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信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 1 3G頻譜規(guī)劃與干擾分析 無線與移動研究部 徐霞艷 2015年 6月 15日 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 2 議程 3G頻譜規(guī)劃 無線技術(shù)間干擾分析 WCDMA/GSM共存問題 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 3 3G頻譜規(guī)劃 2G頻率規(guī)劃與使用情況 我國的 3G頻率規(guī)劃 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 4 我國 2G頻率規(guī)劃與使用情況 主要技術(shù) GSM: GSM900 、 DCS1800 cdma: IS-95A、 cdma2000-1X PHS、 DECT 等等 第二代陸地移動通信頻率主要包括:798 960MHz和 1710 2200MHz 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 5 GSM900 規(guī)劃頻率 885 - 915 MHz:上行頻率(移動臺發(fā)、基站收) 930 - 960 MHz:下行頻率(基站發(fā)、移動臺收) 共 2*30MHz 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 6 800MHz cdma規(guī)劃頻率 825 - 835 MHz / 870 - 880 MHz,其中825 - 835 MHz為上行頻率(移動臺發(fā)、基站收), 870 - 880 MHz為下行頻率(基站發(fā)、移動臺收) 共 2*10MHz 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 7 DCS1800頻率規(guī)劃 1710 - 1755 MHz / 1805 - 1850 MHz 共 2*45 MHz 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 8 PHS頻率使用 政府文件: 信息產(chǎn)業(yè)部關(guān)于 PHS和DECT無線接入系統(tǒng)共用 1.9GHz頻段頻率臺站管理規(guī)定的通知 1900-1920MHz用于無線接入系統(tǒng)( TDD) 使用 1900-1915MHz 頻段 規(guī)定了信道具體頻點(diǎn) 中國電信、中國網(wǎng)通在使用 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 9 3G頻譜規(guī)劃 2G頻率規(guī)劃與使用情況 我國的 3G頻率規(guī)劃 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 10 政府文件 信部無 2002479號 “ 關(guān)于第三代公眾移動通信系統(tǒng)頻率規(guī)劃問題的通知 ” 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 11 3G頻率規(guī)劃主要內(nèi)容 1、 第三代公眾移動通信系統(tǒng)的工作頻段為: ( a) 主要工作頻段: 頻分雙工 (FDD)方式: 1920-1980 MHz / 2110-2170 MHz; 時分雙工 (TDD)方式: 1880-1920MHz、 2010-2025 MHz。 ( b) 補(bǔ)充工作頻段: 頻分雙工 (FDD)方式: 1755-1785 MHz / 1850-1880 MHz; 時分雙工 (TDD)方式: 2300-2400MHz, 與無線電定位業(yè)務(wù)共用 , 均為主要業(yè)務(wù) , 共用標(biāo)準(zhǔn)另行制定 。 ( c) 衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)工作頻段: 1980-2010 MHz / 2170-2200 MHz。 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 12 3G頻率規(guī)劃主要內(nèi)容(續(xù)) 2、 目前已規(guī)劃給公眾移動通信系統(tǒng)的 825 - 835 MHz / 870 - 880 MHz(cdma)、 885 - 915 MHz / 930 - 960 MHz(GSM900)和 1710 - 1755 MHz / 1805 - 1850 MHz(DCS1800)頻段 , 同時規(guī)劃為第三代公眾移動通信系統(tǒng) FDD方式的擴(kuò)展頻段 , 上 、 下行頻率使用方式不變 。 