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文檔簡介
1、POI系統(tǒng)設(shè)計之多頻合路干擾分析篇基配事業(yè)部 產(chǎn)品研發(fā)部本文目錄 目錄一、POI系統(tǒng)在室分系統(tǒng)中的應(yīng)用場景及功能介紹;3二、多頻合路干擾分析42.1、雜散干擾(介紹及其計算);52.2、阻塞干擾(介紹及其計算);72.3、互調(diào)干擾(介紹及其計算);9三、天線系統(tǒng)和空間隔離(介紹及其計算);11四、POI設(shè)計中雜散干擾的考量;124.1室分各系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)列表144.2國內(nèi)通信制式的常見干擾舉例;154.3POI系統(tǒng)的分合纜設(shè)計特點(diǎn);17五、POI系統(tǒng)干擾設(shè)計之工程案例舉例;19附表1:基站系統(tǒng)發(fā)射機(jī)隔離度列表;23附表2:有源設(shè)備(直放站)雜散輻射規(guī)范要求列表;27附表3:阻塞指標(biāo)列表;30附表
2、4:共站址天線隔離度計算軟件;31附表5:互調(diào)計算工具以主流互調(diào)測試儀表介紹;31一、 POI系統(tǒng)在室分系統(tǒng)中的應(yīng)用場景及功能介紹;多系統(tǒng)接入平臺(POI:Point Of Interface)背景:室內(nèi)分布系統(tǒng)合路建設(shè)隨著近年來通信、電子技術(shù)以及相關(guān)工業(yè)的發(fā)展變得可行并且成熟。l 在天線方面,寬頻天線的應(yīng)用使得一副天線就可以滿足多個系統(tǒng)不同頻段的信號覆蓋。l 在機(jī)房使用方面,同時,由于微電子技術(shù)的長足發(fā)展、通信設(shè)備小型化,基站所占的機(jī)房面積也大大減小,一個大機(jī)房就可以滿足多家運(yùn)營商幾套設(shè)備的布放。l 在射頻和微波技術(shù)方面,目前采用的基于高Q多腔濾波器技術(shù)的POI合路平臺,能滿足目前多系統(tǒng)合路
3、建設(shè)的需要。POI作為多種通信系統(tǒng)和多個區(qū)域的分布系統(tǒng)之間的界面,是在多系統(tǒng)信號分合路過程中的關(guān)鍵部分。功能及作用:在室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)中,POI的應(yīng)用將避免錯綜復(fù)雜的走線,避免天花板上安裝多個全向天線,避免了電梯井道內(nèi)布放多個板狀天線、多根同軸電纜;在地鐵隧道覆蓋系統(tǒng)中,采用POI之后,多系統(tǒng)信號可以共用一根泄漏電纜進(jìn)行傳輸、覆蓋,顯著的減小了運(yùn)營商的投資、降低了施工難度。各路收發(fā)信機(jī)信號都通過獨(dú)立的端口接入POI,混合后輸出到相應(yīng)分布系統(tǒng)的端口;同時將來自不同區(qū)域分布系統(tǒng)端口的信號混合后,再按需要分別送到信號源的上行端口。POI是各通信系統(tǒng)匯集點(diǎn),同時也是矛盾的焦點(diǎn),好的POI設(shè)備不僅要求能夠合
4、路多系統(tǒng)信號而且要能夠解決多系統(tǒng)合路帶來的諸多問題,并且能夠有簡單的接口界面,有效的監(jiān)控和可升級性,為解決室內(nèi)空間資源的問題起到積極作用。二、 多頻合路干擾分析數(shù)字電視、數(shù)字集群、GSM、CDMA 、DCS1800、PHS、WLAN、3G和LTE共用一個分布系統(tǒng),相互之間會產(chǎn)生干擾。各系統(tǒng)的有源設(shè)備在發(fā)射有用信號的同時,在它的工作頻帶外還會產(chǎn)生雜散、諧波、互調(diào)等無用信號,這些信號落到其他系統(tǒng)的工作頻帶內(nèi),就會對其他系統(tǒng)形成干擾。在對共用室內(nèi)分布式系統(tǒng)時所帶來的頻譜間干擾,需根據(jù)各系統(tǒng)之間的頻率關(guān)系以及發(fā)射/接收特性來具體研究。可以說干擾的主要影響是對系統(tǒng)上行接收通道的影響,主要考慮以下兩個方面
5、:接收機(jī)靈敏度降低和接收機(jī)過載。為了將這些影響所帶來的性能損失降到最小,而不修改(或少修改)現(xiàn)有的發(fā)送和接收單元,必須對整個系統(tǒng)的雜散、互調(diào)及阻塞干擾進(jìn)行仔細(xì)地考慮。系統(tǒng)間的干擾主要分為以下三類:雜散干擾就是一個系統(tǒng)的發(fā)射頻段外的雜散發(fā)射落入到了另一個系統(tǒng)的工作頻段中而可能造成的干擾,雜散干擾對系統(tǒng)最直接的一個影響就是降低了系統(tǒng)的接收靈敏度。互調(diào)干擾集中在各系統(tǒng)的下行輸出,在進(jìn)行合路時的互調(diào)產(chǎn)物上,主要表現(xiàn)為三階互調(diào)干擾。如果互調(diào)產(chǎn)物落在其中某一個系統(tǒng)的上行接收頻段內(nèi),從而對該系統(tǒng)基站的接收靈敏度造成一定的影響。阻塞干擾就是其它系統(tǒng)的下行信號功率較強(qiáng),雖在系統(tǒng)的頻帶外,但降低了接收機(jī)靈敏度。當(dāng)
6、較強(qiáng)功率加于接收機(jī)時可能導(dǎo)致接收機(jī)過載,使它的增益下降或者被抑制。原因是放大器有一個線性動態(tài)范圍,在這個范圍內(nèi)放大器的輸出功率隨輸入功率線性增加,這兩個功率之比就是功率增益G,其輸出功率低于所預(yù)計的值。通常把增益下降到比線性增益低1dB時的輸出功率值定義為輸出功率的1dB壓縮點(diǎn)。相應(yīng)的,此時的輸入功率定義為輸入功率的1dB壓縮點(diǎn)。為了防止接收機(jī)過載,從干擾基站接收到的總的載波功率電平需要低于它的1dB壓縮點(diǎn)。2.1、雜散干擾(介紹及其計算);雜散干擾是在信號處理過程中由于器件的非線性而產(chǎn)生的寄生在原始頻帶附近的信號形成的干擾。由于在產(chǎn)生雜散干擾信號的信號處理過程中濾波器的帶外頻率衰減作用,雜散
