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第一章移动通信实验系统简介

1、1简介

移动通信、光纤通信和卫星通信被称为是当今最为热门的三大通信技术,其中的移动通信技术是当前发展最快应用最广泛的通信领域。移动通信技术现在已经发展到以WCDMA、CDMA2000为代表的第三代技术成熟运用,第四代技术也正悄然来临的时代。天线系统,功率控制,高效调制,高效频谱利用,高性能纠错码技术等使得第三代、第四代移动通信技术的优越性能成为可能。移动通信的快速发展,使这门课程在通信、电子类的本专科专业的教学中,占有越来越重要的作用。同时,由于移动通信中的高速发展,许多新技术在移动通信中使用,使这门课程的教学也越来越困难。

为了更好的使通信、电子类的本专科专业的学生能更好的掌握这么课程的学习,因此,我们开发了这套系统用于辅助教学。本实验系统主要围绕现有移动通信的典型的信号处理过程,以及典型移动通信系统的使用和开发等专业技术来开设实验。希望通过本实验系统的使用,能使学生熟悉典型移动通信系统的信号处理、能分析典型移动通信处理技术的性能、熟悉移动通信系统的开发和应用技术。

本章将对典型移动通信系统的信号处理过程进行描述,并对本通信系统进行简单介绍。

1、2移动通信系统信号处理的过程

一、GSM系统的信号处理过程

如下图所示为GSM移动通信系统的框图,其他移动通信系统也由类似模块组成。

图1-1 GSM系统信号处理框图

模拟语音信号通过RPE-LTP编码后进行相应的编码、交织等信号处理后,经过GMSK调制后无线发

射。接收端通过解调制、解交织、解码后,通过RPE-LTP 解码后电声输出。 二、CDMA 系统的信号处理过程

由上图可以看出CDMA 的信号处理模块主要包含卷积编码器、码元重复单元、分组交织器、扰码、WALSH 码、QPSK 调制等组成。 三、移动通信系统的信号处理框图

由上述图可以看出:在移动通信系统中的基带信号均可以由下图表示,信号比特(语音、控制或数据)通过信道编码器、分组交织后、进行正交码分和PN 扩频后,再通过正交调制模块无线发送。只是在于不同的移动通信系统中采用的具体技术不同。

移动通信系统与其他通信系统的区别还在于其一由于移动通信信道的复杂性,它大量的采用了最新的现代通信技术的最新成果:如语音编码技术、扩频解扩技术、调制解调技术、码分多址技术、信道编解码技术、智能天线技术等;其二它有着与通信系统不同的组网及管理技术。因此要掌握移动通信技术,需要在通信原理的基础上,掌握这两类与其他通信技术不同的技术。为此我们的实验系统也是针对这两个方面开发了一系列相关实验;实验内容以移动通信设计的主要新技术为主,结构以上图结构为主,同时兼顾移动通信的组网技术。为增强学生对移动通信系统的掌握,整个实验系统分为验证和综合设计类实验。

1、3移动通信实验系统的介绍

一、实验箱的特点

1、 包含了大量现有移动通信系统和大多数无线通信系统中的使用的最新技术原理的相关实验。如在GSM

系统中的GMSK 调制解调技术、交织技术、线性分组码技术,及在第三代移动通信中的QPSK 4/ 调制解调技术、卷积码技术和其他无线通信系统中的技术如BCH 编解码技术、QAM 调制解调技术。包含DSP 、FPGA 等最新、最热门的通信系统的开发技术。

2、 射频部分包含了多种射频方案,如现有的CDMA 和GSM 两个频段,并且还包含了自组网的2.4G 频段,

可以实现与任意公众网的通信或者可以通过自组网实现任意两台实验箱的通信。射频部分提供二次开

图1-2 CDMA 系统信号处理框图

发功能和相关技术指导。

3、 通过FPGA 实现了各类基带信号处理,与现代移动通信系统中对基带信号的处理方案类似。FPGA 采

用Altera 新一代的大容量Cyclone 系列,可以实现复杂的移动通信基带信号处理的各种开发。提供编程接口和使用方法,配备相关软件后可以进行二次开发。

4、 调制解调部分采用最新的Cyclone 和DSP 技术,符合现代移动通信技术软件无线电化的发展方向。采

用正交调制方案,可以实现多种调制解调技术的开发和验证实验。提供编程接口和使用方法,配备相关软件和硬件后可以进行二次开发。

5、 卷积码解调技术中利用FPGA 实现了维特比译码(常见的实验箱采用高通公司的集成译码电路完成),

可以看到完整的维特比译码过程。

6、 采用单片机控制实现了中文无线短信的收发(常见的实验箱采用外接计算机)。

7、 提供详尽的二次开发指导和留有足够的二次开发接口能够真正实现二次开发。

8、实验中包含两项国家发明专利技术和两项国家发明实用新型专利。 二、实验箱的组成 1、 基带信号处理部分

实现在第二代和第三代通信系统中广泛被采用的各种信道编解码技术,如CRC 、BCH 、卷积、Turbo 、交织等;以及各种扩频、接扩和多址方案,如PN 、GOLD 、W ALSH 等。本部分主要由两片FPGA 电路构成,一块实现信道编码和扩频;另一块实现信道解码和接扩。FPGA 采用Altera 的最新的Cyclone 系列,程序放在配置电路里。提供下载电路可以自行对信道编解码和扩频接扩实验进行设计。在创新实验中,不对配置芯片编程,只对FPGA 进行下载。可以保护原有实验程序的同时可以进行自主创新设计。实验指导书中提供所有实验的开发方法和设计方法。 2、 调制解调电路

实现在第二代和第三代通信系统中广泛被采用的各种调制解调实验,如QPSK 、OQPSK 、QPSK 4/ 、MSK 、GMSK 等。调制解调电路由一片Altera 公司最新的Cyclone 和TI 的54系列的DSP 及一些辅助乘法电路组成。Cyclone 用于产生基带信号,通过两路正交调制后,在解调端通过模拟电路将调制信号恢复为基带信号,送入DSP 中进行解调。DSP 中采用片外FLASH 存放实验解调程序。DSP 部分和Cyclone 部分均提供编程接口,可以进行二次开发。实验指导书中提供开发方法和实验的设计方法。 3、 射频部分

