JP6009984B2 - 分散型無線通信基地局システム及び分散型無線通信基地局システムの通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信基地局の機能が信号処理部と無線通信部に分割され物理的に離れた構成である分散型無線通信基地局システム及びその通信方法に関する。

セルラーシステムにおいて、セル構成の自由度を向上するため、基地局の機能を信号処理部（ＢＢＵ： Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｕｎｉｔ）とＲＦ部（ＲＲＵ： Ｒｅｍｏｔｅ Ｒａｄｉｏ Ｕｎｉｔ）に分割して物理的に離れた構成とする事が検討されている。この時ＢＢＵ−ＲＲＵ間において無線信号はＲｏＦ（Ｒａｄｉｏ ｏｖｅｒ Ｆｉｂｅｒ）技術により伝送される。ＲｏＦ技術は光伝送方法によりアナログＲｏＦ技術とデジタルＲｏＦ技術に大別できるが、近年は伝送品質に優れたデジタルＲｏＦ技術の検討が盛んであり、ＣＰＲＩ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｕｂｌｉｃ Ｒａｄｉｏ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）［１］等の標準化団体の下、仕様策定が進められている。またＢＢＵ−ＲＲＵ間の接続媒体として、同軸ケーブルや光ファイバ等が用いられるが、特に光ファイバによって接続する事により、伝送距離を拡大する事ができる。

一つのＢＢＵが複数のＲＲＵを収容する事もできる。これにより、各ＲＲＵに必要なＢＢＵを一つに集約する事ができ、運用／設置コストを削減することが可能となる。このような形態の一例として、図６に示すよう、ＢＢＵ−ＲＲＵ間をＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムで接続する形態が提案されている。ＰＯＮの信号多重方法としては、ＴＤＭ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ），ＦＤＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）等が選択できる。

また、ＲＲＵが複数のアンテナを備えている場合は、一つのＢＢＵが一つのＲＲＵに対して信号を伝送する場合においても、ＢＢＵ−ＲＲＵ間で複数の無線信号が多重されて伝送される事となる。この場合の信号多重方法も、ＴＤＭ、ＷＤＭ、ＦＤＭ等が選択できる。

ＣＰＲＩ，"ＣＰＲＩ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｖ５．０"，Ｓｅｐ．，２０１１，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｐｒｉ．ｉｎｆｏ／ｓｐｅｃ．ｈｔｍｌ

ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）やＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）等のセルラーシステムにおいて、端末がユーザデータを送受信するためには、端末固有の通信チャネル（無線帯域）が必要である。この無線帯域の割当は基地局により行われる。ＬＴＥシステムを例に取ると、図６に示すよう、基地局は最小１ｍｓ周期でスケジューリングを行い各端末へ無線帯域割当を行う。無線帯域割当はリソースブロック（ＲＢ： Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｂｌｏｃｋ）単位で行われ、１ＲＢは１８０ｋＨｚの周波数領域、０．５ｍｓの時間領域で構成される。システム帯域幅が２０ＭＨｚの場合には、周波数軸上に１１０個のＲＢが存在する。また１ＲＢの中には、通常のサイクリックプレフィックスを想定すると、７シンボル（サイクリックプレフィックスを入れて１シンボル７１．４μｓ）が挿入されている。一方基地局が端末へ送信する信号には、各端末向けのユーザデータだけでなく、制御情報（スケジューリング情報やＡＣＫ／ＮＡＣＫ判定結果等）、端末がチャネル推定を行うための参照信号（全端末向けに送信されるセル固有参照信号や、個別の端末向けに送信されるＵＥ固有参照信号等がある）、各端末が基地局と同期を取るための同期信号等が送信される。

参照信号等を用いて推定された基地局−端末間のチャネル品質情報は、基地局に集められる。基地局はこのチャネル品質情報を用いて、各端末へチャネル品質の良い無線帯域を割り当てるスケジューリングや、各端末が所要受信品質を満たすような変調方式／符号化率の決定を行う。

ＢＢＵ−ＲＲＵ間のデジタルＲｏＦ伝送技術は本発明に関連する技術であり、以後、当該タイプを関連技術と呼ぶ。また、ＢＢＵで作成した無線信号のＩ軸Ｑ軸ごとのデジタル信号（ＩＱデータ）を光信号に変換してＲＲＵへ伝送し、ＲＲＵで受信した光信号を無線信号に変換して、端末へと送信するリンクを下りリンクと呼ぶ。一方、端末が送信した無線変調信号をＲＲＵで受信し、受信した無線信号を光信号に変換してＢＢＵへ伝送し、ＢＢＵで受信した光信号をＩＱデータに変換して信号の復調を行うリンクを上りリンクと呼ぶ。

関連技術のＲＲＵの装置構成例を図７に示す。ＲＲＵ１２０は上りリンクの信号処理のため、無線信号の送／受信を行うアンテナ１１と、送信／受信を切り替える送受切替部１２と、受信した無線信号の信号電力を信号処理ができるレベルまで増幅する増幅器２１と、無線信号をダウンコンバートするダウンコンバート部２２と、ダウンコンバートされたアナログ信号をＩＱデータに変換するＡ／Ｄ変換部２３と、ＩＱデータに対してフィルタリング処理を行うベースバンドフィルタ部（上り）２４と、ＩＱデータとＢＢＵ−ＲＲＵ間の制御信号を多重するフレーム変換部２５と、電気信号を光信号に変換して送信するＥ／Ｏ変換部２６を有する。送受切替部１２は、ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）と、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）のどちらにも対応できる。

またＲＲＵ１２０は下りリンクの信号処理のため、ＢＢＵ１１０から受信した光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換部３１と、受信信号からＢＢＵ−ＲＲＵ間の制御信号及びＩＱデータを取り出すフレーム変換部３２と、ＩＱデータに対してフィルタリング処理を行うベースバンドフィルタ部（下り）３３と、ＩＱデータをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部３４と、アナログ信号をアップコンバートするアップコンバート部３５と、電力を決められた送信電力まで増幅する増幅器３６と、を有する。

