TWI465062B - Coordinated Multipoint Data Transmission Method Based on Orthogonal Overlay Codes - Google Patents
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Description
本發明係關於無線通信技術,尤其係關於多輸入多輸出(MIMO)系統中之協調式多點(Coordinate Multiple Point,CoMP)資料傳輸之方法。
協調式多點已被作為進階長期演進(LTE-A)候選技術提出以改良小區邊緣用戶之體驗。協調式多點之主要挑戰包括諸如回程(backhaul)時延、回程容量、下行鏈路CSI(通道狀態指示)反饋,等。大多數挑戰來自於在用戶設備(User Equipment,UE)側結合地合併多個小區之發射信號。在LTE-A中,已判定兩種CoMP方案,一種為協調式排程(Coordinated Scheduling,CS),另一種為聯合處理(Joint Processing,JP)。
典型之聯合處理(JP)協調式多點要求UE報告其自身與CoMP小區之間的下行鏈路CSI,其可表示為KM×N矩陣(K、M、N分別為小區數目、每小區天線數目、UE之天線數目)。該類CSI反饋提供在演進節點B(eNB)側全域預編碼之可能性。然而,反饋開銷及碼簿搜尋複雜性可能過大而難以接受。
一鬆散之條件係使得UE針對K個小區中之每一者反饋一獨立之M×N矩陣,並執行巨集分集傳輸。如某些公司所提出,可使用幾個附加位元來表示小區之間的CSI相位/幅度關係。跨小區之反饋要求UE知曉活動CoMP集合,此可能影響排程複雜性並造成過多之反饋。
現有之下行協調式多點資料傳輸方案雖然使得小區邊緣用戶之頻譜效率得到改良,但代價為較低之平均頻譜效率,此係因為小區邊緣用戶相比於非協調式多點傳輸情況下佔用了更多資源。
為了部分地或全部地克服上述問題,改良系統效能,本發明提出使用正交覆蓋碼(Orthogonal Covering Code,OCC)來區分協調式多點小區之天線分組、協調式多點小區或協調式多點小區叢集之技術方案。
在本發明之一實施例中,提出一種在多輸入多輸出系統之基地台中用於下行資料傳輸之方法,其包括以下步驟:A.在多個協調式多點小區之天線中判定多個天線組;B.分別採用不同之正交覆蓋碼對各個天線組之跨區協調式多點下行資料符號進行調變;其中,正交覆蓋碼之長度不超過天線組數之兩倍。
在本發明之另一實施例中,提供一種在多輸入多輸出系統之基地台中用於下行資料傳輸之方法,其包括以下步驟:a.判定一用戶設備是否位於協調式多點小區叢集之邊緣;b.若所述用戶設備位於協調式多點小區叢集之邊緣,則採用正交覆蓋碼對該用戶設備之下行資料符號進行調變;其中,相鄰之協調式多點小區叢集採用不同之正交覆蓋碼。
在本發明之又一實施例中,提供一種在多輸入多輸出系統之用戶設備中用於上行資料傳輸之方法,其包括以下步驟:I.判定所述用戶設備是否位於協調式多點小區或協調式多點小區叢集之邊緣;II.若所述用戶設備位於協調式多點小區或協調式多點小區叢集之邊緣,則採用與該用戶設備所處之協調式多點小區或協調式多點小區叢集對應之正交覆蓋碼對該用戶設備之上行資料符號進行調變;其中,相鄰之協調式多點小區或協調式多點小區叢集對應於不同之正交覆蓋碼。
藉由採用本發明中所提出之方法,基地台及用戶設備可根據正交覆蓋碼來區分不同協調式多點小區、不同天線組或不同協調式多點小區叢集之信號,從而降低不同協調式多點小區、不同天線組或不同協調式多點小區叢集之間的信號干擾。本發明之各實施例部分地或全部地取得以下技術效果:降低了協調式多點資料傳輸對回程容量、反饋開銷之要求,保持了相干合併增益。