射频部分包含2.4G 的自组网频段和公众网的CDMA 频段和GSM 频段的三类电路和一个包含键盘输入、液晶显示及外带接口的单片机控制电路。可以实现这三类频带的各类无线应用开发和测试实验。在开发时,可以采用单片机开发或者通过外接计算机开发。控制单片机提供串行开发接口可以进行二次开发。实验指导书中提供开发方法和实验的设计方法。

第三代移动通信系统的研究现状和发展趋势(一)

第三代移动通信系统的研究现状和发展趋势(一) 摘要本文介绍了第三代移动通信系统的研究现状,分析和比较了分别以日本、美国和欧洲为主提出的W-CDMA、CdmaOne和TD-CDMA系统的技术特点,最后探讨了第三代移动通信系统的发展趋势。 关键词第三代移动通信系统码分多址IMT-20001引言第三代移动通信系统是指能够满足国际电联提出的IMT-2000/FPLMTS系统要求的新一代移动通信系统。国际电联于1995年提出了IMT-2000/FPLMTS的评估标准,对未来蜂窝移动通信系统提出了较详细的要求。IMT-2000系统的基本特征有以下几点:球范围设计的高度兼容性;MT-2000中的业务与固定网络的业务兼容;质量;机体积很小,具有全球漫游能力;用的频谱为 885MHz~2025MHz,2110MHz~2200MHz(共230MHz)1980MHz~2010MHz,2170MHz~2200MHz(限于卫星使用)动终端可以连接地面网和卫星网,可移动使用也可固定使用;线接口的类型应尽可能得少,而且具有高度的兼容性。从而可以看出未来的第三代移动通信系统要具有很好的网络兼容性,用户终端可在全球范围内几个不同的系统间实现漫游,不仅要为移动用户提供话音及低速数据业务,而且要提供广泛的多媒体业务,这就对无线接口提出了较高的要求。ITU已对IMT-2000的测试环境提出了具体要求,给出了表征IMT-2000系统的最低限度的参数,包括:支持的数据率范围,误码率要求,单向的时延要求,激活因子和业务量模型。根据ITU的要求,目前各大电信公司联盟均已提出了自己的第三代移动通信系统方案,主要以日本DoCoMo公司为首提出的W-CDMA;美国Lucent、Motorola等公司提出的CdmaOne;欧洲西门子、阿尔卡特等公司提出的TD-CDMA。总体来说,在第三代移动通信系统中采用CDMA技术已达成共识,但各自实现方案还有较大差别,下面分别介绍并比较。2三种方案的特点(1)W-CDMA系统由于欧洲的GSM系统已经在数字移动通信市场中占据了很大的份额,美国的窄带CDMA系统(IS-95)也正在迅速赶上来,而日本的第二代数字移动通信系统PDC仅限于国内使用,无法推广到其它国家,所以日本很早就开始从事第三代移动通信系统的开发工作,分别提出了基于TDMA(时分多址)和基于CDMA(码分多址)的第三代移动通信系统,希望在未来的市场中占据有利地位,尤其以DoCoMo公司(NTT)的W-CDMA系统最有竞争力,目前DoCoMo公司正在同爱立信、Motorola、Lucent,以及其它厂家合作,努力完善系统,争取在1998年完成样机,1999年进行商业试验。W-CDMA 系统无线接口的基本参数为扩频方式:可变扩频比(4~256)的直接扩频;载波扩频速率:4.096Mchip/s;每载波带宽:5MHz(可扩展为10MHz/20MHz);载波速率:16kbit/s~256kbit/s 帧长度:10ms;时隙长度(功率控制组):0.625ms;调制方式:QPSK功率控制:开环+自适应闭环方式(功控速率1.6kbit/s)W-CDMA系统中采用导频符号相干RAKE接收机技术,解决了反向信道的容量限制问题,每个无线帧长度为10ms,分成16个时隙(timeslot),每个时隙长度为0.625ms,在每个时隙的前部插入全“1”或全“0”的导频符号进行信道参数估计,这种方法在其它系统的调制中也有采用的,但W-CDMA系统将从导频符号得到的衰落信道的振幅和相位信息,作为RAKE接收机最大比值合并的加权系数,取得了很好的效果。与IS-95不同,W-CDMA系统不采用GPS精确定时方式,不同基站间不采用精确定时,优点是摆脱了美国GPS系统的控制,可采用较为自由的信道管理方式。缺点是需要快速实现小区搜索。自适应阵列天线技术可以增加系统容量,而干扰消除技术可以减少高速率用户对系统造成的干扰。虽然这两种技术在实际应用中还有许多问题尚未解决,但日本正努力在W-CDMA系统中采用这两项技术。自适应阵列天线技术已经有很多文章论述过,这里不再介绍。干扰消除技术实际上是多用户检测技术的一种实现方式。采用2~3级干扰消除器,容量可增加30%。另外,W-CDMA系统采用了精确的功率控制,即采用基于SIR(信噪比)的开环+闭环的功率控制方式,在业务信道帧中插入功率控制比特,插入速率1.6kbit/s,比IS-95的功控速率增加一倍,可以跟踪一般的快衰落过程。(2)CdmaOne系统CdmaOne是

20通信系统概述

第一章通信系统概述 1.1 通信系统模型 一、通信的定义 1.信息:对收信者来说未知的、待传送、交换、存储或提取的内容 ﹙包括语音、图象、文字等﹚ 人与人之间要互通情报,交换消息,这就需要消息的传递。古代的烽火台、金鼓、旌旗,现代的书信、电报、电话、传真、电子信箱、可视图文等,都是人们用来传递信息的方式。 2.信号:与消息一一对应的电量。它是消息的物质载体,即消息是寄托在电信号的某一参量上。 3.通信就是由一地向另一地传递消息。 二、电通信 1.定义 利用“电”来传递信息,是一种最有效的传输方式,这种通信方式称为电通信。 2.特点 电通信方式能使消息几乎在任意的通信距离上实现既迅速、有效,而又准确、可靠的传递。 电通信一般指电信,即指利用有线电、无线电、光和其它电磁系统,对于消息、

