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一種利用分集天線降低接收噪聲的無線接收裝置和方法

文檔序號(hào):7741782閱讀:271來源:國(guó)知局
專利名稱:一種利用分集天線降低接收噪聲的無線接收裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種利用分集天線降低接收噪聲的無線接收裝置和方法。特別是,涉 及利用分集天線所接收到的信號(hào)的載波噪聲比(載噪比C/N)的不同,通過使噪聲相互抵 消,在保證有用信號(hào)功率不降低的同時(shí)抵消噪聲部分,實(shí)現(xiàn)提高信號(hào)載噪比,進(jìn)而改善接收 靈敏度的效果。
背景技術(shù)
為了提高電視廣播的傳輸效率,一般電視廣播的發(fā)射天線使用垂直極化或者水平 極化其中的一種。對(duì)于遮擋物較少的平原地區(qū),為了提高電視廣播的覆蓋面積,一般電視廣 播的發(fā)射天線多采用水平極化方式。但是對(duì)于遮擋物較多的山區(qū)和城市,為了避免反射造 成的影響,一般電視廣播的發(fā)射天線多采用垂直極化的方式。在通過移動(dòng)終端收看電視節(jié)目時(shí),移動(dòng)終端機(jī)體的長(zhǎng)邊通常是橫向放置的,S卩,屏 幕長(zhǎng)邊橫向放置的方式比較適合電視節(jié)目的收看。但是隨著天線的內(nèi)置化,接地也看作是 天線的一部分,而且天線輻射的很大部分都來自接地平面,所以這時(shí)內(nèi)置天線的極化方向 與移動(dòng)終端機(jī)體的長(zhǎng)邊方向一致。在城市里,在以移動(dòng)終端機(jī)體的長(zhǎng)邊橫向放置的方式收看電視節(jié)目時(shí),終端的天 線極化方向即為水平極化,但是發(fā)射天線的極化方向是垂直極化,由此造成了與同極化方 向相比,極化方向的不同使接收到的信號(hào)功率有幾dB至十幾dB的衰減。另外,部分天線,尤其是內(nèi)置天線的方向圖并不是全向的,所以隨著移動(dòng)終端的朝 向發(fā)生變化,接收到的信號(hào)功率也會(huì)隨之變化。為此,一般通過采用方向性分集和極化分集 的天線,并對(duì)分集天線接收到的信號(hào)采用天線選擇或最大比合成(MRC)技術(shù)進(jìn)行處理,得 到C/N較好的信號(hào)。但是天線選擇的方式只是尋找分集天線接收到的C/N最好的信號(hào),不 能在這基礎(chǔ)上再進(jìn)一步提高信號(hào)的C/N。此外,MRC技術(shù)至少需要2個(gè)以上和分集天線數(shù)量 等同的解調(diào)單元,雖然能夠?qū)π盘?hào)接收質(zhì)量有很好的改善,但是成本非常昂貴。另外,這兩 種方式不能削減終端內(nèi)部及周邊產(chǎn)生的輻射噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)中這種隨著移動(dòng)終端的機(jī)體長(zhǎng)邊放置方式、朝向等的改變,使接收 到的信號(hào)功率產(chǎn)生很大變化,進(jìn)而影響接收靈敏度的問題,本發(fā)明的目的是提供一種利用 分集天線降低接收噪聲的無線接收裝置和方法,能夠只需要使用一個(gè)解調(diào)單元,進(jìn)一步提 高分集天線接收到的質(zhì)量最好的信號(hào)的C/N,并且比MRC方式降低成本。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面,提供一種利用分集天線降低接收噪聲的無線接收裝置, 包括分集天線,用于接收無線信號(hào);開關(guān)單元,用于在控制單元的控制下將所述分集天線 接收的兩路無線信號(hào)分別提供給直通電路和幅度和相位調(diào)整電路;直通電路,用于將所述 分集天線接收的一路無線信號(hào)照原樣通過;幅度和相位調(diào)整電路,用于對(duì)所述分集天線接 收的另一路無線信號(hào)進(jìn)行幅度和/或相位調(diào)整;信號(hào)合成單元,用于合成所述直通電路輸出的無線信號(hào)與所述幅度和相位調(diào)整電路輸出的無線信號(hào);載噪比C/N計(jì)算單元,用于計(jì) 算所述合成單元合成的無線信號(hào)的C/N值;控制單元,用于控制所述開關(guān)單元與所述幅度 和相位調(diào)整電路執(zhí)行的操作,其中所述控制單元將所述分集天線接收的一路無線信號(hào)提供 給所述直通電路,將所述分集天線接收的另一路無線信號(hào)提供給所述幅度和相位調(diào)整電 路,和控制所述幅度和相位調(diào)整電路調(diào)整無線信號(hào)的幅度和/或相位。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面,提供一種利用分集天線降低接收噪聲的方法,包括步 驟a.分別計(jì)算分集天線接收的兩路無線信號(hào)的載噪比C/N ;b.比較所得到的兩路無線信 號(hào)的C/N,以確定C/N值相對(duì)較好的一路接收信號(hào)和C/N值相對(duì)較差的一路接收信號(hào);c.調(diào) 整接收信號(hào)的C/N值相對(duì)較差的一路接收信號(hào)進(jìn)行幅度和/相位;d.將經(jīng)過幅度和/或相 位調(diào)整的接收信號(hào)與未經(jīng)過幅度和/或相位調(diào)整的、接收信號(hào)的C/N值相對(duì)較好的另一路 接收信號(hào)合成,并計(jì)算合成信號(hào)的C/N值;e.根據(jù)所計(jì)算的C/N值,確定得到的合成信號(hào)的 C/N值是否是C/N最大值,如果不是C/N最大值,則重復(fù)步驟c至步驟e,直到得到C/N最大 值。根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面,提供一種利用分集天線降低接收噪聲的無線接收裝 置,包括分集天線,用于接收無線信號(hào);第一幅度和相位調(diào)整電路,用于調(diào)整所述分集天 線接收的一路無線信號(hào)的幅度和/或相位;第二幅度和相位調(diào)整電路,用于調(diào)整所述分集 天線接收的另一路無線信號(hào)的幅度和/或相位;信號(hào)合成單元,用于合成所述第一幅度和 相位調(diào)整電路輸出的無線信號(hào)與所述第二幅度和相位調(diào)整電路輸出的無線信號(hào);載噪比 C/N計(jì)算單元,用于計(jì)算所述合成單元合成的無線信號(hào)的C/N值;控制單元,用于控制所述 第一幅度和相位調(diào)整電路與所述第二幅度和相位調(diào)整電路所調(diào)整的接收信號(hào)的幅度和相 位,使所述天線單元接收的兩路信號(hào)中的噪聲部分在所述信號(hào)合成單元中相互抵消,以提 高所述信號(hào)合成單元的輸出信號(hào)的C/N值。根據(jù)本發(fā)明,可以進(jìn)一步提高分集天線接收到的質(zhì)量最好的信號(hào)的C/N,并且比 MRC方式降低成本。如果選擇最佳的分集天線放置位置,例如,其中一個(gè)天線放置在噪聲 源附近,另外一個(gè)天線遠(yuǎn)離噪聲源,那么使用本發(fā)明的裝置,可以削減來自噪聲源的輻射噪聲。