藉由閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作之詳細描述,本發明之其他特徵、目的及優點將會變得更加明顯。
本發明中提出之方法適用於蜂巢式通信系統,尤其適用於LTE、LTE-A系統。本發明中所稱之「基地台」例如(但不限於)LTE系統、LTE-A系統中之節點B(Node B)或演進節點B(eNB)。
圖1展示根據本發明之一實施例之在多輸入多輸出系統之基地台中用於下行資料傳輸之方法的流程圖。如圖所示,該方法包括步驟S11及S12。
在步驟S11中,基地台將在多個協調式多點小區之天線中判定多個天線組(group)。例如(但不限於),此處之多個協調式多點小區屬於同一協調式多點小區叢集(cluster),協調式多點資料傳輸通常在一協調式多點小區叢集之內執行。較佳地,不同天線組之間無交集。存在著關於天線組之不同系統設定:一天線組可僅包括一小區之天線,例如每一小區之天線形成一天線組;一天線組亦可包括多個小區之天線,則此種天線組成為跨區天線組。在步驟S11中,基地台能夠根據系統設定來判定所述多個天線分組。
在步驟S12中,基地台分別採用不同之正交覆蓋碼對各個天線組之跨區協調式多點下行資料符號進行調變;其中,正交覆蓋碼之長度不超過天線組數之兩倍。正交覆蓋碼之長度不超過天線組數之兩倍可避免因為正交覆蓋碼過長而導致被同一正交覆蓋碼所調變之資料符號之間的通道畸變。較佳地,正交覆蓋碼之長度等於天線組數,正交覆蓋碼之數目等於天線組數。
正交覆蓋碼可採用沃爾什(Walsh)碼。Walsh碼為二進位序列,長度通常為2之整數次冪。長度為4之Walsh碼表示為
正交覆蓋碼亦可採用複值序列,其長度無需受到2之整數次冪之限制。例如,正交覆蓋碼可採用長度為3之Zad-off Chu碼,表示為x
(m
)=exp(-jπm
(m
+1)/3),其中m
=[0 1 2],[1 2 0],[2 0 1]。
正交覆蓋碼可映射至時域、頻域、時-頻域。
圖2a展示採用正交覆蓋碼對資料符號進行調變之一實例。該實例中,正交覆蓋碼之長度為4,僅資料符號(不包括DMRS符號)採用正交覆蓋碼調變。圖中相同標記之方格表示由正交覆蓋碼調變一資料符號所形成之符號。如圖所示,每一資料符號被一正交覆蓋碼調變後形成四個符號,多個被調變後之資料符號按照先時域、後頻域之順序依次映射至為此等資料符號所分配之資源區塊中。
圖2b展示採用正交覆蓋碼對資料符號進行調變之另一實例。該實例中,正交覆蓋碼之長度為4,僅資料符號(不包括DMRS符號)採用正交覆蓋碼調變。圖中相同標記之方格表示由正交覆蓋碼調變一資料符號所形成之符號。如圖所示,每一資料符號被一正交覆蓋碼調變後形成四個符號,多個被調變後之資料符號按照先頻域、後時域之「Z」字型順序依次映射至為此等資料符號所分配之資源區塊中,此使得同一資料符號調變後形成之符號在頻域上彼此靠近而不會遭受明顯之頻率響應畸變,如圖中標號為8之方格所示。
在上述兩實例中,當所分配之資源區塊中的資源區塊中用於資料符號之資源要素(resource element)並非4之整數倍,映射完整數個資料符號之後殘餘之資源要素可採用剔除(puncturing)或比率匹配之方式進行處理。
經過正交覆蓋碼之調變,用戶設備能夠區分來自不同天線組之下行資料,從而改良接收效能。
圖3a展示一實施例之下行資料傳輸拓撲。如圖所示,小區11a、12a、13a屬於同一協調式多點小區叢集。例如,小區11a、12a、13a可為同一eNB控管之三個扇區。該實例中之系統設定為:每一小區之天線各為一天線組。以此方式,由小區11a、12a、13a組成之多點協同小區叢集包括三個天線組。
在步驟S11中,基地台將根據系統設定判定此三個天線組。
