JP2005537741A - マルチキャスト信号の送信電力制御方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、単一の物理チャンネルを用いてマルチキャスト群の通信装置へ無線インタフェースを介してマルチキャスト信号を送信する送信ユニットにより用いられる送信電力を制御する方法に関する。効率的な電力制御を可能にするために、最も弱いマルチキャスト信号を少なくとも受信する通信装置が送信ユニットへ電力制御コマンドを送信することを提案する。さらに、最も品質の低いマルチキャスト信号を受信する通信装置の電力制御コマンドが調節に対して最も大きな影響を有するように、送信ユニットは、少なくとも1つの通信装置から受信した電力制御コマンドに基づいて、送信電力を調節することを提案する。本発明はまた、対応する送信ユニット、対応する通信装置、および対応する通信システムに関する。

Description

本発明は、単一の物理チャンネルを用いてマルチキャスト群の少なくとも2つの通信装置へ無線インタフェースを介してマルチキャスト信号を送信する送信ユニットにより用いられる送信電力を制御する方法に関する。本発明はまた、このような送信ユニット、このような通信装置、および通信システムに関する。
通信ネットワークのネットワークユニットにより無線インタフェースを介して受信通信装置へ送信されるダウンリンク信号の送信電力を制御することは、最新技術より周知である。このような電力制御によって、特にネットワークユニットと受信通信装置との間の変化するチャンネル条件を補正することが可能になる。一般的に、通信装置で送信信号を確実に受信するのに十分には高いが、同時に必要以上に高くない送信電力を用いることが目標とされている。閉ループ電力制御では、ネットワークユニットが通信装置へ信号を送信し、通信装置がネットワークユニットにフィードバックを供給する。したがって、ネットワークユニットはこのフィードバックに基づいて送信電力を調節することができる。
特にCDMA[Code Division Multiple Access―符号分割多元接続―]無線システムの場合には、速い閉ループ電力制御がフェージングチャンネルに対応することが不可欠である。ダウンリンクにおいては、ダウンリンクチャンネルで信号を受信する通信装置が送信ネットワークユニットへタイムスロット毎に電力制御コマンドを送ることを確実にすることによって、このような速い閉ループ電力制御を達成することができる。例えばUMTS[Universal Mobile Telecommunication Services―ユニバーサル移動通信サービス―]システムにおいては、これは2/3ミリ秒毎の電力制御コマンドの送信に相当する。
ダウンリンク送信の閉ループ電力制御については[非特許文献1]の仕様書に記載されている。
この仕様書によれば、ダウンリンクチャンネルの送信電力はネットワークによって決定される。ダウンリンク送信電力制御手順では、DPCCH[Dedicated Physical Control Channel―専用物理制御チャンネル―]およびその対応するDPDCH[Dedicated Physical Data Channel―専用物理データチャンネル―]の電力を同時に制御する。各通信装置は、ネットワーク送信電力を制御するためのTPC[Transmit Power Control―送信電力制御―]コマンドを発生させ、それらをアップリンクDPCCHの専用TPCフィールドでネットワークへ送る。TPCコマンドを受信すると、UTRAN[UMTS Terrestrial Radio Access Network―UMTS (ユニバーサル移動通信サービス) 地上無線アクセスネットワーク―]は各接続に対して適宜にそのダウンリンクDPCCH/DPDCH電力を調節する。
例えば通信装置によってTPCコマンドを決定することができ、それにより受信ダウンリンクSIR[Signal-to-Interference Ratio―信号対妨害比―]が所定のSIR目標に維持される。このために、通信装置が、電力制御される接続の受信ダウンリンクDPCCH/DPDCH電力を予測し、受信干渉を予測し、これらの予測からSIRを算出してもよい。そして、得られたSIR予測を通信装置が使用してTPCコマンドを発生させることができる。SIR予測が所定のSIR値よりも大きければ、送信電力の減少を要求するTPCコマンド‘0’を送信してもよい。SIR予測が所定のSIR値よりも小さければ、送信電力増加を要求するTPCコマンド“1”を送信してもよい。