通過閱讀和理解下面參考附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式所做的詳細(xì)描述,將使本發(fā) 明的這些和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)變得顯而易見。其中圖1是示出移動(dòng)終端中分集天線放置的示意圖;圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的利用分集天線降低接收噪聲的無線接收裝置 的方框圖;圖3是根據(jù)圖2所示實(shí)施方式的無線接收裝置的信號(hào)處理流程圖;圖4是圖2所示的無線接收裝置中的幅度和相位調(diào)整電路的結(jié)構(gòu)方框圖;圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式使用一個(gè)天線單元實(shí)現(xiàn)分集天線接收裝置的示 意圖;圖6a和6b是顯示在使用圖5所示的一個(gè)天線單元實(shí)現(xiàn)分集天線接收裝置的分集 天線的方向圖7是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式使用一個(gè)幅度和相位調(diào)整電路替代開關(guān)電路和 直通電路的無線接收裝置的方框圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明,在描述過程中省略了對(duì)于本發(fā)明 來說是不必要的細(xì)節(jié)和功能,以防止對(duì)本發(fā)明的理解造成混淆。需要說明的是,為了在描述 中清楚起見,采用相同或相似附圖標(biāo)號(hào)來表示相同或相似的單元或器件。圖1是示出移動(dòng)終端中分集天線放置的示意圖。例如,在圖1所示的諸如移動(dòng)電視 之類的移動(dòng)視頻終端100中,使用2個(gè)天線單元在終端中實(shí)現(xiàn)分集接收。如圖1所示,天線 單元101和天線單元102為偶極子天線,天線單元101的方向圖如103所示,天線單元102 的方向圖如104所示。天線單元101的方向圖103與天線單元102的方向圖104相互垂直,合成后的方 向圖近似成為全向天線的方向圖,從而實(shí)現(xiàn)了方向性分集。另外,當(dāng)移動(dòng)終端100的長(zhǎng)邊方 向,即天線單元101所在的邊垂直于地面時(shí),天線單元101的極化方向?yàn)榇怪睒O化。這時(shí), 與天線單元101垂直的天線單元102為水平極化,從而使天線單元101和天線單元102構(gòu) 成極化分集。由天線單元101和天線單元102構(gòu)成分集天線具有方向性分集或極化分集的 特性或二者兼具。不同的天線之間由于方向性和極化特性的區(qū)別,接收到的信號(hào)的功率也 會(huì)不同。噪聲產(chǎn)生的原因很復(fù)雜,比如調(diào)制噪聲,發(fā)射機(jī)信號(hào)泄露等,使噪聲和有用信號(hào)的 方向性,極化方向等并非一致,造成不同的天線單元接收到的噪聲和有用信號(hào)不是同比例 變化,即,分集天線的各個(gè)天線接收到的信號(hào)的C/N也不同。實(shí)施方式1圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的利用分集天線降低接收噪聲的無線接收裝置 的方框圖。下面參考圖2描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的利用分集天線降低接收噪聲的無 線接收裝置的構(gòu)成和操作。如圖2所示,根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的利用分集天線降低接收噪聲的無線接收 裝置包括分集天線200,開關(guān)單元203,直通電路205,幅度和相位調(diào)整電206,信號(hào)合成單元 207,C/N計(jì)算單元209和控制單元210??刂茊卧?10通過線路204連接開關(guān)單元203以 及幅度和相位調(diào)整電路206,用于控制開關(guān)單元203以及幅度和相位調(diào)整電路206。分集天 線200由天線單元201和天線單元202構(gòu)成,是一個(gè)擁有方向性分集或極化分集或兩種特 性兼具的天線。開關(guān)單元203切換通過天線單元201和202接收到的無線信號(hào),以便根據(jù) 控制電路的控制,把相應(yīng)天線單元接收到的無線信號(hào)分別送到直通電路205以及幅度和相 位調(diào)整電路206。直通電路205將開關(guān)單元203送來的信號(hào)照原樣(即,不改變信號(hào)的幅 度和相位)提供給信號(hào)合成單元207。幅度和相位調(diào)整電路206在控制單元210的控制下 對(duì)開關(guān)單元203送來的信號(hào)天線單元201或202接收的無線信號(hào)進(jìn)行幅度和相位調(diào)整,以 使天線單元201和202中接收到的C/N相對(duì)較差的信號(hào)中的噪聲能夠抵消天線單元201和 202中接收到的C/N相對(duì)較好的信號(hào)中的噪聲。下面描述本發(fā)明該實(shí)施例的無線接收裝置的操作。