JP2004512763A - 選択的に活性化される自動利得制御信号測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】時分割複信（ＴＤＤ）および時分割多重（ＴＤＭ）無線通信システムにおいてしばしば生ずる隣接時間スロット相互間の受信信号強度の急激な著しい変動に対処する自動利得制御（ＡＧＣ）方法およびシステムを提供する。
【解決方法】複数の送信機と関連の受信機との間のＴＤＤ無線通信システムにおいて、受信機の自動利得制御をＴＤＤ信号の時間フレーム構成の中の対応の時間スロットの期間中だけかける。互いに相続く受信信号強度を測定し、利得レベルをそのＴＤＤ信号の後続時間スロットの初期利得レベルの推算値として蓄積する。互いに相続く時間スロットにわたる受信信号強度の平均値をとる手法や傾向をトレースする手法、利得レベル設定値の平均値をとりまたは傾向をトレースする手法などの推算手法により、後続の初期利得レベルの推算を改良する。
【選択図】図５
【解決方法】複数の送信機と関連の受信機との間のＴＤＤ無線通信システムにおいて、受信機の自動利得制御をＴＤＤ信号の時間フレーム構成の中の対応の時間スロットの期間中だけかける。互いに相続く受信信号強度を測定し、利得レベルをそのＴＤＤ信号の後続時間スロットの初期利得レベルの推算値として蓄積する。互いに相続く時間スロットにわたる受信信号強度の平均値をとる手法や傾向をトレースする手法、利得レベル設定値の平均値をとりまたは傾向をトレースする手法などの推算手法により、後続の初期利得レベルの推算を改良する。
【選択図】図５
Description
【０００１】
【発明の分野】
この発明は概括的には無線通信システムに関する。さらに詳細にいうと、この発明は、受信機の自動利得制御（ＡＧＣ）システムに適用される方法であって、送信信号のうち受信した一部分を選択的に測定する方法に関する。
【０００２】
【従来技術の説明】
スペクトラム拡散無線通信用の時分割複信（ＴＤＤ）システム及び時分割多元（ＴＤＭ）システムは、相続く時間スロットに分割されたデータ伝送用のフレームを繰り返す形で動作する。ＴＤＤ及びＴＤＭ無線システムにおいては、ある時間スロットと次の時間スロットの間で、受信信号強度に急激な著しい変動がしばしば生ずる。この変動は、送電電力の互いに異なるそれぞれの送信機が相続く時間スロットにおいて動作することと交信相手の受信機までの互いに大幅に異なる経路損失とにより引起される。さらに通常は、時間スロット相互間に挿入され、その期間中はネットワーク内で全く送信されない、いわゆる“ガード”期間と呼ばれるものがある。これは信号強度にもう一つの急激な著しい変動をもたすもので、一つの時間スロットに与誤差れた送信時間が終了してから、次に全く送信がなされないガード期間が続き、さらに引続く時間スロットでの別な送信に引継がれるときに生ずるものである。
受信信号強度におけるこれらの急速でしばしば劇的でもある変動により、従来の自動利得制御（ＡＧＣ）システムは障害に陥る。そのため、アンテナで受信される変動幅の大きい受信強度を受信機内のＡ／Ｄコンバータ、検出器あるいは他のデバイスではより適度の変動の受信強度に低減するように、受信機の利得を調節できるシステムが通常採用される。受信強度範囲におけるこのような低減化が為されなければ、受信機内のＡ／Ｄコンバータ、検出器あるいは他のデバイスの動作は、著しく阻害されるかまたは不能となる。
【０００３】
従来技術では、ＡＧＣシステムは、連続して受信される信号で作動する閉ループ制御システムを採用している。このようなＡＧＣシステムの応答速度は、不安定性の抑制や多くの変調スキームに付きものの本質的で急速な振幅変動のＡＧＣによる消去の防止などのために制限されなければならない。従って、一方においてＡＧＣシステムに緩慢な応答（システムを安定させ、本質的な振幅変動を消去してしまわないように）を求め、他方において急速に変動する信号強度に順応するのに必要な急速応答を求める互いに矛盾する必要条件が存在する。また、時間スロットの開始時における受信情報が、ＡＧＣシステムの正常応答開始に必要な立ち上り期間中に失われるか、或いは役に立たなくなる可能性も念頭に置かれるべきである。いくつかのシステムでは、送信機が作動状態にあるとしても、ある時間スロットの送信開始時に情報が全く送信されない時間帯を挿入することが必要と考誤差れている。これは受信機のＡＧＣシステムに応答のための猶予を与えるものであるが、貴重な帯域幅をも費やすものである。
【０００４】
【発明の概要】
この発明は、ある受信機において受信されるＴＤＤ信号或いはＴＤＭ信号の自動利得制御を、その特定の受信機の交信相手の送信機からの送信信号を処理する特定の時間スロットの期間中だけ行うシステム或いは技術にある。利得制御信号の一つ以上のサンプルを、後続のフレームにおける特定の時間スロットの到来まで記憶する。次に、これらサンプルを、その後続の時間スロットの開始時における所要初期利得レベルの推算値を得るために処理する。
【０００５】
この受信機のＡＧＣシステムは、先行するフレーム内におけるある時間スロットの期間中の信号強度測定値から導かれたこの推算値の制御のもとに、後続のそれと同一の時間スロットの開始時に作動する。この方法により、所定の時間スロット期間中のＡＧＣ動作は、単一のフレーム内における一つの時間スロットから次の時間スロットまでの信号強度の過大な変動による影響を受けなくなる。特定の時間スロットの開始時における利得制御レベル初期設定は、受信機のＡＧＣ動作が互いに相続く複数の時間フレームに亙ってより円滑に移行することになるので、著しく改善される。
【０００６】
さらなる改善は、ある先行するフレーム内での単一の時間スロットのみから推算値を求めるのではなく、いくつかの先行するフレーム内の時間スロットからの平均値により初期利得レベルの推算値を導出するか、あるいは先行する利得制御信号における傾向を測定することにより得られる。
【詳細な説明】