情报、指令、文字、图象、声音或任何性质的消息进行传输。 (1)模拟信号与数字信号:按信号随时间分布的特性信号可分为模拟和数字信号。 模拟信号:信号的取值是连续的。 数字信号:信号的取值是离散的。 (2)基带信号与频带信号:按信号随频率分布的特性信号可分为基带和频带信号。 基带信号:发信源发出的信号。 频带信号:通过调制将基带信号变换为频带信号。 基带传输:在信道中直接传输的信号 (如直流电报、实线电话和有线广播等)。 频带传输:通过调制将基带信号变换为更适合在信道中传输的形式。(FM、AM、MODEM) 三、通信系统的模型 1.通信系统的一般模型 (1)通信系统:通信系统是指完成信息传输过程的全部设备和传输媒介。 (2)通信系统的基本模型

●发信源:是消息的产生来源,其作用是将消息变换成原始电信号。变换:将 非电物理量转换为掂量。 信源可分为模拟信源和离散信源。模拟信源(如电话机、电视摄像机)输出幅度连续的信号;离散信源(如电传机、计算机)输出离散的数字信号。 ●发送设备:作用是将信源产生的消息信号转换为适合于在信道中传输的信 号。它要完成调制、放大、滤波、发射等。在数字通信系统中还要包括编码 和加密。 ●信道:是传输的媒介。信道的传输性能直接影响到通信质量。 ●噪声源:将各种噪声干扰集中在一起并归结为由信道引入,这样处理是为了 分析问题的方便。 ●接收设备:完成发送设备的反变换,即进行解调、译码、解密等,将接收到 的信号转换成信息信号。 ●收信者:把信息信号还原为相应的消息。 2.模拟通信系统模型。

移动通信系统简介

《 SM2000 移动通信系统简介》 目录 一、系统概况 (1) 二、系统组成 (2) (一)硬件平台组成 (2) 1、基站 (3) 2、交换控制器 (3) 3、天馈线系统 (4) 4、配套设备 (4) 5、通信终端 (4) (二)软件平台组成 (5) 三、主要业务功能和技术指标 (5) (一)、主要业务功能 (5) 1、普通业务 (5) 2、集群业务 (5) (二)、主要技术指标 (5) 四、系统特点 (6) 五、系统应用 (8) (一)三种基本应用方式 (8) 1、单系统独立应用 (8) 2、与其他通信网组网应用 (8) 3、多系统组网应用 (9) (二)五项典型应用方式 (10) 1、伴随保障 (10) 2、在话务量密集区应用 (10) 3、应急通信 (10) 4.通信 (10) 5.专用系统 (10) (三)七大行业应用方式 (11) 1、移动运营商 (11) 2、军队、公安、武警 (11) 3、城市应急通信 (11) 4.行业专用通信系统 (10) 5.网络/设备出租服务 (12) 6.国家应急部门 (10) 7.通信定制服务 (12) 六、总结 (12)

一、系统概况 “应急机动通信系统”是凯讯()科技于2003年研制开发成功的一款具有体积小、重量轻、业务综合、开通迅速、使用灵活等特点的采用软交换技术的蜂窝移动通信系统。该系统符合国家有关数字蜂窝移动通信网技术体制和标准,其核心设备具有多种接口,可与CDMA、GSM、WCDMA 、TD-SCDMA、TETRA数字集群等无线基站设备连接。目前该系统已经在军队、公安、武警、国家和行业应急通信部门等单位得到广泛的应用。该系统根据不同的无线模态及业务功能,具有多个型号产品,具体如下表: 下以SM2000-CDMA系统为例进行详细的介绍,其它型号的产品其业务功能基本类同。 二、系统组成 SM-2000系统由硬件平台和软件平台组成,下面分别加以说明。 (一)硬件平台组成 一套完整的SM-2000系统硬件主要由基站、交换控制器、天馈线系统以及配套设备四部分组

集群通信技术

集群通信技术 1、概述 集群通信技术应用于集群通信系统等地方,主要可以从字面儿上分几方面进行解释,首先是“集群”即“中继”、“交换”,为区别于有限的“中继”,移动通信称为“集群”。集群其实就是使用多个无线信道为多个用户服务,把有限的信道动态的、自动的、迅速的和最佳的分配给整个系统的所有用户,最大程度的利用系统的信道资源。 2、组成 集群通信系统主要由基站、移动台、调度台、控制中心组成。其中控制中心包括控制器、管理终端、电源等。 3、应用 集群通信主要分为模拟集群与数字集群,但模拟集群由于频率利用率低、业务种类有限、保密性差、设备体积大、成本高等缺点,难以满足用户需求,目前已基本被数字集群所替代。 集群通信技术应用十分之广,主要包括调度指挥、数据、电话(含集群网内互通的电话或集群网与公众网间互通的电话)等。 4、常用的数字集群标准 国际上著名的数字集群标准有欧洲电信标准协会(ETSI)制定的欧洲集群标准TETRA系统和美国的iDEN系统,北美的APCO Project25,以色列的FHMA标准,欧洲的DMR标准,中国的GT800、GoTa、Tetra,另有一种公安部发布的数字集群标准PDT,此标准还在申请国家标准。

提交给ITU(国际电信联盟)的数字集群系统列入数字集群报告中的有美国的Project25调度系统、泛欧TETRA系统等7种技术体制。这也是国际上主要的几种数字集群移动通信系统。 5、发展现状 从全球范围来看,数字集群通信大部分情况下仍是作为应急指挥调度通信专网使用,其应用范围主要是在蜂窝式通讯系统所不能到达或者是不能满足应用需求的场合,其用户量相对较小,但在全球通信系统的地位却日益重要,得到了全球各国的大力关注与投资。 从最近几年的发展来看,我国已建的数字集群通信网都已发挥重大作用。除了各部门如公安、安全、武警、轻轨地铁、机场、港口等日常使用的指挥调度通信和由运营商运营的数字集群通信共网外,在保障重要的、大型的、政治性很强的国际和国内活动和对抗突发的自然灾害中都发挥了非常重要的作用。 6、未来趋势 从整体来看,目前全球仍旧离不开集群通信技术,也许未来可能会有替代产品出现,但就目前的趋势而言,集群通信技术仍有较强的竞争力。 11通信本2 杨欣潼 11111631213