圖中所示用戶設備24a享受跨區協調式多點下行傳輸服務。在步驟S12中,基地台分別經小區11a、12a、13a之天線組向同一跨區協調式多點用戶設備24a發送不同之跨區協調式多點下行資料符號。其中,小區11a之天線組發往用戶設備24a之跨區協調式多點下行資料符號採用正交覆蓋碼1a進行調變,小區12a之天線組發往用戶設備24a之跨區協調式多點下行資料符號採用正交覆蓋碼2a進行調變,小區13a之天線組發往用戶設備24a之跨區協調式多點下行資料符號採用正交覆蓋碼3a進行調變。較佳地,該實例中採用長度為3之Zad-off Chu碼作為正交覆蓋碼。三個小區發往用戶設備24a之下行資料符號分別採用不同之碼來調變,彼此之間具有良好之正交性,因此用戶設備24a能夠區分出來自不同天線組之資料符號。儘管採用正交覆蓋碼調變後來自每個天線組之碼率將為約1/3,但每個天線組發往用戶設備24a的為不同下行資料符號,因此用戶設備24a接收之總體下行資料速率並未下降。且用戶設備24a對來自每個天線組之接收信號進行正交覆蓋碼解調變時,符號合併帶來之增益比得上傳統多線協調式下行資料傳輸中之相干合併增益。
在該實例中,基地台對每一小區內之非協調式多點用戶設備(諸如用戶設備21a、22a、23a)之下行資料符號並不採用正交覆蓋碼調變。考慮到正交覆蓋碼調變(類似於擴頻調變)帶來之接收功率增益,基地台可對協調式多點用戶設備之下行資料分配較少之功率,以此方式,可獲得較高之平均輸送量。當用戶設備不反饋小區之間的通道狀態資訊時,該實例中之方法亦可不受影響地使用,同時亦降低回程容量及反饋開銷之要求。
圖3b展示一實施例之下行資料傳輸拓撲。如圖所示,小區11b、12b、13b屬於同一協調式多點小區叢集。例如,小區11b、12b、13b可為同一eNB控管之三個扇區。該實例中之系統設定為:每一小區之天線各為一天線組。以此方式,由小區11b、12b、13b組成之多點協同小區叢集包括三個天線組。
在步驟S11中,基地台將根據系統設定判定此三個天線組。
圖中所示用戶設備24b享受跨區協調式多點下行傳輸服務。在步驟S12中,基地台分別經小區11b、12b、13b之天線組向同一跨區協調式多點用戶設備24b發送不同之跨區協調式多點下行資料符號。其中,小區11b、12b、13b之天線組發往用戶設備24a之跨區協調式多點下行資料符號分別採用正交覆蓋碼1b、2b、3b進行調變。
在步驟S12中,基地台亦對各天線組中之一者之小區內下行資料符號採用與此天線組之跨區協調式多點下行資料符號不同之正交覆蓋碼進行調變。如圖所示,基地台對用戶設備21b、22b、23b之下行資料符號均採用正交覆蓋碼4b進行調變。該方式適用於小區不知曉其與用戶設備之間的通道狀態資訊之情形,例如,小區11b可藉由正交覆蓋碼1b、4b來區分發往跨區協調式多點用戶設備24b之下行資料符號及發往小區內用戶設備21b之下行資料符號,以此方式,可充分利用天線資源,提高每小區支援之用戶數目。當用戶設備不反饋其與小區之間的通道狀態資訊時,亦降低了回程容量及反饋開銷之要求。
或者,基地台可對用戶設備21b之下行資料符號採用正交覆蓋碼2b或3b進行調變,對用戶設備22b之下行資料符號採用正交覆蓋碼3b或1b進行調變,對用戶設備23b之下行資料符號採用正交覆蓋碼1b或2b進行調變。以此方式,可充分利用碼資源,提高系統之平均輸送量。
圖3c展示一實施例之下行資料傳輸拓撲。如圖所示,小區11c、12c、13c屬於同一協調式多點小區叢集。例如,小區11c、12c、13c可為同一eNB控管之三個扇區。該實例中之系統設定為:每一小區之天線各為一天線組。以此方式,由小區11c、12c、13c組成之多點協同小區叢集包括三個天線組。
在步驟S11中,基地台將根據系統設定判定此三個天線組。