図１を参照すると、通常のＴＤＤ／ＴＤＭシステム１０が示してある。このシステムは、数台の送信機Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４と受信機Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４とから成る。送信機と受信機との台数であるそれぞれの４（時間スロットに対応する数でもある）という数字は、説明上の目的のために選んであるが、このようなシステムとして他の可能な実施例ではより多数の或いはより少数の時間スロット、送信機及び受信機で構成することもできる。送信機Ｔ１−Ｔ４及び受信機Ｒ１−Ｒ４は無線媒体１１を通じて送受信する。これらの送受信は、受信機Ｒ１がその関連の送信機Ｔ１からの信号を処理し、受信機Ｒ２がその関連の送信機Ｔ２からの信号を処理し、以下同様になるようにタイミングを定めてある。
【０００７】
これら関連づけられる送信機と受信機との間における送受信のタイミング構成を通常の時間フレームＮとして図２に示し、図１の４組の互いに関連づけられた送信機・受信機対の間の送受信は、この時間フレーム経由でなされる。そのためにフレームＮは４つの互いに相続く時間スロットＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３及びＴＳ４に再分割する。時間スロットＴＳ１の期間中、図１の受信機Ｒ１は同図の送信機Ｔ１からの信号を処理する。時間スロットＴＳ２の期間中は、受信機Ｒ２とその交信相手の送信機Ｔ２との間で同様の信号処理が行われ、時間スロットＴＳ３およびＴＳ４についても同様である。時間フレームは反復され、各フレームはフレームＮについて示すとおり４つの時間スロットに再分割される。図２においては、フレームＮに先行するフレームＮ−１の最後の時間スロットＴＳ４とフレームＮに続くフレームＮ＋１の最初のスロットＴＳ１を記すことによって上記の点を示している。特定の送信機および受信機に対する時間スロットの指定を、ここでは説明上の目的で行う。しかし、時間スロットは、従来技術で必要に応じて動的に割り当てできることは当業者に理解されよう。
【０００８】
図２には、フレームＮの時間スロットＴＳ２を例として用い、時間スロットの拡大図を示す。この拡大して示した部分の中央部２０でデータを送受信し、その中央部の両端はガードバンド２１であって、この期間はデータの送受信は全く行わない。この発明はガードバンド２１の有無に関わりなく用いられる。
【０００９】
図３Ａを参照すると、ＡＧＣシステム３０を例えば図１の受信機Ｒ１において用い、指定時間スロットＴＳ１に応答する例を示す。ＡＧＣシステム３０は、入力３１と、出力３６と、同期装置３８Ａと、閉帰還ループ、すなわち可変増幅器３５、測定装置３２及び基準比較装置３３から成る閉帰還ループとから構成される。入力３１は受信機Ｒ１の検出したＲＦ入力信号を供給する。ＲＦ入力信号は複数の反復時間フレームから構成され、各フレームは図２に示すとおり複数の時間スロットＴＳ１−ＴＳ４を含む。図２には４つの時間スロットＴＳ１−ＴＳ４を示すが、これよりも多い時間スロットも少ない時間スロットも特定用途の必要に応じて使用できることは当業者には明確に認識されよう。
【００１０】
可変増幅器３５は、入力３１からＲＦ入力信号を受信し、その入力信号を増幅し、或いは減衰させる。測定装置３２はこの可変増幅器３５の出力を測定する。この測定出力を比較基準装置３３に送り、予め定められた基準値と比較する。この比較の結果として、基準比較装置３３は、所望の増幅量或いは減衰量まで増減させるに必要な誤差制御信号３４を可変増幅器３５に出力として送り出す。これにより、可変増幅器の出力３６をその下流側の電子機器（図示してない）の必要とする所定の作動範囲内に保持する。同期装置３８Ａは、時間スロットＴＳ１の期間中に入力３１をＡＧＣシステム３０に接続し、それ以外のすべての時間スロットＴＳ２−ＴＳ４の期間中は入力３１を切り離すためのスイッチを用いる。同期ずみの入力は、適合する時間スロット（この例では、ＴＳ１）の期間中は常に入力３１がＡＧＣシステム３０に適時に接続されることを確実なものにする。
【００１１】
図３Ｂは一つの代替実施例を示すもので、ここでは同期装置３８Ｂはサンプルホールドユニットで構成し、このユニットで入力３１のサンプリングを時間スロットＴＳ１の周波数と同期させる。同期装置３８Ｂからの制御信号は、基準比較装置３３からの信号を選択的に出力するか、或いは切離す。適合する時間スロット（すなわち、ＴＳ１）の期間中は、同期装置３８Ｂは、測定装置３２、基準比較装置３３及び増幅器３５により与誤差れる利得制御機能が正常に働くことを可能にする。一方、ＴＳ１以外の時間スロットの期間中は、同期装置３８Ｂからの信号は、時間スロットＴＳ１の終端に存在したレベルに可変増幅器利得を保持するため、基準比較装置３３からの信号を切離す。
【００１２】
ＡＧＣシステム内に同期装置３８Ａ或いは３８Ｂを備えるることにより、入力３１のサンプリングが所望の時間スロットＴＳ１の発生と同期して行われる。これによって、可変増幅器３５が必要レベルにより一層近いレベル、すなわちＡＧＣシステム３０の変動が一つのフレームから次のフレームへ時間スロットＴＳ１−ＴＳ４にわたり許容されている場合よりも一層近いレベルで動作することを可能にし、特に次の時間スロットＴＳ１の開始時にそれを可能にする。その成果が、時間スロットＴＳ１の期間中に初期利得レベルを設定することに関して改良されたＡＧＣシステム３０である。
【００１３】
図５を参照すると、ＡＧＣシステムの代替実施例５０が示してある。この実施例のＡＧＣシステム５０は、前述の実施例に類似する構成部分を備えているが、さらに制御記憶装置５１及び推算高度化装置５３を含む。制御記憶装置５１は、いくつかの時間フレームに亙り、ＴＳ１などの特定の時間スロットについての基準比較装置３３からの出力である制御信号３４を記憶する。蓄積された制御信号３４は、単一のサンプル（時間スロットＴＳ１の終端での信号など）で構成してもよく、或いは時間スロットＴＳ１の全期間に亙る制御信号３４からのいくつかのサンプルを平均したもので構成してもよい。この平均化は、時間スロットＴＳ１内での単一サンプルの信号強度と比較して、時間スロットＴＳ１に対するより正確な推算値を提供する。図５の同期装置３８Ａ、測定装置３２、基準比較装置３３及び可変増幅器３５は全て、図３Ａに示す対応の構成部分と同一の機能をもたらす。