移动通信技术参考答案

移动通信技术参考答案 第一章 思考题与练习题 1-1 什么是移动通信?移动通信有那些特点? 答:移动通信是指通信的双方,或至少一方,能够在移动状态下进行信息传输和交换的一种通信方式。移动通信的特点是通信双方不受时间及空间的限制、随时随地进行有效、可靠、安全的通信。频率 1-2 移动通信系统发展到目前经历了几个阶段?各阶段有什么特点? 答:移动通信系统发展到目前经历了四个阶段,分别为公用汽车电话、第一代通信技术(1G)、第二代通信技术(2G)、第三代通信技术(3G)。特点分别为,公用汽车电话的特点是应用范围小、频率较低、语音质量较差、自动化程度低。第一代通信技术(1G)的特点是该系统采用模拟技术及频分多址技术、频谱利用率低、系统容量小抗干扰能力差、保密性差:制式不统一、互不兼容、难与ISDN兼容、业务种类单一、移动终端复杂、费用较贵。第二代通信技术(2G),采用数字调制技术和时分多址(TDMA)、码分多址技术(CDMA)等技术、多种制式并存、通信标准不统一、无法实现全球漫游、系统带宽有限、数据业务单一、无法实现高速率业务。第三代通信技术(3G)的特点是能提供多种多媒体业务、能适应多种环境、能实现全球漫游、有足够的系统容量等。 1-3 试述移动通信的发展趋势和方向。 答:未来移动通信将呈多网络日趋融合、多种接入技术综合应用、新业务不断推出的发展趋势。移动通信的发展方向是功能一体化的通信服务、方便快捷的移动接入、形式多样的终端设备、自治管理的网络结构。 1-4 移动通信系统的组成如何?试述各部分的作用。 答:移动通信系统的组成主要包括无线收发信机、交换控制设备和移动终端设备。无线收发信机的作用是负责管理网络资源,实现固定网与移动用户之间的连接,传输系统信号和用户信息。交换控制设备的作用是实现用户之间的数据信息交换。移动台的作用是实现移动通信的终端设备。 1-5 常见的移动通信系统有那些?各有何特点? 答:常见的移动通信系统有:1、蜂窝移动通信系统2、无线寻呼系统3、无绳电话系统蜂窝移动通信系统的特点是越区交换、自动和人工漫游、计费及业务统计功能。无线寻呼系统的特点是即可公用也可专用。无绳电话系统的特点是携带使用方便。 1-6 集群移动通信系统的组成有那些? 答:集群移动通信系统的组成有移动台、基站、调度台以及控制中心组成。 1-7 移动通信的工作方式及相互间的区别有那些? 答:移动通信的工作方式有单工制、半双工制、双工制。单工制的优点主要有:1、系统组网方便2、由于收发信机的交替工作,所以不会造成收发之间的反馈3、发信机工作时间相对可缩短,耗电小,设备简单,造价便宜。单工制的的缺点是:1、当收发使用同一频率时,临近电台的工作会造成强干扰2、操作不方便,双方需要轮流通信,会造成通话人为的断断续续3、同频基站间的干扰较大。半双工制的优点主要有:1、设备简单、省电、成本低、维护方便,临近电台干扰小2、收发采用异频,收发频率各占一段,有利于频率协调和配置3、有利于移动台的紧急呼叫。半双工制的缺点是移动台需按键讲话,松键收话。使用不方便,讲话时不能收话,故有丢失信息的可能。双工制的优点有:1、频谱灵活性高2、

移动通信原理与系统-教学大纲

《移动通信》课程教学大纲 一、课程名称:(移动通信原理与系统) ( 32学时) 二、先修课程:通信原理、通信网基础 三、适用专业:通信工程专业 四、课程教学目的 本课程是通信工程本科专业课。移动通信是当今通信领域发展最快、应用最广和最前沿的通信技术。移动通信的最终目标是实现任何人可以在任何地点、任何时间与其他任何人进行任何方式的通信。移动通信技术包括了组网技术、多址技术、语音编码技术、抗干扰抗衰落技术、调制解调技术、交换技术以及各种接口协议和网管等等多方面的技术。因此从某种意义上可以说,移动通信系统汇集了当今通信领域内各种先进的技术。通过本课程的学习使学生了解和掌握移动通信的基本理论,了解和掌握移动通信的发展、蜂窝移动通信系统的基本概念、移动通信的信道、移动通信系统的调制和抗干扰技术、语音编码技术、移动通信中的多址接入、移动通信网以及GSM系统、CDMA系统和3G技术以及未来无线通信的发展等。 五、课程教学基本要求 1.理解和掌握无线信道和传播、传播损耗模型; 2.掌握移动通信中的信源编码的基本概念和调制解调技术; 3.理解和掌握移动通信中的各种抗衰落抗干扰技术; 4.掌握移动通信系统的组网技术; 5.掌握GSM移动通信系统、理解GPRS系统的基本原理以及EDGE的基本原理; 6.掌握基于CDMA20001X系统、WCDMA系统和TD-SCDMA系统的基本原理和应用; 7.了解未来移动通信的发展。 六、教学内容及学时分配(不含实验) 第一章概述 1学时 第二章移动通信电波传播环境与传播预测模型 4学时内容: ●无线传播的特点以及对无线通信的影响; ●无线信道的特性,研究方法 ●无线信道的分析基础(分布,特性参数等) ●简单介绍建模技术和仿真技术基础 ●介绍常见的几种传播预测模型 ●说明应用范围和应用方法

GSM全球移动通信系统概述

GSM全球移动通信系统概述 ?无线通信系统的基本概念、蜂窝通信 ?GSM系统组成、网络结构、接口与协议、业务功能 ?GSM无线传输原理、标准、语音编码、信道编码与调制解调?移动台登记、漫游、切换、呼叫接续过程 1 蜂窝无线通信系统的基本概念 1.1无线通信系统的定义 表1.1列出了用来描述无线通信系统基本要素的术语定义。

频分双工(FDD)中,一对有着固定频率间隔的单向信道用作系统中的特定无线信道。在美国的AMPS标准中,反向信道比前向信道的频率低45MHz(即手机的发比收低45MHz)。模拟无线系统只采用FDD。 时分双工(TDD)方式,在时间上分享一条信道,将其一部分时间用于从基站向用户发送信息,而其余的时间用于从用户向基站发送信息。如果信道内的数据传输速率远大于终端用户的数据速率,就可以存储用户数据,即使在同一时刻不存在两条同步无线传输信道,仍能给用户提供全双工操作。TDD只在数字传输和数字调制时才可以使用。 1.2 蜂窝无线通信系统 蜂窝概念是解决频率不足和用户容量问题的一个重大突破,是一种系统级的概念。其思想是用许多小功率的发射机(小覆盖区)来代替单个的大功率发射机(大覆盖区),每一个小覆盖区只提供服务范围内的一小部分覆盖。每个基站分配整个系统可用信道中的一部分,相邻基站则分配另外一些不同的信道,这样基站之间(以及在它们控制下的移动用户之间)的干扰就最小。只要基站间的同频干扰在可以接受的范围以内,可用信道就可以尽可能的复用。 1.2.1 频率复用