7、信號偏離原始頻帶越遠(yuǎn),其信號強(qiáng)度越弱。兩系統(tǒng)頻率相隔越近其雜散干擾越嚴(yán)重。雜散干擾對系統(tǒng)最直接的一個影響就是降低了系統(tǒng)的接收靈敏度。發(fā)射信號的帶外輻射一般劃分為鄰頻泄漏和帶外雜散輻射。公認(rèn)的區(qū)分原則 是,從信道寬度邊緣起算,兩倍信道寬度以內(nèi)的頻率范圍,帶外輻射的主要能量 來源是由于信號調(diào)制器的帶外能量泄漏和寬帶噪音,而在兩倍信道寬度以外的頻率范圍,帶外輻射的主要能量來源是寬帶噪音、諧波交調(diào)及雜散輻射,一般統(tǒng)稱為雜散輻射。雜散干擾是指由于干擾源發(fā)射濾波特性不能滿足技術(shù)要求,使得干擾源的帶外信號以噪聲的形式出現(xiàn)在相鄰頻段內(nèi),從而抬高了被干擾射頻站的噪聲基底,使被干擾射頻站的上行鏈路變差,接收機(jī)靈敏
8、度降低。接收機(jī)靈敏度是指正確解調(diào)信號所需要的最小接收電平。如果干擾基站的發(fā) 射頻帶和被干擾基站的接收頻帶相鄰,兩個基站之間沒有足夠的隔離或干擾,基 站的截止性能不好(沒有足夠的帶外衰減),那么落入被干擾基站接收帶寬內(nèi)的 輻射信號就可能很強(qiáng),導(dǎo)致接收機(jī)噪聲門限增加。干擾基站的發(fā)射放大器輸出的 信號首先被發(fā)射濾波器濾波,然后經(jīng)過兩個基站間的距離,最后被干擾基站的接收單元接收。通常認(rèn)為干擾基站落入受害系統(tǒng)的干擾在低于受害系統(tǒng)內(nèi)部的熱噪聲6.9dB以下(此時受害系統(tǒng)的靈敏度惡化不到0.8dB),此時干擾可以忽略。這樣對應(yīng)雜散所需要的隔離度為:MCLPspu10Log ( W Interfering /
9、 W Affected )PnNf6.9其中: MCL為隔離度要求 Pspu為干擾基站的雜散輻射電平,單位為dBm W Interfering為干擾電平的測量帶寬,單位為kHz W Affected 為被干擾系統(tǒng)的信道帶寬,單位為kHz Pspu10Log ( W Interfering / W Affected )為干擾基站在被干擾系統(tǒng)信道帶寬內(nèi)的雜散輻射電平 Pn為被干擾系統(tǒng)的接收帶內(nèi)熱噪聲,單位為dBm Nf為接收機(jī)的噪聲系數(shù),基站的接收機(jī)噪聲系數(shù)一般不會超過5dB舉例:1、 CDMA800作為干擾系統(tǒng)的雜散隔離度計算干擾系統(tǒng)CDMA800被干擾系統(tǒng)數(shù)字集群GSM900DCS1800PH
10、SCDMA2000WCDMAWLANTD-SCDMATD-SCDMA工作頻段(MHz)806-821/851-866885-915/930-9601705-1755/1805-18501900-19201920-1980/2110-21701920-1980/2110-21702400-2483.51880-19002010-2025/2300-2400噪聲電平(測量頻段內(nèi))(dBm)-67-67-67-67-67-67-67-67-67測量帶寬(KHz)100100100100100100100100100被干擾系統(tǒng)帶寬(KHz)2520020030012303840220001280128
11、0噪聲電平(被干擾系統(tǒng)頻段內(nèi))(dBm)-73-64-64-62.2-56.1-51.2-43.6-56-56熱噪聲功率(dBm)-130-121-121-119-113-108-101-113-113干擾保護(hù)(dB)6.96.96.96.96.96.96.96.96.9基站噪聲系數(shù)(dB)5551555555雜散隔離度要求(dB)58.958.958.948.758.858.759.358.958.92.2、阻塞干擾(介紹及其計算);阻塞干擾與接收機(jī)的通帶外抑制能力有關(guān),當(dāng)一個較大干擾信號進(jìn)入接收機(jī)前端的低噪放大器時,由于低噪放大器的放大倍數(shù)是根據(jù)放大微弱信號所需要的整機(jī)增益來設(shè)定的,強(qiáng)干擾
12、信號電平在超出放大器的輸入動態(tài)范圍后,可能將放大器推入到非線性區(qū),導(dǎo)致放大器對有用的微弱信號的放大倍數(shù)降低,甚至完全抑制,當(dāng)加于接收機(jī)的干擾功率很強(qiáng),超出了接收機(jī)的線性范圍,導(dǎo)致接收機(jī)因飽和而無法工作,從而嚴(yán)重影響接收機(jī)對微弱信號的放大能力,使得被干擾系統(tǒng) 的接收機(jī)因飽和而無法工作,影響系統(tǒng)的正常工作。為了防止接收機(jī)過載,接收 信號的功率需要低于它的 1dB 壓縮點(diǎn)阻塞干擾涉及到干擾信號的載波發(fā)射功率、接收機(jī)濾波器特性等,主要取決于接收機(jī)的性能。當(dāng) GSM、CDMA、WCDMA、PHS 以及 WLAN 信號或其頻率組合成分落在這幾個系統(tǒng)中某基站接收機(jī)接收信道帶寬之外,卻仍能進(jìn)入該基站接收機(jī),當(dāng)
13、干擾大于標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的干擾電平,就會引起接收機(jī)靈敏度的下降,惡化接收機(jī)的性能,這時就引起了阻塞干擾。從鏈路上來解釋,當(dāng)一個較大干擾信號進(jìn)入接收機(jī)前端的低噪放時,由于低噪放的放大倍數(shù)是根據(jù)放大微弱信號所需要的整機(jī)增益來設(shè)定的,強(qiáng)干擾信號電平在超出放大器的輸入動態(tài)范圍后可能會將放大器推入到非線性區(qū),導(dǎo)致放大器對有用的微弱信號的放大倍數(shù)降低,甚至完全抑制,從而嚴(yán)重影響接收機(jī)對弱信號的放大能力,影響系統(tǒng)的正常工作。在多系統(tǒng)設(shè)計時只要保證到達(dá)接收機(jī)輸入端的強(qiáng)干擾信功率不超過系統(tǒng)指標(biāo)要求的阻塞電平,系統(tǒng)就可以正常的工作。假設(shè)接收機(jī)的阻塞電平指標(biāo)為Pb,干擾發(fā)射機(jī)的輸出功率為Po,只要:Pb接收的干擾電平P