在步驟S12中,基地台亦分別經各天線組向不同用戶設備發送下行資料符號。如圖所示,基地台經由小區11c之天線組向用戶設備21c發送下行資料符號並採用正交覆蓋碼1c進行調變,經由小區12c之天線組向用戶設備22c發送下行資料符號並採用正交覆蓋碼2c進行調變,經由小區13c之天線組向用戶設備23c發送下行資料符號並採用正交覆蓋碼3c進行調變。以此方式,相鄰小區之下行資料分別採用不同之正交覆蓋碼進行調變,藉由接收端(用戶設備)之正交覆蓋碼解調變可消除小區之間的信號干擾。
圖3d展示一實施例之下行資料傳輸拓撲。如圖所示,小區11d、12d、13d屬於同一協調式多點小區叢集。例如,小區11d、12d、13d可為同一eNB控管之三個扇區。該實例中之系統設定為:每個小區之各一根天線組成一跨區天線組(在交叉極化之情形下,每個小區之各一對天線組成一跨區天線組)。如圖所示每個小區包括兩根天線,以此方式,由小區11d、12d、13d組成之多點協同小區叢集包括兩個跨區天線組。
在步驟S11中,基地台將根據系統設定判定此兩個跨區天線組。
在步驟12中,基地台亦經所述至少一跨區天線組向至少一跨區協調式多點用戶設備發送跨區協調式多點下行資料符號。圖中所示用戶設備21d、22d享受跨區協調式多點下行傳輸服務。相應地,在步驟S12中,基地台經由第一跨區天線組向跨區協調式多點用戶設備21d發送跨區協調式多點下行資料符號並採用正交覆蓋碼1d進行調變,經由第二跨區天線組向跨區協調式多點用戶設備22d發送跨區協調式多點下行資料符號並採用正交覆蓋碼2d進行調變。其中,每個跨區天線組中之各天線發送相同之資料符號。協調式多點用戶設備21d及22d應報告各自與三個小區11d、12d、13d之間的通道狀態資訊(CSI),以便對此兩個跨區天線組進行預編碼處理。因為該實例中由小區11d、12d、13d組成之協調式多點小區叢集包括兩個跨區天線組,所以正交覆蓋碼1d、2d可採用長度為2之Walsh碼。因為來自不同小區之天線之間相關性較低,所以由跨區天線組發送下行資料可獲得較好之空間增益。當用戶設備21d、22d對接收到之來自跨區天線組之下行資料信號進行解調時,仍然可獲得相干合併增益。此多個跨區天線組能夠服務於一或多個用戶設備,此取決於基地台排程及用戶設備之能力。該實例中之方法適用於同一基地台所控管之多個小區之間的協調式多點下行資料傳輸,此係因為同一基地台所控管之多個小區能夠藉由匯流排或其他有線介面來傳遞CSI資訊、其他控制資訊、信令資訊、資料、等,從而避免了過度之時延對跨區協調式多點下行資料傳輸之不利影響。
圖4展示根據本發明之另一實施例之在多輸入多輸出系統的基地台中用於下行資料傳輸之方法的流程圖。如圖所示,該方法包括步驟S41及S42。
在步驟S41中,基地台將判定一用戶設備是否位於協調式多點小區叢集之邊緣。
具體地,基地台可藉由用戶設備反饋之通道品質指示(CQI)報告或對於定位參考信號之接收功率來做出判斷。當用戶設備反饋之CQI值低於一預定值時,表明該用戶設備與基地台之間的通道品質很差,則基地台判定該用戶設備位於協調式多點小區叢集之邊緣。或者,當用戶設備反饋之對於定位參考信號之接收功率低於一預定值時,表明該用戶設備遠離基地台,則基地台判定該用戶設備位於協調式多點小區叢集之邊緣。
在步驟S42中,若所述用戶設備位於協調式多點小區叢集之邊緣,則基地台採用正交覆蓋碼對該用戶設備之下行資料符號進行調變;其中,相鄰之協調式多點小區叢集採用不同之正交覆蓋碼。
圖5展示根據本發明之一項實施例之協調式多點小區叢集之拓撲圖。圖中展示三個相鄰之協調式多點小區叢集51、52、53,每個協調式多點小區叢集包括三個小區(扇區)。結合上述步驟S42,三個相鄰之協調式多點小區叢集51、52、53分別採用不同之正交覆蓋碼。以此方式,位於小區叢集邊緣之用戶設備在對接收信號進行正交覆蓋碼解調變之後,能夠區分來自於不同小區叢集之信號,從而可降低相鄰小區叢集之間的下行資料干擾。如圖5所示,在該實施例中,若所有協調式多點小區叢集均以類似於小區叢集51、52、53之方式進行設置,則多輸入多輸出系統中最少只需三個彼此正交之正交覆蓋碼即可。