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 13 議程 3G頻譜規(guī)劃 無線技術(shù)間干擾分析 WCDMA/GSM共存問題 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 14 無線技術(shù)間干擾分析 干擾的性質(zhì) 干擾分析評估方法 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 15 干擾的性質(zhì) (1/4) 無線系統(tǒng)間的干擾 , 從干擾產(chǎn)生的機(jī)制來看 ,可分為 : 無用輻射:干擾設(shè)備發(fā)射的帶外噪聲落入被干擾接收機(jī)的接收頻帶內(nèi) , 形成對有用信號的同道干擾 。 一般地 , 這類干擾只能從干擾源這一側(cè)進(jìn)行消除 。 阻塞:被干擾接收機(jī)的接收頻帶外的強(qiáng)干擾信號 ,使接收機(jī)靈敏度惡化 。 一般 , 這類干擾只能在被干擾接收機(jī)這側(cè)進(jìn)行消除 ( 如改善性能 ) 。 然而 ,在大多數(shù)情況下 , 干擾源采用功率控制 、 良好的站點(diǎn)工程可改善阻塞性能 。 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 16 干擾的性質(zhì) (2/4) 鄰道抑制 發(fā)射機(jī)互調(diào) 接收機(jī)互調(diào) 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 17 干擾的性質(zhì) (3/4) 系統(tǒng)間干擾,一般無用輻射、阻塞是主要的干擾,帶來系統(tǒng)頻率兼容問題。 從系統(tǒng)角度看,無用輻射、阻塞分別與“干擾鏈路”的一端相關(guān)。這樣,對系統(tǒng)內(nèi)干擾,理想地,應(yīng)均衡考慮這兩種干擾影響。然而對系統(tǒng)間干擾,一般是其中一種占主要地位。 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 18 干擾的性質(zhì) (4/4) 無用輻射:應(yīng)轉(zhuǎn)換到被干擾接收機(jī)的帶寬。 阻塞:不需進(jìn)行帶寬轉(zhuǎn)換。 例如: BWwcdma=3.84MHz BWGSM=200kHz WCDMA GSM WCDMA GSM 200kHz 無用輻射 阻塞 3.84MHz 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 19 無線技術(shù)間干擾分析 干擾的性質(zhì) 干擾分析評估方法 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 20 干擾分析評估方法 最小耦合損耗法( MCL) 增強(qiáng)最小耦合損耗法( E-MCL) Monte Carlo(MC)仿真 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 21 最小耦合損耗法( MCL) 基本原理:計算干擾源與被干擾者間所需的隔離以保證不造成干擾。 優(yōu)點(diǎn):簡單,無需計算機(jī)即可實(shí)現(xiàn)。 最大缺點(diǎn):最壞情形分析,得出的結(jié)果過于悲觀,浪費(fèi)頻率資源 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 22 計算方法 被干擾接收機(jī)假設(shè)工作于參考靈敏度之上 3dB( 即接收機(jī)靈敏度惡化 3dB)。 干擾電平限制為不超過噪聲電平,即被干擾接收機(jī)的保護(hù)比不變( C/(I+N)。 根據(jù)選定的路徑損耗公式,可得出干擾源與被干擾者間物理距離所能獲得的隔離。 使用路徑損耗的均值,不考慮衰落影響。 干擾源不存在統(tǒng)計分布的問題。 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 23 兩個公式 MCL主要有兩個公式 , 分別考慮如下干擾影響: 無用輻射 接收機(jī)阻塞 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 24 無用輻射分析公式 Isolation = PINT + dBBW + MCINT + GVICT + GINT - (SVICT - C/IVICT) + f(dBcINT,PINT) 其中 : PINT : 干擾源最大發(fā)射功率 dBBW : 干擾源與被干擾者間帶寬轉(zhuǎn)換因子 MCINT : 多載波裕量 , 適用于干擾源為基站 , 且同時有多個載波發(fā)射時 GVICT : 被干擾者的天線增益 ( 包括饋線損耗 ) GINT : 干擾源的天線增益 ( 包括饋線損耗 ) SVICT : 被干擾者的接收機(jī)靈敏度 C/IVICT : 被干擾者的保護(hù)比 f(dBcINT,PINT): 相對干擾源最大發(fā)射功率 , 寬帶噪聲功率與頻率偏移的函數(shù) 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 