14、oMCL這時,強(qiáng)干擾信號不會阻塞接收機(jī),這種情況下需要的系統(tǒng)間隔離度為:MCLPoPb通常也把增益下降到比線性增益低1dB時的輸出功率值定義為輸出功率的1dB壓縮點(diǎn)。為了防止接收機(jī)過載,從干擾基站接收到的總載波功率電平需要低于它的1dB壓縮點(diǎn)。因此,在接收機(jī)過載方面,也可以如下計算:Eoverload=Ctotal_interfering-LRX_Filter-CAFF_RXCtotal_interfering:干擾基站天線連接處的載頻總功率(dBm);LRX_Filter:被干擾基站的接收濾波器在干擾基站發(fā)射帶寬內(nèi)的衰減(dB);CAFF_RX:被干擾基站天線連接處接收到的載頻總功率(dBm
15、);Eoverload:隔離度要求(dB)。發(fā)射機(jī)端的阻塞指標(biāo):“輸出互調(diào)”將一路比該設(shè)備輸出信號低30dB的鄰道或次鄰道信號耦合進(jìn)其發(fā)射端,同時在發(fā)射端測試三階、五階產(chǎn)物及帶外雜散情況。輸出互調(diào)主要跟功放的輸出端特性有關(guān),在功放輸出端接有環(huán)行器或隔離器的情況下,輸出互調(diào)指標(biāo)很容易實現(xiàn)。這個指標(biāo)主要考察基站或直放站多個載波合路時的互調(diào)和雜散是否會干擾自身其他系統(tǒng)。阻塞隔離度計算干擾系統(tǒng)數(shù)字電視數(shù)字集群CDMAGSM900DCS1800PHSWCDMATD-SCDMAWLAN干擾電平強(qiáng)度(dBm)444443404033433330被干擾系統(tǒng)阻塞電平要求(dBm)隔離度要求(dB)阻塞電平要求(
16、dBm)隔離度要求(dB)阻塞電平要求(dBm)隔離度要求(dB)阻塞電平要求(dBm)隔離度要求(dB)阻塞電平要求(dBm)隔離度要求(dB)阻塞電平要求(dBm)隔離度要求(dB)阻塞電平要求(dBm)隔離度要求(dB)阻塞電平要求(dBm)隔離度要求(dB)阻塞電平要求(dBm)隔離度要求(dB)CDMA80037737737337337-437637-437-7GSM900836836835832825835825822DCS1800044044043040033043033030PHS301430143013301030103013303300WCDMA-1559-1559-155
17、816241624-4073-1548-1545TD-SCDMA-1559-1559-155816241624-4073-1558-1545WLAN737737736733733726736726由上述對通道隔離度計算方法以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中涉及的阻塞干擾電平的要求可知,消除阻塞干擾對多頻合路器的通道隔離度要求并不高。如果合路器的隔離度不夠,可以在干擾系統(tǒng)發(fā)射機(jī)后或者在被干擾系統(tǒng)接收機(jī)前加一個濾波器可以消除阻塞干擾。通常隔離度能滿足雜散干擾的要求,就一定能滿足阻塞干擾的要求。2.3、 互調(diào)干擾(介紹及其計算);互調(diào)抑制比是指兩個功率相等、適當(dāng)類型的調(diào)制信號進(jìn)入合路器輸入端,由合路器的非線性引起的互調(diào)
18、信號電平,其中一個信號電平與互調(diào)產(chǎn)生的信號電平之比。多系統(tǒng)合路較突出的互調(diào)產(chǎn)物主要為二階互調(diào)產(chǎn)物(FIM2)和三階互調(diào)產(chǎn)物(FIM3),其中二階和三階互調(diào)產(chǎn)物的計算公式為:FIM2=f1±f2或f2±f1;FIM3=2f1±f2,2f2±f1,f1+f2-f3,f1+f3-f2或f2+f3-f1;互調(diào)隔離度指標(biāo)計算計算公式:MCL = MAX(P1,P2,P3) +互調(diào)PnNf6.9MCL為隔離度要求;Pn 為被干擾系統(tǒng)的接收帶內(nèi)熱噪聲,單位為dBm;Nf為接收機(jī)的噪聲系數(shù),基站的接收機(jī)噪聲系數(shù)一般不會超過5dB;P1為干擾系統(tǒng)1的信號電平(dBm);P
19、2為干擾系統(tǒng)2的信號電平(dBm);P3為干擾系統(tǒng)3的信號電平(dBm);這里計算的互調(diào)要求的隔離度是按最大的干擾信號進(jìn)行計算的,實際上的互調(diào)信號電平都不大于這個值。減少互調(diào)干擾可以采?。?) 合理的頻率分配方案采用無互調(diào)的信道組;2) 合理調(diào)整干擾系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的輸出信號功率;增加干擾系統(tǒng)發(fā)射機(jī)和被干擾系統(tǒng)接收機(jī)之間的隔離度采用收發(fā)分開的天饋系統(tǒng),通過信號的空中鏈路衰減增加隔離度。POI的互調(diào)干擾互調(diào)干擾產(chǎn)生于器件的非線性度,在合路系統(tǒng)里我們主要關(guān)注無源器件的互調(diào)干擾,即合路器產(chǎn)生的互調(diào)干擾。無源器件產(chǎn)生互調(diào)的原因比較復(fù)雜,大致可以分為兩大類:接觸非線性和材料非線性。接觸非線性是指各部件相互接觸
20、而產(chǎn)生的非線性電流或電壓現(xiàn)象,射頻電流流經(jīng)不同金屬器件的接觸點(diǎn),特別是壓力接觸電(如兩金屬器件靠螺絲固定)而產(chǎn)生。如部件之間因較小的接觸壓力而松動、較差的金屬表面處理、氧化和腐蝕產(chǎn)生的不可靠連接、不同金屬材料的接觸等。材料非線性是指使用了具有非線性特性的材料,如鐵磁材料和碳纖維。國內(nèi)常見的互調(diào)干擾有:三、 天線系統(tǒng)和空間隔離(介紹及其計算);無源分布系統(tǒng)間天線隔離度我們采用雙斜率傳播模型分析基站天線間的傳播損耗,根據(jù)經(jīng)驗公式:MCL水平=22+20lg(d/)-(GtxGrx)MCL垂直=28+40lg(d/)-(GtxGrx)其中: d為天線的距離(m);為波長;Gtx為發(fā)射天線在接收天線主