首先,移動(dòng)終端開機(jī)后,可以將 分集天線中的,例如,天線單元201接收到的信號(hào)通過由控制單元210控制的開關(guān)單元203, 直通電路205及信號(hào)合成單元207,送入C/N計(jì)算單元209,并在C/N計(jì)算單元209中計(jì)算天線單元201接收的信號(hào)的C/N值,將計(jì)算出的天線單元201接收的信號(hào)的C/N值提供給 控制單元210。此時(shí),因?yàn)橹挥幸宦方邮招盘?hào)輸入,可以將信號(hào)合成單元207視為直通電路。 計(jì)算出天線單元201接收的信號(hào)的C/N值后,對(duì)天線單元202接收到的信號(hào)進(jìn)行同樣的處 理,得到天線單元202接收到的信號(hào)的C/N值,并提供給控制單元210。應(yīng)該指出,計(jì)算天 線單元接收的信號(hào)的C/N值順序不限于天線單元201和202,而可以是先計(jì)算天線單元202 的接收信號(hào)的C/N值,然后計(jì)算天線單元201的接收信號(hào)的C/N值。另外,天線單元201可 以作為第一天線單元,天線單元202可以作為第二天線單元,反之亦然,這對(duì)本發(fā)明的構(gòu)成 和實(shí)施沒有影響。接下來,控制單元210把計(jì)算得到的天線單元201接收的信號(hào)的C/N值與計(jì)算得 到的天線單元202接收的信號(hào)的C/N值進(jìn)行比較,根據(jù)比較的結(jié)果控制開關(guān)單元203對(duì)天 線單元201和202的切換。具體而言,控制單元210控制開關(guān)單元203將信號(hào)的C/N值相 對(duì)較好的天線單元接收的信號(hào)送入直通電路205。與此同時(shí),控制單元210控制開關(guān)單元 203將信號(hào)的C/N值相對(duì)較差的天線單元接收的信號(hào)送入幅度和相位調(diào)整電路206。例如, 如果控制單元210通過比較確定天線單元201接收的信號(hào)的C/N值大于天線單元202接收 的信號(hào)的C/N值,控制單元210則控制開關(guān)單元203將天線單元201接收的信號(hào)送入直通 電路205,而將天線單元202接收的信號(hào)送入幅度和相位調(diào)整電路206。從開關(guān)單元送入直通電路205的信號(hào)的相位和幅度均不變,而送入幅度和相位調(diào) 整電路206的信號(hào)的幅度和相位要被調(diào)整(有關(guān)調(diào)整方式將在后面描述)。通過直通電路 205的信號(hào)和由幅度和相位調(diào)整電路206調(diào)整了幅度和/或相位的信號(hào)被輸入到信號(hào)合成 單元207。信號(hào)合成單元207對(duì)從直通電路205和幅度和相位調(diào)整電路206輸入的信號(hào)進(jìn) 行合成,并將合成后的信號(hào)輸入C/N計(jì)算單元209,由C/N計(jì)算單元209計(jì)算合成信號(hào)的C/ N值。此后,控制單元210根據(jù)C/N計(jì)算單元209的計(jì)算結(jié)果,確定得到的合成信號(hào)的C/N 是否是最大C/N。如果不是最大C/N,控制單元210控制幅度和相位調(diào)整電路206對(duì)C/N值 較差的天線單元接收的信號(hào)的調(diào)整幅度和相位,重復(fù)上述過程,直到通過調(diào)整幅度和相位 調(diào)整電路206輸出的信號(hào)的幅度及相位,使C/N值相對(duì)較差的信號(hào)中的噪聲抵消C/N值相 對(duì)較好的信號(hào)的噪聲。有關(guān)調(diào)整幅度和相位調(diào)整電路206的調(diào)整幅度和相位的算法將在后 面描述。如果控制單元210確定得到的是C/N最大值,則判斷C/N最大值是否滿足C/N門 限。例如,可以將C/N門限設(shè)置為解調(diào)芯片接收C/N門限+3dB。當(dāng)C/N最大值不滿足C/N 門限時(shí),則再次執(zhí)行上述信號(hào)處理過程。如果C/N最大值滿足C/N門限,為了防止信號(hào)環(huán)境 變化造成的C/N最大值的飄移,需要執(zhí)行從上述將天線單元接收的信號(hào)分別提供給直通電 路205和幅度和相位調(diào)整電路206起的處理過程。下面結(jié)合圖3描述根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施方式的、利用分集天線降低接收噪聲的無線 接收裝置的信號(hào)處理流程。首先,在步驟S301,移動(dòng)終端開機(jī)后,可以將分集天線中的天線 單元之一接收到的信號(hào)通過由控制單元210控制的開關(guān)單元203,直通電路205及信號(hào)合 成單元207,送入C/N計(jì)算單元209,并在C/N計(jì)算單元209中計(jì)算該天線單元接收的信號(hào) 的C/N值,將計(jì)算出的天線單元201接收的信號(hào)的C/N值提供給控制單元210。此時(shí),由于 只有一路接收信號(hào)輸入,可以將信號(hào)合成單元207視為直通電路。此后,對(duì)分集天線中的另 一個(gè)天線單元接收到的信號(hào)進(jìn)行同樣的處理,得到該天線單元接收到的信號(hào)的C/N值,并
8提供給控制單元210。然后,在步驟S302,控制單元210把分別計(jì)算得到的兩個(gè)天線單元接 收的信號(hào)的C/N值進(jìn)行比較,從而確定接收信號(hào)的C/N值相對(duì)較好的天線單元,和接收信號(hào) 的C/N值相對(duì)較差的天線單元,并根據(jù)比較結(jié)果切換開關(guān)單元203。此后,在步驟S303,控 制單元210控制開關(guān)單元203將接收信號(hào)的C/N值相對(duì)較好的天線單元接收的信號(hào)送入直 通電路205,從開關(guān)單元送入直通電路205的信號(hào)的相位和幅度均不變。與此同時(shí),在步驟 S304,控制單元210控制開關(guān)單元203將接收信號(hào)的C/N值相對(duì)較差的天線單元接收的信 號(hào)送入幅度和相位調(diào)整電路206,送入幅度和相位調(diào)整電路206的信號(hào)的幅度和相位要被 調(diào)整。例如,如果控制單元210通過比較確定天線單元201接收的信號(hào)的C/N值大于天線 單元202接收的信號(hào)的C/N值,控制單元110則控制開關(guān)單元203將天線單元201接收的 信號(hào)送入直通電路205,而將天線單元202接收的信號(hào)送入幅度和相位調(diào)整電路206。