最新技術よりマルチキャスト送信も知られている。マルチキャスト送信とは、送信ユニットからマルチキャスト群に属する選択された受信ユニットの群へ同一の情報を送信することである。無線インタフェースを介する送信に基づく通信システムにおいては、通信ネットワークのネットワークユニットを形成する基地局とこの基地局を介して通信ネットワークにアクセスする複数の通信装置との間でこのようなマルチキャスト送信を実現することができる。
無線環境において、すべての通信装置に対して同一の物理チャンネルを用いるマルチキャスト群の通信装置に情報が同時に送信される場合には、マルチキャスト送信は最も効率的である。CDMAの場合、マルチキャスト群のすべての通信装置に単一のダウンリンク物理チャンネルを用いると、符号拡散の点から、すべての通信装置にデータを伝達するためのリソースの絶対最小値が必要となる。
通常、マルチキャスト群の各通信装置でマルチキャスト送信中に同一のチャンネル条件とはならない。したがって、閉ループ電力制御の場合、各通信装置は異なる電力制御コマンドを発生させ、送信する。より具体的には、チャンネル条件の良い通信装置は送信電力の変更を要求せず、電力を減少させることができることを示すことさえある。同時に、同じマルチキャスト群の他の通信装置は、チャンネル条件が悪いために送信電力の増加を要求することもある。しかし、マルチキャスト送信のために単一の物理チャンネルが用いられる場合には、このチャンネル上の送信電力をすべての通信装置に共通して調節することしかできないことは明らかである。したがって、専用ダウンリンク送信に知られている電力制御では、マルチキャスト送信に適用された場合に、マルチキャスト群の異なる通信装置による電力制御コマンド間で争いが起こる場合がある。
技術仕様書3GPPTS 25.214V5.1.0(2002-06): "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Physical layer procedure (FDD)(Release 5)"
本発明の目的は、マルチキャスト群の少なくとも2つの通信装置へ単一の物理チャンネルで無線インタフェースを介してマルチキャスト送信を行う場合に効率的な電力制御を可能にすることである。
一方、このようなマルチキャスト信号を送信する送信ユニットにより用いられる送信電力を制御する方法が提案されている。送信ユニットを特に通信ネットワークのネットワークユニットとすることができるが、マルチキャスト信号を送信するのに適した他のどのようなユニットとすることもできる。この方法は、最も品質の低いマルチキャスト信号を受信する前記少なくとも2つの通信装置のうちの少なくとも1つの通信装置が、前記送信ユニットへ電力制御コマンドを送信することを含む。これらの電力制御コマンドは、マルチキャスト信号を送信する送信ユニットによって用いられる送信電力を増加させるべきか減少させるべきかを示す。
電力制御コマンドを発生させるためには、受信マルチキャスト信号の品質が十分に高いかを通信装置がまず決定することが有利である。それが要求されているよりも高い場合には、送信電力を減少させることができることを示す電力制御コマンドを発生させる。それが要求されているよりも低い場合には、送信電力を増加させるべきであることを示す電力制御コマンドを発生させる。
提案された方法において、最も品質の低いマルチキャスト信号を受信する通信装置の電力制御コマンドが調節に対して少なくとも最も大きな影響を有するように、送信ユニットは、前記少なくとも2つの通信装置のうちの少なくとも1つから受信した電力制御コマンドに基づいて送信電力をさらに調節する。
一方、それぞれ送信ユニットおよび通信装置に関連する提案された方法のステップを実現する手段を備える送信ユニットおよび通信装置が提案されている。
さらに、このような送信ユニットおよび少なくとも2つのこのような通信装置を備える通信システムが提案されている。
本発明は、既知の電力制御メカニズムを直接マルチキャスト送信に適用することはできないという考えから発生している。本発明はさらに、最も弱いマルチキャスト信号を受信する通信装置が満足できる品質の信号を受信する場合にのみマルチキャスト信号に用いられる送信電力は十分であることができるという考えから発生している。本発明によれば、この通信装置によるフィードバックは送信電力のどのような調節に対しても、限定はしないが、少なくとも最も大きな影響を有する。