如前文結合圖1所描述之實施例中,此處之正交覆蓋碼可採用Walsh碼或Zad-off Chu碼。
圖6展示根據本發明之一實施例之在多輸入多輸出系統之用戶設備中用於上行資料傳輸之方法的流程圖。如圖所示,該方法包括步驟S61及S62。
在步驟S61中,用戶設備將判定其是否位於協調式多點小區或協調式多點小區叢集之邊緣。
具體地,用戶設備可藉由通道品質指示(CQI)或對於定位參考信號之接收功率來做出判斷。當用戶設備之CQI值低於一預定值時,表明該用戶設備與基地台之間的通道品質很差,則該用戶設備判定其位於協調式多點小區或協調式多點小區叢集之邊緣。或者,當用戶設備對於定位參考信號之接收功率低於一預定值時,表明該用戶設備遠離基地台,則該用戶設備判定其位於協調式多點小區或協調式多點小區叢集之邊緣。
在步驟S61中,若所述用戶設備位於協調式多點小區或協調式多點小區叢集之邊緣,其採用與該用戶設備所處之協調式多點小區或協調式多點小區叢集對應之正交覆蓋碼對該用戶設備之上行資料符號進行調變;其中,相鄰之協調式多點小區或協調式多點小區叢集對應不同之正交覆蓋碼。
在該實例中,系統中之協調式多點小區或協調式多點小區叢集可採用例如圖5所示之拓撲。圖5中展示三個相鄰之協調式多點小區叢集51、52、53,每個協調式多點小區叢集包括三個小區(扇區)。結合上述步驟S62,三個相鄰之協調式多點小區叢集51、52、53分別對應於不同之正交覆蓋碼。以此方式,位於小區叢集邊緣之用戶設備採用與其所處之協調式多點小區或協調式多點小區叢集對應之正交覆蓋碼對其上行資料符號進行調變。基地台在對接收信號進行正交覆蓋碼解調變之後,能夠區分來自於不同小區或小區叢集之用戶設備之信號,從而可降低相鄰小區叢集之間的上行資料干擾。如圖5所示,在該實施例中,若所有協調式多點小區叢集均以類似於小區叢集51、52、53之方式進行設置,則多輸入多輸出系統中最少只需三個彼此正交之正交覆蓋碼即可。
如前文結合圖1所描述之實施例中,此處之正交覆蓋碼可採用Walsh碼或Zad-off Chu碼。
在本發明之各實施例中,由正交覆蓋碼調變之後的資料符號受到邊緣用戶之干擾所帶來之影響比通道變化帶來之影響嚴重得多,而對接收信號進行正交覆蓋碼解調變時之符號合併增益應超過來自通道變化之錯誤結果。
熟習此項技術者應能理解,上述實施例均為例示性而非限制性的。在不同實施例中出現之不同技術特徵可進行組合,以取得有益效果。熟習此項技術者在研究附圖、說明書及申請專利範圍之基礎上,應能理解並實現所揭示之實施例之其他變化之實施例。在申請專利範圍中,術語「包括」並不排除其他裝置或步驟;詞「一」不排除多個;術語「第一」、「第二」用於標示名稱而非用於表示任何特定之順序。申請專利範圍中之任何附圖標記均不應被理解為對保護範圍之限制。申請專利範圍中出現之多個部分之功能可由一單獨之硬體或軟件模組來實現。某些技術特徵出現在不同之附屬請求項中並不意味著不能將此等技術特徵進行組合以取得有益效果。
1a...正交覆蓋碼
1b...正交覆蓋碼
1c...正交覆蓋碼
1d...正交覆蓋碼
2a...正交覆蓋碼
2b...正交覆蓋碼
2c...正交覆蓋碼
2d...正交覆蓋碼
3a...正交覆蓋碼
3b...正交覆蓋碼
3c...正交覆蓋碼
4b...正交覆蓋碼
11a...小區
11b...小區
11c...小區
11d...小區
12a...小區
12b...小區
12c...小區
12d...小區
13a...小區
13b...小區
13c...小區
13d...小區
21a...用戶設備
21b...用戶設備
21c...用戶設備