21、辧方向的增益;Grx是接收天線在發(fā)射天線主辧方向的增益;這里給出了800MHz及1900MHz的天線空間隔離度測試值,在實際應(yīng)用中可以作為參考。800MHz頻段組合梯形隔離度表:水平距離(m)組合梯形隔離度/dB全向天線定向天線(65°)垂直1m垂直3m垂直5m垂直1m垂直3m垂直5m526.2637.9348.9950.0459.5666.011030.4536.1042.7253.3457.9061.785043.3744.1845.3165.5566.1466.6810049.3349.6650.1571.4271.6471.8320055.3455.4655.6777.387
22、7.4577.5150063.3063.3363.4085.3285.3385.33100069.3369.3469.3691.3491.3491.331900MHz頻段天線同帶隔離度表:距離(英寸)垂直距離水平距離0度下傾0度下傾10度下傾06463.527.2671.771.530.21271.973.835.91874.174.539.12473.975.639.23076.475.638.83676.872.840.3四、 POI設(shè)計中雜散干擾的考量;無線通信系統(tǒng)最大的問題是空間易干擾,由于無線傳輸?shù)奶匦詫?dǎo)致了無線間 干擾的必然性,對于不同制式的通信系統(tǒng)來說,無線干擾的影響也是不同的。
23、前文中也進(jìn)行了介紹,POI是各通信系統(tǒng)匯集點(diǎn),同時也是矛盾的焦點(diǎn)。那我們?nèi)绾螌OI系統(tǒng)的雜散抑制指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計和考量呢?我們每學(xué)習(xí)一項新事物前,只要確認(rèn)了目標(biāo),放在我們面前的就只有兩個詞“WHAT?”、“HOW?”WHAT:POI系統(tǒng)的雜散干擾是什么?咳,章節(jié)2中介紹的就是。雜散的三種形式:作為外部干擾源的發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的帶內(nèi)雜散、帶外阻塞雜散、作為系統(tǒng)內(nèi)部干擾的互調(diào)雜散。我們通過上面的了解,知道了這些雜散的起因、對信號質(zhì)量的影響和計算方法:無線干擾的成因從基本原理來講,工作于不同頻段的 A 系統(tǒng)和 B 系統(tǒng)間的干擾是由于發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的非完美性造成的。而不同系統(tǒng)間的主要干擾主要來自于雜散干擾、互
24、調(diào)干擾和阻塞干擾,通過采用干擾確定計算分析法對三種主要干擾的隔離度進(jìn)行計算分析,選擇其中最大的隔離度指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計考量,同時對于互調(diào)干擾設(shè)定有效的互調(diào)抑制度指標(biāo)。其中,干擾分析均需要計算路徑損耗,而路徑損耗又依賴于無線電傳輸?shù)乃ヂ浞治?。HOW:如何考量和設(shè)計POI系統(tǒng)的雜散抑制指標(biāo)?如何實現(xiàn)需要達(dá)到的抑制指標(biāo)?前文中說到:在對共用室內(nèi)分布式系統(tǒng)時所帶來的頻譜間干擾,需根據(jù)各系統(tǒng)之間的頻率關(guān)系以及發(fā)射/接收特性來具體研究。可以說干擾的主要影響是對系統(tǒng)上行接收通道的影響,主要考慮以下兩個方面:接收機(jī)靈敏度降低和接收機(jī)過載。其實我們只需要針對POI系統(tǒng)的合路制式,來計算出各種段式間的隔離、阻塞和互調(diào)要
25、求。再通過對室分傳輸鏈路的損耗進(jìn)行加減計算,就能夠定義出POI系統(tǒng)的雜散抑制指標(biāo)了。干擾確定計算分析法由于其方法簡單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)而在網(wǎng)絡(luò)無線設(shè)計中被經(jīng)常的使用。干擾確定計算分析方法是針對某一特定的干擾分析場景,對被干擾的接收機(jī)的四個不同的頻率范圍計算并求解下面的干擾評估方程:Ptx ( fi ) MCL( fi ) Iext ( fi )其中:fi 是考慮的頻率;Ptx ( fi ) 是產(chǎn)生干擾的發(fā)射機(jī)在頻率 fi 上的發(fā)射功率;MCL( fi ) 是在頻率 fi 上發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的最小耦合損耗;I ext ( fi ) 是在頻率 fi 上可接收的最大干擾電平。一般要考慮的四個頻率范圍
26、為:(1)接收機(jī)工作頻道,在大多數(shù)情況下,對應(yīng)的是發(fā)射機(jī)的帶外雜散輻射;(2)接收機(jī)的工作頻道第一鄰頻信道,對應(yīng)的是 發(fā)射機(jī)的有用信號發(fā)射或帶外輻射;(3)接收機(jī)接收頻段內(nèi),重點(diǎn)考慮發(fā)射機(jī)的 帶外輻射,鄰頻道泄漏或雜散輻射;(4)接收機(jī)接收頻段外,重點(diǎn)考慮發(fā)射機(jī)的 發(fā)射載頻,因為在發(fā)射機(jī)的發(fā)射載頻上其發(fā)射功率最大?;鹃g的最小耦合損耗包括收發(fā)端饋線損耗,收發(fā)天線之間耦合損耗,可表示為:MCL = LTx Cable (dB) + LRx Cable (dB) + LAntennaCoupling (dB)其中 LAntennaCoupling 為天線耦合損耗,LRx _ Cable 和 LTx
