CN103891226A - 用于确定传输秩的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在基站2中用于确定传输秩的方法20。基站2控制两个或者更多发送天线端口3a、3b，两个或者更多发送天线端口3a、3b用于支持多天线传输模式并且用于在用于与用户设备4通信的信道上的数据的传输。方法20包括：从用户设备4接收21秩指示符，该秩指示符指示用户设备4所推荐的空间复用层的数目，并且基于信道失衡因子CIF来确定22传输秩，其中信道失衡因子CIF量化两个或者更多发送天线端口3a、3b的接收功率的差异。本发明也涉及一种基站、在用户设备中的方法、用户设备、计算机程序和计算机程序产品。

Description

用于确定传输秩的方法和设备

技术领域

这里公开的技术一般涉及无线通信***领域，并且更具体地涉及在这样的无线通信***中的秩适配。

背景技术

多输入多输出（MIMO）是指在发送器和接收器侧有多个天线，并且是一种在无线通信***中、例如在通用移动通信服务（UMTS）、全球微波接入互操作性（WiMAX）和长期演进（LTE）中广泛应用的高级天线技术。

在LTE中，在下行链路（DL）MIMO中有两种主要的传输方案：开环方案、例如发送分级（TxD）和循环延迟分集（CDD），以及闭环方案、例如基于码本的预编码和基于非码本的预编码。用于下行链路天线端口的参考信号是MIMO启用器，其提供依赖于信道的测量、比如秩指示符（RI）、预编码矩阵索引（PMI）和信道质量指示符（CQI），这些测量然后由用户设备报告以便协助下行链路传输。

以上所指的天线端口未必对应于具体物理天线。至少对于下行链路，天线端口可以被视为对应于某个参考信号的传输。来自天线端口的任何后续数据传输然后可以依赖于该某个参考信号以进行用于相干解调的信道估计。因此，如果从多个物理天线发送相同参考信号，则这些物理天线对应于单个天线端口。相似地，如果从同一物理天线集合发送两个不同参考信号，则该物理天线集合对应于两个分离的天线端口。换言之，每个天线端口具有与它关联的唯一的参考信号。

在各种实用天线配置之中，地理上分离的天线端口已经被3GPP标识为高优先级工作项目。以这样的方式部署地理上分离的天线端口、比如具有低功率远程无线电头端（RRH）和室内交织天线端口的宏节点，使得天线端口的整个集合不位于单个地理地点而是被划分成若干部分并且位于不同地理地点。图1图示了交织天线端口的室内部署，其中两个天线端口以交织方式分布于不同地理地点。

在图1的场景中，每隔一个天线因而在天线端口0（小区专属参考信号（CRS）端口0）上发送，而其他天线在天线端口1（CRS端口1）上发送。这样的交织部署的优点包括与单位地点部署的两个共同定位的天线端口相比减少了对线缆敷设的需要（主要在升级现有的基于无源的分布式天线***以支持MIMO时）以及减少了天线的的数目。

然而，来自实际网络的测量结果显示空间复用在交织天线端口部署中未如期工作。在文稿R1-111330,“Considerations on Real-LifeDL MIMO Aspects”,Ericsson,ST-Ericsson,presented at3GPPTSG-RAN WG1,Barcelona,Spain,May9–May13,2011中示出接近地点，两个天线端口经历35dB量级的非常大的接收功率差异，从而产生高度地失衡、即秩欠缺的MIMO信道。

测量结果示出意外的不良性能。图2A和2B分别图示在用户设备从一个地点移向另一地点（例如从图1的点A移向点B）时接收信号强度（参考信号接收功率，RSRP）和吞吐量。图2A图示在用户设备处测量的RSRP，其中峰值对应于用户设备接近一个地点。图2B图示用户设备的吞吐量。令人惊讶的是，在与RSRP峰值对应的位置观测到接近零的、很低的吞吐量。

以上描述的测量结果表明用户设备不总是能够应对在接收功率方面具有失衡的天线端口。

发明内容

本发明的目的是解决或者至少缓解以上提到的问题。

该目的根据第一方面由一种在基站中用于确定传输秩的方法实现。基站控制两个或者更多个发送天线端口，所述两个或者更多个发送天线端口用于支持多天线传输模式并且用于在用于与用户设备通信的信道上的数据的传输。该方法包括：从用户设备接收秩指示符，该秩指示符指示用户设备所推荐的空间复用层的数目，以及基于信道失衡因子来确定传输秩，其中信道失衡因子量化两个或者更多个发送天线端口的接收功率的差异。

该方法提高基站、例如e节点B将瞬间选择适当传输秩的可能性。在基站处已知信道失衡时，基站可以重写用户设备的不正确秩报告，例如将用户设备的秩2报告重写为秩1传输而不长时间等待以获得统计信息。该方法适用于任何秩欠缺的信道、例如具有强空间相关性的MIMO信道。另外，该方法适用于不同***、例如频分双工***和时分双工***。

在一个实施例中，对于所接收的大于1的秩指示符，执行基于信道失衡因子CIF来确定传输秩。

在一个实施例中，对于所接收的等于2的秩指示符，执行基于信道失衡因子CIF来确定传输秩。

在一个实施例中，基于信道失衡因子CIF来确定传输秩包括：将信道失衡因子CIF与门限值Γ_th进行比较，并且如果信道失衡因子CIF等于或者小于门限值Γ_th，则将传输秩确定为等于所接收的秩指示符，而如果信道失衡因子CIF大于门限值Γ_th，则将传输秩确定为等于1。

在以上实施例的变化中，基于传输秩将给予高数据吞吐量的概率来设置门限值Γ_th。

在以上实施例的变化中，在包括该基站的通信***中通过仿真来确定所述概率。

在一个实施例中，信道由上行链路信道矩阵

表示，

其中第i列表示用户设备处的第i个发送天线与基站处的所有接收天线之间的信道，N_t是用户设备的发送天线的数目，并且N_r是基站的接收天线的数目，并且按照下式来确定信道失衡因子CIF：

$\mathrm{CIF}=101g\frac{\underset{i}{\max }\left|\right|h_i\left|\right|}{\underset{i}{\min }\left|\right|h_i\left|\right|},$