蜂窝无线系统依赖于整个覆盖区域内信道的分配及复用。每一个蜂窝基站分配一组无线信道,这组无线信道作用于一个小区。给相邻小区的基站分配一个信道组,所包含的信道全部不能在相邻小区内使用。通过将基站天线的覆盖范围限制在小区边界以内,相同的信道组就可用于覆盖不同的小区,只要距离足够远,相互间的干扰就可以接受。为整个系统中的所有基站选择和分配信道组的设计过程就叫做频率复用(Frequency Reuse)。 现在考虑一个共有S个可用的双向信道的蜂窝系统。如果每个小区都分配k个信道(k

最新移动通信复习题库

一、填空题 1、移动通信系统中可能用到两类分集方式,即: 宏分集,微分集。P134 3、在移动通信空中接口的分层结构中,原语分为四类,即:请求,指示,响应,证实。 4、已知GSM系统的下行频段是:935~960 MHz,上行频段是890~915 MHz 载频间隔是 0.2 MHz,则第22频道的上行载波频率为 894.4MHz ,下行载波频率为 939.4MHz 。P238 (890+0.2n//935+0.2n) 5、在GSM系统中,三种主要的接口分别是 A接口, Abis接口,Um接口。P231 6、GSM系统采用的接入方式是 TDMA/FDMA(时分多址/频分多址) , 其中每帧包含 8 个时隙, 收发频率间隔为 45MHz MHz. P238 7、某TDMA/FDAM跳频移动通信系统,每帧长度为4ms, 采用每帧改变频率的方法,则系统的跳频速率为 250跳/秒。p248 8、美国Motorola公司提出的“铱星”系统,实际只使用了 66 颗卫星,它的卫星轨道高度是 780 Km, “铱星”系统采用 TDMA 多址方式。 10、指出无线电波至少三种传播方式直射波,地面反射波,地表面波。p94 11.现在用到的多址方式主要有哪几种:频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)、空分多址(SDMA)。 12.可以用来改进小尺度时间、空间中接收信号的质量和链路性能的三种技术是:均衡、分集、信道编码。 13.在实际情况下,用小区分裂、小区扇形化、覆盖区域逼近等技术来增大蜂窝系统容量。 14.我国信息产业部颁布3G的三大国际标准之一的 TD-SCDMA 为我国通信行业标准。 1. 移动通信是指移动用户之间或移动用户与固定用户之间进行的通信方式。 2. 按信号形式可将移动通信系统分为模拟移动通信系统和数字移动通信系统。 3. 中国提出的实现第三代移动通信的技术方案是TD-SCDMA。 5. 我国正在商业运营的第三代数字蜂窝移动通信系统有WCDMA,cdma2000,TD-SCDMA 7. 移动通信中的双向传输可分为单工、半双工和双工三种工作方式。 8. 移动通信中实现双工通信的方式有频分双工(FDD)和时分双工(TDD)。

移动通信原理与系统习题答案

移动通信原理与系统习题答案 1.1移动通信特点简介: 回答:①移动通信使用无线电波进行信息传输;(2)移动通信工作在强干扰环境下;(3)通信能力有限;(4)通信系统复杂; ⑤对移动台要求高 1.2移动台受到什么干扰?哪些干扰是蜂窝系统特有的? 回答:①互调干扰;(2)邻信道干扰;(3)同频干扰;(蜂窝系统特有)④多址干扰 1.3简要描述蜂窝移动通信的发展历史,并解释各代移动通信系统的特点 a:第一代(1G)主要以模拟蜂窝网络为特征,这些网络在20世纪80年代末和80年代初就已在市场上销售其中最具代表性的是北美的AMPS(高级移动电话系统)、欧洲的TACS(全接入通信系统)、北欧的NMT和日本的HCMTS系统等。 从技术特性的角度来看,1G专注于解决两个动态的最基本用户,即双动态,并充分考虑了双通道动态。主要措施是利用FDMA实现用户的动态寻址功能,通过蜂窝网络结构和频率规划实现载频复用,从而扩大服务覆盖范围,满足用户日益增长的需求。在信道动态特性的匹配中,适当采用性能优良的模拟调频方法,并采用基站双空间分集方法来抵抗空间选择性衰落。 第二代(2G)主要以数字化为特征,并构成数字蜂窝移动通信系统,

该系统在XXXX早期正式投入商业使用。其中,最具代表性的是欧洲的时分多址(TDMA)GSM(GSM最初指的是集团专用移动,1989年后改为全球移动通信系统),北美的码分多址(CDMA) IS-95两大系统,以及日本的PDC系统等 在技术特性上以数字化为基础,考虑了频道和用户的双重动态特性以及相应的匹配措施主要实施措施是:采用时分多址(GSM)和码分多址(IS-95)实现用户动态寻址功能,采用数字蜂窝网络结构和频率(相位)规划实现载频(相位)复用,从而扩大覆盖服务范围,满足日益增长的用户需求为匹配信道动态特性,采取了以下一系列措施: (1)采用抗干扰性能优良的数字调制:GMSK(GSM)、QPSK(IS-95)、抗干扰性能优良的纠错码:卷积码(GSM、IS-95)、级联码(GSM); (2)采用功率控制技术来抵抗慢衰落和远近效应,这对于码分多址模式下的IS-95尤为重要;(3)自适应均衡和瑞克接收机用于抵抗频率选择性衰落和多径干扰; (4)采用信道交织编码,如帧间交织和块交织(IS-95)来抵抗时间选择性衰落第三代(3G)的主要特征是多媒体服务。它在本世纪初刚刚投入商业运营。其中最具代表性的是北美的CDMA2000、欧洲和日本的WCDMA和我国提出的TD-SCDMA,此外还有欧洲的DECT和北美的UMC-136。 技术上,3G基于2G系统自适应信道和用户的双重动态特性引入服务动态,即在3G系统中,用户服务可以是单一的语音、数据、图像或多媒体服务,用户选择服务是随机的。这是第三种动态的引入,它