27、 _ Cable 分別為接收機(jī)和發(fā)射機(jī) 與天線之間的連接饋線損耗。但最小耦合損耗無法滿足評估方程時,則引入系統(tǒng)的最小隔離度。1.1 室分各系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)列表1、GSM 系統(tǒng)設(shè)計參數(shù) 根據(jù)通信行業(yè)要求,設(shè)計技術(shù)指標(biāo)為:1)根據(jù)國家環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),室內(nèi)天線的發(fā)射功率為小于 15dBm/每載 波以下;2)目標(biāo)覆蓋區(qū)域內(nèi) 95以上的位置,信號場強(qiáng)>-75dBm;3)室內(nèi)基站泄漏至室外 5 米處的信號強(qiáng)度不高于-90dBm;4)在基站接收端位置收到的上行噪聲電平小于-120dBm/200KHz。5)無線覆蓋區(qū)內(nèi)可接通率:要求在無線覆蓋區(qū)內(nèi)的 95%位置,99%的時間移 動臺可接入網(wǎng)絡(luò);2、CDM
28、A 系統(tǒng)設(shè)計參數(shù) 根據(jù)通信行業(yè)要求,設(shè)計要求指標(biāo)為:1)室內(nèi)天線的發(fā)射功率<15dBm;2)目標(biāo)覆蓋區(qū)域內(nèi) 95以上的位置,前向接收功率-82dBm;3)室內(nèi)基站泄漏至室外 10 米處的信號強(qiáng)度不高于-90dBm;4)在基站接收端位置收到的上行噪聲電平小于-113dBm/1.25MHz。5)無線覆蓋區(qū)內(nèi)可接通率:要求在無線覆蓋區(qū)內(nèi)的 95%位置,99%的時間移 動臺可接入網(wǎng)絡(luò);無線信道的呼損率取定為 2;6)無線覆蓋邊緣場強(qiáng):室內(nèi):-85dBm,室外 10 米處-90dBm;3、WCDMA 系統(tǒng)設(shè)計參數(shù) 根據(jù)通信行業(yè)要求,設(shè)計要求指標(biāo)為:1)目標(biāo)覆蓋區(qū)域內(nèi) 95以上位置,導(dǎo)頻信號強(qiáng)度-8
29、5dBm;2)室內(nèi)基站泄漏至室外 10 米處的信號強(qiáng)度不高于-85dBm;3)在基站接收端位置收到的上行噪聲電平小于-108dBm/3.84MHz;4、PHS 系統(tǒng)設(shè)計參數(shù) 根據(jù)通信行業(yè)要求,設(shè)計要求指標(biāo)如下:1)目標(biāo)覆蓋區(qū)域內(nèi) 95以上的位置,接收信號電平36dbuv(-71dBm);2)室內(nèi)基站下行信號泄漏至室外 10 米處的場強(qiáng)不高于 36dbuv(-71dBm)或比最強(qiáng)基站信號低 10db;3)在基站接收端位置收到的上行噪聲電平小于120dBm/300KHz。5、WLAN 系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)1)天線口的發(fā)射功率:設(shè)計要求天線口的發(fā)射功率等于 10mw(10dBm)。(指 從 AP 的輸出口減
30、去功分器、饋線及接頭的損耗功率后到達(dá)天線輸出口的實際輸出功率,驗收時天線口的輸出電平在 515dBm 范圍之間為合格)2)無線覆蓋邊緣場強(qiáng):-75dBm1.2 國內(nèi)通信制式的常見干擾舉例;CDMA800對GSM900的干擾;根據(jù)干擾的性質(zhì),CDMA對GSM系統(tǒng)的干擾可定義為雜散干擾、互調(diào)干擾和阻塞干擾三種。我們常見的(1) 雜散干擾 CDMA發(fā)射信號直接或通過交調(diào)等方式間接作為帶內(nèi)噪聲作用于GSM接收機(jī)上,造成GSM接收機(jī)靈敏度下降。發(fā)射濾波器的滾降特性(任何濾波器都不可能是理想的階躍方式),導(dǎo)致CDMA系統(tǒng)總存在一定的帶外輻射,這就是我們所說的發(fā)射雜散。在890 MHz附近的發(fā)射雜散正好落入
31、GSM系統(tǒng)的接收頻帶內(nèi),這對GSM系統(tǒng)來說勢必引入了另一種干擾,當(dāng)這種干擾信號的電平超過GSM系統(tǒng)的接收靈敏度時,會導(dǎo)致其接收靈敏度、信噪比以及QoS等下降。 常見的就有CDMA無線直放站對GSM上行信號的雜散干擾。分析:當(dāng)C網(wǎng)的發(fā)射頻段落于 G 網(wǎng)的接收頻段時,由于 C 網(wǎng)的帶外雜散輻射落入 了 G 網(wǎng)的接收信道內(nèi),從而產(chǎn)生了雜散干擾。并且 C 網(wǎng)的發(fā)射功率通過室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的各個相關(guān)器件,經(jīng)過一定的設(shè)備增益、損耗,通過上下行分纜的天線間 空間隔離后計算其到對端的雜散功率,其雜散干擾路徑見圖所示。根據(jù)下面的計算公式, C 網(wǎng)對 G 網(wǎng)的雜散干擾隔離度的計算詳見下表:雜散隔離度涉及的計算內(nèi)容參考
32、數(shù)值(A)CDMA 對 GSM 帶外雜散 Pspu-33dBm/200kHz(B)POI 損耗6dB(C)合路器損耗1dB(D)連接電纜及接頭損耗 L2dB(E)天線增益 G+2dBi(F)0.5 米自由空間傳輸衰降24.5dBm(G)天線增益 G+2dBi(H)連接電纜及接頭損耗 L2dB(I)合路器損耗1dB(J)POI 損耗6dB(K)G 網(wǎng) I rx_max-123 dBm(L)GSM 對 CDMA 需要的雜散干擾隔離度L=A-B-C-D+E-F+G-H-I-J+K=54.5dBm(2)互調(diào)干擾 其實不難看出,CDMA兩路870-880MHz的信號所產(chǎn)生的三階互調(diào)信號會落在880-89