其中h_i是上行链路信道矩阵H的第i列，并且||h||是矢量h的弗罗伯尼范数。

在另一实施例中，信道由上行链路信道矩阵

表示，

其中第i列表示用户设备处的第i个发送天线与基站处的所有接收天线之间的信道，N_t是用户设备的发送天线的数目，并且N_r是基站的接收天线的数目，并且按照下式来确定信道失衡因子（CIF）：

$\mathrm{CIF}=\frac{\mathrm{tr}\left(H^{H}H\right)}{\det \left(H^{H}H\right)},$

其中tr(H^HH)表示矩阵H^HH的迹，并且det(H^HH)表示矩阵H^HH的行列式，而H^H是H的哈密特转置。

在更多另一实施例中，信道由上行链路信道矩阵

表示，

其中第i列表示用户设备处的第i个发送天线与基站处的所有接收天线之间的信道，N_t是用户设备的发送天线的数目，并且N_r是基站的接收天线的数目，并且按照下式来确定信道失衡因子（CIF）：

$\mathrm{CIF}=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }\left(H^{H}H\right)}{{\mathrm{\λ}}_{\min }\left(H^{H}H\right)},$

其中λ_max(H^HH)表示矩阵H^HH的最大特征值，并且λ_min(H^HH)表示矩阵H^HH的最小特征值。

在一个实施例中，该方法包括在确定传输秩之前执行用于确定上行链路信道矩阵H的信道测量。

在一个实施例中，该方法包括在与用户设备通信时利用所确定的传输秩。

在第二方面中，提供一种用于确定传输秩的基站。该基站包括用于控制两个或者更多个发送天线端口的处理器，所述两个或者更多个发送天线端口用于支持多天线传输模式并且用于在用于与用户设备通信的信道上的数据的传输。该基站包括：接收器，该接收器被配置用于从用户设备接收秩指示符，该秩指示符指示用户设备所推荐的空间复用层的数目；以及处理器，被配置用于对于所接收的大于1的秩指示符、基于信道失衡因子CIF来确定传输秩，其中信道失衡因子CIF量化两个或者更多个发送天线端口的接收功率的差异。

在第三方面中，提供一种针对用于确定传输秩的基站的计算机程序。基站控制两个或者更多个发送天线端口，所述两个或者更多个发送天线端口用于支持多天线传输模式并且用于在用于与用户设备通信的信道上的数据的传输。该计算机程序包括计算机程序代码，该计算机程序代码当在基站上运行时使基站执行以下步骤：从用户设备接收秩指示符，该秩指示符指示用户设备所支持的空间复用层的数目，并且基于信道失衡因子来确定传输秩，其中信道失衡因子量化两个或者更多个发送天线端口的接收功率的差异。

在第四方面中，提供一种包括上述计算机程序和在其上存储计算机程序的计算机可读装置的计算机程序产品。

在第五方面中，提供一种在用户设备中用于确定秩指示符的方法。用户设备包括两个或者更多个接收天线，所述两个或者更多个接收天线用于支持多天线接收模式并且用于在与基站通信时使用的信道上接收数据。该方法包括：执行用于确定下行链路信道矩阵的信道测量；并且基于信道失衡因子来确定传输秩，其中信道失衡因子量化两个或者更多个接收天线的接收功率的差异。

该方法提高用户设备将报告适当秩指示符的可能性。在用户设备处已知信道失衡信道时，用户设备可以纠正它在秩计算中的行为并且例如报告秩1而不是秩2以匹配这样的信道。

在一个实施例中，该方法包括基于所确定的下行链路信道矩阵来选择秩指示符，其中秩指示符指示用户设备所推荐的空间复用层的数目。

在另一实施例中，对于所选择的大于1的秩指示符，执行确定秩指示符。

在一个实施例中，对于所选择的等于2的秩指示符，执行确定秩指示符。

在一个实施例中，基于信道失衡因子来确定传输秩包括：将信道失衡因子与门限值进行比较，并且如果信道失衡因子等于或者小于门限值，则将秩指示符确定为等于所选择的秩指示符，而如果信道失衡因子大于门限值，则将秩指示符确定为等于1。

在以上实施例的变化中，基于来自基站的信令、基于在用户设备中预定义的一个或者多个参数或者基于其组合来设置门限值。

在一个实施例中，信道由下行链路信道矩阵

表示，

其中矩阵H的第i列表示基站（2）处的第i个天线端口与用户设备（4）处的所有接收天线之间的信道，N_t是基站的发送天线端口的数目，并且N_r是用户设备的接收天线的数目，并且按照下式来确定信道失衡因子CIF：

$\mathrm{CIF}=101g\frac{\underset{i}{\max }\left|\right|h_i\left|\right|}{\underset{i}{\min }\left|\right|h_i\left|\right|},$

其中h_i是信道矩阵H的第i列，并且||h||是矢量h的弗罗伯尼范数。

在另一实施例中，信道由下行链路信道矩阵

表示，

其中矩阵H的第i列表示基站（2）处的第i个天线端口与用户设备（4）处的所有接收天线之间的信道，N_t是基站的发送天线端口的数目，并且N_r是用户设备的接收天线的数目，并且按照下式来确定信道失衡因子（CIF）：

$\mathrm{CIF}=\frac{\mathrm{tr}\left(H^{H}H\right)}{\det \left(H^{H}H\right)},$

其中tr(H^HH)表示矩阵H^HH的迹，并且det(H^HH)表示矩阵H^HH的行列式，而H^H是H的哈密特转置。

在更多另一实施例中，信道由下行链路信道矩阵表示，

其中矩阵H的第i列表示基站（2）处的第i个天线端口与用户设备（4）处的所有接收天线之间的信道，N_t是基站的发送天线端口的数目，并且N_r是用户设备的接收天线的数目，并且按照下式来确定信道失衡因子CIF：

$\mathrm{CIF}=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }\left(H^{H}H\right)}{{\mathrm{\λ}}_{\min }\left(H^{H}H\right)},$

其中λ_max(H^HH)表示矩阵H^HH的最大特征值，并且λ_min(H^HH)表示矩阵H^HH的最小特征值。

在一个实施例中，该方法包括向基站发送所确定的秩指示符。

在第七方面中，提供一种用于确定秩指示符的用户设备。该用户设备包括两个或者更多个接收天线，所述两个或者更多个接收天线用于支持多天线接收模式并且用于在与基站通信时使用的信道上接收数据。该用户设备包括处理器，被布置用于：执行用于确定下行链路信道矩阵的信道测量，并且基于信道失衡因子来确定传输秩，其中信道失衡因子量化两个或者更多个接收天线的接收功率的差异。