25 接收機(jī)阻塞 分析公式 Isolation = PINT + MCINT + GVICT + GINT - f(BVICT,SVICT) 其中 : PINT : 干擾源最大發(fā)射功率 MCINT : 多載波裕量,適用于干擾源為基站,且同時有多個載波發(fā)射時 GVICT : 被干擾者的天線增益 ( 包括饋線損耗 ) GINT : 干擾源的天線增益 ( 包括饋線損耗 ) f(BVICT,SVICT): 被干擾者的阻塞性能與頻率偏移的函數(shù) 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 26 MCL結(jié)果的 解讀 MCL方法計算的結(jié)果是干擾源與被干擾者間的隔離值,在選定合適的路徑損耗模型后可轉(zhuǎn)換為兩者間的物理距離。 這種隔離要求在如下條件: 被干擾者工作于靈敏度惡化 3dB 干擾源以固定功率發(fā)射(最大) 不能獲得需要這種隔離要求的,在時間或覆蓋區(qū)域上的百分比。 可能在實(shí)際上計算出的隔離要求根本就不需要。 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 27 MCL方法一個例子 系統(tǒng) B UL 系統(tǒng) B DL 系統(tǒng) A UL 系統(tǒng) A DL UL: MS發(fā)射、 BS接收 DL: BS發(fā)射、 MS接收 A MS B MS B BS A BS 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 28 接收機(jī)阻塞的 MCL分析 系統(tǒng) B的 BS 系統(tǒng) A的 BS 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 29 參數(shù) 值 干擾源發(fā)射功率 44 dBm 多載波裕量 0 dB 基站天線增益 10 dBi 被干擾接收機(jī)靈敏度 - 104 dBm 被干擾接收機(jī)保護(hù)比 9 dB 系統(tǒng)參數(shù) 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 30 Isolation (dB) = PINT + MCINT + GVICT + GINT - f(BVICT, SVICT) = 44 + 0 + 10 + 10 - f(BVICT, SVICT) = 64 - f(BVICT, SVICT) 頻偏 基站阻塞性能 600 kHz foffset 干擾概率 P的干擾概率 100的用戶經(jīng)受 P的干擾 或 P的用戶經(jīng)受 100的干擾 E-MCL方法適用于研究熱點(diǎn)地區(qū)的干擾 已知干擾源的分布 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 41 干擾分析評估方法 最小耦合損耗法( MCL) 增強(qiáng)最小耦合損耗法( E-MCL) Monte Carlo(MC)仿真 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 42 Monte Carlo方法 統(tǒng)計技術(shù) 考慮時間軸上許多相互獨(dú)立的瞬時(仿真的 trial,或快照) 對每一 trial,利用表征干擾特性的不同隨機(jī)變量(如用戶位置)構(gòu)建場景 足夠多的仿真 trial,則可以很高的精度得到發(fā)生某一事件的功率(如用戶被干擾的干擾) 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 43 仿真可獲得的概率結(jié)果 被干擾接收機(jī)接收到的 C/I滿足要求的概率 移動臺發(fā)射功率的概率分布 系統(tǒng)規(guī)劃技術(shù)(扇區(qū)化、分集、天線共站址)的效果 發(fā)射機(jī)和接收機(jī)性能的影響(無用輻射、接收機(jī)阻塞) CDMA系統(tǒng)的容量評估 CDMA系統(tǒng)軟切換效果 等等 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 44 仿真的基本步驟 1. 被干擾 MS在小區(qū)中隨機(jī)分布,小區(qū)大小已指定; 2. 對被干擾有用信號作鏈路預(yù)算(路徑損耗模型、天線增益、發(fā)射功率、功控算法、有用信號發(fā)射機(jī)位置等) 3. 干擾源 MSs按照指定的分布形式(如均勻分布)分布于被干擾 MS周圍 ; 4. 如干擾源進(jìn)行功率控制,則隨機(jī)分布對應(yīng)的接收 MS并評估鏈路預(yù)算; 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 45 仿真的基本步驟 (續(xù)) 5. 規(guī)定每個干擾源的特性(如發(fā)射頻率、功率等); 6. 各干擾源對被干擾 MS的影響累計,構(gòu)成被干擾 MS接收到的總干擾; 7. 