33、0MHz通帶上。因此我們可將此POI的互調(diào)雜散指標(biāo)(例:-120dBc43dBm*2)帶入上表中計算,結(jié)果如下:雜散隔離度涉及的計算內(nèi)容參考數(shù)值(A)CDMA 對 GSM 互調(diào)雜散 Pspu-77dBm/200kHz(B)POI 損耗6dB(C)合路器損耗1dB(D)連接電纜及接頭損耗 L2dB(E)天線增益 G+2dBi(F)0.5 米自由空間傳輸衰降24.5dBm(G)天線增益 G+2dBi(H)連接電纜及接頭損耗 L2dB(I)合路器損耗1dB(J)POI 損耗6dB(K)G 網(wǎng) I rx_max-123 dBm(L)GSM 對 CDMA 需要的雜散干擾隔離度L=A-B-C-D+E-F+
34、G-H-I-J+K=14.5dBm此隔離度指標(biāo)遠(yuǎn)小于雜散指標(biāo),故取雜散干擾隔離度為設(shè)計參考。(3)阻塞干擾 任何接收機(jī)都有一定的接收動態(tài)范圍,在接收功率超過接收動態(tài)允許的最大功率電平時,會導(dǎo)致接收機(jī)飽和阻塞。阻塞會導(dǎo)致接收機(jī)無法正常工作,長時間的阻塞還可能造成接收機(jī)的永久性性能下降。 對于這兩個系統(tǒng),阻塞干擾與 GSM 接收機(jī)的帶外抑制能力有關(guān),它涉及到CDMA 的載波發(fā)射功率,GSM 接收機(jī)濾波器等,如果阻塞干擾過大,GSM 系統(tǒng) 的接收機(jī)將因飽和而無法工作。如果 GSM 系統(tǒng)接收機(jī)的帶外抑制能力很強(qiáng),同時如果 CDMA 系統(tǒng)的帶外抑制很好,則可以很好抑制阻塞干擾。CDMA 信號阻塞干擾傳播
35、路如圖 3-10 所示,鏈路中的衰減值假定為一致。由于 CDMA 基站內(nèi)置輸出濾波器的存在,GSM 基站所受的阻塞干擾主要由CDMA 基站發(fā)出的 1.25MHz 通帶內(nèi)信號功率落在 GSM 基站接收濾波器 200kHz通帶外,導(dǎo)致 GSM 接收機(jī)飽和而無法正常工作。 則 CDMA 對 GSM 阻塞干擾隔離度計算如下:MCLb PT Pb2LPOI 2L饋線+ 2G天線L0.543(13)2×62×22×12*225.516.5dBm此鏈路阻塞干擾隔離度小于雜散干擾隔離度,故取雜散干擾隔離度為設(shè)計參考。1.3 POI系統(tǒng)的分合纜設(shè)計特點(diǎn);上下行獨(dú)立式POI系統(tǒng)上下行
36、獨(dú)立式POI適合于大范圍室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)使用,其特點(diǎn)是功能完善,性能指標(biāo)高,是真正的基站設(shè)備與天饋系統(tǒng)的接口設(shè)備。適用于各種城市地下鐵路、飛機(jī)場航站樓、大型會展中心、大型商務(wù)商業(yè)中心等城市大型建筑室內(nèi)覆蓋項目。建議在方案設(shè)計時首先考慮此類POI設(shè)備。上下行合一式POI系統(tǒng)上下行合一型POI由于其無法避免高功率下多種系統(tǒng)間的相互干擾,所以只能支持有限的幾種系統(tǒng)組合的合路。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對簡單,體積下,安裝靈活、適用于普通中、小規(guī)模建筑的室內(nèi)覆蓋等項目。對于現(xiàn)有室內(nèi)單一信號室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)可作為系統(tǒng)升級時多系統(tǒng)合路的首選設(shè)備。上下行合一式POI在設(shè)計系統(tǒng)前,首先需要根據(jù)現(xiàn)場提供的信源計算是否存在上下行互調(diào)
37、干擾,如果計算存在上下行干擾,則不建議采用上下行合一式POI。兩種POI系統(tǒng)的比較功能描述上下行獨(dú)立式POI系統(tǒng)上下行合一式POI系統(tǒng)隔離度指標(biāo)較高較低抗多系統(tǒng)干擾能力較高較低支持接入的系統(tǒng)數(shù)量較多較少組網(wǎng)方式較為靈活不靈活功率分配容易控制不容易控制上下行鏈路平衡容易控制不容易控制天饋線系統(tǒng)需求上下行各需一套上下行共用一套施工難度較高相對較低建設(shè)成本較高相對較低綜上所述,上下行獨(dú)立式POI系統(tǒng)性能指標(biāo)要優(yōu)于上下行合一式POI系統(tǒng),但建設(shè)成本及施工難度相對較高,工程中應(yīng)根據(jù)實際情況選擇合適的POI類型。在上下行合一式POI不能滿足系統(tǒng)的功能指標(biāo)需求時,必須采用上下行獨(dú)立式POI。五、 POI系統(tǒng)
38、干擾設(shè)計之工程案例舉例; 通過對多頻段合路器設(shè)定合適的隔離度,可以保證良好的系統(tǒng)間通信性能, 有效規(guī)避信號間干擾,這是干擾規(guī)避的關(guān)鍵。但是同時,在設(shè)計中還需考慮相應(yīng)的規(guī)避措施,以增強(qiáng)干擾隔離。一般使用的原則有如下方式:1)發(fā)射天線和接收天線保證足夠的空間隔離。2)合理地利用室內(nèi)空間阻擋或者使用隔離板。3)干擾基站發(fā)端增加帶通濾波器,這會增加額外的損耗和故障點(diǎn),同時增加了成本。4)降低干擾基站的發(fā)射功率,這會降低覆蓋。5)在被干擾基站的接收端增加帶通濾波器,這在一定程度上降低了基站接收信號的大小,且會引入額外的噪聲。下面我們介紹一個工程實際案例,用來介紹前期方案設(shè)計的重要性;、XX機(jī)場維護(hù)報告維
39、護(hù)地點(diǎn):某某機(jī)場主樓站點(diǎn)、西北站點(diǎn)、東北站點(diǎn)1、 故障現(xiàn)象:主樓、西北站點(diǎn)、東北站點(diǎn)在多系統(tǒng)合路改造后發(fā)現(xiàn):WCDMA上行信號底噪異常,導(dǎo)致WCDMA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率不達(dá)標(biāo)。同時在機(jī)場現(xiàn)場進(jìn)行了掃頻采樣和隔離測試,并沒有發(fā)現(xiàn)外來信號干擾。2、 故障勘測數(shù)據(jù)及技術(shù)分析:表1 實地勘測數(shù)據(jù)統(tǒng)計表:站點(diǎn)名稱雜散頻點(diǎn)(MHz)信號強(qiáng)度(dBm)其他工作段式下行頻點(diǎn)(MHz)發(fā)射功率(dBm)西北站點(diǎn)1927.91925.41923.01941.0-78 - 87TETRA:85842CDMA:871.3、873.6、876.042UC GSM:95442UC DCS:184540主樓站點(diǎn)11944.7-7