【００１４】
ＡＧＣ５０の第１の実施例では、推算高度化回路５３は、制御記憶装置５１に記憶される制御信号についての計算を実行するもので、この計算は、先行のいくつかの時間フレームに亙り、時間スロットＴＳ１の期間中に取り出される一連の制御信号の平均化を含む。例えば、制御信号３４についての０．２という値は、４つの時間フレームに亙る時間スロットＴＳ１について記憶された０．１、０．２、０．２、０．３という制御信号３４の値に対して実行した平均化の結果であり得る。もう一つの実施例では、推算高度化回路５３は一連の記憶された制御信号３４からその増大及び低下の傾向を判定する計算を実行することもできる。例えば、制御信号３４に対する０．５という値は、４つの時間フレームに亙る時間スロットＴＳ１に対し記憶された０．１、０．２、０．３、０．４という制御信号３４の値について実行された傾向計算の結果であり得る。このようにして、推算高度化回路５３の出力は、時間スロットＴＳ１の次の到来に必要で適切な利得についての改良された推算値を提供する。従来技術には、利用できる多くの統計的な傾向計算法があり、この発明ではこれらの計算法のどれを使用してもよい。このような計算法の詳細な検討は本発明の範囲外である。推算高度化回路５３、制御記憶装置５１、基準比較装置３３及び測定装置３２を別々の構成部分として図示したが、必要に応じてこれら構成部分をマイクロプロセッサ（図示してない）などの単一の構成部分に一体化してもよい。可変増幅器３５も、単一構成の“スマートＡＧＣ”を構成するように、マイクロプロセッサに組み入れてもよい。
この発明による特定の受信機への信号を復調するようにそれぞれの受信機Ｒ１−Ｒ４で用いられるプロセス４００を図４の流れ図に示す。このプロセス４００については、受信機Ｒ１−Ｒ４の各々が繰返し時間フレームに同期し、それら受信機Ｒ１−Ｒ４の各々が特定の時間スロットに予め割り当てられているものと仮定する。また、これまでの説明に関わらず、受信機Ｒ１−Ｒ４の各々に対する単一時間スロットを説明の単純化のために例として用いているが、複数の時間スロット（例えばＴＳ１およびＴＳ２、或いはＴＳ１およびＴＳ３など二つの時間スロット、またはそれ以上に多数の時間スロット）を、高速データ通信用の特定の受信機（例えばＲ１）に割当て可能であることも理解されるべきである。また、これまでの検討は受信ＲＦ信号がダウンコンバートされ逆拡散されたものと仮定している。しかし、各時間スロットにおける個々の信号は、異なる拡散符号の使用により拡散し得ること、従って所望の時間スロットに関連する符号のみが逆拡散できることが認識されるべきである。
例として図５のＡＧＣシステム５０を用い、ステップ４０１において、最初の時間フレームの初期ＡＧＣレベルを推算値記憶の利点のない通常のＡＧＣ回路におけるような閉帰還ループに基いて設定する。次に、フレームＮ−１の時間スロットＴＳ１に含まれて送信機Ｔ１から送られてきたＲＦ入力信号３１をステップ４０２で測定する。次に、ステップ４０４において、この測定した信号を所定の基準信号と比較し、ステップ４０６で適切な増幅量或いは減衰量を計算する。次に、ステップ４０８において、ステップ４０６の計算結果に基き、可変増幅器３５のための誤差制御信号３４を生成し、その信号をステップ４１０で次の時間フレームのための推算値として記憶する。必要があれば、ステップ４１１でいくつかの先行する時間フレームに亙って記憶した複数の制御信号から平均値或いは傾向値を計算し、それによって次の時間フレームのための所要制御信号の改善した推算値を算定する。しかし、この算定はオプションであって、ステップ４１０で記憶した非高度化制御信号をその後の信号処理に用いてもよい。次に、ＡＧＣシステム５０は、後続のフレーム内の次の時間スロットＴＳ１が測定に利用できるようになるまで、ステップ４１２で同期装置３８Ａにより非活性化し、一時中断し、または切離しするが、ステップ４１４に示すとおり次の時間スロットが利用できる時点になると、ＡＧＣシステム５０は再活性化される。最後に、ステップ４１０で記憶した制御信号（あるいは、ステップ４１１で計算したもの）をステップ４１６で可変増幅器３５の増幅レベル推算値への設定に用いる。
【００１５】
図４に示すとおり、このプロセスは、後続の時間フレームの過程に亙ってステップ４０２を繰返し開始し、ステップ４１６経由で一連の記憶した制御信号を提供する。平均値或いは傾向値を計算すると、制御信号測定値が後続の時間スロットの到来毎に更新される。それによって多数の互いに相続く反復時間スロットに亙って“循環系列”を生ずる。ステップ４１１における平均値又は傾向値の計算は、これら記憶された制御信号値の“循環系列”について行われる。この過程を利用することにより、ＡＧＣシステム５０においては、時間スロットＴＳ１の次の到来における制御信号レベルを、到来ずみの時間スロットＴＳ１での信号レベルを中心としたある範囲内に納めることができる。これによってＡＧＣシステム５０にはより安定で正確な作動が可能になる。
【００１６】
図６はこの発明のさらにもう一つの代替実施例を示す。可変増幅器３５への制御信号の算定のために可変増幅器３５の出力３６への帰還を利用する代わりに、このＡＧＣシステム６０は可変増幅器３５による処理の前のＲＦ入力信号３１を分析する。ＡＧＣシステム６０もまた閉ループ型で、入力３１と、可変増幅器３５と、前置増幅付きの測定装置６２と、基準比較装置６４と、記憶装置６１と、同期装置３８Ａと、推算高度化装置６３と出力３６とから構成される。
【００１７】