集群通信系统

集群通信系统 集群通信系统是一种用于集团调度指挥通信的移动通信系统,主要应用在专业移动通信领域。该系统具有的可用信道可为系统的全体用户共用,具有自动选择信道功能,它是共享资源、分担费用、共用信道设备及服务的多用途、高效能的无线调度通信系统。 1、简介 集群通信的最大特点是话音通信采用PTT(Push To Talk),以一按即通的方式接续,被叫无需摘机即可接听,且接续速度较快,并能支持群组呼叫等功能,它的运作方式以单工、半双工为主,主要采用信道动态分配方式,并且用户具有不同的优先等级和特殊功能,通信时可以一呼百应。 2、发展历程 中国在1989年开始引进模拟集群系统,1990年投入使用。随着数字通信技术的发展,集群通信系统也开始向第二代的数字技术发展,最主要的特点是采用了TDMA(时分多址)和CDMA(码分多址)通信方式。同时,由于各集群使用企业为了满足其各自不同的使用要求,采用了独立建设集群通信网络的方案,所以众多企业的集群网络在网间互联互通性、频率资源使用、整体建设等方面存在诸多问题。此外,国外通信巨头通过控制核心技术并设置专利等知识产权保护壁垒,使得内部接口基本不公开,技术开放性很差,系统和终端设备市场价格居高不下,也制约了中国数字集群的产业化进程和规模应用。 2000年12月28日,我国信息产业部正式发布的《数字集群移动通信系统体制》(SJ/T11228-2000)行业推荐标准,参照国际标准TETRA(体制A)和美国国家标准iDEN (体制B),确定了两种集群通信体制。后来又加入了我国自主的GoTa和GT800两种体制。目前我国现有数字集群标准有四个:欧洲的Tetra,美国的Iden,以及我国中兴和华为公司的GOTA和GT800。国产的两个标准都是在公网基础上改进而来的,在入网时间及脱网直通等方面无法满足专业用户的需求。美国的Iden也是从公网改进而来的,存在同样的问题。只有Tetra能够满足包括公安在内的专业用户的需求。但Tetra也存在覆盖区域小、建网成本高、各厂商的设备无法互联、很难与模拟系统兼容以及国外知识产权壁垒等问题。中国公共安全行业亟需一个具备自主知识产权,并适合国内公共安全模拟系统数字化改造的新数字集群标准。

《移动通信原理与系统》考点

移动通信原理与系统 第1章概论 1.(了解)4G网络应该是一个无缝连接的网络,也就是说各种无线和有线网络都能以IP协议为基础连接到IP核心网。当然为了与传统的网络互连则需要用网关建立网络的互联,所以将来的4G网络将是一个复杂的多协议的网络。 2.所谓移动通信,是指通信双方或至少有一方处于运动中进行信息交换的通信方式。 移动通信系统包括无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信等。无线通信是移动通信的基础。 3.移动通信主要的干扰有:互调干扰、邻道干扰、同频干扰。(以下为了解) 1)互调干扰。指两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上,产生与有用信号频率相近的组合频率,从而对通信系统构成干扰。 2)邻道干扰。指相邻或邻近的信道(或频道)之间的干扰,是由于一个强信号串扰弱信号而造成的干扰。 3)同频干扰。指相同载频电台之间的干扰。 4.按照通话的状态和频率的使用方法,可以将移动通信的工作方式分成:单工通信、双工通信、半双工通信。 第2章移动通信电波传播与传播预测模型 1.移动通信的信道是基站天线、移动用户天线和两副天线之间的传播路径。 对移动无线电波传播特性的研究就是对移动信道特性的研究。 移动信道的基本特性是衰落特性。 2.阴影衰落:由于传播环境中的地形起伏、建筑物及其他障碍物对电磁波的遮蔽所引起的衰落。 多径衰落:无线电波呢在传播路径上受到周围环境中地形地物的作用而产生的反射、绕射和散射,使其到达接收机时是从多条路径传来的多个信号的叠加,这种多径传播多引起的信号在接收端幅度、相位和到达时间的随机变化将导致严重的衰落。 无线信道分为大尺度传播模型和小尺度传播模型。大尺度模型主要是用于描述发射机与接收机之间的长距离(几百或几千米)上信号强度的变化。小尺度衰落模型用于描述短距离(几个波长)或短时间(秒级)内信号强度的快速变化。 3.在自由空间中,设发射点处地发射功率为P t,以球面波辐射;设接收的功率为P r,则 P r=(A r/4πd2)P t G t 式中,A r=λ2G r/4π,λ为工作波长,G t、G r分别表示发射天线和接收天线增益,d为发射天线和接收天线间的距离。 4.极化是指电磁波在传播的过程中,其电场矢量的方向和幅度随时间变化的状态。 电磁波的极化可分为线极化、圆极化和椭圆极化。 线极化存在两种特殊的情况:电场方向平行于地面的水平极化和垂直于地面的垂直极化。在移动通信中常用垂直极化天线。 5.极化失配:接收天线的极化方式只有同被接收的电磁波的极化形式一致时,才能有效地接收到信号,否则将使接收信号质量变坏,甚至完全收不到信号。 6.阴影衰落又称慢衰落,其特点是衰落与无线电传播地形和地理的分布、高度有关。 7.多径衰落属于小尺度衰落,其基本特性表现在信号的幅度衰落和时延扩展。 8.多普勒频移:f d=(v/λ)cosα,式中v为移动速度;λ为波长;α为入射波与移动台方向之间的夹角;v/λ=f m为最大多普勒频移。