在第八方面中，提供一种针对用于确定秩指示符的用户设备的计算机程序。用户设备包括两个或者更多个接收天线，所述两个或者更多个接收天线用于支持多天线接收模式并且用于在与基站通信时使用的信道上接收数据。该计算机程序包括计算机程序代码，该计算机程序代码当在用户设备上运行时使用户设备执行以下步骤：执行用于确定下行链路信道矩阵的信道测量；并且基于信道失衡因子来确定传输秩，其中信道失衡因子量化两个或者更多个接收天线的接收功率的差异。

在第九方面中，提供一种包括上述计算机程序和在其上存储计算机程序的计算机可读装置的计算机程序产品。

本发明的更多特征和优点将在阅读以下描述和附图时变得清楚。

附图说明

图1图示具有交织的天线端口的室内LTE部署。

图2A和2B分别图示用于图1的部署的接收信号强度和吞吐量变化。

图3示意地图示其中可以实施本发明的实施例的环境。

图4图示根据一个实施例的在基站中的方法的步骤的流程图。

图5是图示确定传输秩的序列图。

图6图示基站中的用于实施图4-5的方法的装置。

图7a图示根据一个实施例的在用户设备中的方法的步骤的流程图。

图7b图示根据另一实施例的在用户设备中的方法的步骤的流程图。

图8是图示在用户设备中确定秩指示符的序列图。

图9图示第一基站中的用于实施图7-8的方法的装置。

具体实施方式

在以下描述中，出于说明而非限制的目的，阐述具体细节、比如具体架构、接口、技术等以便提供对本发明的透彻理解。在其它实例中，省略熟知设备、电路和方法的具体描述以免因不必要的细节而模糊本发明的描述。相似标号贯穿描述指代相似单元。

在下文中，在符合LTE规范的通信***中描述本发明，并且因此使用LTE术语。然而注意，这里的教导可以一般地适用于其中部署地理上分离的天线（或者天线端口）的基于MIMO的***、例如高速分组接入（HSPA）。

秩选择是专有的，并且不同用户设备可以具有不同实现方式。在各种实现方式之中，一种简单而常用的算法是基于MIMO信道矩阵H的奇异值分解（SVD）计算接收SINR、然后选择提供最高吞吐量的传输秩。这样的秩选择算法对于多数MIMO信道有效，其中来自所有发送天线端口的接收信号强度几乎相等。然而在交织天线端口部署中，这样的秩选择算法变得有问题。如在背景技术章节中提到的那样，在这样的部署中，在用户设备接近交织天线端口场景的一个地点时，两个天线端口经历例如35dB量级的非常大的接收功率的差异。对于这样的失衡信道，用户设备报告秩1是合理的，并且预计所得性能由于强接收信号而良好。测量结果表明用户设备可能处理这一点有问题。

已经认识的问题在于不恰当的秩2报告。在以下分析中，将示出在这样的具体天线端口部署中的秩2报告将不可避免地导致很低的吞吐量。

大的接收功率差异产生严重失衡、即秩欠缺的MIMO信道，并且秩1报告将更合理。然而使用如以上描述的秩选择算法，秩2是优选的，因为根据计算，秩2提供比秩1更高的吞吐量：与具有更大特征值的子信道对应的流可以容易地支持最高调制和编码方案（MCS），即使在向弱流重新分配发送功率的一半时秩2仍然是优选的。秩2因此在大多数时间被用户设备报告。

在下文中示出不恰当的秩2报告导致极低吞吐量。

考虑具有迫零（ZF）空间均衡器的通用接收器。在2x2天线配置（2个发送天线x2个接收天线）中的第k个流的输出信噪比（SNR）可以表达为：

${\mathrm{\γ}}_k=\frac{P_t/2}{{\left\{{\left[W^H\left(\begin{array}{cc}\sqrt{p_0}& 0\\ 0& \sqrt{p_1}\end{array}\right){\stackrel{\‾}{H}}^H\stackrel{\‾}{H}\left(\begin{array}{cc}\sqrt{p_0}& 0\\ 0& \sqrt{p_1}\end{array}\right)W\right]}^{-1}\right\}}_{k,k}},k=\mathrm{1,2}$     （等式1）

其中P_t是两个天线端口的总发送功率（被噪声和干扰归一化），W是在传输模式2或者4[不同传输模式参考3GPP TS36.211]中的单位预编码矩阵， $H=\stackrel{\‾}{H}\left(\begin{array}{cc}\sqrt{p_0}& 0\\ 0& \sqrt{p_1}\end{array}\right)$ 是2x2MIMO信道矩阵，其中

是平衡MIMO信道矩阵，p₀和p₁分别是天线端口0和天线端口1的信道增益（包括路损等）。k＝1,2表示第一或第二个流的索引。在用户设备正在体验极度地失衡信道时，可以将这样的失衡建模为p₀＞＞p₁。在该上下文中，输出SNR可以改写为：

${\mathrm{\γ}}_k\≈\frac{p_1}{{\stackrel{\‾}{h}}_{\mathrm{2,2}}}\frac{P_y/2}{{\left\{w_2{w}_2^H\right\}}_{k,k}},k=\mathrm{1,2}$     （等式2）

其中w₂是矩阵W^H的第二列。由等式（2）可见两个流的输出SNR与非常小的值p₁成比例，这意味着两个流具有非常低的输出SNR并且不能被正确解码。

因此，原先针对失衡MIMO信道设计的秩选择算法不适合于如交织天线端口部署一样的高度地失衡信道。不恰当的秩报告将引起***吞吐量的极度地严重下降。出于这一原因，确保关于秩报告的正确而合理的用户设备行为尤为重要。虽然eNode B（e节点B）可以简单地重写用户设备经由外环链路适配的秩推荐，但是在通常情况下，eNode B需要很长时间来做出关于传输秩的正确判决。本发明的实施例在不同方面中提供就这一点而言的改进。

