TWI538535B - 基地台及其換手方法 - Google Patents

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盛謹揚
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Description

基地台及其換手方法
本發明係關於一種用於一通訊系統之基地台及其換手方法。更詳細地說，本發明之基地台係根據一參考訊號接收品質變化量，動態地計算一下一回報週期、估算一下一參考訊號接收品質以及一第一門檻值，以作為觸發換手決策程序之依據。
隨著網路技術的發展，無線通訊技術已廣泛地被應用在日常生活中。為滿足使用者在不同使用環境下對於資料傳輸的各種需求，不同的通訊傳輸技術以及標準因應發展。第三代夥伴計畫演進通用陸地無線接取(3rd Generation Partnership Project Evolved Universal Terrestrial Radio Access；3GPP E-UTRA)標準為近年來蓬勃發展的通訊系統之一。
目前3GPP E-UTRA標準中的換手(handoff)機制係基於一固定週期，確認使用者設備(user equipment；UE)目前的參考訊號接收品質，並以一固定的參考訊號接收品質作為觸發換手之門檻值，而將訊號強度接收品質與門檻值進行比較，以決定是否進行換手程序。詳言之，基於一固定週期，基地台週期性地傳送量測控制訊息(measurement control message；MCM)，要求使用者設備監測目前的參考訊號接收品質，並根據所監測的參考訊號接收品質，回傳一量測回報訊息(measurement report message；MRM)至基地台。當目前的參考訊號接收品質低於觸發換之手門檻值時，則啟動換手程序。
然而，於3GPP E-UTRA標準中，因使用固定的參考訊號接 收品質作為觸發換手之門檻值，並將其作為換手決策之依據，故可能會發生乒乓效應(Ping-Pong effect)或太晚換手的情況。乒乓效應係發生於使用者設備接近基地台邊緣時，在邊緣地區來回折返，而造成不斷換手。此外，當使用者設備移動速度較快時，因參考訊號接收品質變化量太大，將導致在換手程序中，參考訊號接收品質下降幅度過快，故使得連線發生中斷，無法完成換手程序。
有鑑於此，如何提供一種換手機制，適時地觸發換手程序， 避免乒乓效應或太晚換手的情況發生，乃為業界亟待解決的問題。
本發明之目的在於提供一種換手機制，其可動態地調整觸發換手之門檻值，並藉由計算使用者設備之訊號接收品質變化量，以作為換手決策的考量。如此一來，透過本發明之換手機制，能適時地觸發換手程序，以將觸發換手程序最佳化，進而避免乒乓效應或太晚換手的情況發生，提升系統進行換手程序的效能。
為達上述目的，本發明揭露一種用於一通訊系統之基地台。該基地台包含一收發器以及一處理器。該收發器用以自一無線裝置接收一量測回報訊息，該量測回報訊息具有一目前參考訊號接收品質(Reference Signal Received Quality；RSRQ)。該處理器電性連接至該收發器，並用以執行下列步驟：(a)判斷該目前參考訊號接收品質是否大於一第一門檻值；(b) 當該目前參考訊號接收品質大於該第一門檻值時，根據一目前參考訊號接收品質變化量、一前次參考訊號接收品質變化量、一目前回報週期及一預設回報週期，而計算一下一回報週期，其中該處理器係根據該下一回報週期，致能該收發器傳送一第一量測控制訊息(measurement control message；MCM)；(c)判斷該目前參考訊號接收品質變化量是否小於零；(d)當該目前參考訊號接收品質變化量小於零時，根據該目前參考訊號接收品質變化量、該目前參考訊號接收品質、該目前回報週期及該下一回報週期，估算一下一參考訊號接收品質，並根據一第二門檻值、一換手時間(handoff time)、該目前回報週期及該目前參考訊號接收品質變化量，調整該第一門檻值；(e)判斷該下一參考訊號接收品質是否小於該第一門檻值；(f)當該下一參考訊號接收品質小於該第一門檻值時，判斷該下一參考訊號接收品質是否小於或等於該第二門檻值；以及(g)當該下一參考訊號接收品質小於或等於該第二門檻值時，根據該目前參考訊號接收品質、該目前回報週期、該第一門檻值以及該目前參考訊號接收品質變化量，計算一換手要求時間，其中該處理器係根據該換手要求時間，致能該收發器傳送包含一換手要求之一第二量測控制訊息至該無線裝置。