ＲＲＵ１２０は、ＲＲＵ機能部１２０ａとＯＮＵ機能部１５０に分けられる。ＲＲＵ機能部１２０ａは、送受切替部１２、増幅器２１、ダウンコンバート部２２、Ａ／Ｄ変換部２３、ベースバンドフィルタ部２４、ベースバンドフィルタ部３３、Ｄ／Ａ変換部３４、アップコンバート部３５、及び増幅器３６を含む。ＯＮＵ機能部１５０は、フレーム変換部２５、Ｅ／Ｏ変換部２６、Ｏ／Ｅ変換部３１、及びフレーム変換部３２を含む。

関連技術のＢＢＵ１１０の装置構成例を図８に示す。ＢＢＵ１１０は、下りリンクの信号処理のため、チャネル品質情報を基に無線帯域割当／符号化率／変調方式を決定する無線帯域割当／符号化率／変調方式決定部９０と、決定された符号化率を基にユーザデータ及び制御情報に対して誤り訂正（ＦＥＣ：Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）符号化を行うＦＥＣ符号化部５３−４と、決定された変調方式を基にユーザデータ及び制御情報のビット系列を変調する一次変調部５３−３と、一次変調部の出力を所定の無線帯域へマッピングするマッピング部５３−２と、一次変調信号を二次変調する二次変調部５３−１と、二次変調部により出力されるＩＱデータとＢＢＵ−ＲＲＵ間の制御信号を多重するフレーム変換部５１と、電気信号を光信号に変換して送信するＥ／Ｏ変換部５２を有する。ここで、ＦＥＣ符号化部５３−４からマッピング部５３−２までの処理である一次変調は、ＱＰＳＫや１６ＱＡＭ等のシンボルマッピングである。二次変調部５３−１の処理である二次変調は、ＣＤＭＡ変調のための拡散やＯＦＤＭ変調のためのＩＦＦＴと考える事ができる。また、二次変調が存在せず一次変調のみ存在する場合もありえる。

またＢＢＵ１１０は、上りリンクの信号処理のため、光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換部４１と、受信信号からＢＢＵ−ＲＲＵ間の制御信号及びＩＱデータを取り出すフレーム変換部４２と、ＩＱデータに対して二次復調を行う二次復調部４３−１と、二次復調された信号の所定の無線帯域から信号を取り出すデマッピング部４３−２と、デマッピングされた信号に一次復調を行う一次復調部４３−３と、一次復調された信号に対してＦＥＣ復号化を行うＦＥＣ復号化部４３−４と、デマッピングされた信号の一部からチャネル品質情報を取り出すチャネル品質情報抽出部４３−５を有する。ここで、二次復調とは、二次変調部４３−１がＩＦＦＴ処理を行う場合にはＦＦＴ処理、二次変調部４３−１が拡散処理を行う場合は逆拡散処理を指す。デマッピング部４３−２からＦＥＣ復号化部４３−４までの処理である一次復調とは、一次変調されたＱＰＳＫや１６ＱＡＭ等のシンボルに対して硬判定／軟判定を行う処理を指す。また、二次変調部が存在しない場合は、二次復調部も存在しない。

ＢＢＵ１１０は、ＢＢＵ機能部１１０ａとＯＬＴ機能部１４０に分けられる。ＢＢＵ機能部１１０ａは、無線帯域割当／符号化率／変調方式決定部９０、ＦＥＣ符号化部５３−４、一次変調部５３−３、マッピング部５３−２と、一次変調信号を二次変調する二次変調部５３−１、二次復調部４３−１、デマッピング部４３−２、一次復調部４３−３、ＦＥＣ復号化部４３−４、及びチャネル品質情報抽出部４３−５を含む。ＯＬＴ機能部１４０は、フレーム変換部５１、Ｅ／Ｏ変換部５２、Ｏ／Ｅ変換部４１、及びフレーム変換部４２を含む。

ＣＰＲＩでＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）信号を伝送する場合を例に取ると、システム帯域幅２０ＭＨｚのシステムに対しては３０．７２ＭＨｚのサンプリング周波数が用いられ、またＩ軸とＱ軸のそれぞれに対するデジタルサンプリングにおいて上り信号は４〜２０ビット、下り信号は８〜２０ビットの量子化ビット数が適用される。またフレーム変換部ではフレーム全体の１／１６に制御信号が挿入され、さらに信号は８Ｂ／１０Ｂ符号化した後に伝送される。８Ｂ／１０Ｂ符号化とは、８ビットを１０ビットに変換する符号化処理である。

ＢＢＵ−ＲＲＵ間の帯域を有効に利用するため、送信される情報量を削減する処理（圧縮処理）を用いる場合も考えられる。例えば無線帯域の割当状況によっては、ＲＲＵに帰属する無線端末がいない場合もありえる。この場合には、ＢＢＵ−ＲＲＵ間で情報を伝送する必要が無い。そこで、無線帯域の割当状況に応じてＢＢＵ−ＲＲＵ間の信号送信を停止するような圧縮処理を行う事により、ＢＢＵ−ＲＲＵ間の帯域を有効利用できる。また、常にシステム帯域幅にわたり無線信号が存在するわけではない。無線帯域の割当状況によっては、システム帯域幅のうち一部の帯域にしか無線信号が存在しない場合もありえる。この時は、折り返し信号成分が所望信号成分の信号品質をほとんど劣化しないよう、サンプリング周波数を低減し、送信情報量を削減できる可能性がある。そこで、無線帯域の割当状況に応じて、ＢＢＵ−ＲＲＵ間で用いられるサンプリング周波数の値を低減するような圧縮処理を行う事により、ＢＢＵ−ＲＲＵ間の帯域を有効利用できる。

ＤＢＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ：動的帯域割当）により、ＰＯＮ区間の上りリンク用の帯域を動的に各ＲＲＵへ割り当てる事ができる。ＤＢＡでは、各ＯＮＵが送信バッファ量をＯＬＴへ送信し、ＯＬＴが収集したバッファ量から各ＯＮＵのデータ送信時刻及び時間を計算し、計算した情報を各ＯＮＵに通知し、各ＯＮＵが指定された時刻に指定された時間帯を用いてデータを送信する。これにより、通信トラヒックの少ないＢＢＵ−ＲＲＵ間に割り当てられる帯域幅を少なくし、通信トラヒックの多いＢＢＵ−ＲＲＵ間に割り当てる帯域幅を多くする事ができ、光アクセス区間の帯域を有効に利用できる。このようなシステムにおいては、ＰＯＮ区間の帯域を各ＢＢＵ−ＲＲＵ間の最大所要帯域の合計値より小さく設定しても、ほとんどの時間において帯域不足とならない。

これは、ＢＢＵが複数アンテナを搭載する一つのＲＲＵにデジタルＲｏＦ伝送する際も同じであり、各アンテナ宛のＩＱデータに対して個別に圧縮処理をかけると、ＢＢＵ−ＲＲＵ間の合計所要帯域の平均値が下がるため、ＢＢＵ−ＲＲＵ区間の帯域を各ＢＢＵ−アンテナ間の最大所要帯域の合計値より小さく設定しても、ほとんどの時間において帯域不足とならない。

圧縮処理を前提としたＢＢＵ−ＲＲＵ間伝送では、ＢＢＵ−ＲＲＵ間のトラヒックが瞬時的に増大し、ＢＢＵ−ＲＲＵ間の所要帯域の合計値がＢＢＵ−ＲＲＵ間の帯域の最大値（通信容量）を超える場合がある。この時、変調信号のＩＱデータの一部を伝送することができない。つまり、図９に示すよう、無線変調信号のある時間区間の信号を伝送できない。ＯＦＤＭのようなマルチチャネルシステムでは、周波数軸上には複数の無線端末の信号が存在しており、図９のように信号を伝送できない時間が存在すると、関連技術は全ての無線端末の信号を正しく復調できない可能性があるという課題がある。また、無線変調信号のある時間区間の信号の振幅値が急激に減少することで無線帯域が広がりスプリアス発生の可能性があるという課題もある。

そこで、本発明は、上記課題を解決するために、所要帯域がＢＢＵ−ＲＲＵ間の通信容量を超える場合であっても任意の無線端末の信号を正しく復調でき、スプリアス発生を防止できる分散型無線通信基地局システム及び分散型無線通信基地局システムの通信方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ＢＢＵ−ＲＲＵ間の伝送信号のサンプリング周波数を低減できるように無線周波数の無線帯域割当を変更し、サンプリング周波数を低減することで、所要帯域をＢＢＵ−ＲＲＵ間の通信容量以下とすることとした。

具体的には、本発明に係る分散型無線通信基地局システムは、無線端末と無線信号を送受信する基地局の機能が信号処理装置（ＢＢＵ：Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｕｎｉｔ）と無線装置（ＲＲＵ：Ｒｅｍｏｔｅ Ｒａｄｉｏ Ｕｎｉｔ）に分割され、前記ＢＢＵと前記ＲＲＵとを光ファイバで接続して前記ＢＢＵと前記ＲＲＵとの間の伝送信号を光信号でＲｏＦ（Ｒａｄｉｏ ｏｖｅｒ Ｆｉｂｅｒ）伝送する分散型無線通信基地局システムであって、
前記伝送信号の伝送量が増加して予め設定された第一の閾値に達したとき、前記無線端末に割り当てた無線周波数の無線帯域割当を変更する無線帯域割当変更機能と、
前記無線帯域割当変更機能が無線帯域割当を変更した後に前記伝送信号のサンプリング周波数を所定値から低下させるサンプリング周波数変更機能と、
前記伝送信号を受信した際にサンプリング周波数が前記所定値から低下しているときに、前記伝送信号のサンプリング周波数を所定値に復元するサンプリング周波数復元機能と、
を備えており、
前記無線帯域割当変更機能は、前記無線周波数が現在より密に配置されるように無線帯域割当を変更することを特徴とする。

具体的には、本発明に係る分散型無線通信基地局システムの通信方法は、無線端末と無線信号を送受信する基地局の機能が信号処理装置（ＢＢＵ：Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｕｎｉｔ）と無線装置（ＲＲＵ：Ｒｅｍｏｔｅ Ｒａｄｉｏ Ｕｎｉｔ）に分割され、前記ＢＢＵと前記ＲＲＵとを光ファイバで接続して前記ＢＢＵと前記ＲＲＵとの間の伝送信号を光信号でＲｏＦ（Ｒａｄｉｏ ｏｖｅｒ Ｆｉｂｅｒ）伝送する分散型無線通信基地局の通信方法であって、
前記伝送信号の伝送量が増加して予め設定された第一の閾値に達したとき、前記無線端末に割り当てた無線周波数の無線帯域割当を変更する無線帯域割当変更手順と、
前記無線帯域割当変更手順で無線帯域割当を変更した後に前記伝送信号のサンプリング周波数を所定値から低下させるサンプリング周波数変更手順と、
前記伝送信号を受信した際にサンプリング周波数が前記所定値から低下しているときに、前記伝送信号のサンプリング周波数を所定値に復元するサンプリング周波数復元手順と、
を行い、
前記無線帯域割当変更手順で、前記無線周波数が現在より密に配置されるように無線帯域割当を変更することを特徴とする。

本発明は、所要帯域が増加してＢＢＵ−ＲＲＵ間の通信容量を超えそうなとき、ＢＢＵ−ＲＲＵ間で伝送される信号に対して、サンプリング周波数低減可能なように周波数を変更する。そして、サンプリング周波数を低減する。これにより、本発明は、ＢＢＵ−ＲＲＵ間の所要帯域を通信容量以下に保つことができる。本発明は、一部の無線端末の伝送速度が低下する可能性があるが、図９のような、ある時間区間の全ての信号を伝送できない、という現象を回避することができる。