简言之，提供用于基于信道失衡校验来改进秩确定的方法和设备。也提供用于判断信道的失衡程度的各种准则。

图3示意地图示其中可以对实施例进行实施的环境。通信***1被图示为包括基站2、例如LTE中的演进型节点B、也表示为eNB，该基站被布置用于使用射频发送器和接收器、例如利用多输入多输出（MIMO）天线技术来与用户设备4通信。基站2包括至少两个发送天线端口3a、3b，并且通常更多。虽然在该图中未图示，但是发送天线端口3a、3b可以是地理上分离的天线端口，并且可以实施本发明以用于交织天线部署以及其它类型的部署。

用户设备4包括两个或更多个接收天线5a、5b，两个或更多个接收天线5a、5b用于支持多天线接收模式并且用于在与基站2通信时使用的信道上接收数据。

秩指示符指示在用户设备4处体验的当前信道可以支持的空间复用层的数目。换言之，秩指示符指示用户设备计算为最佳的数目、因此被用户设备4推荐的空间复用层的数目。

传输秩定义基站2在与用户设备4通信时传输的空间复用层的数目。

为了量化信道失衡的程度，引入新的量，即信道失衡因子CIF，信道失衡因子CIF可以被定义如下。一般而言，信道失衡越多，其CIF将越高。

定义1：范数准则

$\mathrm{CIF}\left(H\right)=101g\frac{\underset{i}{\max }\left|\right|h_i\left|\right|}{\underset{i}{\min }\left|\right|h_i\left|\right|}$     （等式3）

其中h_i是MIMO信道矩阵H的第i列，并且||h||是矢量h的长度（即2范数）。

定义2：迹行列式数准则

$\mathrm{CIF}\left(H\right)=\frac{\mathrm{tr}\left(H^{H}H\right)}{\det \left(H^{H}H\right)}$     （等式4）

其中tr(·)表示矩阵的迹（即矩阵的对角元素之和），并且det(·)表示矩阵的行列式，而H^H是H的哈密特转置。

定义3：特征值准则

$\mathrm{CIF}\left(H\right)=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }\left(H^{H}H\right)}{{\mathrm{\λ}}_{\min }\left(H^{H}H\right)}$     （等式5）

其中λ_max(·)表示矩阵的最大特征值，并且λ_min(·)表示（非零）最小特征值。

在以上定义中，向函数CIF(·)输入的参数H是特定子载波或者子频带上的信道矩阵。如果期望宽带信道失衡因子，则可以对子频带信道进行平均以获得用于整个感兴趣带宽的失衡因子。

应当注意，所有定义一般适用于具有多个发送天线端口（等于或者大于两个端口）、例如4或者8个天线端口的地理上分离的天线部署，尽管在本说明书中，2个端口的情况被用于举例说明。

图4图示根据一个实施例的方法的步骤的流程图。在基站2中实施方法20以用于确定传输秩。如关于图3描述的那样，基站2控制用于能够支持多天线传输模式和用于在用于与用户设备4通信的信道上传输数据的两个或者更多个发送天线端口3a、3b。方法20包括从用户设备4接收（21）秩指示符，该秩指示符指示用户设备4所推荐的空间复用层的数目。

方法20还包括基于信道失衡因子CIF确定（22）传输秩。如更早描述的那样，信道失衡因子CIF量化两个或者更多发送天线端口3a、3b的接收功率的差异。

在一个实施例中，对于接收的大于1的秩指示符执行基于信道失衡因子CIF来确定传输秩。在一个具体实施例中，对于接收的等于2的秩指示符执行基于信道失衡因子CIF来确定传输秩。因此无论接收的秩指示符如何，都可以执行或者对于指定的秩指示符执行对传输秩的确定。

因此通过考虑信道失衡来校验来自用户设备2的秩报告的正确性。信道失衡因子CIF可以例如经由上行链路信道参数来获得并且可用于通过比较CIF与失衡门限值Γ_th来校验来自用户设备2的秩报告的正确性。可以用各种方式获得接收功率的差异、即信道失衡信息，例如利用单位天线端口参考信号接收功率（RSRP）测量和报告或者上行链路信道测量。在一个实施例中，CIF由用户设备4计算并且用信号发送到基站2。

在一个实施例中，基于信道失衡因子CIF来确定（22）传输秩包括：

-将信道失衡因子CIF与门限值Γ_th进行比较，以及

-如果信道失衡因子CIF等于或者小于门限值Γ_th，则将传输秩确定为等于接收的秩指示符，而如果信道失衡因子CIF大于门限值Γ_th，则将传输秩确定为等于1。

注意，如果信道失衡因子CIF大于门限值Γ_th，则本发明不限于将传输秩确定为等于1。在其它实施例中，可以如在以上实施例中那样将传输秩设置成除了1之外的另一个值。然而可以示出如果一个天线端口（在接收信号强度方面）比其它端口弱，则这一最弱天线端口无论传输秩如何（为2、3、4等）都将使总吞吐性能恶化。然而对于秩1传输，可以证实最强天线端口而不是最弱天线端口支配总吞吐量。作为结果，将传输秩设置成1经常比将传输秩设置成其它值更适合，并且重写传输秩1甚至在接收的秩指示符为4的情况下仍然是适合的。

可以基于传输秩将给予足够高的数据吞吐量的概率来设置门限值Γ_th。继而可以通过对包括基站2的通信***1的仿真来确定该概率。这参照图5更具体地加以说明。

在一个实施例中，信道由上行链路信道矩阵表示，

其中矩阵H的第i列表示在用户设备4处的第i个发送天线与在基站2处的所有接收天线之间的信道，N_t是用户设备发送天线的数目，N_r是基站接收天线的数目，并且根据更早描述的定义1（范数准则）、等式3来确定信道失衡因子CIF：

$\mathrm{CIF}=101g\frac{\underset{i}{\max }\left|\right|h_i\left|\right|}{\underset{i}{\min }\left|\right|h_i\left|\right|},$

其中h_i是上行链路信道矩阵H的第i列，并且||h||是矢量h的弗罗伯尼范数。

在另一实施例中，信道由上行链路信道矩阵表示，

其中矩阵H的第i列表示在用户设备4处的第i个发送天线与在基站2处的所有接收天线之间的信道，N_t是用户设备发送天线的数目，N_r是基站接收天线的数目，并且根据更早描述的定义2（迹行列式准则）、等式4来确定信道失衡因子CIF：