本発明の利点として、チャンネル条件の最も悪いこのマルチキャスト群の各通信装置が移動中であっても十分な電力を有するマルチキャスト信号を受信することができるレベルに、特定のマルチキャスト群のマルチキャスト信号の送信電力を常に設定することができる。
本発明の好ましい実施の形態は従属請求項より明らかとなる。
本発明の第1の好ましい実施の形態において、マルチキャスト群のすべての通信装置は電力制御ループを作動させ、送信ユニットへ電力制御コマンドを送信する。送信ユニットは、送信電力を増加させるべきであることを示す少なくとも1つの電力制御コマンドを受信した時はいつでも、送信電力を増加させる。さらに、送信ユニットは、マルチキャスト群のすべての通信装置から送信電力を減少させてもよいことを示す電力制御コマンドを受信した時はいつでも、送信電力を減少させる。
このアプローチにおいて、最も品質の低いマルチキャスト信号を受信する通信装置は、他のどの通信装置よりも長く送信電力の増加を要求することは明らかである。既に単一の通信装置のみが増加を要求している場合には電力は増加されるので、最も品質の低いマルチキャスト信号を受信する通信装置は、送信電力の増加に対して最も大きな影響を有する。さらに、この通信装置は、送信電力の減少を最も提案しそうにないことは明らかである。通信装置のすべてが減少を要求する場合にのみ電力が減少されるので、最も品質の低いマルチキャスト信号を受信する通信装置は送信電力の減少に対しても最も大きな影響を有する。
本発明の第2の好ましい実施の形態において、送信ユニットは、マルチキャスト群の通信装置のうちの選択された1つに電力制御コマンドを供給するように要求する。他のすべての通信装置は、マルチキャストチャンネルに関する電力制御コマンドを送らない。したがって、マルチキャスト群の通信装置の1つがマルチキャスト電力制御マスタに選ばれる。送信ユニットが通信装置の1つをマスタ装置として選択することを可能にするためには、各通信装置が送信ユニットへある種の品質表示を供給し、その品質表示は各通信装置によって受信されたマルチキャスト信号の品質を反映する。そして、送信ユニットは、供給された品質表示がマルチキャスト信号の最も低い品質を現在反映している通信装置を選択する。この選択は各通信装置へ専用メッセージで信号伝達されることが好ましい。尚、初めにすべての通信装置が送信する電力制御コマンドにより品質表示も与えるようにしてもよい。その場合、各選択の後にのみ、単一の通信装置が電力制御コマンドを送信する。
この第2のアプローチの利点として、チャンネル条件の最も悪い通信装置のみが送信ユニットへ電力制御コマンドを送り、他の通信装置は単にマルチキャストデータを受信するが、これは、それらのチャンネル条件が電力制御コマンドを送った通信装置のチャンネル条件よりも良いためである。それにより、異なる通信装置によって異なるコマンドから発生する可能性のあるあいまいさが回避される。
単一の通信装置がマルチキャスト電力制御マスタの役割を引き受けるので、この機能の引き継ぎを可能としなければならない。それにより、チャンネル条件を変更することによっても、ダウンリンク送信電力を制御するのは常に、現在最も品質の低いマルチキャスト信号を受信している通信装置であることを確実にできる。
本発明の第3の好ましい実施の形態において、第1のアプローチと同様に、各通信装置は送信ユニットへ電力制御コマンドを送信する。さらに、第2のアプローチと同様に、各通信装置は送信ユニットへ品質表示も送信する。品質表示は各通信装置によって受信されたマルチキャスト信号の品質を反映する。すべての通信装置の電力制御コマンドは、これらの品質表示に基づく係数によって重み付けされる。重み付けされた電力制御コマンドは合計され、所定の値と比較される。この比較に基づいて送信電力を増加または減少させる。この場合も、電力制御コマンド自体によって品質表示を与えるようにしてもよい。この場合、通信装置は電力制御コマンドのみを送信し、送信ユニットはさらにこれらの電力制御コマンドを品質表示と見なす。