接下來,在步驟S305,把通過直通電路205的信號(hào)和由幅度和相位調(diào)整電路206 調(diào)整了幅度和/或相位的信號(hào)輸入到信號(hào)合成單元207。信號(hào)合成單元207對(duì)從直通電路 205和幅度和相位調(diào)整電路206輸入的信號(hào)進(jìn)行合成,并將合成后的信號(hào)進(jìn)入C/N計(jì)算單 元209,由C/N計(jì)算單元209計(jì)算合成信號(hào)的C/N值。此后,在步驟S306,控制單元210根 據(jù)C/N計(jì)算單元209的計(jì)算結(jié)果,確定得到的合成信號(hào)的C/N值是否是最大C/N。如果不 是最大C/N,流程則返回步驟S304,并重復(fù)步驟S304至S306,控制幅度和相位調(diào)整電路206 對(duì)C/N值較差的天線單元接收的信號(hào)的調(diào)整幅度和相位,直到通過調(diào)整幅度和相位調(diào)整電 路206輸出的信號(hào)的幅度及相位,使C/N相對(duì)較差的信號(hào)中的噪聲抵消C/N相對(duì)較好的信 號(hào)的噪聲。如果控制單元210在步驟S306判斷得到合成信號(hào)的C/N是最大C/N,流程則進(jìn) 展到步驟S307,判斷合成信號(hào)的C/N最大值是否滿足C/N門限。例如,可以將C/N門限設(shè)置 為解調(diào)芯片接收C/N門限+3dB。當(dāng)合成信號(hào)的C/N最大值不滿足C/N門限時(shí),流程則返回 步驟S301再次執(zhí)行上述信號(hào)處理過程。如果在步驟S307判斷合成信號(hào)的C/N最大值滿足 C/N門限,流程則轉(zhuǎn)到步驟S304,執(zhí)行由幅度和相位調(diào)整電路206對(duì)信號(hào)進(jìn)行幅度和相位調(diào) 整,以防止信號(hào)環(huán)境變化造成C/N最大值的飄移。下面通過接收信號(hào)經(jīng)過本發(fā)明的無線接收裝置處理后的數(shù)值改善來舉例說明實(shí) 施方式1的效果。例如,當(dāng)天線單元201接收到的信號(hào)功率為-SOdBm時(shí),計(jì)算得到的C/N 是8dB,g卩,噪聲功率為-SScffim。而當(dāng)天線單元202接收到的信號(hào)功率為_86dBm時(shí),計(jì)算得 到的C/N是4dB,即,噪聲功率為-90daii。因?yàn)樘炀€單元201接收到的信號(hào)C/N好于天線單 元202接收到的信號(hào)C/N,所以天線單元201接收到的信號(hào)通過直通電路205,送入信號(hào)合 成單元207,此輸入信號(hào)的信號(hào)功率為-80dBm,噪聲功率為-88daii。天線單元202接收到的信號(hào)通過幅度和相位調(diào)整電路206進(jìn)行幅度的調(diào)整后,信 號(hào)功率為-84dBm,噪聲功率為_88dBm,其中噪聲功率的相位和直通電路205的輸出信號(hào)的 噪聲信號(hào)相位相差180度。經(jīng)過信號(hào)合成單元207后,噪聲信號(hào)抵消,不過由于噪聲的復(fù)雜 性,實(shí)際應(yīng)用中全部噪聲都抵消是不大可能的,假設(shè)抵消后的噪聲功率為_92dBm。此時(shí)的信 號(hào)合成單元207的輸入信號(hào)功率分別為-SOdBm和_84dBm,由于信號(hào)的單位為dB表示,實(shí) 際的信號(hào)幅度相差非常大,合成后的信號(hào)功率仍然大約為_80dBm。這樣,信號(hào)合成單元207 的輸出信號(hào)功率為-80dBm,噪聲功率為_92dBm,即天線單元201的接收信號(hào)的C/N值從SdB 提升為12dB。圖4示出了圖2所示的無線接收裝置中的幅度和相位調(diào)整電路206的結(jié)構(gòu)方框圖。如圖4所示,幅度和相位調(diào)整電路206包括一個(gè)低噪聲放大器400,一個(gè)3dB橋401,兩 個(gè)0或180度相位切換器402,兩個(gè)可調(diào)衰減器403,和一個(gè)差分放大器404。在操作中,由 接收信號(hào)的C/N值相對(duì)較差的天線單元接收的信號(hào)經(jīng)開關(guān)單元203輸入到低噪聲放大器 400。低噪聲放大器400放大該天線單元接收的信號(hào)的幅度。經(jīng)過幅度放大的信號(hào)輸入到 3dB橋401,由3dB橋401將經(jīng)過幅度放大的信號(hào)分成正交的兩路信號(hào),并將兩路正交的信 號(hào)分別提供給兩個(gè)0或180度相位切換器402。圖2中所示的控制單元210分別與幅度和 相位調(diào)整電路206中的兩個(gè)0或180度相位切換器402和兩個(gè)可調(diào)衰減器403相連,以分 別控制兩個(gè)0或180度相位切換器402和兩個(gè)可調(diào)衰減器403對(duì)天線單元接收的信號(hào)的幅 度和相位改變。兩個(gè)0或180度相位切換器402在控制單元210的控制下,對(duì)提供至此的 天線單元的接收信號(hào)的相位進(jìn)行調(diào)整,以得到所希望的信號(hào)相位,并將經(jīng)過相位調(diào)整的兩 路信號(hào)分別提供給兩個(gè)可調(diào)衰減器403。兩個(gè)可調(diào)衰減器403 (可以分別作為第一可調(diào)衰減 器和第二可調(diào)衰減器)在控制單元210的控制下,對(duì)經(jīng)過相位調(diào)整的兩路信號(hào)分別進(jìn)行衰 減處理,并將處理的兩路信號(hào)輸入到差分放大器404。差分放大器404把兩路信號(hào)轉(zhuǎn)成一路 信號(hào)并輸出??刂茊卧?10通過控制線204控制圖4中所示的兩個(gè)0或180度相位切換器 402和兩個(gè)可調(diào)衰減器403,以此可以得到任意幅度和相位的輸出信號(hào)。此后,經(jīng)過幅度和 相位調(diào)整的信號(hào)與通過直通電路的、由另一個(gè)天線單元接收的信號(hào)在信號(hào)合成單元207中 合成,以抵消兩個(gè)天線單元接收的信號(hào)中的噪聲。下面描述控制單元210如何控制幅度和相位調(diào)整電路206。