此外，本發明更揭露一種換手方法，其適用於一基地台。該 基地台用於一通訊系統且包含一收發器以及一處理器。該收發器自一無線裝置接收一量測回報訊息，該量測回報訊息具有一目前參考訊號接收品質(Reference Signal Received Quality；RSRQ)。該處理器電性連接至該收發器。該換手方法由該處理器執行且包含下列步驟：(a)判斷該目前參考訊號接收品質是否大於一第一門檻值；(b)當該目前參考訊號接收品質大於該第 一門檻值時，根據一目前參考訊號接收品質變化量、一前次參考訊號接收品質變化量、一目前回報週期及一預設回報週期，而計算一下一回報週期，其中，該處理器係根據該下一回報週期，致能該收發器傳送一第一量測控制訊息(measurement control message；MCM)；(c)判斷該目前參考訊號接收品質變化量是否小於零；(d)當該目前參考訊號接收品質變化量小於零時，根據該目前參考訊號接收品質變化量、該目前參考訊號接收品質、該目前回報週期及該下一回報週期，估算一下一參考訊號接收品質，並根據一第二門檻值、一換手時間(handoff time)、該目前回報週期及該目前參考訊號接收品質變化量，調整該第一門檻值；(e)判斷該下一參考訊號接收品質是否小於該第一門檻值；(f)當該下一參考訊號接收品質小於該第一門檻值時，判斷該下一參考訊號接收品質是否小於或等於該第二門檻值；以及(g)當該下一參考訊號接收品質小於或等於該第二門檻值時，根據該目前參考訊號接收品質、該目前回報週期、該第一門檻值以及該目前參考訊號接收品質變化量，計算一換手要求時間，其中，該處理器係根據該換手要求時間，致能該收發器傳送包含一換手要求之一第二量測控制訊息至該無線裝置。
在參閱圖式及隨後描述之實施方式後，此技術領域具有通常 知識者便可瞭解本發明之其他目的，以及本發明之技術手段及實施態樣。
1‧‧‧基地台
10‧‧‧量測回報訊息
11‧‧‧收發器
12‧‧‧第一量測控制訊息
13‧‧‧處理器
14‧‧‧第二量測控制訊息
第1圖係為本發明第一實施例及第二實施例之基地台1之示意圖；以及第2A及2B圖係為本發明第一實施例及第二實施例之換手方法之流程 圖。
以下將透過實施方式來解釋本發明之內容。本發明係關於一種用於通訊系統之基地台及其換手方法。須說明者，本發明的實施例並非用以限制本發明須在如實施例所述之任何特定的環境、應用或特殊方式方能實施。因此，有關實施例之說明僅為闡釋本發明之目的，而非用以限制本發明，且本案所請求之範圍，以申請專利範圍為準。除此之外，於以下實施例及圖式中，與本發明非直接相關之元件已省略而未繪示，且以下圖式中各元件間之尺寸關係僅為求容易瞭解，非用以限制實際比例。
本發明之第一實施例請參照第1圖及第2A、2B圖。第1圖係為本發明之一基地台1之示意圖，而第2A、2B圖係為適用於基地台1之一換手方法之流程圖。如第1圖所示，基地台1包含一收發器11以及一處理器13。基地台1係與一無線裝置(圖未繪示)連線。無線裝置可為一智慧型手機、一平板電腦、或其他可與基地台1進行無線連線之任何裝置。
收發器11用以自無線裝置接收一量測回報訊息10。量測回報訊息10具有一目前參考訊號接收品質(Reference Signal Received Quality；RSRQ)。具體而言，RSRQ係用來表示無線裝置相對於基地台1之接收訊號強度，其可為訊號對干擾與雜訊比(signal-to-interference-plus-noise ratio；SINR)表示。處理器13電性連接至收發器11，並用以執行一系列步驟，即如第2A圖、第2B圖所示，以決定是否觸發換手程序。