本発明によれば、チャンネル条件が最も悪い通信装置は、電力調節に対して少なくとも最も大きな影響を有さなければならない。これは、第3のアプローチにおいては、最も品質の低いマルチキャスト信号を受信する通信装置の電力制御コマンドに最も大きな重みを割り当てなければならないことを意味している。この場合もマルチキャスト電力制御マスタを構成する通信装置を、供給された品質表示に基づいて決定することができる。電力制御コマンドの重み付けは、マルチキャスト電力制御マスタの電力制御コマンドのみが考慮されように、即ち該当する電力制御コマンドの重み係数が例えば‘1’に設定され、他の通信装置の電力制御コマンドの重み係数が‘0’に設定されるようにすることができる。または、他の通信装置の電力制御コマンドは完全に無視されず、即ちマルチキャスト電力制御マスタの電力制御コマンドの重み係数は最も大きな値に設定されるが、他の重み係数の少なくとも1つも同様にゼロよりも大きな値に設定される。
提案された第3のアプローチでは、送信ユニットは、それがマルチキャスト電力制御マスタであることを通信装置に示す必要はない。これは、各通信装置によって供給された品質表示のみを必要とし、どの電力制御コマンドがマルチキャストチャンネルの電力制御にどれくらい貢献するかを信号伝達せずに決定する。マルチキャスト電力制御マスタの役割を通信装置間で動的に受け渡すことができるため、通信装置がこのことを認識していなくても、マルチキャスト電力制御マスタの機能のある種の暗黙の引き継ぎが行われる。
第2のアプローチと比較すると、第3のアプローチでは各マルチキャスト電力制御マスタへのさらなる信号伝達は必要とされない。余分な信号伝達は電力調節においてある程度の付加的な時間を必要とするため、この第3のアプローチには、特に速い電力調節が可能になるという利点がある。
第2および第3の好ましい実施の形態における品質表示は、信号品質パラメータに基づく信号値であるか、異なる品質パラメータの組み合わせに基づく信号値であるか、または複数の品質パラメータに基づく複数の値を含むことができる。各品質表示が異なる値を含む場合、第3の実施の好ましい形態においては、送信ユニットは、重み付けされた異なる品質値に基づいて電力制御コマンドの重み係数を決定してもよい。
尚、いずれかの提示された実施の形態において通信装置がどうしてもアップリンクデータを送信する限り、特に送信ユニットへ電力制御コマンドおよび/または品質表示を送信するためのさらなるDCH[Dedicated CHannel―専用チャンネル―]を作動する必要はない。その場合、確立されたアップリンクチャンネルで単に必要とされるフィードバック情報を送信してもよい。このような確立されたアップリンクチャンネルは、多くの状況、例えば2つよりも多くの通信装置が同一のセルによって扱われる電話会議通話に存在する。
従来の電力制御のコマンドは、送信電力の増加を要求する第1のコマンドおよび送信電力の減少を要求する第2のコマンドに限定されている。電力がそのままに維持されることが好ましい場合、通信装置は第1および第2のコマンドを交互に送信してもよい。いくつかのシステムでは、電力を明示的にそのままに維持することを必要とする新たなコマンドをさらに導入することが有用である場合もある。
用いられる電力制御コマンドを、上述の[非特許文献1]で指定されている既知のTPCコマンドと同様にまたは同一にすることができる。この仕様書にあるように、電力制御コマンドおよび/または品質表示のためのアップリンクチャンネルに専用フィールドを設けることができる。
本発明を、特に、限定はしないが、CDMAシステムに用いることができる。さらに本発明を、特に、限定はしないが、UMTSに用いることができる。UMTSの場合には、提案された送信ユニットの機能をUTRANのノードBで完全に実現することができ、これはノードBが電力制御コマンド解釈を受け持っているためである。
本発明による送信ユニットを例えばUTRANのノードBのような基地局、基地局の一部、またはUTRANのような無線アクセスネットワーク全体とすることができる。通信装置を例えば携帯電話とすることができるが、無線インタフェースを介して通信ネットワークと通信できる他のどのような装置とすることもできる。UMTSの場合、通信装置はユーザ装置と呼ばれる。
尚、本発明の提示された実施の形態を様々に変化させ補完することができる。
添付された図面を参照して本発明を一例としてより詳細に説明する。
図1に示された方法は、移動通信ネットワークのUTRANのノードBで実施される。UMTSが可能なユーザ装置UEはこのノードBを介して移動通信ネットワークへアクセスすることができる。マルチキャスト群に登録されている各UEは、それにより、各マルチキャスト群に対してノードBが送信するマルチキャスト信号を受信することができる。図1に示された方法は、マルチキャスト群の各UEが全送信時間中にこのマルチキャスト群に対してノードBが送信するマルチキャスト信号を受信することができ、同時に送信電力が干渉を低減するために可能な限り低いことを確実にする電力制御ループの一部である。