為了高效地得到C/ N最大值,需要對(duì)控制單元210的算法進(jìn)行優(yōu)化,以使其控制幅度和相位調(diào)整電路206得到 所希望的C/N值。關(guān)于算法方面已經(jīng)存在很多技術(shù),下面僅列舉一項(xiàng)較常用的技術(shù)作為說 明。需要指出的是,本發(fā)明不限于本說明書中所列舉的算法或技術(shù),而是也可以采用其它算 法和技術(shù)來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的目的。首先,對(duì)圖2所示的幅度和相位調(diào)整電路206的調(diào)整量進(jìn)行量化處理??梢詫?任意信號(hào)在矢量坐標(biāo)系中分為X軸的矢量和y軸的矢量,用來代替幅度和相位。X的范 圍是從-100至100,y的范圍是從-100至100,任意信號(hào)表示為(x,y)。第一次尋找C/N 最大值時(shí),首先按照等間隔的方式選取數(shù)個(gè)點(diǎn),如(-100,-100),(-50,-100),(0,-100), (50,-100), (100,-100), (-100,-50), (-50,-50), (0,-50), (50,-50), (100,-50)···。計(jì) 算信號(hào)合成單元207的輸出信號(hào)的C/N值,可以確定這些點(diǎn)中C/N值最大點(diǎn)的附近存在最 優(yōu)的調(diào)整參數(shù)。同樣按照等間隔的方式,再進(jìn)行細(xì)分化搜索,比如這次可以將間距設(shè)置是 10。得到C/N值最大的調(diào)整參數(shù)后,如有必要,可以再進(jìn)一步細(xì)分化搜索,最后得到的C/N 最大值即為調(diào)整可得到的C/N最大值,而此時(shí)的調(diào)整參數(shù)即為最優(yōu)參數(shù)。如果之前已經(jīng)找 得到了 C/N的最大值,隨著信號(hào)環(huán)境的變化,之前的最優(yōu)參數(shù)已經(jīng)不是最優(yōu)的,需要再次調(diào) 整。在一般的場(chǎng)景中,這種變化是漸進(jìn)的,即上次最優(yōu)參數(shù)附近存在新的最優(yōu)參數(shù)。為了縮 短搜索時(shí)間,可以以上次的最優(yōu)參數(shù)為中心,搜索附近找到C/N最大值,從而實(shí)時(shí)地控制分 集天線的接收信號(hào)達(dá)到C/N最大值。根據(jù)實(shí)施方式1提供的利用分集天線降低接收噪聲的無線接收裝置,在強(qiáng)輻射噪 聲源已知的情況下,可以把其中的一個(gè)天線單元放置在噪音源附近,使另一個(gè)天線單元遠(yuǎn) 離噪聲源。根據(jù)實(shí)施方式1可以通過幅度和相位調(diào)整電路206,調(diào)整在噪音源附近的天線單 元接收到的信號(hào)的幅度和相位,抵消遠(yuǎn)離噪聲源的天線單元接收到的噪聲,以提高分集天
10線接收的信號(hào)的C/N值。實(shí)施方式2上面的實(shí)施方式1中以分集天線中包含兩個(gè)天線單元為例描述了本發(fā)明的利用 分集天線降低接收噪聲的無線接收裝置的第一實(shí)施方式。隨著移動(dòng)終端的尺寸越來越小,厚度越來越薄,很多移動(dòng)終端中已經(jīng)沒有能放置2 個(gè)天線單元的空間了。實(shí)施方式2,S卩,第二實(shí)施方式,描述了一種只使用一個(gè)天線單元,通 過相位處理的方式實(shí)現(xiàn)分集接收的無線接收裝置。圖5示出了使用一個(gè)天線單元實(shí)現(xiàn)分集天線接收裝置的實(shí)施例。如圖5所示,天 線單元501由天線元件502和天線元件503構(gòu)成。兩個(gè)天線元件的分支中各接入一個(gè)移相 器,天線元件502兩個(gè)分支中的移相器為+90度移相器510,512 ;天線元件503中的移相器 為-90度移相器511和+90度移相器513。作為實(shí)例,天線元件501可以作為第一天線元 件,天線元件502可以作為第二天線元件。需要指出的是,上述對(duì)天線元件編號(hào)順序并不是 限定性的,而是可以采用其它編號(hào),而不影響本發(fā)明的實(shí)施。另外,根據(jù)第二實(shí)施方式的分 集天線接收裝置還包括開關(guān)單元516,直通電路518,幅度和相位調(diào)整電路519,信號(hào)合成單 元520,C/N計(jì)算單元522和控制單元523??刂茊卧?23通過線路517連接開關(guān)單元516 以及幅度和相位調(diào)整電路519,用于控制開關(guān)單元516以及幅度和相位調(diào)整電路519。第二 實(shí)施方式中的這些單元的連接方式以及操作和功能與圖2所示第一實(shí)施方式中給出的對(duì) 應(yīng)單元的連接方式以及操作和功能相同,為了簡(jiǎn)潔起見,在此省略對(duì)其的描述,而只描述與 第一實(shí)施方式中不同的天線單元的工作。當(dāng)天線元件502和天線元件503接收到差模信號(hào)時(shí),天線元件502接收到的信號(hào) 經(jīng)過+90度移相器510,天線元件503接收到的信號(hào)經(jīng)過-90度移相器511,兩個(gè)天線元件 接收的信號(hào)在連接點(diǎn)514變?yōu)楣材P盘?hào),幅度疊加。然而,天線元件502接收到的信號(hào)經(jīng)過 +90度移相器512,天線元件503接收到的信號(hào)經(jīng)過+90度移相器513,信號(hào)在連接點(diǎn)515仍 然是差模信號(hào),相互抵消。另外,當(dāng)天線元件502和天線元件503接收到共模信號(hào)時(shí),天線 元件502接收到的信號(hào)經(jīng)過+90度移相器512,天線元件503接收到的信號(hào)經(jīng)過+90度移 相器513,信號(hào)在連接點(diǎn)515仍然是共模信號(hào),幅度疊加。另外,天線元件502接收到的信 號(hào)經(jīng)過+90度移相器510,天線元件503接收到的信號(hào)經(jīng)過-90度移相器511,信號(hào)在連接 點(diǎn)514變?yōu)椴钅P盘?hào),相互抵消。在連接點(diǎn)514和515疊加后獲得的信號(hào)提供給開關(guān)單元 516。