首先，於步驟201中，處理器13判斷收發器11自無線裝置所接收之目前參考訊號接收品質是否大於一第一門檻值，以決定此刻是否須 考慮進行換手程序。第一門檻值係為觸發換手之一門檻值，且其初始值係由基地台1所制定(例如：依據3GPP E-UTRA標準所制定)。當目前參考訊號接收品質大於第一門檻值時，則處理器13執行步驟203。
於步驟203中，處理器13根據一目前參考訊號接收品質變化量、一前次參考訊號接收品質變化量、一目前回報週期及一預設回報週期，而計算一下一回報週期。處理器13係根據下一回報週期，致能收發器11傳送一第一量測控制訊息(measurement control message；MCM)12至無線裝置。詳細地說，目前參考訊號接收品質變化量以及前次參考訊號接收品質變化量係表示無線裝置所接收到訊號強度的變化，而預設回報週期係為3GPP E-UTRA標準中所規定的回報週期，即傳送量測控制訊息至無線裝置之一預設週期。
接著，於步驟205中，處理器13判斷目前參考訊號接收品質變化量是否小於零，藉以判斷無線裝置接收訊號的狀況。當目前參考訊號接收品質變化量大於零時，表示無線裝置所接收之訊號強度係處於增強的狀態，此時，則處理器13返回執行步驟201。反之，當目前參考訊號接收品質變化量小於零時，表示無線裝置所接收之訊號強度係為減弱的狀態，則處理器13接著執行步驟207。
在步驟207中，處理器13根據目前參考訊號接收品質變化量、目前參考訊號接收品質、目前回報週期及下一回報週期，估算一下一參考訊號接收品質，並根據一第二門檻值、一換手時間(handoff time)、目前回報週期及目前參考訊號接收品質變化量，調整第一門檻值。須說明者，換手時間係進行換手程序所需的時間，以及第二門檻值及換手時間係為固 定值且依據3GPP E-UTRA標準所制定。
接著，於步驟209中，處理器13進一步判斷由步驟207所估算之下一參考訊號接收品質是否小於第一門檻值，藉此初步判斷下一回報週期後是否需考慮進行換手程序。需說明者，於步驟209，第一門檻值係已在步驟207中被調整過。然後，當下一參考訊號接收品質小於此第一門檻值時，則處理器13執行步驟211；反之，處理器13則返回執行步驟201。
於步驟211中，則處理器13更進一步判斷下一參考訊號接收品質是否小於或等於第二門檻值，藉此初步判斷換手程序中是否發生連線中斷。當下一參考訊號接收品質小於或等於第二門檻值時，則處理器13執行步驟213；反之，處理器13則返回執行步驟201。詳細地說，此第二門檻值係為無線裝置與基地台1間進行無線連線時，所需要之最低參考訊號接收品質，若下一參考訊號接收品質低於第二門檻值時，則將使得無線裝置與基地台1間的無線連線中斷。
最後，於步驟213中，處理器13則根據目前參考訊號接收品質、目前回報週期、第一門檻值以及目前參考訊號接收品質變化量，計算一換手要求時間。隨後，處理器13係根據所計算之換手要求時間，致能收發器11傳送包含一換手要求之一第二量測控制訊息14至無線裝置，如第1圖所示。第二量測控制訊息14係包含傳送換手要求至無線裝置，以觸發無線裝置進行換手程序。如此一來，無線裝置可根據3GPP E-UTRA所制定的換手程序而進行換手至一目標基地台(圖未繪示)。
此外，於步驟201中，當目前參考訊號接收品質小於等於第一門檻值時，則處理器13更執行步驟215，根據目前參考訊號接收品質變化 量、前次參考訊號接收品質變化量、目前回報週期及預設回報週期，計算下一回報週期，以及根據目前參考訊號接收品質變化量、目前參考訊號接收品質、目前回報週期及下一回報週期，估算下一參考訊號接收品質。接著，於執行步驟215後，處理器13執行步驟211。須說明者，本實施例所述之「第一」量測控制訊息以及「第二」量測控制訊息，其中「第一」與「第二」僅用以方便說明，而非用以描述時間之先後順序。
本發明之第二實施例係為第一實施例之延伸，同樣參見第1圖及第2A、2B圖。首先，在步驟203中，處理器13係根據公式1，計算下一回報週期T n+1：