同期装置３８Ａは、対象の受信機に指定された時間スロットの期間中だけＡＧＣシステム６０がＲＦ入力信号３１で作動するのを確実にする。前置増幅付きの測定装置６２は、ＲＦ入力信号３１の受信強度を測定する。次に、信号強度測定値は、後続の受信信号強度の推算値の発生のために入力記憶装置に記憶する。いくつかの時間フレームに亙って記憶ずみの一連のＲＦ信号強度を推算高度化装置６３に読み込み、先行するいくつかの指定時間スロットの受診信号強度推算値を、記録ずみの系列の増減傾向に関する分析、またはその系列の平均値の算出により修正する。ここで高度化された推算値をコンバータ６５、すなわち推算値高度化装置６３からの修正ずみのＲＦ入力信号を出力信号３６についての所定の目標値を用いて利得制御信号６６に変換するコンバータ６５に送る。基準比較装置６４は、時間スロットの開始時点での初期の誤差制御信号３４の発生のために、所望の各時間スロットの開始時点だけで利得制御信号推算値６６を用いる。
【００１８】
時間スロットの開始時点のあと、測定装置３２、基準比較装置６４及び可変増幅器３５は、通常のＡＧＣ回路として作動し、可変増幅器３５の利得を制御し、所要増幅量或いは減衰量を増減させる。この期間は、コンバータ６６の出力は利用されない。
【００１９】
前置増幅付きの測定装置、入力記憶装置６１、推算高度化装置６３、コンバータ６６、基準比較装置６４、測定装置３２及び同期装置３８Ａを別々の構成部分として上に説明してきたが、これらは、図７Ａの実施例で示したとおり、関連のメモリー（図示してない）を有するマイクロプロセッサ７１の一部に組み入れることもできる機能をもたらしていることは認識されよう。また、可変増幅器３５は、図７Ｂに示すとおり、一体化した“スマートＡＧＣ”を提供するようにプログラムされたマイクロプロセッサに一体化することもできる。
【００２０】
この発明を好ましい実施例によって説明したが、特許請求の範囲の各請求項の範囲内で上記以外の変形が可能であることは当業者には明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】基本的なＴＤＭシステムの単純化した図
【図２】ＴＤＤ系或いはＴＤＭ系に用いられる代表的な信号フォーマットの説明図
【図３Ａ】指定された時間スロットに同期した利得制御信号を有するＡＧＣシステムの単純化したブロック図
【図３Ｂ】指定された時間スロットに同期した利得制御信号を有するＡＧＣシステムの単純化したブロック図
【図４】図５の実施例で用いる手法のフローチャート
【図５】利得制御レベル記憶手段を備えるＡＧＣシステムの単純化したブロック図
【図６】ＲＦ入力信号記憶手段を備えるＡＧＣシステムの単純化したブロック図
【図７Ａ】種々のシステム機能を組み入れるようにマイクロプロセッサを用いた図５の代替実施例
【図７Ｂ】このシステムの可変増幅器をさらに含むようにマイクロプロセッサ用いた図７Ａの実施例
【符号の説明】
１０ 時分割複信（ＴＤＤ）／時分割多重（ＴＤＭ）通信システム
２０ 時間スロットの中央部であってデータを送受信する部分
２１ ガード期間であってデータの送受信がない部分
３０ 推算高度化の機能を有しない自動利得制御（ＡＧＣ）システムの実施例
３１ ＲＦ入力信号
３２ 可変増幅器出力の測定装置
３３ 基準値と測定装置からの信号を比較し誤差制御信号を出力する基準比較装置
３４ 可変増幅器の利得を制御するための誤差制御信号
３５ 可変増幅器
３６ 可変増幅器出力
３８Ａ ＲＦ入力信号の同期装置
３８Ｂ サンプルホールドおよび同期装置
４００ 可変増幅器利得を推算、制御に用いる自動利得制御（ＡＧＣ）システムの作動プロセス
４０１ 自動利得制御（ＡＧＣ）システムを初期レベルに設定
４０２ フレーム（Ｎ−１）の所望の時間スロット（ＴＳ１）での信号強度を測定
４０４ 所定の値と信号強度とを比較
４０６ 可変増幅器の適切な増幅レベルを計算
４０８ 可変増幅器への誤差制御信号生成
４１０ 誤差制御信号を記憶
４１１ 複数の誤差制御信号の記憶値から平均値あるいは傾向値を計算
４１２ 次のフレーム（Ｎ）の所望の時間スロット（ＴＳ１）まで自動利得制御（ＡＧＣ）回路を不活性、あるいは切離しの状態に切換
４１４ 次のフレーム（Ｎ）の所望の時間スロット（ＴＳ１）で自動利得制御（ＡＧＣ）回路を再活性化または接続状態に切換
４１６ 記憶された制御信号の平均値あるいは傾向値（ステップ４１１）を用いて可変増幅器を増幅レベル推算値に設定
５０ 自動利得制御（ＡＧＣ）システムの実施例
５１ 制御記憶装置
５３ 推算高度化回路
６０ 自動利得制御（ＡＧＣ）システムの実施例
６１ 入力記憶装置
６２ 前置増幅付きの測定装置
６３ 推算高度化装置
６４ 基準比較装置
６５ コンバータ
７０ 自動利得制御（ＡＧＣ）システムの実施例
７１ マイクロプロセッサ
【発明の分野】
この発明は概括的には無線通信システムに関する。さらに詳細にいうと、この発明は、受信機の自動利得制御（ＡＧＣ）システムに適用される方法であって、送信信号のうち受信した一部分を選択的に測定する方法に関する。
【０００２】
【従来技術の説明】
スペクトラム拡散無線通信用の時分割複信（ＴＤＤ）システム及び時分割多元（ＴＤＭ）システムは、相続く時間スロットに分割されたデータ伝送用のフレームを繰り返す形で動作する。ＴＤＤ及びＴＤＭ無線システムにおいては、ある時間スロットと次の時間スロットの間で、受信信号強度に急激な著しい変動がしばしば生ずる。この変動は、送電電力の互いに異なるそれぞれの送信機が相続く時間スロットにおいて動作することと交信相手の受信機までの互いに大幅に異なる経路損失とにより引起される。さらに通常は、時間スロット相互間に挿入され、その期間中はネットワーク内で全く送信されない、いわゆる“ガード”期間と呼ばれるものがある。これは信号強度にもう一つの急激な著しい変動をもたすもので、一つの時間スロットに与誤差れた送信時間が終了してから、次に全く送信がなされないガード期間が続き、さらに引続く時間スロットでの別な送信に引継がれるときに生ずるものである。