此后的操作過程與圖2所示實(shí)施方式1中的操作過程相同,在此省略對(duì)其的描述。圖6a和6b分別示出了在使用圖5所示的分集天線接收裝置的分集天線的方向示 意圖。如圖6 (a)所示,當(dāng)天線元件502和天線元件503上流過差模信號(hào)時(shí),天線單元501可 以看作為偶極子天線,圖6(a)的虛線表示其電磁場(chǎng)方向圖。反之亦然,當(dāng)信號(hào)來自圖6(a) 的虛線所示增益最大方向時(shí),天線元件502和天線元件503接收到的信號(hào)為差模信號(hào)。如 上所述,信號(hào)在連接點(diǎn)514變?yōu)楣材P盘?hào),幅度疊加,信號(hào)在連接點(diǎn)515變成差模信號(hào),相 互抵消。如圖6(b)所示,當(dāng)天線元件502和天線元件503上流過共模信號(hào)時(shí),由天線元件 502和天線元件503產(chǎn)生的電磁場(chǎng)相互抵消,產(chǎn)生的輻射很小。不過,接地平面上存在鏡像 電流,接地平面也被作為天線的一部分,圖6(b)的虛線表示其電磁場(chǎng)方向圖。反之亦然,當(dāng) 信號(hào)來自圖6 (b)的虛線所示增益最大方向時(shí),天線元件502和天線元件503接收到的信號(hào) 為共模信號(hào)。并且如上所述,信號(hào)在連接點(diǎn)515變?yōu)楣材P盘?hào),幅度疊加,信號(hào)在連接點(diǎn)514變成差模信號(hào),相互抵消。如上所述,在圖5中,分集天線500由天線單元501和移相器電路構(gòu)成,從而實(shí)現(xiàn) 了只使用一個(gè)天線單元的分集天線方式。在信號(hào)處理流程中,除了將在連接點(diǎn)514和515得 到信號(hào)輸入到開關(guān)單元516之外,而不是將兩個(gè)天線單元接收的信號(hào)送入開關(guān)單元516之 外,其它的處理過程與圖3所示的具體實(shí)施方式
1中的處理流程一致,在此省略對(duì)這部分流 程的描述。在第一和第二實(shí)施方式中采用了直通電路。在本發(fā)明中,可以理解,直通電路可以 是一段線路,也可以是不改變信號(hào)的幅度和相位和其它電路或線路,而不限于實(shí)施例中所 示的線路。實(shí)施方式3在上面描述的第一實(shí)施方式中,需要首先通過開關(guān)單元203的切換分別評(píng)估天線 單元201和天線單元202接收到的信號(hào)的C/N。如果開關(guān)速度過慢,為了防止開關(guān)的切換 造成收到的信號(hào)斷斷續(xù)續(xù),一旦確定C/N相對(duì)較好的信號(hào)和相對(duì)較差的信號(hào),直到C/N無法 達(dá)到門限,都默認(rèn)這一前提。但是對(duì)于信號(hào)接收環(huán)境惡劣,如多徑干擾較大,信號(hào)較弱的地 方,如果經(jīng)常改變移動(dòng)終端的朝向等接收狀態(tài),需要多次執(zhí)行圖3所示流程,對(duì)接收效果產(chǎn) 生影響。為了解決這一問題,圖7示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的分集天線無線接收裝 置。如圖7所示,根據(jù)第三實(shí)施例的分集天線無線接收裝置去掉第一實(shí)施方式中的開關(guān)單 元203,并增加了一個(gè)幅度和相位調(diào)整電路代替原有的直通電路。如圖7所示,根據(jù)第三實(shí) 施方式的分集天線無線接收裝置包括分集天線,幅度和相位調(diào)整電路703(可以作為第一 幅度和相位調(diào)整電路)和幅度和相位調(diào)整電路704(可以作為第二幅度和相位調(diào)整電路), 信號(hào)合成單元705,C/N計(jì)算單元707,和控制單元708。其中作為第一和第二幅度和相位調(diào) 整電路703,704的序號(hào)可以相反,而不影響本發(fā)明的實(shí)施。在圖7所示的分集天線接收裝置中,天線單元701和天線單元702構(gòu)成分集接收 天線,是一個(gè)擁有方向性分集或極化分集特性的天線。天線單元701接收到的信號(hào)通過幅 度和相位調(diào)整電路703,天線單元702接收到的信號(hào)通過幅度和相位調(diào)整電路704,輸入到 信號(hào)合成單元705。信號(hào)合成單元705合成天線單元702和天線單元703接收的信號(hào),并將 合成的信號(hào)送入C/N計(jì)算單元707并通過計(jì)算得到合成信號(hào)的C/N值,并將計(jì)算的C/N值 提供給控制單元708。控制單元708根據(jù)C/N計(jì)算單元707的計(jì)算結(jié)果,通過控制線709控 制幅度和相位調(diào)整電路703與幅度和相位調(diào)整電路704調(diào)整天線單元接收的兩路信號(hào)的幅 度和相位,使天線單元701和702接收的信號(hào)中的噪聲部分在信號(hào)合成單元705中相互抵 消,以提高信號(hào)合成單元705的輸出信號(hào)的C/N值,使其達(dá)到最大值。下面描述控制單元708如何控制幅度和相位調(diào)整電路703和704來得到最大的C/ N值。為了高效地得到最大C/N而不影響接收效果,需要對(duì)控制單元708的算法進(jìn)行優(yōu)化, 以使其控制幅度和相位調(diào)整電路703和704得到所希望的C/N值。關(guān)于算法方面已經(jīng)存在 很多技術(shù),下面僅列舉一項(xiàng)較常用的技術(shù)作為說明。需要指出的是,本發(fā)明不限于本說明書 中所列舉的算法或技術(shù),而是也可以采用其他算法和技術(shù)來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的目的。首先,對(duì)幅度和相位調(diào)整電路的調(diào)整量進(jìn)行量化處理,任意信號(hào)在矢量坐標(biāo)系中 可以分為X軸的矢量和1軸的矢量,用來代替幅度和相位。X的范圍是從-100至100,y的 范圍是從-100至100,任意信號(hào)表示為(X,y)。第一次尋找C/N最大值時(shí),首先按照等間隔的方式選取數(shù)個(gè)點(diǎn),如(-100,-100),(-50,-100),(0, -100), (50,-100),(100,-100), (-100,-50),(-50,-50),(0,-50),(50,-50),(100,-50) · · ·。