従って、本発明は、所要帯域がＢＢＵ−ＲＲＵ間の通信容量を超える場合であっても任意の無線端末の信号を正しく復調でき、スプリアス発生を防止できる分散型無線通信基地局システム及び分散型無線通信基地局システムの通信方法を提供することができる。

各無線端末へ割り当てる無線周波数を近接するように再配置することで、折り返し信号と所望信号の周波数間隔が広くなるため、所望信号の品質劣化が小さくなり、サンプリング周波数をより低減できる。

本発明に係る分散型無線通信基地局システムの前記無線帯域割当変更機能は、前記サンプリング周波数変更機能がサンプリング周波数を低下させた後の前記伝送信号の伝送量が第一の閾値以上である場合、無線帯域割当を繰り返し変更する。

本発明に係る分散型無線通信基地局システムの通信方法は、前記無線帯域割当変更手順で、前記サンプリング周波数変更機能がサンプリング周波数を低下させた後の前記伝送信号の伝送量が第一の閾値以上である場合、無線帯域割当を繰り返し変更する。

無線周波数の再配置を段階的に行うことでチャネル品質低下を最小限に止めることができる。

本発明に係る分散型無線通信基地局システムの前記無線帯域割当変更機能は、無線帯域割当を変更する繰り返し回数に上限を設けており、前記繰り返し回数が前記上限に達しても前記伝送信号の伝送量が第一の閾値以上である場合、一部の無線端末との無線信号を停止することができる。

本発明に係る分散型無線通信基地局システムの通信方法は、前記無線帯域割当変更手順で、無線帯域割当を変更する繰り返し回数に上限を設けており、前記繰り返し回数が前記上限に達しても前記伝送信号の伝送量が第一の閾値以上である場合、一部の無線端末との無線信号を停止することができる。

所要帯域が、無線周波数の再配置だけではＢＢＵ−ＲＲＵ間の通信容量に収まらない場合、一部の無線端末との無線信号を停止することで信号を伝送できない時間区間が発生することを回避できる。

本発明に係る分散型無線通信基地局システムの前記サンプリング周波数変更機能は、前記伝送信号のサンプリング周波数を所定値から低下させた後、前記伝送信号の伝送量が減少して予め設定された第二の閾値に達したとき、前記伝送信号のサンプリング周波数を所定値に回復することができる。

本発明に係る分散型無線通信基地局システムの通信方法は、前記サンプリング周波数変更手順で、前記伝送信号のサンプリング周波数を所定値から低下させた後、前記伝送信号の伝送量が減少して予め設定された第二の閾値に達したとき、前記伝送信号のサンプリング周波数を所定値に回復することができる。

本発明は、所要帯域が減少してＢＢＵ−ＲＲＵ間の通信容量を下回る場合、サンプリング周波数低減を解除する。ＢＢＵ−ＲＲＵ間の通信容量に余裕が生じた場合、すみやかにサンプリング周波数低減を解除し、通信品質に応じた無線周波数に戻すことで通信品質を回復させることができる。

本発明に係る分散型無線通信基地局システムの前記無線帯域割当変更機能は、前記一部の無線端末との無線信号を再開することができる。

本発明に係る分散型無線通信基地局システムの通信方法は、前記無線帯域割当変更手順で、前記一部の無線端末との無線信号を再開することができる。

ＢＢＵ−ＲＲＵ間の通信容量に余裕が生じた場合、停止していた無線信号を回復させることで、全ての無線端末の信号を伝送可能とする。

本発明は、所要帯域がＢＢＵ−ＲＲＵ間の通信容量を超える場合であっても任意の無線端末の信号を正しく復調でき、スプリアス発生を防止できる分散型無線通信基地局システム及び分散型無線通信基地局システムの通信方法を提供することができる。

本発明に係る分散型無線通信基地局システムが備えるＲＲＵを説明する図である。 本発明に係る分散型無線通信基地局システムが備えるＢＢＵを説明する図である。 本発明に係る分散型無線通信基地局システムの動作例を説明する図である。 本発明に係る分散型無線通信基地局システムの通信方法を説明するフローチャートである。 本発明に係る分散型無線通信基地局システムの構成を説明する図である。 ＬＴＥシステムの無線帯域割当手法を説明する図である。 関連技術の分散型無線通信基地局システムが備えるＲＲＵを説明する図である。 関連技術の分散型無線通信基地局システムが備えるＢＢＵを説明する図である。 本発明の課題を説明する図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
本実施形態の分散型無線通信基地局システムは、無線端末と無線信号を送受信する基地局の機能が信号処理装置（ＢＢＵ：Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｕｎｉｔ）と無線装置（ＲＲＵ：Ｒｅｍｏｔｅ Ｒａｄｉｏ Ｕｎｉｔ）に分割され、前記ＢＢＵと前記ＲＲＵとを光ファイバで接続して前記ＢＢＵと前記ＲＲＵとの間の伝送信号を光信号でＲｏＦ（Ｒａｄｉｏ ｏｖｅｒ Ｆｉｂｅｒ）伝送する分散型無線通信基地局システムであって、
前記伝送信号の伝送量が増加して予め設定された第一の閾値に達したとき、前記無線端末に割り当てた無線周波数の無線帯域割当を変更する無線帯域割当変更機能と、
前記無線帯域割当変更機能が無線帯域割当を変更した後に前記伝送信号のサンプリング周波数を所定値から低下させるサンプリング周波数変更機能と、
前記伝送信号を受信した際にサンプリング周波数が前記所定値から低下しているときに、前記伝送信号のサンプリング周波数を所定値に復元するサンプリング周波数復元機能と、
を備えることを特徴とする。