受信信号強度におけるこれらの急速でしばしば劇的でもある変動により、従来の自動利得制御（ＡＧＣ）システムは障害に陥る。そのため、アンテナで受信される変動幅の大きい受信強度を受信機内のＡ／Ｄコンバータ、検出器あるいは他のデバイスではより適度の変動の受信強度に低減するように、受信機の利得を調節できるシステムが通常採用される。受信強度範囲におけるこのような低減化が為されなければ、受信機内のＡ／Ｄコンバータ、検出器あるいは他のデバイスの動作は、著しく阻害されるかまたは不能となる。
【０００３】
従来技術では、ＡＧＣシステムは、連続して受信される信号で作動する閉ループ制御システムを採用している。このようなＡＧＣシステムの応答速度は、不安定性の抑制や多くの変調スキームに付きものの本質的で急速な振幅変動のＡＧＣによる消去の防止などのために制限されなければならない。従って、一方においてＡＧＣシステムに緩慢な応答（システムを安定させ、本質的な振幅変動を消去してしまわないように）を求め、他方において急速に変動する信号強度に順応するのに必要な急速応答を求める互いに矛盾する必要条件が存在する。また、時間スロットの開始時における受信情報が、ＡＧＣシステムの正常応答開始に必要な立ち上り期間中に失われるか、或いは役に立たなくなる可能性も念頭に置かれるべきである。いくつかのシステムでは、送信機が作動状態にあるとしても、ある時間スロットの送信開始時に情報が全く送信されない時間帯を挿入することが必要と考誤差れている。これは受信機のＡＧＣシステムに応答のための猶予を与えるものであるが、貴重な帯域幅をも費やすものである。
【０００４】
【発明の概要】
この発明は、ある受信機において受信されるＴＤＤ信号或いはＴＤＭ信号の自動利得制御を、その特定の受信機の交信相手の送信機からの送信信号を処理する特定の時間スロットの期間中だけ行うシステム或いは技術にある。利得制御信号の一つ以上のサンプルを、後続のフレームにおける特定の時間スロットの到来まで記憶する。次に、これらサンプルを、その後続の時間スロットの開始時における所要初期利得レベルの推算値を得るために処理する。
【０００５】
この受信機のＡＧＣシステムは、先行するフレーム内におけるある時間スロットの期間中の信号強度測定値から導かれたこの推算値の制御のもとに、後続のそれと同一の時間スロットの開始時に作動する。この方法により、所定の時間スロット期間中のＡＧＣ動作は、単一のフレーム内における一つの時間スロットから次の時間スロットまでの信号強度の過大な変動による影響を受けなくなる。特定の時間スロットの開始時における利得制御レベル初期設定は、受信機のＡＧＣ動作が互いに相続く複数の時間フレームに亙ってより円滑に移行することになるので、著しく改善される。
【０００６】
さらなる改善は、ある先行するフレーム内での単一の時間スロットのみから推算値を求めるのではなく、いくつかの先行するフレーム内の時間スロットからの平均値により初期利得レベルの推算値を導出するか、あるいは先行する利得制御信号における傾向を測定することにより得られる。
【詳細な説明】
図１を参照すると、通常のＴＤＤ／ＴＤＭシステム１０が示してある。このシステムは、数台の送信機Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４と受信機Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４とから成る。送信機と受信機との台数であるそれぞれの４（時間スロットに対応する数でもある）という数字は、説明上の目的のために選んであるが、このようなシステムとして他の可能な実施例ではより多数の或いはより少数の時間スロット、送信機及び受信機で構成することもできる。送信機Ｔ１−Ｔ４及び受信機Ｒ１−Ｒ４は無線媒体１１を通じて送受信する。これらの送受信は、受信機Ｒ１がその関連の送信機Ｔ１からの信号を処理し、受信機Ｒ２がその関連の送信機Ｔ２からの信号を処理し、以下同様になるようにタイミングを定めてある。
【０００７】
これら関連づけられる送信機と受信機との間における送受信のタイミング構成を通常の時間フレームＮとして図２に示し、図１の４組の互いに関連づけられた送信機・受信機対の間の送受信は、この時間フレーム経由でなされる。そのためにフレームＮは４つの互いに相続く時間スロットＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３及びＴＳ４に再分割する。時間スロットＴＳ１の期間中、図１の受信機Ｒ１は同図の送信機Ｔ１からの信号を処理する。時間スロットＴＳ２の期間中は、受信機Ｒ２とその交信相手の送信機Ｔ２との間で同様の信号処理が行われ、時間スロットＴＳ３およびＴＳ４についても同様である。時間フレームは反復され、各フレームはフレームＮについて示すとおり４つの時間スロットに再分割される。図２においては、フレームＮに先行するフレームＮ−１の最後の時間スロットＴＳ４とフレームＮに続くフレームＮ＋１の最初のスロットＴＳ１を記すことによって上記の点を示している。特定の送信機および受信機に対する時間スロットの指定を、ここでは説明上の目的で行う。しかし、時間スロットは、従来技術で必要に応じて動的に割り当てできることは当業者に理解されよう。
【０００８】
図２には、フレームＮの時間スロットＴＳ２を例として用い、時間スロットの拡大図を示す。この拡大して示した部分の中央部２０でデータを送受信し、その中央部の両端はガードバンド２１であって、この期間はデータの送受信は全く行わない。この発明はガードバンド２１の有無に関わりなく用いられる。
【０００９】
図３Ａを参照すると、ＡＧＣシステム３０を例えば図１の受信機Ｒ１において用い、指定時間スロットＴＳ１に応答する例を示す。ＡＧＣシステム３０は、入力３１と、出力３６と、同期装置３８Ａと、閉帰還ループ、すなわち可変増幅器３５、測定装置３２及び基準比較装置３３から成る閉帰還ループとから構成される。入力３１は受信機Ｒ１の検出したＲＦ入力信号を供給する。ＲＦ入力信号は複数の反復時間フレームから構成され、各フレームは図２に示すとおり複数の時間スロットＴＳ１−ＴＳ４を含む。図２には４つの時間スロットＴＳ１−ＴＳ４を示すが、これよりも多い時間スロットも少ない時間スロットも特定用途の必要に応じて使用できることは当業者には明確に認識されよう。