其中，T n+1為下一回報週期，△ψ n 為目前參考訊號接收品質變化量，△ψ n-1為前次參考訊號接收品質變化量，T n 為目前回報週期及T p 為預設回報週期，以及△ψ n =ψ n -ψ n-1。ψ n 為目前參考訊號接收品質以及ψ n-1為一前一參考訊號接收品質。
在步驟207中，處理器13根據公式2，估算下一參考訊號接收品質ψ n+1：
其中，ψ n+1為下一參考訊號接收品質。處理器13更根據公式3，調整該第一門檻值ψ h1：
其中，ψ h1為第一門檻值，ψ h2為第二門檻值，T H 為換手時間。需注意者，第二門檻值ψ h2以及換手時間T H 係為一固定值，其依據3GPP E-UTRA標準所制定。在步驟211中，處理器13係根據公式4，判斷下一參考訊號接收品質ψ n+1是否小於或等於該第二門檻值ψ h2。
其中，△ψ n+1=ψ n+1-ψ n 。當公式4成立時，表示連線不安全，處理器13則進一步執行步驟213。最後，在步驟213中，則處理器13係根據公式5，計算換手要求時間T d：
隨後，處理器13便根據換手要求時間T d ，致能收發器11傳送包含換手要求之第二量測控制訊息14至無線裝置。
此外，步驟215中，處理器13係根據公式1，計算下一回報週期T n+1，以及根據公式2，估算下一參考訊號接收品質ψ n+1。
綜上所述，本發明之基地台及換手方法係基於無線裝置之參考訊號接收品質變化量，動態地調整基地台傳送量測控制訊息至無線裝置之回報週期，並動態地調整觸發換手之第一門檻值，藉此一換手機制來決定是否進行換手程序。據此，相較於習知之換手機制，其基於固定的回報週期以及固定的觸發換手之門檻值，本發明之換手機制可適時地觸發換手程序，以使觸發換手程序最佳化，進而避免乒乓效應或太晚換手的情況發生，因而能提升換手程序之效能。
上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發 明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

Claims (20)

  1. 一種用於一通訊系統之基地台，包含：一收發器，用以自一無線裝置接收一量測回報訊息，該量測回報訊息具有一目前參考訊號接收品質(Reference Signal Received Quality；RSRQ)；以及一處理器，電性連接至該收發器，並用以執行下列步驟：(a)判斷該目前參考訊號接收品質是否大於一第一門檻值；(b)當該目前參考訊號接收品質大於該第一門檻值時，根據一目前參考訊號接收品質變化量、一前次參考訊號接收品質變化量、一目前回報週期及一預設回報週期，計算一下一回報週期，其中該處理器係根據該下一回報週期，致能該收發器傳送一第一量測控制訊息(measurement control message；MCM)；(c)判斷該目前參考訊號接收品質變化量是否小於零；(d)當該目前參考訊號接收品質變化量小於零時，根據該目前參考訊號接收品質變化量、該目前參考訊號接收品質、該目前回報週期及該下一回報週期，估算一下一參考訊號接收品質，並根據一第二門檻值、一換手時間(handoff time)、該目前回報週期及該目前參考訊號接收品質變化量，調整該第一門檻值；(e)判斷該下一參考訊號接收品質是否小於該第一門檻值；(f)當該下一參考訊號接收品質小於該第一門檻值時， 判斷該下一參考訊號接收品質是否小於或等於該第二門檻值；以及(g)當該下一參考訊號接收品質小於或等於該第二門檻值時，根據該目前參考訊號接收品質、該目前回報週期、該第一門檻值以及該目前參考訊號接收品質變化量，計算一換手要求時間，其中該處理器係根據該換手要求時間，致能該收發器傳送包含一換手要求之一第二量測控制訊息至該無線裝置。
  2. 如請求項1所述之基地台，其中步驟(b)係根據下列公式，計算該下一回報週期： 其中，T n+1係該下一回報週期，△ψ n 係該目前參考訊號接收品質變化量，△ψ n-1係該前次參考訊號接收品質變化量，T n 係該目前回報週期及T p 係該預設回報週期，以及△ψ n =ψ n -ψ n-1；其中，ψ n 係該目前參考訊號接收品質以及ψ n-1係一前一參考訊號接收品質。