比較干擾電平與有用信號電平,判斷被干擾 MS是否達(dá)到了要求的 C/I(或其它指標(biāo))。 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 46 Monte Carlo仿真結(jié)果的解讀 系統(tǒng)性能的衡量 干擾概率 P的干擾概率 100的用戶經(jīng)受 P的干擾 或 P的用戶經(jīng)受 100的干擾 適用于研究熱點(diǎn)地區(qū)的干擾 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 47 議程 3G頻譜規(guī)劃 無線技術(shù)間干擾分析 WCDMA/GSM共存問題 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 48 GSM vs WCDAM工作頻段 BTS 發(fā)射 BTS 接收 Tx Rx GSM900: 930 960 MHz DCS1800: 1805 1850 MHz WCDMA: 2110 2170 MHz GSM900: 885 915 MHz DCS1800: 1710 1755 MHz WCDMA: 1920 1980 MHz 每一系統(tǒng)有自己的工作頻段 : Tx頻段 & Rx 頻段 . 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 49 干擾分析 對接收機(jī)的干擾有 : 寬帶噪聲 鄰近發(fā)射機(jī)的雜散輻射 互調(diào)產(chǎn)物 發(fā)射機(jī)產(chǎn)生 接收機(jī)內(nèi)由于有鄰近的發(fā)射信號進(jìn)入接收機(jī)產(chǎn)生 鄰近發(fā)射機(jī)發(fā)射的正常載波信號 后果 接收機(jī)靈敏度惡化(接收信道內(nèi)性能) 接收機(jī)阻塞 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 50 干擾分析方法 雜散與互調(diào)研究 阻塞研究 GSM與 WCDMA天線端口間所需的隔離 天線性能 BTS性能 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 51 干擾計算的理論基礎(chǔ)與假設(shè) (1/4) 信號電平以 dBm/Hz衡量 . GSM BTS單載波最大發(fā)射功率43dBm(20W) GSM BTS 的 Noise Figure=4dB, 則噪聲電平為 10*log(1.38e-23 * 300) + 4 = 200 dBW/Hz = -170 dBm/Hz 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 52 干擾計算的理論基礎(chǔ)與假設(shè) (2/4) WCDMA BTS的單載波最大輸出功率 = 43dBm WCDMA BTS 的 Noise Figure=3.3dB, 則噪聲電平為 10*log(1.38e-23 * 300) + 3.3 = 200 dBW/Hz = -170 .7dBm/Hz 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 53 干擾計算的理論基礎(chǔ)與假設(shè) (3/4) GSM BTS在 WCDMA接收頻帶內(nèi)的雜散輻射限值規(guī)定為: 造成的干擾引起 WCDMA接收機(jī)的噪底升高 0.8dB 計算 底噪 = -170.7 dBm 0.8 dB 惡化 -178 dBm/Hz 干擾 d B m / H z m i l l w a t t s / H zW C D M A B T S 接收機(jī)本底噪聲 (d B m / H z )-1 7 0 . 7 A 8 . 5 1 E -1 8 E 1 0 (A / 1 0 )惡化( dB ) 0 . 8 B惡化后噪聲電平( d B m ) -1 6 9 . 9 C A + B 1 . 0 2 E -1 7 G 1 0 (C / 1 0 )干擾電平( d B m ) -1 7 7 . 6 D 1 0 * l o g (H ) 1 . 7 2 E -1 8 H G - E即: WCDMA接收頻帶內(nèi)允許的干擾電平為 -178dBm/Hz 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 54 干擾計算的理論基礎(chǔ)與假設(shè) (4/4) 采用相同的原則規(guī)定 GSM可接受的干擾電平 . GSM: 本底噪聲 -170dBm/Hz 允許干擾電平 -177dBm/Hz 以上不考慮饋線損耗 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 55 GSM/WCDMA共站考慮的干擾情形 Case 1: GSM發(fā)射機(jī) WCDMA接收機(jī) Case 2: WCDMA發(fā)射機(jī) GSM接收機(jī) 對每一干擾情形,考慮幾類干擾 : 寬帶噪聲 雜散輻射 互調(diào)產(chǎn)物 阻塞 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 56 Case 1: GSM發(fā)射機(jī) WCDMA接收機(jī) 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 57 GSM發(fā)射機(jī) WCDMA接收機(jī) 寬帶噪聲 GSM 05.05 只考慮了發(fā)射頻帶兩側(cè)最遠(yuǎn)到 2MHz的調(diào)制譜(即寬帶噪聲); 由于 GSM900、 DCS1800的發(fā)射頻率與WCDMA的接收頻率間存在很大的頻率間隔, GSM900、 DCS1800的發(fā)射機(jī)在WCDMA接收頻帶內(nèi)產(chǎn)生的寬帶噪聲應(yīng)很小,可予以忽略。 