【００１０】
可変増幅器３５は、入力３１からＲＦ入力信号を受信し、その入力信号を増幅し、或いは減衰させる。測定装置３２はこの可変増幅器３５の出力を測定する。この測定出力を比較基準装置３３に送り、予め定められた基準値と比較する。この比較の結果として、基準比較装置３３は、所望の増幅量或いは減衰量まで増減させるに必要な誤差制御信号３４を可変増幅器３５に出力として送り出す。これにより、可変増幅器の出力３６をその下流側の電子機器（図示してない）の必要とする所定の作動範囲内に保持する。同期装置３８Ａは、時間スロットＴＳ１の期間中に入力３１をＡＧＣシステム３０に接続し、それ以外のすべての時間スロットＴＳ２−ＴＳ４の期間中は入力３１を切り離すためのスイッチを用いる。同期ずみの入力は、適合する時間スロット（この例では、ＴＳ１）の期間中は常に入力３１がＡＧＣシステム３０に適時に接続されることを確実なものにする。
【００１１】
図３Ｂは一つの代替実施例を示すもので、ここでは同期装置３８Ｂはサンプルホールドユニットで構成し、このユニットで入力３１のサンプリングを時間スロットＴＳ１の周波数と同期させる。同期装置３８Ｂからの制御信号は、基準比較装置３３からの信号を選択的に出力するか、或いは切離す。適合する時間スロット（すなわち、ＴＳ１）の期間中は、同期装置３８Ｂは、測定装置３２、基準比較装置３３及び増幅器３５により与誤差れる利得制御機能が正常に働くことを可能にする。一方、ＴＳ１以外の時間スロットの期間中は、同期装置３８Ｂからの信号は、時間スロットＴＳ１の終端に存在したレベルに可変増幅器利得を保持するため、基準比較装置３３からの信号を切離す。
【００１２】
ＡＧＣシステム内に同期装置３８Ａ或いは３８Ｂを備えるることにより、入力３１のサンプリングが所望の時間スロットＴＳ１の発生と同期して行われる。これによって、可変増幅器３５が必要レベルにより一層近いレベル、すなわちＡＧＣシステム３０の変動が一つのフレームから次のフレームへ時間スロットＴＳ１−ＴＳ４にわたり許容されている場合よりも一層近いレベルで動作することを可能にし、特に次の時間スロットＴＳ１の開始時にそれを可能にする。その成果が、時間スロットＴＳ１の期間中に初期利得レベルを設定することに関して改良されたＡＧＣシステム３０である。
【００１３】
図５を参照すると、ＡＧＣシステムの代替実施例５０が示してある。この実施例のＡＧＣシステム５０は、前述の実施例に類似する構成部分を備えているが、さらに制御記憶装置５１及び推算高度化装置５３を含む。制御記憶装置５１は、いくつかの時間フレームに亙り、ＴＳ１などの特定の時間スロットについての基準比較装置３３からの出力である制御信号３４を記憶する。蓄積された制御信号３４は、単一のサンプル（時間スロットＴＳ１の終端での信号など）で構成してもよく、或いは時間スロットＴＳ１の全期間に亙る制御信号３４からのいくつかのサンプルを平均したもので構成してもよい。この平均化は、時間スロットＴＳ１内での単一サンプルの信号強度と比較して、時間スロットＴＳ１に対するより正確な推算値を提供する。図５の同期装置３８Ａ、測定装置３２、基準比較装置３３及び可変増幅器３５は全て、図３Ａに示す対応の構成部分と同一の機能をもたらす。
【００１４】
ＡＧＣ５０の第１の実施例では、推算高度化回路５３は、制御記憶装置５１に記憶される制御信号についての計算を実行するもので、この計算は、先行のいくつかの時間フレームに亙り、時間スロットＴＳ１の期間中に取り出される一連の制御信号の平均化を含む。例えば、制御信号３４についての０．２という値は、４つの時間フレームに亙る時間スロットＴＳ１について記憶された０．１、０．２、０．２、０．３という制御信号３４の値に対して実行した平均化の結果であり得る。もう一つの実施例では、推算高度化回路５３は一連の記憶された制御信号３４からその増大及び低下の傾向を判定する計算を実行することもできる。例えば、制御信号３４に対する０．５という値は、４つの時間フレームに亙る時間スロットＴＳ１に対し記憶された０．１、０．２、０．３、０．４という制御信号３４の値について実行された傾向計算の結果であり得る。このようにして、推算高度化回路５３の出力は、時間スロットＴＳ１の次の到来に必要で適切な利得についての改良された推算値を提供する。従来技術には、利用できる多くの統計的な傾向計算法があり、この発明ではこれらの計算法のどれを使用してもよい。このような計算法の詳細な検討は本発明の範囲外である。推算高度化回路５３、制御記憶装置５１、基準比較装置３３及び測定装置３２を別々の構成部分として図示したが、必要に応じてこれら構成部分をマイクロプロセッサ（図示してない）などの単一の構成部分に一体化してもよい。可変増幅器３５も、単一構成の“スマートＡＧＣ”を構成するように、マイクロプロセッサに組み入れてもよい。
この発明による特定の受信機への信号を復調するようにそれぞれの受信機Ｒ１−Ｒ４で用いられるプロセス４００を図４の流れ図に示す。このプロセス４００については、受信機Ｒ１−Ｒ４の各々が繰返し時間フレームに同期し、それら受信機Ｒ１−Ｒ４の各々が特定の時間スロットに予め割り当てられているものと仮定する。また、これまでの説明に関わらず、受信機Ｒ１−Ｒ４の各々に対する単一時間スロットを説明の単純化のために例として用いているが、複数の時間スロット（例えばＴＳ１およびＴＳ２、或いはＴＳ１およびＴＳ３など二つの時間スロット、またはそれ以上に多数の時間スロット）を、高速データ通信用の特定の受信機（例えばＲ１）に割当て可能であることも理解されるべきである。また、これまでの検討は受信ＲＦ信号がダウンコンバートされ逆拡散されたものと仮定している。しかし、各時間スロットにおける個々の信号は、異なる拡散符号の使用により拡散し得ること、従って所望の時間スロットに関連する符号のみが逆拡散できることが認識されるべきである。