  3. 如請求項1所述之基地台，其中步驟(d)係根據下列公式，估算該下一參考訊號接收品質： 其中，ψ n+1係該下一參考訊號接收品質，ψ n 係該目前參考訊號接收品質，T n+1係該下一回報週期，T n 係該目前回報週期，△ψ n 係該目前參考訊號接收品質變化量，以及△ψ n =ψ n -ψ n-1；其中，ψ n-1係一前一參考訊號接收品質；以及 步驟(d)係根據下列公式，調整該第一門檻值： 其中，ψ h1係該第一門檻值，ψ h2係該第二門檻值，T n 係該目前回報週期，T H 係該換手時間，△ψ n 係該目前參考訊號接收品質變化量，以及△ψ n =ψ n -ψ n-1；其中，ψ n 係該目前參考訊號接收品質以及ψ n-1係一前一參考訊號接收品質。
  4. 如請求項1所述之基地台，其中步驟(f)係根據下列公式，判斷該下一參考訊號接收品質是否小於或等於該第二門檻值： 其中，ψ n+1係該下一參考訊號接收品質，ψ h2係該第二門檻值，T n+1係該下一回報週期，T H 係該換手時間，以及△ψ n+1=ψ n+1-ψ n ，其中，ψ n 係該目前參考訊號接收品質以及ψ n+1係該下一參考訊號接收品質；其中，該處理器係當該公式成立時，執行步驟(g)。
  5. 如請求項1所述之基地台，其中步驟(g)係根據下列公式，計算該換手要求時間： 其中，T d係該換手要求時間，ψ h1係該第一門檻值，T n 係該目前回報週期，ψ n 係該目前參考訊號接收品質，△ψ n 係該目前參考訊號接收品質變化量，以及△ψ n =ψ n -ψ n-1；其中，ψ n-1係一前一參考訊號接收品質。
  6. 如請求項1所述之基地台，其中於步驟(a)中，當該目前參考訊號接收品質小於或等於該第一門檻值時，該處理器更於執行下列步驟後，執行步驟(f)：根據該目前參考訊號接收品質變化量、該前次參考訊號接收品質變化量、該目前回報週期及該預設回報週期，計算一下一回報週期；以及根據該目前參考訊號接收品質變化量、該目前參考訊號接收品質、該目前回報週期及該下一回報週期，估算該下一參考訊號接收品質。
  7. 如請求項1所述之基地台，其中於步驟(c)中，當該目前參考訊號接收品質變化量大於或等於零時，該處理器返回執行步驟(a)。
  8. 如請求項1所述之基地台，其中於步驟(e)中，當該下一參考訊號接收品質大於或等於該第一門檻值時，該處理器返回執行步驟(a)。
  9. 如請求項1所述之基地台，其中於步驟(f)中，當該下一參考訊號接收品質大於該第二門檻值時，該處理器返回執行步驟(a)。
  10. 如請求項1所述之基地台，該通訊系統係符合一第三代夥伴計畫演進通用陸地無線接取(3rd Generation Partnership Project Evolved Universal Terrestrial Radio Access；3GPP E-UTRA)標準。
  11. 一種用於一基地台之換手方法，該基地台用於一通訊系統且包含一收發器以及一處理器，該收發器自一無線裝置接收一量測回報訊息，該量測回報訊息具有一目前參考訊號接收品質(Reference Signal Received Quality；RSRQ)，該處理器電性連接至該收發器，該換手方法由該處理器執行且包含下列步驟： (a)判斷該目前參考訊號接收品質是否大於一第一門檻值；(b)當該目前參考訊號接收品質大於該第一門檻值時，根據一目前參考訊號接收品質變化量、一前次參考訊號接收品質變化量、一目前回報週期及一預設回報週期，而計算一下一回報週期，其中，該處理器係根據該下一回報週期，致能該收發器傳送一第一量測控制訊息(measurement control message；MCM)；(c)判斷該目前參考訊號接收品質變化量是否小於零；(d)當該目前參考訊號接收品質變化量小於零時，根據該目前參考訊號接收品質變化量、該目前參考訊號接收品質、該目前回報週期及該下一回報週期，估算一下一參考訊號接收品質，並根據一第二門檻值、一換手時間(handoff time)、該目前回報週期及該目前參考訊號接收品質變化量，調整該第一門檻值；(e)判斷該下一參考訊號接收品質是否小於該第一門檻值；(f)當該下一參考訊號接收品質小於該第一門檻值時，判斷該下一參考訊號接收品質是否小於或等於該第二門檻值；以及(g)當該下一參考訊號接收品質小於或等於該第二門檻值時，根據該目前參考訊號接收品質、該目前回報週期、該第一門檻值以及該目前參考訊號接收品質變化量，計算一換手要求時間，其中，該處理器係根據該換手要求時間，致能該收發器傳送包含一換手要求之一第二量測控制訊息至該無線裝置。