本実施形態の分散型無線通信基地局システムの通信方法は、無線端末と無線信号を送受信する基地局の機能が信号処理装置（ＢＢＵ：Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｕｎｉｔ）と無線装置（ＲＲＵ：Ｒｅｍｏｔｅ Ｒａｄｉｏ Ｕｎｉｔ）に分割され、前記ＢＢＵと前記ＲＲＵとを光ファイバで接続して前記ＢＢＵと前記ＲＲＵとの間の伝送信号を光信号でＲｏＦ（Ｒａｄｉｏ ｏｖｅｒ Ｆｉｂｅｒ）伝送する分散型無線通信基地局の通信方法であって、
前記伝送信号の伝送量が増加して予め設定された第一の閾値に達したとき、前記無線端末に割り当てた無線周波数の無線帯域割当を変更する無線帯域割当変更手順と、
前記無線帯域割当変更手順で無線帯域割当を変更した後に前記伝送信号のサンプリング周波数を所定値から低下させるサンプリング周波数変更手順と、
前記伝送信号を受信した際にサンプリング周波数が前記所定値から低下しているときに、前記伝送信号のサンプリング周波数を所定値に復元するサンプリング周波数復元手順と、
を行うことを特徴とする。

図５は、本実施形態の分散型無線通信基地局システム３０１の構成を説明する図である。分散型無線通信基地局システム３０１は、ＢＢＵ１１０と複数のＲＲＵ１２０との間をＰＯＮシステム１３０で接続する。

詳細には、分散型無線通信基地局システム３０１は、１つのＢＢＵ１１０と複数のＲＲＵ１２０とを接続し、ＢＢＵ１１０とＲＲＵ１２０との間を光信号でＲｏＦ伝送するＰＯＮシステム１３０と、
ＰＯＮシステム１３０のＢＢＵ側にあり、ＢＢＵ１１０で扱う信号形式とＰＯＮシステム１３０で伝送可能な信号形式とを相互変換し、ＰＯＮシステム１３０での光信号の衝突を回避する送信タイミングを制御するＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）機能部１４０と、
ＰＯＮシステム１３０の前記ＲＲＵ側にあり、ＲＲＵ１２０で扱う信号形式とＰＯＮシステム１３０で伝送可能な信号形式とを相互変換し、ＯＬＴ機能部１４０から指示されたタイミングで上り光信号を送信するＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）機能部１５０と、
を備える。

例えば、ＰＯＮシステム１３０としてＧＥ−ＰＯＮ（ＩＥＥＥ８０２．３ａｈ）、１０Ｇ−ＥＰＯＮ（ＩＥＥＥ８０２．３ａｖ）等のＴＤＭ−ＰＯＮシステムを適用する場合を考えると、ＯＬＴ機能部１４０とは、下りリンクにおいてＢＢＵ１１０が出力するＩＱデータをＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームにマッピングして所定のタイミングで送信する機能や、上りリンクにおいて受信したＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームからＩＱデータを抽出する機能を含む。一方、ＯＮＵ機能部１５０とは、下りリンクにおいて受信したＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームからＩＱデータを抽出する機能や、上りリンクにおいてＲＲＵ１２０が出力するＩＱデータをＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームにマッピングして所定のタイミングで送信する機能を含む。

ＲＲＵ１２０の装置構成例を図１に示す。ＲＲＵ１２０は、ＲＲＵ機能部１２０ａとＯＮＵ機能部１５０に分けられる。ＲＲＵ機能部１２０ａは、図７のＲＲＵ１２０ａの構成に、伸長情報（下り）抽出部８５、圧縮情報（上り）抽出部８６、圧縮部８２、伸長部８１、及びベースバンドフィルタ部３３−１をさらに備える。

伸長情報（下り）抽出部８５及び圧縮情報（上り）抽出部８６は、ＢＢＵ１１０が送信した圧縮／伸長情報をフレーム変換部３２で取り出す。圧縮部８２は、前記圧縮情報に基づきベースバンドフィルタ部（上り）２４の出力信号に対してサンプリング周波数を低減する。伸長部８１は、前記伸長情報に基づきＢＢＵ１１０で低減されたＩＱデータのサンプリング周波数を元のサンプリング周波数に戻す。ベースバンドフィルタ部３３−１は、前記伸長情報に基づき伸長部８１が出力した信号に対してエイリアス信号（折り返し信号）成分を抑圧する。

関連技術のＲＲＵ機能部１２０ａもベースバンドフィルタ部３３を有している。本実施形態のベースバンドフィルタ部３３−１は、ベースバンドフィルタ部３３の機能にエイリアス信号成分を抑圧するという機能が追加されている。

圧縮部８２は、上りリンクに対する前記サンプリング周波数変更機能にあたる。伸長部８１及びベースバンドフィルタ部３３−１は、下りリンクに対する前記サンプリング周波数復元機能にあたる。

ＢＢＵ１１０の装置構成例を図２に示す。ＢＢＵ１１０は、ＢＢＵ機能部１１０ａとＯＬＴ機能部１４０に分けられる。ＢＢＵ機能部１１０ａは、図８のＢＢＵ機能部１１０ａの構成に、伸長部８４、圧縮部８３、所要帯域算出部９２、及び圧縮／伸長制御部９１をさらに備える。

ＢＢＵ１１０は、上りリンク及び下りリンクの信号処理のため、ＢＢＵ−ＲＲＵ間の下り、上り双方の所要帯域を計算する所要帯域算出部９２を有し、所要帯域算出部９２の算出した所要帯域がＢＢＵ−ＲＲＵ間の通信容量を超えないように無線帯域割当／符号化率／変調方式決定部９０で無線帯域割当を決定する。所要帯域の合計値は、無線帯域割当／符号化率／変調方式決定部９０の出力を基に算出しても良いし、上りリンクに際してはＲＲＵ１２０側から送信される帯域要求を基に算出しても良い。