例として図５のＡＧＣシステム５０を用い、ステップ４０１において、最初の時間フレームの初期ＡＧＣレベルを推算値記憶の利点のない通常のＡＧＣ回路におけるような閉帰還ループに基いて設定する。次に、フレームＮ−１の時間スロットＴＳ１に含まれて送信機Ｔ１から送られてきたＲＦ入力信号３１をステップ４０２で測定する。次に、ステップ４０４において、この測定した信号を所定の基準信号と比較し、ステップ４０６で適切な増幅量或いは減衰量を計算する。次に、ステップ４０８において、ステップ４０６の計算結果に基き、可変増幅器３５のための誤差制御信号３４を生成し、その信号をステップ４１０で次の時間フレームのための推算値として記憶する。必要があれば、ステップ４１１でいくつかの先行する時間フレームに亙って記憶した複数の制御信号から平均値或いは傾向値を計算し、それによって次の時間フレームのための所要制御信号の改善した推算値を算定する。しかし、この算定はオプションであって、ステップ４１０で記憶した非高度化制御信号をその後の信号処理に用いてもよい。次に、ＡＧＣシステム５０は、後続のフレーム内の次の時間スロットＴＳ１が測定に利用できるようになるまで、ステップ４１２で同期装置３８Ａにより非活性化し、一時中断し、または切離しするが、ステップ４１４に示すとおり次の時間スロットが利用できる時点になると、ＡＧＣシステム５０は再活性化される。最後に、ステップ４１０で記憶した制御信号（あるいは、ステップ４１１で計算したもの）をステップ４１６で可変増幅器３５の増幅レベル推算値への設定に用いる。
【００１５】
図４に示すとおり、このプロセスは、後続の時間フレームの過程に亙ってステップ４０２を繰返し開始し、ステップ４１６経由で一連の記憶した制御信号を提供する。平均値或いは傾向値を計算すると、制御信号測定値が後続の時間スロットの到来毎に更新される。それによって多数の互いに相続く反復時間スロットに亙って“循環系列”を生ずる。ステップ４１１における平均値又は傾向値の計算は、これら記憶された制御信号値の“循環系列”について行われる。この過程を利用することにより、ＡＧＣシステム５０においては、時間スロットＴＳ１の次の到来における制御信号レベルを、到来ずみの時間スロットＴＳ１での信号レベルを中心としたある範囲内に納めることができる。これによってＡＧＣシステム５０にはより安定で正確な作動が可能になる。
【００１６】
図６はこの発明のさらにもう一つの代替実施例を示す。可変増幅器３５への制御信号の算定のために可変増幅器３５の出力３６への帰還を利用する代わりに、このＡＧＣシステム６０は可変増幅器３５による処理の前のＲＦ入力信号３１を分析する。ＡＧＣシステム６０もまた閉ループ型で、入力３１と、可変増幅器３５と、前置増幅付きの測定装置６２と、基準比較装置６４と、記憶装置６１と、同期装置３８Ａと、推算高度化装置６３と出力３６とから構成される。
【００１７】
同期装置３８Ａは、対象の受信機に指定された時間スロットの期間中だけＡＧＣシステム６０がＲＦ入力信号３１で作動するのを確実にする。前置増幅付きの測定装置６２は、ＲＦ入力信号３１の受信強度を測定する。次に、信号強度測定値は、後続の受信信号強度の推算値の発生のために入力記憶装置に記憶する。いくつかの時間フレームに亙って記憶ずみの一連のＲＦ信号強度を推算高度化装置６３に読み込み、先行するいくつかの指定時間スロットの受診信号強度推算値を、記録ずみの系列の増減傾向に関する分析、またはその系列の平均値の算出により修正する。ここで高度化された推算値をコンバータ６５、すなわち推算値高度化装置６３からの修正ずみのＲＦ入力信号を出力信号３６についての所定の目標値を用いて利得制御信号６６に変換するコンバータ６５に送る。基準比較装置６４は、時間スロットの開始時点での初期の誤差制御信号３４の発生のために、所望の各時間スロットの開始時点だけで利得制御信号推算値６６を用いる。
【００１８】
時間スロットの開始時点のあと、測定装置３２、基準比較装置６４及び可変増幅器３５は、通常のＡＧＣ回路として作動し、可変増幅器３５の利得を制御し、所要増幅量或いは減衰量を増減させる。この期間は、コンバータ６６の出力は利用されない。
【００１９】
前置増幅付きの測定装置、入力記憶装置６１、推算高度化装置６３、コンバータ６６、基準比較装置６４、測定装置３２及び同期装置３８Ａを別々の構成部分として上に説明してきたが、これらは、図７Ａの実施例で示したとおり、関連のメモリー（図示してない）を有するマイクロプロセッサ７１の一部に組み入れることもできる機能をもたらしていることは認識されよう。また、可変増幅器３５は、図７Ｂに示すとおり、一体化した“スマートＡＧＣ”を提供するようにプログラムされたマイクロプロセッサに一体化することもできる。
【００２０】
この発明を好ましい実施例によって説明したが、特許請求の範囲の各請求項の範囲内で上記以外の変形が可能であることは当業者には明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】基本的なＴＤＭシステムの単純化した図
【図２】ＴＤＤ系或いはＴＤＭ系に用いられる代表的な信号フォーマットの説明図
【図３Ａ】指定された時間スロットに同期した利得制御信号を有するＡＧＣシステムの単純化したブロック図
【図３Ｂ】指定された時間スロットに同期した利得制御信号を有するＡＧＣシステムの単純化したブロック図
【図４】図５の実施例で用いる手法のフローチャート
【図５】利得制御レベル記憶手段を備えるＡＧＣシステムの単純化したブロック図
【図６】ＲＦ入力信号記憶手段を備えるＡＧＣシステムの単純化したブロック図
【図７Ａ】種々のシステム機能を組み入れるようにマイクロプロセッサを用いた図５の代替実施例
【図７Ｂ】このシステムの可変増幅器をさらに含むようにマイクロプロセッサ用いた図７Ａの実施例
【符号の説明】
１０ 時分割複信（ＴＤＤ）／時分割多重（ＴＤＭ）通信システム
２０ 時間スロットの中央部であってデータを送受信する部分
２１ ガード期間であってデータの送受信がない部分
３０ 推算高度化の機能を有しない自動利得制御（ＡＧＣ）システムの実施例
３１ ＲＦ入力信号
３２ 可変増幅器出力の測定装置
３３ 基準値と測定装置からの信号を比較し誤差制御信号を出力する基準比較装置