ノードBは、特定のマルチキャスト群のためのマルチキャスト信号をこのマルチキャスト群に属するいくつかのUEへ単一の物理チャンネルでエアインタフェースを介して送信する。用いられているマルチキャストチャンネル上で現在受信の弱いUEもマルチキャスト信号を確実に受信することができるようにするため、初めは、ノードBにおいては送信電力が大きな値に設定される。弱い受信は、ノードBへの各UEの距離が比較的大きなことに起因する場合がある。
各UEは送信されたマルチキャスト信号を受信し、ダウンリンクマルチキャスト接続の電力および受信した干渉を予測し、この予測に基づいてSIRを算出する。そして、算出されたSIRは所定のSIR値と比較される。算出されたSIR値が所定のSIR値よりも大きな場合、マルチキャスト信号の送信に用いられる電力が充分に高いと想定される。予測されたSIR値が所定のSIR値よりも小さな場合、マルチキャスト信号の送信に用いられる電力が充分に高くないと想定される。したがって、SIRの決定およびその次の比較を上記引用した[非特許文献1]の提案に対応させてもよい。次に、比較に基づいて、各UEは電力制御コマンドを決定する。電力制御コマンド‘1’を選択して送信電力の増加が要求されていることを示し、電力制御コマンド‘−1’を選択して送信電力の減少が可能であることを示す。
さらに、各UEは、各UEでのマルチキャストチャンネルの現在の無線条件を示す品質表示を決定する。本例では品質表示は単に算出されたSIRで構成される。代わりにまたは加えて、品質表示は、マルチキャストチャンネルの現在の受信品質を特徴付ける他の何らかの値、例えばマルチキャストチャンネルに対して各UEで決定される現在のブロックエラー確率に基づくこともできる。
UEは専用電力制御コマンドフィールドに決定した電力制御コマンドを、またノードBへの確立された専用アップリンク接続の専用品質表示フィールドに決定した品質表示を挿入する。UEの1つ以上に対して現在アップリンク接続が確立されていない場合、特にノードBへ各電力制御コマンドおよび各品質表示を送信するために各DCHが作成される。
図1に示されているように、第2にステップにおいて、ノードBはマルチキャスト群のすべてのUEから供給された電力制御(PC)コマンドおよび品質表示を受信する。
品質表示を評価することによって、ノードBは最も低いSIRを報告する1つのUEまたは複数のUEを決定する。この1つのUEまたは複数のUEの電力制御コマンドに、 ‘1’の重み係数を割り当てる。他のすべてのUEの電力制御コマンドに、‘0’の重み係数を割り当てる。
次に、ノードBは割り当てられた重み係数で受信した電力制御コマンドに重み付けをし、重み付けされた電力制御コマンドを合計し、これらのステップも図1に示されている。通常、単一のUEのみが最も低いSIRを報告するため、その結果の合計は通常、このUEによって供給された‘1’または‘−1’の電力制御コマンドに一致する。
他のアプローチにおいて、特に品質表示に異なる値が含まれている場合、UEのすべてまたはいくつかにゼロよりも大きな重み係数を割り当てることができる。しかしこの場合にも、最も高い重み係数を受信することによって、マルチキャストチャンネルで受信した信号の最も低い全体的な品質を報告するUEの電力制御コマンドが、合計された電力制御コマンドにおいて最も大きな影響を有する。このようにして、どのような場合においてもこのUEはマルチキャスト電力制御マスタを構成する。
次のステップにおいて、ノードBは、重み付けされかつ合計された電力制御コマンドがゼロを下回っているかを決定する。
重み付けされかつ合計された電力制御コマンドがゼロを下回っている場合、マルチキャスト信号の送信に用いられる現在の送信電力がマルチキャスト群のUEのすべてにとって少なくとも十分に高いと想定することができる。したがって、図1のさらなるステップにおいて送信電力が減少される。
重み付けされかつ合計された電力制御コマンドがゼロに等しいかそれよりも大きな場合、マルチキャスト信号の送信に用いられる現在の送信電力が少なくともマルチキャスト群のUEの1つにとって十分に高いと想定することができる。したがって、図1のさらなるステップにおいて送信電力が増加される。