数字集群移动通信系统

TETRA数字集群通信系统 1、TETRA数字集群通信系统简介 深圳市公安局应急指挥通信系统,采用350兆TETRA数字集群技术标准,项目将在2009年内开工建设,无线覆盖达全市的各个区和街道,在全市范围内建设几十个无线基站,两个交换中心,并在各公安分局共设置一百多个调度台。 系统功能包含,基于本系统的车辆定位(AVL)、单兵定位(APL)、短信、状态信息、数传,语音呼叫、调度等。 TETRA数字集群通信系统是基于数字时分多址(TDMA)技术的专业移动通信系统,该系统是ETSI(欧洲通信标准协会)为了满足欧洲各国的专业部门对移动通信的需要而设计、制订统一标准的开放性系统。TETRA 数字集群系统不仅提供多群组的调度功能,而且还可以提供短数据信息服务、分组数据服务以及数字化的全双工移动电话服务。TETRA 系统还支持功能强大的移动台脱网直通(DMO)方式。 目前,支持TETRA数字集群通信系统的设备厂家,主要有,美国MOTOROLA (摩托罗拉)、欧洲的EADS(欧洲航空防务航天公司)和英国SEPURA(赛普乐)等公司, 2、公安350兆TETRA数字集群基本技术特性 信道划分:采用频率和时间分割的方法划分信道。频率分割是在给定的350MHz频段内按25kHz信道间隔和10MHz双频间隔划分载波信道。时间分割是采用时分复用/时分多址(TDMA)技术划分时隙信道。规定每载波时隙数为4个,即物理信道为4个,再根据需要设置业务和控制逻辑信道。 区域覆盖对于无线服务区的覆盖采用下列技术:(a)单基站大区覆盖;(b)蜂窝频率复用;(c)准同步发射;(d)分时共享发射;(e)天线分集;(f)基站分集;(g)直通方式(DMO)/集群网关。话音编码技术话音编码采用代数码本激励的线性预测编码(ACELP)技术。应采用30ms话音帧,每帧比特率为4,567bit/s。 ●射频调制方式:射频调制方法采用相移π/4的差分四相相移键控 (π/4DQPSK)。 ●载波调制速率:载波调制速率应为36kbit/s。

4G移动通信系统的主要特点和关键技术

4G 移动通信系统的主要特点和关键技术 1、引言随着人们对移动通信系统的各种需求与日俱增,目前投入商用的2G、2.5G 系统和部分投入商用的3G 系统已经不能满足现代移动通信系统日益增长的高速多媒体数据业务,许多国家已经投入到对4G 移动通信系统的研究和开发中。本文将概要介绍4G 移动通信系统的主要技术特点,并讨论4G 系统中可能采用的有关关键技术。2、4G 移动通信系统的主要特点与3G 相比,4G 移动通信系统的技术有许多超越之处,其特点主要有:(1)高速率。对于大范围高速移动用户(250km/h),数据速率为2Mb/s;对于中速移动用户(60km/h),数据速率为20Mb/s;对于低速移动用户(室内或步行者),数据速率为100Mb/s。(2)以数字宽带技术为主。在4G 移动通信系统中,信号以毫米波为主要传输波段,蜂窝小区也会相应小很多,很大程度上提高用户容量,但同时也会引起系列技术上的难题。(3)良好的兼容性。4G 移动通信系统实现全球统一的标准,让所有移动通信运营商的用户享受共同的4G 服务,真正实现一部手机在全球的任何地点都能进行通信。(4)较强的灵活性。4G 移动通信系统采用智能技术使其能自适应地进行资源分配,能对通信过程中不断变化的业务流大小进行相应处理而满足通信要求,采用智能信号处理技术对信道条件不同的各种复杂环境进行信号的正常发送与接收,有很强的智能性、适应性和灵活性。(5)多类型用户共存。4G 移动通信系统能根据动态的网络和变化的信道条件进行自适应处理,使低速与高速的用户以及各种各样的用户设备能够共存与互通,从而满足系统多类型用户的需求。(6)多种业务的融合。4G 移动通信系统支持更丰富的移动业务,包括高清晰度图像业务、会议电视、虚拟现实业务等,使用户在任何地方都可以获得任何所需的信息服务。将个人通信、信息系

GSM全球移动通信系统概述-2

4 GSM全球移动通信系统的工作过程 4.1移动台的位置登记 4.1.1 第一次登记 当移动台开机后,在它所处的小区,通过空中接口搜索BCCH(广播控制信道),内含有位置区域识别码(LAI)信息(在GSM900规范中定义小区分配编码占用16bit),这个信息在BCCH上规则的广播,以便手机知道自己目前的位置小区。BCCH是个小容量信道,每0.235 S传一个23字长的消息。移动台依靠收到的频率校正本身的频率,通过同步信息校正本身的信号,锁定到一个正确频率上,从该频率的信道上接收寻呼信号和其它信息。 假如此MS在寄存器中找不到LAI,它就向该业务区的MSC/VLR发送位置更新请求消息,通知网络它是此位置区的新用户。此消息经BSS到MSC,最后到VLR。VLR对消息中含有的国际移动用户识别码(IMSI)或临时移动台识别码(TMSI)以及位置信息进行分析。此时MSC/VLR就认为该MS被激活,在其数据字段中做“附着”标记,这个标记与I MSI有关。MSC/VLR向HLR发送位置更新请求信息。HLR位置更新操作完成后,向VLR发送位置更新接受消息。最后由MSC向MS发送位置更新证实信息,这个过程就算完成,至此MS已在HLR和VLR中注册登记。 4.1.2 分离与附着程序 当一个MS被激活时,对MS标有“附着”标记(IMSI标志);当MS关机时,有IMSI分离程序能使MS通知网络该移动用户为无效用户,此后不再发送寻呼此MS的消息。因此分离与附着程序都与IMSI有关。 当MS关机时,MS向网络发送的最后一条消息是处理分离请求消息,MSC/VLR收到“分离”消息后,就在该MS对应的IMSI上作“分离”标记。归属位置寄存器(HL R)并没有得到这个分离消息,只有拜访位置寄存器(VLR)已“分离”信息作了更新。当MS再开机时,若它仍处于发送分离消息时的位置区,则只要完成附着程序即可;若不在原位置区,它仍要执行位置更新程序。 4.2移动台的漫游与位置更新 4.2.1 漫游的解释 对于处在开机但空闲状态下的MS,它要不断地移动,在某一个时刻它被锁定于一个已定义的无线频率上,即某个小区的BCCH载频上。当MS向远离此小区的方向上移动时,信号强度就会减弱,当它移动到两个小区理论边界附近的某一点时,MS就会因原来小区的信号太弱而决定转到附近信号强的新的无线频率上。为了正确选择无线频率,MS要对周围的邻近小区的BCCH载频的信号强度进行连续测量,当发现新的BTS发出的BCCH 载频信号强度优于原小区时,MS就锁定于这个新的载频上,这就是移动台的切换。MS所接收的BCCH载频的改变并没通知给网络。 移动中的MS,由于接收信号质量的原因,通过无线空中接口不时地改变与网络的连接,这种能力就称为漫游。 4.2.2移动台的位置更新 位置更新过程是由MS引发。在GSM系统中有三个地方需要知道位置信息,即HL R、VLR和MS(或SIM卡)。当这个信息发生变化时,需要保持三者的一致。MS开机后就会对周围进行测试,并连接到接收性能最好的广播信道上。如图4-1所示,移动台所处的区有三种情况:

实验一移动通信系统组成及功能

实验一 移动通信系统组成及功能 一、实验目的 1.了解移动通信系统的组成。 2.了解移动通信系统的基本功能。 3.了解基带话音的基本特点。 二、实验内容 1.按网络结构连接各设备,构成移动通信实验系统。 2.完成有线有线、有线无线及无线有线呼叫接续,观察呼叫接续过程,熟悉移动通信系统的基本功能。 3.用实验箱及示波器观测空中传输的话音波形。 三、基本原理 图1-1是与公用电话网(PSTN )相连的蜂窝移动通信系统方框图。系统包括大量移动台MS 、许多基站BS 、若干移动交换中心MSC 及若干与MSC 相连的数椐库(HLR 、VLR 等,图中未画出),MSC 通过中继线与公用电话网PSTN 的交换机EX 相连,接入公用电话网。系统的基本功能是:移动台能与有线电话或其它移动台通话(或传输数椐等信息)。 图1-1 移动通信系统方框图 这样庞大复杂的系统无法放在实验桌上由同学自己动手做实验。将系统合理简化得到图1-2,它将图1-1实际系统全部交换机EX 及MSC 合并成一部交换机;基站BS 及移动台MS 蜂窝移动通信系统 公用电话网(PSTN ) MS ( Mobile Station ) : 移动台 BS ( Base Station ) : 基地台 MSC ( Mobile Switch Center ) : 移动交换中心(包括交换机和数 MS MS EX MSC BS BS TEL

各选用一台;有线电话采用二部。 它与图1-1实际系统在包含的各种功能设备(交换机、基站、移动台及有线电话)、系统基本网络结构(各设备的连接关系)及系统功能等特征方面是相同的。 图1-2 简化的移动通信系统方框图 常用的移动通信系统主要有三类:蜂窝移动通信系统、集群移动通信系统及无绳电话系统,它们的功能及应用场合各不相同,但它们涉及的基本工作原理及技术是相同的。 移动通信的多址方式主要有FDMA 、TDMA 、CDMA 三大类。FDMA 系统一般为模拟移动通信制式,TDMA 及CDMA (实际上,通常为TDMA/FDMA 及CDMA/FDMA 混合多址方式)为数字移动通信制式。FDMA 发展早,已成功应用于各种移动通信系统多年,目前在一些领域仍在应用。数字移动通信是在模拟移动通信基础上发展、演进而来的,在网络组成、设备配置、系统功能和工作方式上二者都有许多相同之处。 基于以上原因,为了得到体积小巧、价格低廉、 可放在实验桌上由学生动手操作的移动通信教学实验系统。在图1-2中, BS 、MS 实际选用基于FDMA 技术、采用数字信令的中国CT1无绳电话,EX 选用小型程控交换机,TEL 为有线电话。 为了测试上述小型移动通信系统无线部分的功能,采用了一台实验箱(SDT ),构成一套完整的移动通信教学实验系统,如图1-3所示。 图1-3 移动通信教学实验系统 MS ( Mobile Station ) : 移动台(无绳电话手机) BS ( Base Station ) : 基地台(无绳电话座机) EX ( Exchanger ) : 程控交换机 TEL (Telephone ) : 有线电话 SDT MS BS EX TEL TEL

移动通信原理与系统习题答案

移动通信原理与系统习题答案 1.1简述移动通信的特点: 答:①移动通信利用无线电波进行信息传输; ②移动通信在强干扰环境下工作; ③通信容量有限; ④通信系统复杂; ⑤对移动台的要求高。 1.2移动台主要受哪些干扰影响?哪些干扰是蜂窝系统所特有的? 答:①互调干扰; ②邻道干扰; ③同频干扰;(蜂窝系统所特有的) ④多址干扰。 1.3简述蜂窝式移动通信的发展历史,说明各代移动通信系统的特点。 答:第一代(1G)以模拟式蜂窝网为主要特征,是20世纪70年代末80年代初就开始商用的。其中最有代表性的是北美的AMPS(Advanced Mobile Phone System)、欧洲的 TACS (Total Access Communication System)两大系统,另外还有北欧的 NMT 及日本的 HCMTS系统等。 从技术特色上看,1G以解决两个动态性中最基本的用户这一重动态性为核心并适当考虑到第二重信道动态性。主要是措施是采用频分多址 FDMA 方式实现对用户的动态寻址功能,并以蜂窝式网络结构和频率规划实现载频再用方式,达到扩

大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求。在信道动态特性匹配上,适当采用了性能优良的模拟调频方式,并利用基站二重空间分集方式抵抗空间选择性衰落。 第二代(2G)以数字化为主要特征,构成数字式蜂窝移动通信系统,它于20世纪90年代初正式走向商用。其中最具有代表性的有欧洲的时分多址(TDMA)GSM(GSM原意为Group Special Mobile,1989年以后改为Global System for Mobile Communication)、北美的码分多址(CDMA)的 IS-95 两大系统,另外还有日本的 PDC 系统等。 从技术特色上看,它是以数字化为基础,较全面地考虑了信道与用户的二重动态特性及相应的匹配措施。主要的实现措施有:采用 TDMA(GSM)、CDMA(IS-95)方式实现对用户的动态寻址功能,并以数字式蜂窝网络结构和频率(相位)规划实现载频(相位)再用方式,从而扩大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求。在对信道动态特性的匹配上采取了下面一系列措施: (1)采用抗干扰性能优良的数字式调制:GMSK(GSM)、QPSK (IS-95),性能优良的抗干扰纠错编码:卷积码(GSM、IS-95)、级联码(GSM); (2)采用功率控制技术抵抗慢衰落和远近效应,这对于CDMA 方式的IS-95尤为重要; (3)采用自适应均衡(GSM)和 Rake 接收(IS-95)抗频率选择性衰落与多径干扰; (4)采用信道交织编码,如采用帧间交织方式(GSM)和块

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