$\mathrm{CIF}=\frac{\mathrm{tr}\left(H^{H}H\right)}{\det \left(H^{H}H\right)},$

其中tr(H^HH)表示矩阵H^HH的迹，并且det(H^HH)表示矩阵H^HH的行列式，而H^H是H的哈密特转置。

在另一实施例中，信道由上行链路信道矩阵表示，

其中矩阵H的第i列表示在用户设备4处的第i个发送天线与在基站2处的所有接收天线之间的信道，N_t是用户设备发送天线的数目，N_r是基站接收天线的数目，并且根据更早描述的定义3（特征值准则）、等式5来确定信道失衡因子CIF：

$\mathrm{CIF}=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }\left(H^{H}H\right)}{{\mathrm{\λ}}_{\min }\left(H^{H}H\right)},$

其中λ_max(H^HH)表示矩阵H^HH的最大特征值，并且λ_min(H^HH)表示矩阵H^HH的最小特征值。

在所描述的各种实施例的变化中，该方法还包括执行用于确定上行链路信道矩阵H的信道测量。那么在确定传输秩之前执行信道测量。

在所描述的各种实施例的变化中，该方法还包括在与用户设备4通信时利用所确定的传输秩。也就是说，基站2利用所确定的传输秩，该传输秩与秩指示符所指示的空间复用层的数目相比可能被修改。

图5是图示根据一些实施例确定传输秩的序列图。基站2在下行链路信道上传输（在表示为H_DL的箭头处所示）。用户设备4对下行链路信道执行信道测量（框10）并且进行秩选择（框11）。用户设备4然后通过在上行链路信道中发送秩指示符来报告秩选择（在表示为RI,HUL的箭头处所示）。基站2执行信道失衡校验（框12）从而以传输秩的形式提供输出（在表示为传输秩的箭头处所示）。向预编码单元输入传输秩（框13）并且以常规方式使用该传输秩以用于下行链路传输（在表示为DL传输的箭头处所示）。例如，如果输出的传输秩等于2，则在下行链路传输中使用两个空间复用层（即传输秩2）。

在最右边虚线框中更具体地图示了框12。首先确定秩指示符是否大于1，如果否（即如果秩指示符等于1），则完成信道失衡校验（见来自框14的指示为“否”的箭头），并且秩指示符输出等于1。然而如果秩指示符大于1、例如等于2，则执行信道失衡校验（见来自框14的指示为“是”的箭头）。在这样的情况下，执行以下操作（框15）。

如果CIF＜＝Γ_th，则基站2将遵循秩报告，因为用户设备4的行为被认为是合理的（来自箭头15的指示为“否”的箭头）。

如果CIF＞Γ_th，则基站2将从用户设备4接收的秩2报告重写为秩1，因为用户设备4的行为被认为是不合理的（来自箭头15的指示为“是”的箭头）。因此将传输秩设置成1（框16），并且向预编码单元输出传输秩1（框13）。

门限Γ_th的值被设置为满足目标检测概率以及目标错误报警概率。大的门限Γ_th导致低检测概率，而小的门限Γ_th造成高错误报警概率。这里，检测事件包括：信道是失衡的并且正确检测到这样的失衡。错误报警事件包括：信道实际上是平衡的、但是仍然被检测为失衡。

一般而言，门限Γ_th是可以例如经由仿真和/或测量来确定并且可能优化的值。

也注意本发明不限于描述的2x2***。实际上，它一般适用于具有至少两个地理上分离的发送天线（或者天线端口）的MIMO***并且可以例如通过将框14中的第一条件改写为“RI>=2”而被延伸为覆盖4个天线端口的情况。

在另一方面中并且参照图6，提供用于确定传输秩的基站2。基站2包括用于控制用于支持多天线传输模式和用于在用于与用户设备4通信的信道上传输数据的两个或者更多发送天线端口3a、3b的处理器34。例如中央处理单元、微控制器、数字信号处理器（DSP）等的处理器34能够执行在例如存储器这一形式的计算机程序产品32中存储的软件指令。处理器34连接到从用户设备5接收输入的接收器30。接收器30继而连接到物理天线。注意，尽管在图6中图示仅一个处理器34，但是实现方式可以包括分布式硬件，从而在运行软件时使用若干CPU而不是一个CPU。类似地，虽然图示仅一个输入设备30，但是可以有若干输入设备、例如一个输入设备处理来自基站的输入而另一输入设备处理来自用户设备的输入。

所描述的用于在处理切换时使用的方法和算法或者其部分可以例如由处理器34中的软件和/或专用集成电路来实施。为此，基站2还可以包括计算机程序产品33上存储的计算机程序32。

接收器30被配置用于从用户设备4接收秩指示符。同前，秩指示符指示用户设备4所推荐的空间复用层的数目。

处理器34还被配置用于基于信道失衡因子CIF来确定传输秩，其中信道失衡因子CIF量化两个或者更多个发送天线端口3a、3b的接收功率的差异。

在一个实施例中，基站2被布置用于向用户设备4用信号发送门限值Γ_th。这样的信息可以经由高层信令、例如RRC信令提供给用户设备4，这可以在任何秩报告或者下行链路传输之前执行。

仍然参照图6，本发明也涵盖用于确定传输秩的计算机程序32。计算机程序32包括计算机程序代码，该计算机程序代码在基站2并且具体在其处理器34上被运行时使基站2执行所描述的方法。

也提供包括计算机程序32和在其上存储计算机程序32的计算机可读装置的计算机程序产品33。计算机程序产品33可以是读写存储器（RAM）或者只读存储器（ROM）的任何组合。计算机程序产品33也可以包括持久存储装置，该持久存储装置例如可以是磁存储器、光存储器或者固态存储器中的单个存储器或者组合。

在进一步的方面中并且参照图7a，提供在用户设备4中用于确定秩指示符的方法40。用户设备4包括用于支持多天线接收模式和用于在与基站2通信时使用的信道上接收数据的两个或者更多接收天线5a、5b。方法40包括执行（41）用于确定下行链路信道矩阵H的信道测量。这可以用常规方式来完成、根据讨论的通信***1来适配。

方法400还包括基于信道失衡因子CIF来确定（42）传输秩，其中信道失衡因子CIF量化两个或者更多个接收天线5a、5b的接收功率的差异。

方法40还可以包括基于所确定的下行链路信道矩阵H来选择（43）秩指示符，其中秩指示符指示用户设备4所推荐的空间复用层的数目。这也可以根据讨论的通信***1以常规方式来执行。可以例如如果信道失衡因子CIF指示接收功率的差异在某个门限值以下则执行选择（43）。作为另一示例，可以在确定（42）秩指示符之前执行选择（43）（也见图7b）。