40、1 -88TETRA:861.443UC GSM:957.442UC DCS: 1848.642主樓站點(diǎn)21942.8-76 -88TETRA:861.443UC GSM:95742UC DCS: 1847.242東北站點(diǎn)1941.6-我司技術(shù)人員結(jié)合勘測結(jié)果進(jìn)行分析后,結(jié)論為:多制式信號經(jīng)過合纜處理后,在通過共天饋系統(tǒng)時產(chǎn)生了三階反射互調(diào)信號,正好落在WCDMA的上行頻段1940-1960MHz段內(nèi)形成雜散信號,從而惡化了WCDMA制式的上行底噪。三階互調(diào)(Third Order Intermodulation 或 3rd Order IMD)是指當(dāng)兩個信號在一個線性系統(tǒng)中,由于非線性因素存
41、在使一個信號的二次諧波與另一個信號的基波產(chǎn)生差拍(混頻)后所產(chǎn)生的寄生信號。由于一個信號是二次諧波(二階信號),另一個信號是基波信號(一階信號),他們倆的合稱為三階信號。又因為是這兩個信號的相互調(diào)制而產(chǎn)生差拍信號,所以這個新產(chǎn)生的信號稱為三階互調(diào)失真信號。產(chǎn)生這個信號的過程稱為三階互調(diào)失真。他所表明的確切含義是,一個線性系統(tǒng)所包含的非線性系數(shù)的大小。 而三頻信號共同存在時,也會由三個信號的基波信號(一階信號)共同產(chǎn)生多個三階互調(diào)失真信號。此次問題正是由于多制式信號產(chǎn)生的三階互調(diào)失真信號引起。 三階互調(diào)公式:f1+f2-f3,2f1 - f2,2f2 - f1 。結(jié)合表1、圖1后不難看出: 19
42、20-1935頻段的雜散信號是由CDMA、GSM、DCS三制式共同產(chǎn)生的;計算公式為:雜散點(diǎn)f = UC GSM TX + UC DCS TX CDMA TX ; 1940-1950頻段的雜散信號是由TETRA、GSM、DCS三制式共同產(chǎn)生的;計算公式為:雜散點(diǎn)f = UC GSM TX + UC DCS TX TETRA TX;而產(chǎn)生問題的三階互調(diào)的落點(diǎn)正是1940-1950頻段,例:雜散點(diǎn) 1941MHz = 954 MHz + 1845 MHz 858 MHz。3、 故障定位前面已表述了故障的現(xiàn)象及技術(shù)原因分析,下面詳述引起故障的硬件、設(shè)計問題。機(jī)房內(nèi)信源的下行信號強(qiáng)度在+39dBm +
43、43dBm之間,可據(jù)此推算出POI和共天饋系統(tǒng)的三階互調(diào)設(shè)計指標(biāo)應(yīng)為-145dBc(43-102)43dBm*2才能保證整個系統(tǒng)的正常運(yùn)作。即此次系統(tǒng)的雜散問題所對應(yīng)的指標(biāo)要求應(yīng)為:-145dBc43dBm*2。但此次白云機(jī)場POI改造項目招標(biāo)文件中的三階互調(diào)指標(biāo)為-120dBc43dBm*2 。我司POI設(shè)備指標(biāo)為-125dBc43dBm*2 ,滿足并優(yōu)于指標(biāo)要求。而根據(jù)運(yùn)維提供的技術(shù)文檔表明,整個共天饋系統(tǒng)的互調(diào)指標(biāo)要求只為-120dBc43dBm*2。 我司技術(shù)人員對該批POI進(jìn)行了返廠測試。在模擬工程環(huán)境下,實測POI設(shè)備的三頻互調(diào)抑制指標(biāo)為-135dBc*2。上述說明:工程的故障問題
44、是由于采用收發(fā)合纜共天饋方案時,技術(shù)設(shè)計上對三階互調(diào)指標(biāo)要求過低而導(dǎo)致的。表現(xiàn)形式為當(dāng)多頻信號進(jìn)入共天饋系統(tǒng)后,由于器件和天饋的三階互調(diào)指標(biāo)過差,使得系統(tǒng)產(chǎn)生的三階互調(diào)信號干擾了WCDMA上行信號。4、 現(xiàn)場臨時解決方案:對于此次多制式系統(tǒng)合路引起的互調(diào)雜散問題,主要原因為工程替換規(guī)劃設(shè)計上未對此指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計和要求。在時間要求急、工程開通要求高的前提下,為解決工程應(yīng)用問題,采用措施如下: 將UC DCS基站信號的頻率進(jìn)行調(diào)整,從而使互調(diào)雜散信號落點(diǎn)遠(yuǎn)離WCDMA上行工作頻段,減少雜散信號對工作信號的影響。如上分析,根據(jù)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃,若將現(xiàn)有DCS頻率調(diào)整在1838MHz以下,會將雜散信號移出1
45、940-1960頻段。 工程實際中也是采用上述措施,保證了WCDMA的正常工作。5、 長期解決方案: 多制式信號經(jīng)過合纜處理后,在通過共天饋系統(tǒng)時產(chǎn)生了三階反射互調(diào)信號,正好落在WCDMA的上行頻段1940-1960MHz段內(nèi)形成雜散信號,從而惡化了WCDMA制式的上行底噪。 1920-1935頻段的雜散信號是由CDMA、GSM、DCS三制式共同產(chǎn)生的;計算公式為:雜散點(diǎn)f = UC GSM TX + UC DCS TX CDMA TX ; 1940-1950頻段的雜散信號是由TETRA、GSM、DCS三制式共同產(chǎn)生的;計算公式為:雜散點(diǎn)f = UC GSM TX + UC DCS TX TE
