctricos de todas las estaciones base (4) incluidos en la comunicación y porque una unidad de control (3) de la estación base decide sobre la base de los valores medidos acerca de un cambio del modo de funcionamiento del codificador/decodificador.
7. Procedimiento, según las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque entre las unidades de control (3) de las estaciones base y las estaciones móviles de la red radioeléctrica se utiliza para el cambio del modo de funcionamiento del codificador/decodificador una señalización fuera de banda.
8. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque entre las unidades de control (3) de las estaciones base de la red radioeléctrica móvil participantes de la comunicación o entre una unidad de control (3) y el transcoder (7) se utiliza para el cambio del modo de funcionamiento del codificador/decodificador una señalización dentro de banda.
9. Procedimiento, según la reivindicación 8, caracterizado porque la señalización dentro de banda se realiza en campos especiales de la trama de transmisión (12), indicando un primer campo (14) el modo de funcionamiento del codificador/decodificador que será utilizado para esta trama de transmisión (12), y un segundo campo (15) indicando un cambio de las condiciones radioeléctricas de la interfaz radioeléctrica respectiva.
10. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque en ambas direcciones duplex de una comunicación se utilizan al mismo tiempo diferentes modos de funcionamiento del codificador/decodificador.
11. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 4 a 10, caracterizado porque una unidad de control (3) de la estación base de la red radioeléctrica, después de su decisión de cambiar el modo de funcionamiento del codificador/decodificador, instruye a la estación móvil, a través de un canal de señalización entre la unidad de control (3) de la estación base y la estación móvil, a utilizar un nuevo modo de funcionamiento del codificador/decodificador y el momento de la conmutación.
12. Procedimiento, según la reivindicación 11, caracterizada porque el momento de una conmutación es especificado mediante una trama de identificación entre la unidad de control (3) de la estación base y la estación móvil.
13. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 11 ó 12, caracterizado porque la estación móvil transmite con un nuevo modo de funcionamiento a partir del momento indicado.
14. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque una unidad de control (3) de la estación base de la red radioeléctrica recibe de una estación móvil tramas de transmisión (12) con señales de voz en un modo de funcionamiento cambiado y retransmite las mismas a otras unidades de control (3) de estaciones base que participan de la comunicación.
ES00916807T 1999-03-12 2000-03-13 Procedimiento para la adaptacion del modo de funcionamiento de un codificador/decodificador multimodal a las condiciones de transmision cambiantes en una red radioelectronica movil cdma. Expired - Lifetime ES2246840T3 (es)

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