３４ 可変増幅器の利得を制御するための誤差制御信号
３５ 可変増幅器
３６ 可変増幅器出力
３８Ａ ＲＦ入力信号の同期装置
３８Ｂ サンプルホールドおよび同期装置
４００ 可変増幅器利得を推算、制御に用いる自動利得制御（ＡＧＣ）システムの作動プロセス
４０１ 自動利得制御（ＡＧＣ）システムを初期レベルに設定
４０２ フレーム（Ｎ−１）の所望の時間スロット（ＴＳ１）での信号強度を測定
４０４ 所定の値と信号強度とを比較
４０６ 可変増幅器の適切な増幅レベルを計算
４０８ 可変増幅器への誤差制御信号生成
４１０ 誤差制御信号を記憶
４１１ 複数の誤差制御信号の記憶値から平均値あるいは傾向値を計算
４１２ 次のフレーム（Ｎ）の所望の時間スロット（ＴＳ１）まで自動利得制御（ＡＧＣ）回路を不活性、あるいは切離しの状態に切換
４１４ 次のフレーム（Ｎ）の所望の時間スロット（ＴＳ１）で自動利得制御（ＡＧＣ）回路を再活性化または接続状態に切換
４１６ 記憶された制御信号の平均値あるいは傾向値（ステップ４１１）を用いて可変増幅器を増幅レベル推算値に設定
５０ 自動利得制御（ＡＧＣ）システムの実施例
５１ 制御記憶装置
５３ 推算高度化回路
６０ 自動利得制御（ＡＧＣ）システムの実施例
６１ 入力記憶装置
６２ 前置増幅付きの測定装置
６３ 推算高度化装置
６４ 基準比較装置
６５ コンバータ
７０ 自動利得制御（ＡＧＣ）システムの実施例
７１ マイクロプロセッサ
Claims (14)
- 第１の送信機と第１の受信機との間の送受信に割り当てられた少なくとも第１の時間スロットを含む複数の時間スロットに各々が再分割された反復時間フレームを用いて複数の送信機と複数の関連の受信機との間で送受信を行うシステムにおける自動利得制御（ＡＧＣ）システムであって、
前記第１の受信機において、互いに相続く複数の前記時間フレームの各々の中の前記少なくとも第１の時間スロットの期間中だけ前記受信した信号の信号強度を測定する手段と、
後続の時間フレームの中の前記少なくとも第１の時間スロットで前記第１の受信機の初期利得レベルを設定するように前記信号強度の測定値を利用する手段とを含むＡＧＣシステム。 - 前記後続の時間フレームが直後の時間フレームである請求項１記載のＡＧＣシステム。
- 前記単一の時間フレームの期間中にサンプリングした複数の利得レベル設定値を蓄積する手段と、
後続の時間フレームの中の対応の時間スロットの期間中に前記受信機の前記初期利得制御レベルを定めるように前記利得レベル設定値の平均値をとる手段と
をさらに含む請求項１記載のＡＧＣシステム。 - 互いに相続く時間フレームの複数の前記初期利得レベル設定値を蓄積する手段と、
前記蓄積した初期利得レベルの傾向を算定する手段と、
後続の時間フレームの中の対応の時間スロットの期間中に前記受信機の利得を制御するように前記傾向を利用する手段と
をさらに含む請求項１記載のＡＧＣシステム。 - 互いに相続く時間フレームの複数の前記初期利得レベル設定値を蓄積する手段と、
前記蓄積した初期利得レベルの平均値を算定する手段と、
後続の時間フレームの中の対応の時間スロットの期間中に前記受信機の利得を制御するように前記平均値を利用する手段と
をさらに含む請求項１記載のＡＧＣシステム。 - 複数の前記信号強度の測定値を蓄積する手段と、
前記蓄積した信号強度の傾向を算定する手段と、
後続の時間フレームの中の対応の時間スロットの期間中に前記受信機の利得を制御するように前記傾向を利用する手段と
をさらに含む請求項１記載のＡＧＣシステム。 - 前記算定手段および前記利用する手段にマイクロプロセッサを用いた請求項６記載のＡＧＣシステム。
- 複数の前記信号強度の測定値を蓄積する手段と、
前記蓄積した信号強度の平均値を算定する手段と、
後続の時間フレームの中の対応の時間スロットの期間中に前記受信機の利得を制御するように前記平均値を利用する手段と
をさらに含む請求項１記載のＡＧＣシステム。 - 前記算定手段および前記利用する手段にマイクロプロセッサを用いた請求項８記載のＡＧＣシステム。
- 第１の送信機と第１の受信機との間の送受信に割り当てられた少なくとも第１の時間スロットを含む複数の時間スロットに各々が再分割された反復時間フレームを用いて複数の送信機と複数の関連の受信機との間で送受信を行うシステムにおける自動利得制御（ＡＧＣ）方法であって、
前記第１の受信機において、互いに相続く複数の前記時間フレームの各々の中の前記少なくとも第１の時間スロットの期間中だけ前記受信した信号の信号強度を測定する過程と、
後続の時間フレームの中の前記少なくとも第１の時間スロットで前記第１の受信機の初期利得レベルを設定するように前記信号強度の測定値を利用する過程とを含むＡＧＣ方法。 - 互いに相続く時間フレームの複数の前記初期利得レベル設定値を蓄積する過程と、
前記蓄積した初期利得レベルの傾向を算定する過程と、
後続の時間フレームの中の対応の時間スロットの期間中に前記受信機の利得を制御するように前記傾向を利用する過程と
をさらに含む請求項１０記載のＡＧＣ方法。 - 互いに相続く時間フレームの複数の前記初期利得レベル設定値を蓄積する過程と、
前記蓄積した初期利得レベルの平均値を算定する過程と、
後続の時間フレームの中の対応の時間スロットの期間中に前記受信機の利得を制御するように前記平均値を利用する過程と
をさらに含む請求項１０記載のＡＧＣ方法。 - 複数の前記信号強度の測定値を蓄積する過程と、
前記蓄積した信号強度の傾向を算定する過程と、
後続の時間フレームの中の対応の時間スロットの期間中に前記受信機の利得を制御するように前記傾向を利用する過程と
をさらに含む請求項１０記載のＡＧＣ方法。 - 複数の前記信号強度の測定値を蓄積する過程と、
前記蓄積した信号強度の平均値を算定する過程と、
後続の時間フレームの中の対応の時間スロットの期間中に前記受信機の利得を制御するように前記平均値を利用する過程と
をさらに含む請求項１０記載のＡＧＣ方法。
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