46、TRA TX;因此我們對原有GSM和DCS系統(tǒng)進(jìn)行上下行前級(POI前端)信號分離;進(jìn)行分纜傳輸,解決多頻互調(diào)串?dāng)_問題。詳見下圖:將GSM-TX和DCS-TX分開傳輸,避開多頻干擾。(可根據(jù)工程信源的形式進(jìn)行靈活設(shè)計,改造目的為上下行信號分離) 后期根據(jù)上述方案進(jìn)行改造后,解決了該雜散引起的問題。附表1:基站系統(tǒng)發(fā)射機(jī)隔離度列表;1、 數(shù)字電視發(fā)信機(jī)雜散指標(biāo):頻率范圍最大值測試帶寬9KHz12.75GHz-36dBm100 KHz2、 數(shù)字集群蜂窩發(fā)信機(jī)雜散指標(biāo):頻率范圍最大值測試帶寬9KHz12.75GHz-36dBm100 KHz3、 GSM/DCS蜂窩發(fā)信機(jī)雜散指標(biāo):頻率范圍最大值測試帶
47、寬9KHz1GHz-36dBm200 KHz890915MHz-103dBm10 KHz1GHz12.75GHz-30dBm3 MHz4、 CDMA800蜂窩發(fā)信機(jī)雜散指標(biāo):頻率范圍最大值測試帶寬30MHz1GHz-36dBm100 KHz1GHz12.75GHz-36dBm1 MHz806MHz821MHz-67dBm100 KHz885MHz915MHz-67dBm100 KHz930MHz960MHz-47dBm100 KHz1.7GHz1.92GHz-47dBm100 KHz3.4GHz3.53GHz-47dBm100 KHz發(fā)射工作頻帶兩邊各加上1MHz過渡帶內(nèi)的噪聲電平-22dBm
48、100 KHz5、 PHS蜂窩發(fā)信機(jī)雜散指標(biāo):頻率范圍最大值測試帶寬9KHz1.9GHz-36dBm30 KHz1.9GHz 1.92GHz-15dBm30 KHz1.92GHz 12.75GHz-36dBm30 KHz根據(jù)RCR STD-28標(biāo)準(zhǔn),PHS基站功放在帶外偏移900KHz時,雜散必須低于-36dBm/30KHz,(典型值為-45dBm/30KHz即-90dBm/Hz)。6、 WCDMA蜂窩發(fā)信機(jī)雜散指標(biāo):頻帶最大值測量帶寬9kHz « 150kHz-36 dBm1 KHz150kHz « 30MHz- 36 dBm10 KHz30MHz « 1GHz
49、-36 dBm100 KHz1GHz « Fc1 - 60 MHz or 2100 MHz兩者中的最大值-30 dBm1 MHzFc1 60 MHz or 2100 MHz兩者中的最大值 « Fc1 50 MHz or 2100 MHz兩者中的最大值-25 dBm1 MHzFc1 50 MHz or 2100 MHz兩者中的最大值 « Fc2 + 50 MHz or 2180 MHz兩者中的最小值-15 dBm1 MHzFc2 + 50 MHz or 2180 MHz兩者中的最小值 « Fc2 + 60 MHz or 2180 MHz兩者中的最小值-25
50、 dBm1 MHzFc2 + 60 MHz or 2180 MHz兩者中的最小值 « 12.75 GHz-30 dBm1 MHz特殊頻段的抑制保護(hù) 頻段最大電平測量帶寬備注1920 1980MHz-96 dBm100 KHzBS接收頻段921 960 MHz-57 dBm100 KHz與GSM900共存時876-915 MHz-98 dBm100 KHzGSM900 BTS與UTRA Node B共址時1805 1880 MHz-47 dBm100 KHz與DSC1800共存時1710-1785 MHz-98 dBm100 KHzDSC1800 BTS與UT
51、RA Node B 共址時1893.5 1919.6 MHz-41 dBm300 KHz與PHS共存時2100-2105 MHz-30 + 3.4 × (f - 2100 MHz) dBm1 MHz與鄰頻帶業(yè)務(wù)共存時2175-2180 MHz-30 + 3.4 × (2180 MHz - f) dBm1 MHz與鄰頻帶業(yè)務(wù)共存時1880-1920MHz、2010-2025MHz-52 dBm1 MHz與TD-SCDMA BS共存時1880-1920MHz、2010-2025MHz-86 dBm1 MHz與TD-SCDMA BS共址時2300-2400 MHz-5
52、2 dBm1 MHz與TD-SCDMA BS共存時2300-2400 MHz-86 dBm1 MHz與TD-SCDMA BS共址時7、 TD-SCDMA蜂窩發(fā)信機(jī)雜散指標(biāo):頻帶最大電平測量帶寬注釋9kHz 150kHz-36 dBm1 KHz帶寬參照 ITU SM.329-8, s4.1150kHz 30MHz- 36 dBm10 KHz帶寬參照 ITU SM.329-8, s4.130MHz 1GHz-36 dBm100 KHz帶寬參照 ITU SM.329-8, s4.11GHz«Fc1-19.2MHz 或 Fl 10MHz選較高的頻率-30 dBm1 MHz帶寬參照 ITU SM.329-8, s4.1Fc1 19.2 MHz或Fl 10MHz選較高的頻率«Fc1 16 MHz或Fl 10MHz選較高的頻率-25 dBm1 MHz參照 ITU-R SM.329-8, s4.1Fc1 16 MHz或Fl 10MHz選較高的頻率«Fc2 + 16 MHz或Fu +10MHz選較低的頻率-15 dBm1 MHz參照 ITU-R SM.329-8, s4.1Fc2 + 16 MHz或Fu + 10MHz選較低的頻率«Fc2 +19.2MHz或Fu + 10MHz選較低的頻率-25 dBm1 MHz參照 ITU-R SM.329-8
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