幅度和相位調(diào)整電路 703 與 幅度和相位調(diào)整電路704分別從這幾個(gè)點(diǎn)中任意選擇一個(gè),計(jì)算信號(hào)合成單元705的輸出 信號(hào)的C/N。通過計(jì)算所有組合的結(jié)果,其中C/N值最大的參數(shù)組合附近存在最優(yōu)的調(diào)整參 數(shù)。同樣按照等間隔的方式,再進(jìn)行細(xì)分化搜索,比如這次可以將間距設(shè)置為10。得到C/ N值最大的調(diào)整參數(shù)后,如有必要可以再進(jìn)一步細(xì)分化搜索,最后得到的C/N最大值即為調(diào) 整可得到的C/N最大值,而此時(shí)的調(diào)整參數(shù)即為最優(yōu)參數(shù)。如果之前已經(jīng)找得到了 C/N的 最大值,隨著信號(hào)環(huán)境的變化,之前的最優(yōu)參數(shù)已經(jīng)不是最優(yōu)的,需要再次調(diào)整。在一般的 場(chǎng)景中,這種變化是漸進(jìn)的,即上次最優(yōu)參數(shù)附近存在新的最優(yōu)參數(shù)。為了縮短搜索時(shí)間, 可以以上次的最優(yōu)參數(shù)為中心,搜索附近找到C/N最大值。從而可以實(shí)時(shí)地調(diào)整分集天線 接收信號(hào)的C/N值,以使移動(dòng)終端的接收性能最佳。需要說明的是,本發(fā)明不限于應(yīng)用到諸如移動(dòng)電視機(jī)之類的移動(dòng)視頻接收終端, 而且可以應(yīng)用于其它使用分集天線的場(chǎng)合。至此已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。應(yīng)該理解,本領(lǐng)域技術(shù)人員在不 脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下,可以進(jìn)行各種其它的改變、替換和添加。因此,本發(fā)明 的范圍不局限于上述特定實(shí)施例,而應(yīng)由所附權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種利用分集天線降低接收噪聲的無線接收裝置,包括分集天線,用于接收無線信號(hào);開關(guān)單元,用于在控制單元的控制下將所述分集天線接收的兩路無線信號(hào)分別提供給 直通電路與幅度和相位調(diào)整電路;直通電路,用于將所述分集天線接收的一路無線信號(hào)照原樣通過;幅度和相位調(diào)整電路,用于對(duì)所述分集天線接收的另一路無線信號(hào)進(jìn)行幅度和/或相 位調(diào)整;信號(hào)合成單元,用于合成所述直通電路輸出的無線信號(hào)與所述幅度和相位調(diào)整電路輸 出的無線信號(hào);載噪比C/N計(jì)算單元,用于計(jì)算所述合成單元合成的無線信號(hào)的C/N值;控制單元,用于控制所述開關(guān)單元和所述幅度和相位調(diào)整電路執(zhí)行的操作,其中所述控制單元將所述分集天線接收的一路無線信號(hào)提供給所述直通電路,將所述 分集天線接收的另一路無線信號(hào)提供給所述幅度和相位調(diào)整電路,和控制所述幅度和相位 調(diào)整電路調(diào)整無線信號(hào)的幅度和/或相位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線接收裝置,其中所述控制單元對(duì)所述分集天線接收的兩 路無線信號(hào)的C/N值進(jìn)行比較,并控制所述開關(guān)單元將分集天線接收的C/N值相對(duì)較好的 一路無線信號(hào)提供給所述直通電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線接收裝置,其中所述控制單元對(duì)所述分集天線接收的兩 路無線信號(hào)的C/N值進(jìn)行比較,并控制所述開關(guān)單元將分集天線接收的C/N值相對(duì)較差的 一路無線信號(hào)提供給所述幅度和相位調(diào)整電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線接收裝置,其中所述控制單元控制所述幅度和相位調(diào)整 電路,使經(jīng)過幅度和/或相位調(diào)整的無線信號(hào)中的噪聲能夠抵消未經(jīng)過幅度和/或相位調(diào) 整的無線信號(hào)中的噪聲。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線接收裝置,其中所述控制單元控制所述幅度和相位調(diào) 整電路,使經(jīng)過幅度和/或相位調(diào)整的無線信號(hào)與另一路未調(diào)整的無線信號(hào)合成后得到的 合成信號(hào)的C/N值最大。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任何一項(xiàng)所述的無線接收裝置,其中所述分集天線包括接 收所述一路無線信號(hào)的第一天線單元和接收所述另一路無線信號(hào)的第二天線單元,所述第 一天線單元和所述第二天線單元與所述開關(guān)單元連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任何一項(xiàng)所述的無線接收裝置,其中所述分集天線包括由 第一天線元件和第二天線元件構(gòu)成的一個(gè)天線單元,所述第一天線元件和所述第二天線元 件分別通過移相器連接到所述開關(guān)單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無線接收裝置,其中所述第一天線元件接收的無線信號(hào)經(jīng)一 個(gè)分支通過一個(gè)正90度移相器得到的信號(hào)與第二天線元件接收的無線信號(hào)經(jīng)一個(gè)分支通 過一個(gè)負(fù)90度移相器后得到的信號(hào)疊加,所述第一天線元件接收的無線信號(hào)經(jīng)另一個(gè)分 支通過另一個(gè)正90度移相器得到的信號(hào)與第二天線元件接收的無線信號(hào)經(jīng)另一個(gè)分支通 