より詳細に説明する。所要帯域算出部９２は、上りリンク及び下りリンクの信号処理のため、無線帯域割当／符号化率／変調方式決定部９０で決定された無線帯域割当情報に基づいてＢＢＵ−ＲＲＵ間の下りと上り双方の所要帯域を計算する。また、無線帯域割当／符号化率／変調方式決定部９０は、ＢＢＵ１１０とＲＲＵ１２０との間の通信容量に基づく第一の閾値を持つ。第一の閾値は当該通信容量以下に設定されている。無線帯域割当／符号化率／変調方式決定部９０は、所要帯域算出部９２が計算した所要帯域と第一の閾値とを比較し、所要帯域が第一の閾値に達したとき、無線帯域割当変更及びサンプリング周波数の低減の指示を行う。

具体的には、無線帯域割当／符号化率／変調方式決定部９０は、所要帯域が第一の閾値に達したとき、マッピング部５３−２へ、現在の無線帯域割り当てからサンプリング周波数を低減可能な無線帯域割り当てへ変更する無線帯域割当変更指示を出す。マッピング部５３−２は、無線帯域割当／符号化率／変調方式決定部９０が決定した無線帯域割当に基づき、無線周波数の再配置を行う。無線帯域割当／符号化率／変調方式決定部９０は決定した無線帯域割当をＲＲＵ１２０へも通知する。

また、無線帯域割当／符号化率／変調方式決定部９０は、所要帯域が第一の閾値に達したとき、圧縮／伸長制御部９１へ、下りリンク及び上りリンクのサンプリング周波数を低減する指示を出す。サンプリング周波数の低減量は、帯域割り当ての変更状態に応じて変化する。圧縮／伸長制御部９１は、サンプリング周波数低減指示を受け、圧縮部８３へ下り信号のサンプリング周波数を低減する指示を行う。圧縮部８３は、圧縮／伸長制御部９１からのサンプリング周波数低減指示に基づき、二次変調部５３−１の出力信号のサンプリング周波数を低減する。

また、圧縮／伸長制御部９１は、下り信号のサンプリング周波数が低減されていることを通知する伸長情報を生成する。さらに、圧縮／伸長制御部９１は、ＲＲＵ１２０で上り信号のサンプリング周波数を低減する指示である圧縮情報を生成する。圧縮／伸長制御部９１が生成した伸長情報及び圧縮情報は、フレーム変換部５１で多重されてＲＲＵ１２０へ送信される。ＲＲＵ１２０は、伸長情報を受信することで下りリンクのサンプリング周波数が低減されているか否かを判断し、圧縮情報を受信することで上りリンクのサンプリング周波数を低減するか否かを判断できる。

また、圧縮／伸長制御部９１は、サンプリング周波数低減指示を受け、伸長部８４へ、ＲＲＵ１２０で低減された上り信号のサンプリング周波数を元に戻す指示を行う。伸長部８４は、圧縮／伸長制御部９１からのサンプリング復元指示に基づき、フレーム変換部４２の出力信号のサンプリング周波数を元に戻す。

無線帯域割当／符号化率／変調方式決定部９０及び圧縮／伸長制御部９１は、下り及び上りリンクに対する前記無線帯域割当変更機能にあたる。圧縮部８３は、下りリンクに対する前記サンプリング周波数変更機能にあたる。伸長部８４は、上りリンクに対する前記サンプリング周波数復元機能にあたる。

なお、無線帯域割当変更及びサンプリング周波数低減は、所要帯域に応じて動的に変化させてもよい。また、無線帯域割当変更及びサンプリング周波数低減は、シンボル毎（図６の例であれば、７１．４μｓ毎）に判断してもよいし、スケジューリング周期の整数倍毎に判断してもよい。

図３は、分散型無線通信基地局システム３０１の動作例を説明する図である。無線帯域割当変更機能は、無線周波数が現在より密に配置されるように無線帯域割当を変更する。ＢＢＵ１１０は、所要帯域がＢＢＵ−ＲＲＵ間の通信容量（又は第一の閾値）を超える場合、サンプリング周波数を低減できるように無線帯域割当を変更する。例えば、図３（ａ）から図３（ｂ）のように、各無線端末の信号をなるべく近い周波数位置に再配置すれば、折り返し信号と所望信号の周波数間隔が広くなるため、所望信号の品質劣化が小さくなり、サンプリング周波数をより低減できる。

図４は、分散型無線通信基地局システム３０１の通信方法を説明するフローチャートである。本通信方法の開始（ステップＳ０１）とともに、繰り返し回数ｉ＝０をセットする（ステップＳ０２）。無線帯域割当／符号化率／変調方式決定部９０は決定した無線帯域割当情報を所要帯域算出部９２に通知する。所要帯域算出部９２は所要帯域を算出し（ステップＳ０３）、所要帯域がＢＢＵ−ＲＲＵ間の通信容量以下か否かを判定する（ステップＳ０４）。所要帯域がＢＢＵ−ＲＲＵ間の通信容量以下であれば通信を開始する（ステップＳ０５）。所要帯域がＢＢＵ−ＲＲＵ間の通信容量以上であれば、ｉに１を加算し（ステップＳ０６）、繰り返し回数の上限値ｉ_ｔｈと比較する。ｉがｉ_ｔｈより小さければ、所要帯域算出部９２は無線帯域割当／符号化率／変調方式決定部９０に対して、無線帯域割当の変更要請を出す。

無線帯域割当／符号化率／変調方式決定部９０は当該変更要請を受けて無線端末の信号周波数位置を変更する指示をマッピング部５３−２へ出す（ステップＳ０８）。なお、ステップＳ０８において、無線帯域割当／符号化率／変調方式決定部９０がどの無線端末の信号の周波数位置を変更するかは任意である。ランダムに選択しても良いし、優先度の低い無線信号を選択しても良いし、無線区間のダイバーシチ利用の有無等により選択しても良い。この際、セミパーシステントスケジューリング等により、しばらく同じ周波数位置の無線帯域を割り当てられている無線端末が存在する場合は、その無線端末の信号の周波数位置を変更しないこととしても良い。