21d...用戶設備
22a...用戶設備
22b...用戶設備
22c...用戶設備
22d...用戶設備
23a...用戶設備
23b...用戶設備
23c...用戶設備
24a...用戶設備
24b...用戶設備
51...協調式多點小區叢集
52...協調式多點小區叢集
53...協調式多點小區叢集
圖1展示根據本發明之一實施例之在多輸入多輸出系統之基地台中用於下行資料傳輸之方法的流程圖;
圖2a、圖2b分別展示採用正交覆蓋碼對資料符號進行調變之一實例;
圖3a至圖3d分別展示四個不同實施例之下行資料傳輸拓撲;
圖4展示根據本發明之另一實施例之在多輸入多輸出系統之基地台中用於下行資料傳輸之方法的流程圖;
圖5展示根據本發明之一實施例之協調式多點小區叢集之拓撲圖;
圖6展示根據本發明之一實施例之在多輸入多輸出系統之用戶設備中用於上行資料傳輸之方法的流程圖;
在圖中,貫穿不同之視圖,相同或類似之附圖標記表示對應特徵。
(無元件符號說明)
Claims (13)
- 一種在多輸入多輸出系統之基地台中用於下行資料傳輸之方法,其包括以下步驟:A.在多個協調式多點小區之天線中判定多個天線組;B.分別採用不同之正交覆蓋碼對各個天線組之跨區協調式多點下行資料符號進行調變;其中,正交覆蓋碼之長度不超過天線組數之兩倍。
- 如請求項1之方法,其中,在步驟A中,判定出之每個天線組僅包括一小區之天線;步驟B進一步包括:經由各天線組向同一跨區協調式多點用戶設備分別發送不同之跨區協調式多點下行資料符號。
- 如請求項2之方法,其中,步驟B進一步包括:對各天線組中之一者之小區內的下行資料符號採用與此天線組之跨區協調式多點下行資料符號不同之正交覆蓋碼進行調變。
- 如請求項1之方法,其中,在步驟A中,判定出之每個天線組僅包括一小區之天線;步驟B進一步包括:分別經由各天線組向不同用戶設備發送下行資料符號。
- 如請求項1之方法,其中,在步驟A中,判定出至少一跨區天線組,所述跨區天線組包括多個小區之天線;步驟B進一步包括:經由所述至少一跨區天線組向至少一跨區協調式多點用戶設備發送跨區協調式多點下行資料符號。
- 如請求項1至5中任一項之方法,其中,正交覆蓋碼之長度等於天線組數。
- 如請求項1至5中任一項之方法,其中,所述正交覆蓋碼包括沃爾什(Walsh)碼或Zad-off Chu碼。
- 一種在多輸入多輸出系統之基地台中用於下行資料傳輸之方法,其包括以下步驟:a.判定一用戶設備是否位於協調式多點小區叢集之邊緣;b.若所述用戶設備位於協調式多點小區叢集之邊緣,則採用正交覆蓋碼對該用戶設備之下行資料符號進行調變;其中,相鄰之協調式多點小區叢集採用不同之正交覆蓋碼。
- 如請求項8之方法,其中,在所述步驟a中,根據定位參考信號或CQI報告來判定用戶設備是否位於協調式多點小區叢集之邊緣。
- 如請求項8或9之方法,其中,所述正交覆蓋碼包括Walsh碼或Zad-off Chu碼。
- 一種在多輸入多輸出系統之用戶設備中用於上行資料傳輸之方法,其包括以下步驟:I.判定所述用戶設備是否位於協調式多點小區或協調式多點小區叢集之邊緣;II.若所述用戶設備位於協調式多點小區或協調式多點小區叢集之邊緣,則採用與該用戶設備所處之協調式多點小區或協調式多點小區叢集對應之正交覆蓋碼對該用戶設備之上行資料符號進行調變;其中,相鄰之協調式多點小區或協調式多點小區叢集對應於不同之正交覆蓋碼。
- 如請求項11之方法,其中,在所述步驟I中,根據定位參考信號或CQI報告來判定用戶設備是否位於協調式多點小區或協調式多點小區叢集。
- 如請求項11或12之方法,其中,所述正交覆蓋碼包括Walsh碼或Zad-off Chu碼。
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