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 58 GSM 規(guī)范 05.05規(guī)定了:在 1 12.5 GHz頻率范圍內(nèi),雜散輻射電平不超過 30 dBm / 3MHz 。 GSM 規(guī)范 05.05 v8.6.0 (2000-09)規(guī)定: 在 WCDMA頻帶內(nèi),雜散輻射電平不超過 -96dBm/100kHz。 新版本 GSM 老版本 GSM 干擾源 被干擾系統(tǒng)G S M 發(fā)射 W C D M A 接收3 M H z 內(nèi)雜散輻射 - 3 0 d B m每 Hz 雜散輻射 - 9 5 d B m ( -3 0 - 1 0 * lo g (3 ,0 0 0 ,0 0 0 )每 Hz 無用信號最大電平 -1 7 8 d B m天線間必需的隔離 8 3 d B ( -9 5 - (- 1 7 8 )雜散輻射干擾源 被干擾系統(tǒng)G S M 發(fā)射 W C D M A 接收1 0 0 k H z 內(nèi)雜散輻射電平 - 9 6 d B m每 Hz 雜散輻射電平 - 1 4 6 d B m ( -9 6 - 1 0 * lo g (1 0 0 ,0 0 0 )每 Hz 允許的無用信號電平 -1 7 8 d B m天線間必需的隔離 3 2 d B ( -1 4 6 - (- 1 7 8 )雜散輻射GSM發(fā)射機(jī) WCDMA接收機(jī) 雜 散輻射 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 59 GSM發(fā)射機(jī) WCDMA接收機(jī) 互調(diào)產(chǎn)物 GSM 05.05規(guī)定: 當(dāng)一個低于有用信號 30dB的干擾信號進(jìn)入天線端口,所產(chǎn)生的互調(diào)產(chǎn)物電平應(yīng)不超過雜散輻射要求。 這樣,為防止互調(diào)產(chǎn)物造成干擾,天線間必需的隔離與雜散輻射情形要求相同。 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 60 WCDMA規(guī)范 3GPP TS 25.104中對 WCDMA基站接收機(jī)的阻塞性能有如下規(guī)定: 在 GSM發(fā)射頻段內(nèi), WCDMA基站接收機(jī)所能容許的干擾電平( CW載波)為+16dBm。 GSM基站輸出功率假定為 43dBm/200kHz。 干擾源 被干擾系統(tǒng)G S M 發(fā)射 W C D M A 接收發(fā)射機(jī)輸出功率 4 3 d B m接收頻段外阻塞電平 + 1 6 d B m天線間所需隔離 2 7 d B ( 4 3 - 1 6 )阻塞GSM發(fā)射機(jī) WCDMA接收機(jī) 阻塞 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 61 Case 2: WCDMA發(fā)射機(jī) GSM接收機(jī) 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 62 WCDMA發(fā)射機(jī) GSM接收機(jī) 寬帶噪聲 與 GSM發(fā)射機(jī) -WCDMA接收機(jī)情形類似, WCDMA發(fā)射機(jī)對 GSM900、DCS1800產(chǎn)生的寬帶噪聲影響很小,可忽略。 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 63 WCDMA規(guī)范 3 GPP TS25.104中規(guī)定: 基站 RF輸出端口的雜散輻射電平不超過 -98dBm/100kHz。 干擾源 被干擾系統(tǒng)W C D M A 發(fā)射 G S M 接收1 0 0 k H z 內(nèi)雜散輻射電平 -9 8 d B m每 Hz 雜散輻射電平 -1 4 8 d B m ( -9 8 - 1 0 * lo g (1 0 0 ,0 0 0 )每 Hz 允許的無用信號電平 -1 7 7 d B m天線間必需的隔離 2 9 d B雜散輻射WCDMA發(fā)射機(jī) GSM接

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