無線帯域割当変更機能は、サンプリング周波数変更機能がサンプリング周波数を低下させた後の伝送信号の伝送量が第一の閾値以上である場合、無線帯域割当を繰り返し変更する。ステップＳ０８の後、再び所要帯域を所要帯域算出部９２で算出し（ステップＳ０３から再実行）、所要帯域がＢＢＵ−ＲＲＵ間の通信容量以下となるまで（ステップＳ０５）、この動作をｉが上限値ｉ_ｔｈに達するまで繰り返す。この上限値ｉ_ｔｈは任意に設定でき、動作のたびに周波数位置を変更する無線信号の数を増やす、または各無線端末の所要チャネル品質を下げる等しても良い。ここで、所要チャネル品質を下げるとは、例えば、図６において、ある無線端末には通常複数のＲＢが割り当てられるところ、１つのＲＢのみ割り当てるようなことを指す。

無線帯域割当変更機能は、無線帯域割当を変更する繰り返し回数に上限を設けており、繰り返し回数ｉが上限値ｉ_ｔｈに達しても前記伝送信号の伝送量が第一の閾値以上である場合、一部の無線端末との無線信号を停止する。ｉが上限値ｉ_ｔｈに達しても所要帯域が通信容量以下とならない場合には、任意の無線端末の信号を停止し（ステップＳ０９）、繰り返し回数ｉ＝０にセットしなおし（ステップＳ１０）、再度無線帯域割当を行う（ステップＳ０８）。ステップＳ０９での信号の停止は、無線帯域割当／符号化率／変調方式決定部９０が当該無線端末への帯域割当を行わない等の方法がある。なお、信号を停止された無線端末への信号及び無線端末からの信号は、後に再送処理がなされる。

なお、ステップＳ０９において、優先度が付加されている無線信号が存在する場合、優先度の高い信号に対する影響が最小化されるよう（優先度の高い信号を停止しないように）、停止する信号を決定する。例えば、信号のＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）順に高い信号を停止しないように決定してもよいし、高いスループットが求められる変調方式の信号が停止しないように決定してもよい。

分散型無線通信基地局システム３０１は、図３のように周波数軸上で無線端末への無線周波数の再配置をし、サンプリング周波数の低減を行うめ、ＢＢＵ１１０とＲＲＵ１２０との間の伝送量を通信容量以内とすることができ、図９のような、ある時間区間のＩＱデータを伝送できないことを回避できる。従って、分散型無線通信基地局システム３０１は、関連技術のように一部信号を伝送できずに振幅値が急激に低下して発生するスプリアスを抑えられる。

本実施形態の分散型無線通信基地局システムの前記サンプリング周波数変更機能は、前記伝送信号のサンプリング周波数を所定値から低下させた後、前記伝送信号の伝送量が減少して予め設定された第二の閾値に達したとき、前記伝送信号のサンプリング周波数を所定値に回復する。

本実施形態の分散型無線通信基地局システムの通信方法は、前記サンプリング周波数変更手順で、前記伝送信号のサンプリング周波数を所定値から低下させた後、前記伝送信号の伝送量が減少して予め設定された第二の閾値に達したとき、前記伝送信号のサンプリング周波数を所定値に回復する。

ＢＢＵ−ＲＲＵ間の下りと上り双方の所要帯域が通信容量を超え、無線帯域割当変更及びサンプリング周波数低減がなされた後、ＢＢＵ−ＲＲＵ間の下りと上り双方の所要帯域が低下して通信容量を下回った場合、サンプリング周波数を回復させる必要がある。このため、圧縮／伸長制御部９１は、ＢＢＵ１１０とＲＲＵ１２０との間の通信容量に基づく第二の閾値を持つ。第二の閾値は当該通信容量以下且つ第一の閾値以下に設定されている。そして、圧縮／伸長制御部９１は、所要帯域算出部９２が計算した所要帯域と第二の閾値とを比較し、所要帯域が第二の閾値を下回ったとき、サンプリング周波数の低減の解除指示を行う。具体的には、圧縮／伸長制御部９１は、圧縮部８３にサンプリング周波数の低減を中止する指示を出す。また、ＲＲＵ機能部１２０ａへサンプリング周波数の低減を中止した旨のサンプリング周波数情報を送信する。さらに、圧縮／伸長制御部９１は、伸長部８４にサンプリング周波数の復元を中止する指示を出す。このとき、無線帯域割当／符号化率／変調方式決定部９０は、チャネル品質を下げている無線端末がある場合、チャネル品質を戻すように無線帯域割当を変更する。

ステップＳ０９で無線端末の信号の送信を停止している場合、上述のようにサンプリング周波数の低減を中止する際、無線帯域割当変更機能は、一部の無線端末との無線信号を再開する。

以下は、本実施形態の分散型無線通信基地局システムを説明したものである。
＜課題＞
関連技術では、ＢＢＵ−ＲＲＵ間のトラヒックが瞬時的に増大した際、ＢＢＵ−ＲＲＵ間の所要帯域が通信容量を超え、すべての無線端末の信号を正しく復調できない可能性がある。

＜解決手段＞
ＢＢＵ−ＲＲＵ間の所要帯域が通信容量以下となるように、無線帯域の周波数位置を変更してサンプリング周波数を低減することで、一部無線端末の信号を品質劣化無く伝送することができる。