图7b图示图7a的方法的变化。方法40’然后包括如在图7a的方法中那样执行（41）用于确定下行链路信道矩阵H的信道测量的步骤。同样，这可以用常规方式来完成、根据讨论的通信***1来适配。

方法40’还可以包括基于所确定的下行链路信道矩阵H来选择（43）秩指示符，其中秩指示符指示用户设备4所推荐的空间复用层的数目。这也可以根据讨论的通信***1以常规方式来执行。

方法40’还包括基于信道失衡因子CIF来确定（42）传输秩，其中信道失衡因子CIF量化两个或者更多个接收天线5a、5b的接收功率的差异。

对于图7a和7b的实施例，可以获得例如用户设备4经由单位天线端口信道估计而测量的信道失衡信息。

可以对于所选择的大于1的秩指示符执行对秩指示符的确定（42）。在一个具体实施例中，可以对于所选择的等于2的秩指示符执行对秩指示符的确定（42）。

在一个实施例中，基于信道失衡因子CIF来确定（42）秩指示符包括：将信道失衡因子CIF与门限值Γ_th进行比较，并且如果信道失衡因子CIF等于或者小于门限值Γ_th，则将秩指示符确定为等于所选择的秩指示符，而如果信道失衡因子CIF大于门限值Γ_th，则将秩指示符确定为等于1。

可以基于来自基站2的信令、基于在用户设备4中预定义的一个或者多个参数或者基于其组合来设置门限值Γ_th。

在一个实施例中，信道由下行链路信道矩阵

表示，

其中矩阵H的第i列表示在基站2处的第i个天线端口与在用户设备4处的所有接收天线之间的信道，N_t是基站的发送天线端口的数目，并且N_r是用户设备的接收天线的数目，并且根据更早描述的定义1（范数准则）、等式3确定信道失衡因子CIF：

$\mathrm{CIF}=101g\frac{\underset{i}{\max }\left|\right|h_i\left|\right|}{\underset{i}{\min }\left|\right|h_i\left|\right|},$

其中h_i是信道矩阵H的第i列，并且||h||是矢量h的弗罗伯尼范数。

在另一实施例中，信道由下行链路信道矩阵表示，

其中矩阵H的第i列表示在基站2处的第i个天线端口与在用户设备4处的所有接收天线之间的信道，N_t是基站的发送天线端口的数目，并且N_r是用户设备的接收天线的数目，并且根据更早描述的定义2（迹行列式准则）、等式4确定信道失衡因子CIF：

$\mathrm{CIF}=\frac{\mathrm{tr}\left(H^{H}H\right)}{\det \left(H^{H}H\right)},$

其中tr(H^HH)表示矩阵H^HH的迹，并且det(H^HH)表示矩阵H^HH的行列式，H^H是H的哈密特转置。

在又一实施例中，信道由下行链路信道矩阵

表示，

其中矩阵H的第i列表示在基站2处的第i个天线端口与在用户设备4处的所有接收天线之间的信道，N_t是基站的发送天线端口的数目，并且N_r是用户设备的接收天线的数目，并且根据更早描述的定义3（特征值准则）、等式5确定信道失衡因子CIF：

$\mathrm{CIF}=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }\left(H^{H}H\right)}{{\mathrm{\λ}}_{\min }\left(H^{H}H\right)},$

其中λ_max(H^HH)表示矩阵H^HH的最大特征值，并且λ_min(H^HH)表示矩阵H^HH的最小特征值。

图8是图示在用户设备中确定秩指示符的序列图。基站2发送下行链路信道（在表示为H_DL的箭头处所示）。用户设备4对下行链路信道执行信道测量（框60）并且进行秩选择（框61）。向用户设备4所执行的信道失衡校验（框62）输入来自框61的输出，即秩指示符。信道失衡校验将校验用户设备4在秩计算和报告中的行为是否是正确的并且提供可能更改的秩指示符作为输出。向基站2发送这一秩指示符（在表示为RI的箭头处所示）。向预编码单元输入秩指示符（框63）并且以常规方式使用该秩指示符以用于下行链路传输（在表示为DL传输的箭头处所示）。例如，如果输出的秩指示符等于2，则选择为2的传输秩，然后在下行链路传输中使用两个空间复用层。

在最右边的虚线和放大框62中更具体地图示了框62。首先确定秩指示符是否大于1，如果否（即如果秩指示符等于1），则完成信道失衡校验（见来自框64的指示为“否”的箭头），并且秩指示符输出为1。然而如果秩指示符大于1，则执行信道失衡校验（见来自框63的指示为“是”的箭头）。在这样的情况下，执行以下操作（框65）。

如果CIF＜＝Γ_th，则用户设备4将遵循正常秩计算和报告（来自箭头65的指示为“否”的箭头）。

如果CIF＞Γ_th，则用户设备4将在正常计算之后选择秩2的情况下将所计算的秩2报告重写为秩1（来自箭头65的指示为“是”的箭头）。因此秩指示符被设置成1（框66）并且向基站2用信号发送该秩指示符（表示为RI的箭头）。在基站2中，向预编码单元提供该秩指示符（框63）并且在下行链路传输中使用该秩指示符（表示为DL传输的箭头）。

可以基于来自基站2的信令、基于在用户设备4中预定义的参数或者其组合来获取门限Γ_th的值。可以例如经由仿真、测量等获得这样的参数的值。

在已经确定秩指示符之后，用户设备4可以向基站2发送所确定的秩指示符。

同样要注意本发明不限于所描述的2x2***。实际上，它一般适用于具有至少两个地理上分离的发送天线（或者天线端口）的MIMO***并且可以例如通过将框64中的第一条件改写为“RI>=2”而被延伸为覆盖4个天线端口的情况。

在另一方面中并且参照图9，提供用于确定秩指示符的用户设备4。用户设备4包括用于支持多天线接收模式和用于在与基站2通信时使用的信道上接收数据的两个或者更多个接收天线5a、5b。用户设备4还包括被布置用于实现如以上描述的方法的处理器54。处理器54例如包括能够执行具有例如存储器这一形式的计算机程序产品52中存储的软件指令的中央处理单元、微处理器、数字信号处理器（DSP）等。处理器54连接到从基站2接收输入的接收天线5a、5b。具体而言，处理器54被布置用于：执行用于确定信道矩阵H的信道测量；并且对于大于1的所选择的秩指示符，基于信道失衡因子CIF来确定秩指示符，其中信道失衡因子CIF量化两个或者更多个接收天线5a、5b的接收功率的差异。