  12. 如請求項11所述之換手方法，其中步驟(b)係根據下列公式，計算該下一回報週期： 其中，T n+1係該下一回報週期，△ψ n 係該目前參考訊號接收品質變化量，△ψ n-1係該前次參考訊號接收品質變化量，T n 係該目前回報週期及T p 係該預設回報週期，以及△ψ n =ψ n -ψ n-1；其中，ψ n 係該目前參考訊號接收品質以及ψ n-1係一前一參考訊號接收品質。
  13. 如請求項11所述之換手方法，其中步驟(d)係根據下列公式，估算該下一參考訊號接收品質： 其中，ψ n+1係該下一參考訊號接收品質， ψn 係該目前參考訊號接收品質，T n+1係該下一回報週期，T n 係該目前回報週期，△ψ n 係該目前參考訊號接收品質變化量，以及△ψ n =ψ n -ψ n-1；其中，ψ n-1係一前一參考訊號接收品質；以及步驟(d)係根據下列公式，調整該第一門檻值： 其中，ψ h1係該第一門檻值，ψ h2係該第二門檻值，T n 係該目前回報週期，T H 係該換手時間，△ψ n 係該目前參考訊號接收品質變化量，以及△ψ n =ψ n -ψ n-1；其中，ψ n 係該目前參考訊號接收品質以及ψ n-1係一前一參考訊號接收品質。
  14. 如請求項11所述之換手方法，其中步驟(f)係根據下列公式，判斷該下一參考訊號接收品質是否小於或等於該第二門檻值： 其中，ψ n+1係該下一參考訊號接收品質，ψ h2係該第二門檻值，T n+1係該下一回報週期，T H 係該換手時間，以及△ψ n+1=ψ n+1-ψ n ，其中，ψ n 係該目前參考訊號接收品質以及ψ n+1係該下一參考訊號接收品質；其中，該處理器係當該公式成立時，執行步驟(g)。
  15. 如請求項11所述之換手方法，其中步驟(g)係根據下列公式，計算該換手要求時間： 其中，Td係該換手要求時間，ψ h1係該第一門檻值，T n 係該目前回報週期，ψ n 係該目前參考訊號接收品質，△ψ n 係該目前參考訊號接收品質變化量，以及△ψ n =ψ n -ψ n-1；其中，ψ n-1係一前一參考訊號接收品質。
  16. 如請求項11所述之換手方法，其中於步驟(a)中，當該目前參考訊號接收品質小於或等於該第一門檻值時，該處理器更於執行下列步驟後，執行步驟(f)：根據該目前參考訊號接收品質變化量、該前次參考訊號接收品質變化量、該目前回報週期及該預設回報週期，計算該下一回報週期；以及根據該目前參考訊號接收品質變化量、該目前參考訊號接收品質、該目前回報週期及該下一回報週期，估算該下一參考訊號接收品質。
  17. 如請求項11所述之換手方法，其中於步驟(c)中，當該目前參考訊號接收品質變化量大於或等於零時，該處理器返回執行步驟(a)。
  18. 如請求項11所述之換手方法，其中於步驟(e)中，當該下一參考訊號接收品質大於或等於該第一門檻值時，該處理器返回執行步驟(a)。
  19. 如請求項11所述之換手方法，其中於步驟(f)中，當該下一參考訊號接收品質大於該第二門檻值時，該處理器返回執行步驟(a)。
  20. 如請求項11所述之換手方法，該通訊系統係符合一第三代夥伴計畫演進通用陸地無線接取(3rd Generation Partnership Project Evolved Universal Terrestrial Radio Access；3GPP E-UTRA)標準。
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