過另一個(gè)正90度移相器后得到的信號(hào)疊加,所疊加的兩路信號(hào)輸入到所述開關(guān)單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線接收裝置,其中所述幅度和相位調(diào)整電路包括低噪聲放大器,用于放大所述天線單元接收的無線信號(hào)的幅度;3dB橋,用于將幅度放大的信號(hào)分成正交的兩路信號(hào);第一 0或180度相位切換器,用于在控制單元的控制下對(duì)正交信號(hào)中的一路接收信號(hào) 進(jìn)行相位調(diào)整;第二 0或180度相位切換器,用于在控制單元的控制下對(duì)正交信號(hào)中的另一路接收信 號(hào)進(jìn)行相位調(diào)整;第一可調(diào)衰減器,用于對(duì)由所述第一 0或180度相位切換器調(diào)整過相位的信號(hào)進(jìn)行衰 減處理;第二可調(diào)衰減器,用于對(duì)由所述第二 0或180度相位切換器調(diào)整過相位的信號(hào)進(jìn)行衰 減處理;差分放大器,用于把所述第一可調(diào)衰減器和所述第二可調(diào)衰減器輸出的差分信號(hào)轉(zhuǎn)換 成單端信號(hào)。
10.一種利用分集天線降低接收噪聲的方法,包括步驟a.分別計(jì)算分集天線接收的兩路無線信號(hào)的載噪比C/N;b.比較所得到的兩路無線信號(hào)的C/N,以確定C/N值相對(duì)較好的一路接收信號(hào)和C/N 值相對(duì)較差的一路接收信號(hào);c.調(diào)整接收信號(hào)的C/N值相對(duì)較差的一路接收信號(hào)進(jìn)行幅度和/或相位;d.將經(jīng)過幅度和/或相位調(diào)整的接收信號(hào)與未經(jīng)過幅度和/或相位調(diào)整的、接收信號(hào) 的C/N值相對(duì)較好的另一路接收信號(hào)合成,并計(jì)算合成信號(hào)的C/N值;e.根據(jù)所計(jì)算的C/N值,確定得到的合成信號(hào)的C/N值是否是C/N最大值,如果不是 C/N最大值,則重復(fù)步驟c至步驟e,直到得到C/N最大值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法,其中所述步驟e進(jìn)一步包括使C/N相對(duì)較差的一路 接收信號(hào)中的噪聲抵消C/N相對(duì)較好的另一路接收信號(hào)中的噪聲的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其中通過調(diào)整C/N相對(duì)較差的一路接收信號(hào)的幅度 和/或相位來使所述C/N相對(duì)較差的一路接收信號(hào)中的噪聲抵消C/N相對(duì)較好的另一路接 收信號(hào)中的噪聲。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法,進(jìn)一步包括步驟f判斷合成信號(hào)的C/N最大值是否 滿足C/N門限,如果合成信號(hào)的C/N最大值不滿足C/N門限,則重復(fù)執(zhí)行步驟a至步驟f ; 如果合成信號(hào)的C/N最大值滿足C/N門限,則執(zhí)行步驟c至步驟f。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,其中C/N門限設(shè)置為解調(diào)芯片接收C/N門限+3dB。
15.一種利用分集天線降低接收噪聲的無線接收裝置,包括分集天線,用于接收無線信號(hào);第一幅度和相位調(diào)整電路,用于調(diào)整所述分集天線接收的一路無線信號(hào)的幅度和/或 相位;第二幅度和相位調(diào)整電路,用于調(diào)整所述分集天線接收的另一路無線信號(hào)的幅度和/ 或相位;信號(hào)合成單元,用于合成所述第一幅度和相位調(diào)整電路輸出的無線信號(hào)與所述第二幅 度和相位調(diào)整電路輸出的無線信號(hào);載噪比C/N計(jì)算單元,用于計(jì)算所述合成單元合成的無線信號(hào)的C/N值;控制單元,用于控制所述第一幅度和相位調(diào)整電路與所述第二幅度和相位調(diào)整電路所調(diào)整的接收信號(hào)的幅度和相位,使所述天線單元接收的兩路信號(hào)中的噪聲部分在所述信號(hào) 合成單元中相互抵消,以提高所述信號(hào)合成單元的輸出信號(hào)的C/N值。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的無線接收裝置,其中所述控制單元使所述信號(hào)合成單元的 輸出信號(hào)的C/N值達(dá)到最大值。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的無線接收裝置,其中所述分集天線包括第一天線單元 和第二天線單元,所述第一天線單元連接所述第一幅度和相位調(diào)整電路,所述第二天線單 元連接所述第二幅度和相位調(diào)整電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用分集天線降低接收噪聲的無線接收裝置,包括接收無線信號(hào)的分集天線;開關(guān)單元,用于在控制單元的控制下將分集天線接收的兩路無線信號(hào)分別提供給直通電路與幅度和相位調(diào)整電路;直通電路將所述分集天線接收的一路無線信號(hào)照原樣通過;幅度和相位調(diào)整電路調(diào)整分集天線接收的另一路無線信號(hào)的幅度和/或相位;信號(hào)合成單元合成直通電路輸出的無線信號(hào)與幅度和相位調(diào)整電路輸出的無線信號(hào);載噪比C/N計(jì)算單元計(jì)算合成單元合成的無線信號(hào)的C/N值;控制單元控制開關(guān)單元和幅度和相位調(diào)整電路執(zhí)行的操作。
文檔編號(hào)H04B7/08GK102148633SQ201010108848
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者李楠 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社
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