处理器可以被布置用于执行如描述的方法的各种步骤，例如被布置用于基于所确定的信道矩阵H来选择秩指示符，其中秩指示符指示用户设备所推荐的空间复用层的数目。

仍然参照图9，提供用于所描述的用于确定秩指示符的用户设备4的计算机程序53。计算机程序32包括计算机程序代码，该计算机程序代码在用户设备4上被运行时使用户设备4执行如描述的方法的步骤。具体而言，在用户设备4上运行计算机程序代码时，使用户设备4执行：用于确定信道矩阵H的信道测量，并且对于大于1的所选择的秩指示符、基于信道失衡因子CIF来确定秩指示符，其中信道失衡因子CIF量化两个或者更多个接收天线5a、5b的接收功率的差异。

也提供包括如以上描述的计算机程序52和在其上存储计算机程序52的计算机可读装置的计算机程序产品53。计算机程序产品53可以是读写存储器（RAM）或者只读存储器（ROM）的任何组合。计算机程序产品53也可以包括持久存储装置，该持久存储装置例如可以是磁存储器、光存储器或者固态存储器中的单个存储器或者组合。

Claims (27)

1.一种在基站（2）中用于确定传输秩的方法（20），所述基站（2）控制两个或者更多个发送天线端口（3a，3b），所述两个或者更多个发送天线端口（3a，3b）用于支持多天线传输模式并且用于在用于与用户设备（4）通信的信道上的数据的传输，所述方法（20）包括：

-从用户设备（4）接收（21）秩指示符，所述秩指示符指示所述用户设备（4）所推荐的空间复用层的数目，以及

-基于信道失衡因子CIF来确定（22）所述传输秩，其中所述信道失衡因子CIF量化所述两个或者更多个发送天线端口（3a，3b）的接收功率的差异。

2.根据权利要求1所述的方法（20），其中对于所接收的大于1的秩指示符，执行所述基于信道失衡因子CIF来确定（22）所述传输秩。

3.根据权利要求1所述的方法（20），其中对于所接收的等于2的秩指示符，执行所述基于信道失衡因子CIF来确定（22）所述传输秩。

4.根据权利要求1、2或者3所述的方法（20），其中所述基于信道失衡因子CIF来确定（22）所述传输秩包括：

-将所述信道失衡因子CIF与门限值Γ_th进行比较，以及

-如果所述信道失衡因子CIF等于或者小于所述门限值Γ_th，则将所述传输秩确定为等于所接收的秩指示符，而如果所述信道失衡因子CIF大于所述门限值Γ_th，则将所述传输秩确定为等于1。

5.根据权利要求4所述的方法（20），其中基于所述传输秩将给予高数据吞吐量的概率来设置所述门限值Γ_th。

6.根据权利要求5所述的方法（20），其中在包括所述基站（2）的通信***（1）中通过仿真来确定所述概率。

7.根据权利要求1-6中的任一权利要求所述的方法（20），其中所述信道由上行链路信道矩阵来表示，

其中第i列表示所述用户设备（4）处的第i个发送天线与所述基站（2）处的所有接收天线之间的信道，N_t是所述用户设备的发送天线的数目，并且N_r是所述基站（2）的接收天线的数目，并且所述信道失衡因子CIF按照下式来确定：

$\mathrm{CIF}=101g\frac{\underset{i}{\max }\left|\right|h_i\left|\right|}{\underset{i}{\min }\left|\right|h_i\left|\right|},$

其中h_i是所述上行链路信道矩阵H的第i列，并且||h||是矢量h的弗罗伯尼范数。

8.根据权利要求1-6中的任一权利要求所述的方法（20），其中所述信道由上行链路信道矩阵来表示，并且所述信道失衡因子（CIF）按照下式来确定：

$\mathrm{CIF}=\frac{\mathrm{tr}\left(H^{H}H\right)}{\det \left(H^{H}H\right)},$

其中tr(H^HH)表示矩阵H^HH的迹，并且det(H^HH)表示矩阵H^HH的行列式，而H^H是H的哈密特转置，N_t是所述用户设备（4）的发送天线的数目，并且N_r是所述基站（2）的接收天线的数目。

9.根据权利要求1-6中的任一权利要求所述的方法（20），其中所述信道由上行链路信道矩阵

来表示，

其中第i列表示所述用户设备（4）处的第i个发送天线与所述基站（2）处的所有接收天线之间的信道，N_t是所述用户设备（4）的发送天线的数目，并且N_r是所述基站（2）的接收天线的数目，并且所述信道失衡因子CIF按照下式来确定：

$\mathrm{CIF}=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }\left(H^{H}H\right)}{{\mathrm{\λ}}_{\min }\left(H^{H}H\right)},$

其中λ_max(H^HH)表示矩阵H^HH的最大特征值，并且λ_min(H^HH)表示矩阵H^HH的最小特征值，N_t是所述用户设备（4）的发送天线的数目，并且N_r是所述基站（2）的接收天线的数目。

10.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的方法（20），还包括在确定所述传输秩之前，执行用于确定所述上行链路信道矩阵H的信道测量。

11.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的方法（20），还包括在与所述用户设备（4）通信时利用所确定的传输秩。

12.一种用于确定传输秩的基站（2），所述基站（2）包括用于控制两个或者更多个发送天线端口（3a，3b）的处理器（34），所述两个或者更多个发送天线端口（3a，3b）用于支持多天线传输模式并且用于在用于与用户设备（4）通信的信道上的数据的传输，所述基站（2）包括：

-接收器（30），被配置用于从用户设备（4）接收秩指示符，所述秩指示符指示所述用户设备（4）所推荐的空间复用层的数目，以及

-处理器（34），被配置用于对于所接收的大于1的秩指示符、基于信道失衡因子CIF来确定所述传输秩，其中所述信道失衡因子CIF量化所述两个或者更多个发送天线端口（3a，3b）的接收功率的差异。