＜効果＞
本実施形態は、サンプリング周波数を低減できるように無線帯域の周波数位置に制限をかけることで、ＢＢＵ−ＲＲＵ間の所要帯域を減少する事ができる。

１１：アンテナ
１２：送受切替部
２１：増幅器
２２：ダウンコンバート部
２３：Ａ／Ｄ変換部
２４：ベースバンドフィルタ部（上り）
２５：フレーム変換部
２６：Ｅ／Ｏ変換部
３１：Ｏ／Ｅ変換部
３２：フレーム変換部
３３、３３−１：ベースバンドフィルタ部（下り）
３４：Ｄ／Ａ変換部
３５：アップコンバート部
３６：増幅器
４１：Ｏ／Ｅ変換部
４２：フレーム変換部
４３：変復調部
４３−１：二次復調部
４３−２：デマッピング部
４３−３：一次復調部
４３−４：ＦＥＣ復号化部
４３−５：チャネル品質情報抽出部
５１：フレーム変換部
５３−１：二次変調部
５３−２：マッピング部
５３−３：一次変調部
５３−４：ＦＥＣ符号化部
５２：Ｅ／Ｏ変換部
８１：伸長部
８２：圧縮部
８３：圧縮部
８４：伸長部
８５：伸長情報（下り）抽出部
８６：圧縮情報（上り）抽出部
９０：無線帯域割当／符号化率／変調方式決定部
９１：圧縮／伸長制御部
９２：所要帯域算出部（下り、上り）
１１０、１１１：ＢＢＵ
１１０ａ：ＢＢＵ機能部
１２０、１２１：ＲＲＵ
１２０ａ：ＲＲＵ機能部
１３０：ＰＯＮシステム
１４０：ＯＬＴ機能部
１５０：ＯＮＵ機能部
３０１：分散型無線通信基地局システム

Claims (10)

1. 無線端末と無線信号を送受信する基地局の機能が信号処理装置（ＢＢＵ：Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｕｎｉｔ）と無線装置（ＲＲＵ：Ｒｅｍｏｔｅ Ｒａｄｉｏ Ｕｎｉｔ）に分割され、前記ＢＢＵと前記ＲＲＵとを光ファイバで接続して前記ＢＢＵと前記ＲＲＵとの間の伝送信号を光信号でＲｏＦ（Ｒａｄｉｏ ｏｖｅｒ Ｆｉｂｅｒ）伝送する分散型無線通信基地局システムであって、
   前記伝送信号の伝送量が増加して予め設定された第一の閾値に達したとき、前記無線端末に割り当てた無線周波数の無線帯域割当を変更する無線帯域割当変更機能と、
   前記無線帯域割当変更機能が無線帯域割当を変更した後に前記伝送信号のサンプリング周波数を所定値から低下させるサンプリング周波数変更機能と、
   前記伝送信号を受信した際にサンプリング周波数が前記所定値から低下しているときに、前記伝送信号のサンプリング周波数を所定値に復元するサンプリング周波数復元機能と、
   を備えており、
   前記無線帯域割当変更機能は、前記無線周波数が現在より密に配置されるように無線帯域割当を変更することを特徴とする分散型無線通信基地局システム。
2. 前記無線帯域割当変更機能は、前記サンプリング周波数変更機能がサンプリング周波数を低下させた後の前記伝送信号の伝送量が第一の閾値以上である場合、無線帯域割当を繰り返し変更することを特徴とする請求項１に記載の分散型無線通信基地局システム。
3. 前記無線帯域割当変更機能は、無線帯域割当を変更する繰り返し回数に上限を設けており、前記繰り返し回数が前記上限に達しても前記伝送信号の伝送量が第一の閾値以上である場合、一部の無線端末との無線信号を停止することを特徴とする請求項２に記載の分散型無線通信基地局システム。
4. 前記サンプリング周波数変更機能は、前記伝送信号のサンプリング周波数を所定値から低下させた後、前記伝送信号の伝送量が減少して予め設定された第二の閾値に達したとき、前記伝送信号のサンプリング周波数を所定値に回復することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の分散型無線通信基地局システム。
5. 前記無線帯域割当変更機能は、前記一部の無線端末との無線信号を再開することを特徴とする請求項３を引用する請求項４に記載の分散型無線通信基地局システム。
6. 無線端末と無線信号を送受信する基地局の機能が信号処理装置（ＢＢＵ：Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｕｎｉｔ）と無線装置（ＲＲＵ：Ｒｅｍｏｔｅ Ｒａｄｉｏ Ｕｎｉｔ）に分割され、前記ＢＢＵと前記ＲＲＵとを光ファイバで接続して前記ＢＢＵと前記ＲＲＵとの間の伝送信号を光信号でＲｏＦ（Ｒａｄｉｏ ｏｖｅｒ Ｆｉｂｅｒ）伝送する分散型無線通信基地局の通信方法であって、
   前記伝送信号の伝送量が増加して予め設定された第一の閾値に達したとき、前記無線端末に割り当てた無線周波数の無線帯域割当を変更する無線帯域割当変更手順と、
   前記無線帯域割当変更手順で無線帯域割当を変更した後に前記伝送信号のサンプリング周波数を所定値から低下させるサンプリング周波数変更手順と、
   前記伝送信号を受信した際にサンプリング周波数が前記所定値から低下しているときに、前記伝送信号のサンプリング周波数を所定値に復元するサンプリング周波数復元手順と、
   を行い、
   前記無線帯域割当変更手順で、前記無線周波数が現在より密に配置されるように無線帯域割当を変更することを特徴とする分散型無線通信基地局の通信方法。
7. 前記無線帯域割当変更手順で、前記サンプリング周波数変更機能がサンプリング周波数を低下させた後の前記伝送信号の伝送量が第一の閾値以上である場合、無線帯域割当を繰り返し変更することを特徴とする請求項６に記載の分散型無線通信基地局の通信方法。
8. 前記無線帯域割当変更手順で、無線帯域割当を変更する繰り返し回数に上限を設けており、前記繰り返し回数が前記上限に達しても前記伝送信号の伝送量が第一の閾値以上である場合、一部の無線端末との無線信号を停止することを特徴とする請求項７に記載の分散型無線通信基地局の通信方法。
9. 前記サンプリング周波数変更手順で、前記伝送信号のサンプリング周波数を所定値から低下させた後、前記伝送信号の伝送量が減少して予め設定された第二の閾値に達したとき、前記伝送信号のサンプリング周波数を所定値に回復することを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の分散型無線通信基地局の通信方法。
10. 前記無線帯域割当変更手順で、前記一部の無線端末との無線信号を再開することを特徴とする請求項８を引用する請求項９に記載の分散型無線通信基地局の通信方法。

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