ノードBは送信電力を調節してマルチキャスト信号の送信を継続し、マルチキャスト送信が完了するまで上述の閉ループ電力制御を継続する。
尚、上述の本発明の実施の形態は、可能性のある様々な実施の形態の一つに過ぎない。
唯一の図は、本発明の方法の好ましい実施の形態を部分的に示すフローチャートである。

Claims (9)

  1. 単一の物理チャンネルを用いてマルチキャスト群の少なくとも2つの通信装置へ無線インタフェースを介してマルチキャスト信号を送信する送信ユニットにより用いられる送信電力を制御する方法であって、最も品質の低い前記マルチキャスト信号を受信する前記少なくとも2つの通信装置のうちの少なくとも通信装置が、前記送信ユニットへ電力制御コマンドを送信し、これらの電力制御コマンドは、前記マルチキャスト信号を送信する前記送信ユニットによって用いられる送信電力を増加させるべきか減少させるべきかを示し、最も品質の低い前記マルチキャスト信号を受信する前記通信装置の前記電力制御コマンドが調節に対して少なくとも最も大きな影響を有するように、前記送信ユニットは、前記少なくとも2つの通信装置のうちの少なくとも1つから受信した電力制御コマンドに基づいて前記送信電力を調節する方法。
  2. 前記少なくとも2つの通信装置はそれぞれ前記送信ユニットへ電力制御コマンドを送信し、前記通信装置のいずれかが前記送信電力の増加を要求することを示す電力制御コマンドを送信している場合、前記送信ユニットは、前記マルチキャスト信号を送信するために用いられる前記送信電力を増加させ、前記通信装置のすべてが前記送信電力の減少が可能であることを示す電力制御コマンドを送信している場合にのみ、前記送信ユニットは前記送信電力を減少させる請求項1に記載の方法。
  3. 前記少なくとも2つの通信装置はそれぞれ前記送信ユニットへ品質表示を送信し、この品質表示は各通信装置で受信されたマルチキャスト信号の品質を反映し、前記送信ユニットは、受信マルチキャスト信号の最も低い品質を反映する品質表示を供給する通信装置に対して、電力制御コマンドをさらに送信するように要求し、受信マルチキャスト信号の最も低い品質を反映する前記品質表示を供給する前記通信装置は、前記要求を受けて前記送信ユニットに電力制御コマンドをさらに送信し、前記送信ユニットは、受信マルチキャスト信号の最も低い品質を反映する前記品質表示を供給する前記通信装置によって受信された電力制御コマンドにしたがって、前記マルチキャスト信号を送信するために用いられる前記送信電力を調節する請求項1に記載の方法。
  4. 受信マルチキャスト信号の最も低い品質を示す品質表示を他の通信装置が送信していることを前記送信ユニットが検出した場合、前記送信ユニットは前記他の通信装置に対して電力制御コマンドを代わりに送信するように要求する請求項3に記載の方法。
  5. 前記少なくとも2つの通信装置はそれぞれ前記送信ユニットへ電力制御コマンドおよび品質表示を送信し、この品質表示は各通信装置で受信されたマルチキャスト信号の品質を反映し、受信マルチキャスト信号の最も低い品質を反映する品質表示を供給する通信装置からの電力制御コマンドが最も大きな影響を得るように、前記送信ユニットは前記受信品質表示に基づいて前記受信電力制御コマンドに重み付けをし、前記送信ユニットは結果として生じた重み電力制御コマンドを合計し、前記送信ユニットは、前記重み付けされかつ合計された電力制御コマンドにしたがって、前記マルチキャスト信号を送信するために用いられる前記送信電力を調節する請求項1に記載の方法。
  6. 電力制御コマンドは、現在の送信電力を増加させるべきか、減少させるべきか、または変化させないでおくべきかを示す請求項1ないし請求項5の何れかに記載の方法。
  7. 請求項1ないし請求項6の何れかに記載の送信ユニット関連のステップを実行する手段を備える送信ユニット。
  8. 請求項1ないし請求項6の何れかに記載の通信装置関連のステップを実行する手段を備える通信装置。
  9. 請求項1ないし請求項6の何れかに記載の送信ユニット関連のステップを実行する手段を有する送信ユニットと、請求項1ないし請求項6の何れかに記載の通信装置関連のステップを実行する手段を有する少なくとも2つの通信装置とを具備してなる通信システム。
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