13.一种针对用于确定传输秩的基站（2）的计算机程序（32），所述基站（2）控制两个或者更多个发送天线端口（3a，3b），所述两个或者更多个发送天线端口（3a，3b）用于支持多天线传输模式并且用于在用于与用户设备（4）通信的信道上的数据的传输，所述计算机程序（32）包括计算机程序代码，所述计算机程序代码当在所述基站（2）上运行时使所述基站（2）执行以下步骤：

-从用户设备（4）接收（21）秩指示符，所述秩指示符指示所述用户设备（4）所支持的空间复用层的数目，并且

-对于所接收的大于1的秩指示符，基于信道失衡因子CIF来确定（22）所述传输秩，其中所述信道失衡因子CIF量化所述两个或者更多个发送天线端口（3a，3b）的接收功率的差异。

14.一种计算机程序产品（33），包括根据权利要求13所述的计算机程序（32）和在其上存储所述计算机程序（32）的计算机可读装置。

15.一种在用户设备（4）中用于确定秩指示符的方法（40），所述用户设备（4）包括两个或者更多个接收天线（5a，5b），所述两个或者更多个接收天线（5a，5b）用于支持多天线接收模式并且用于在与基站（2）通信时使用的信道上接收数据，所述方法（20）包括：

-执行（41）用于确定下行链路信道矩阵H的信道测量，以及

-基于信道失衡因子CIF来确定（42）所述传输秩，其中所述信道失衡因子CIF量化所述两个或者更多个接收天线（5a，5b）的接收功率的差异。

16.根据权利要求15所述的方法（40），包括基于所确定的下行链路信道矩阵H来选择（43）秩指示符，其中所述秩指示符指示所述用户设备（4）所推荐的空间复用层的数目。

17.根据权利要求16所述的方法（40），其中对于所选择的大于1的秩指示符，执行所述确定（42）所述秩指示符。

18.根据权利要求16所述的方法（40），其中对于所选择的等于2的秩指示符，执行所述确定（42）所述秩指示符。

19.根据权利要求16-18中的任一权利要求所述的方法（40），其中所述基于信道失衡因子CIF来确定（42）所述秩指示符包括：

-将所述信道失衡因子CIF与门限值Γ_th进行比较，以及

-如果所述信道失衡因子CIF等于或者小于所述门限值Γ_th，则将所述秩指示符确定为等于所选择的秩指示符，而如果所述信道失衡因子CIF大于所述门限值Γ_th，则将所述秩指示符确定为等于1。

20.根据权利要求19所述的方法（40），其中基于来自所述基站（2）的信令、基于在所述用户设备（4）中预定义的一个或者多个参数或者基于其组合来设置所述门限值Γ_th。

21.根据权利要求15-20中的任一权利要求所述的方法（40），其中所述信道由下行链路信道矩阵来表示，

其中所述矩阵H的第i列表示所述基站（2）处的第i个天线端口与所述用户设备（4）处的所有接收天线之间的信道，N_t是所述基站的发送天线端口的数目，并且N_r是所述用户设备的接收天线的数目，并且所述信道失衡因子CIF按照下式来确定：

$\mathrm{CIF}=101g\frac{\underset{i}{\max }\left|\right|h_i\left|\right|}{\underset{i}{\min }\left|\right|h_i\left|\right|},$

其中h_i是所述信道矩阵H的第i列，并且||h||是矢量h的弗罗伯尼范数。

22.根据权利要求15-20中的任一权利要求所述的方法（40），其中所述信道由下行链路信道矩阵

来表示，

其中所述矩阵H的第i列表示所述基站（2）处的第i个天线端口与所述用户设备（4）处的所有接收天线之间的信道，N_t是所述基站（2）的发送天线端口的数目，并且N_r是所述用户设备（4）的接收天线的数目，并且所述信道失衡因子CIF按照下式来确定：

$\mathrm{CIF}=\frac{\mathrm{tr}\left(H^{H}H\right)}{\det \left(H^{H}H\right)},$

其中tr(H^HH)表示矩阵H^HH的迹，并且det(H^HH)表示矩阵H^HH的行列式，而H^H是H的哈密特转置。

23.根据权利要求15-20中的任一权利要求所述的方法（40），其中所述信道由下行链路信道矩阵

来表示，

其中所述矩阵H的第i列表示所述基站（2）处的第i个天线端口与所述用户设备（4）处的所有接收天线之间的信道，N_t是所述基站的发送天线端口的数目，并且N_r是所述用户设备（4）的接收天线的数目，并且所述信道失衡因子CIF按照下式来确定：

$\mathrm{CIF}=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }\left(H^{H}H\right)}{{\mathrm{\λ}}_{\min }\left(H^{H}H\right)},$

其中λ_max(H^HH)表示矩阵H^HH的最大特征值，并且λ_min(H^HH)表示矩阵H^HH的最小特征值。

24.根据权利要求15-23中的任一权利要求所述的方法（40），包括向所述基站（2）发送所确定的秩指示符。

25.一种用于确定秩指示符的用户设备（4），所述用户设备（4）包括两个或者更多个接收天线（5a，5b），所述两个或者更多个接收天线（5a，5b）用于支持多天线接收模式并且用于在与基站（2）通信时使用的信道上接收数据，所述用户设备（4）包括处理器（54），所述处理器（54）被布置用于：

-执行用于确定下行链路信道矩阵H的信道测量，以及

-基于信道失衡因子CIF来确定所述传输秩，其中所述信道失衡因子CIF量化所述两个或者更多个接收天线（5a，5b）的接收功率的差异。

26.一种针对用于确定秩指示符的用户设备（4）的计算机程序（32），所述用户设备（4）包括两个或者更多个接收天线（5a，5b），所述两个或者更多个接收天线（5a，5b）用于支持多天线接收模式并且用于在与基站（2）通信时使用的信道上接收数据，所述计算机程序（32）包括计算机程序代码，所述计算机程序代码当在所述用户设备（4）上运行时使所述用户设备（4）执行以下步骤：

-执行用于确定下行链路信道矩阵H的信道测量，以及

-基于信道失衡因子CIF来确定所述传输秩，其中所述信道失衡因子CIF量化所述两个或者更多个接收天线（5a，5b）的接收功率的差异。

27.一种计算机程序产品（53），包括根据权利要求26所述的计算机程序（52）和在其上存储所述计算机程序（52）的计算机可读装置。

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