一種採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構及其應用的製作方法
2023-05-12 05:32:41
一種採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構及其應用的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構，及基於所述的幀結構的通信方法。一種採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構，包括位於幀頭的起始時隙，以及一個以上常規業務時隙；所述的常規業務時隙包括下行時隙組和上行時隙組，下行時隙組和上行時隙組的交界處為收發轉換點，幀結構中所述的收發轉換點為一個。本發明的有益效果如下：本發明所述的技術方案解決現有窄帶數字無線通信系統，傳輸效率低、數據時延大、信令和業務數據傳輸方案複雜等技術問題。
【專利說明】一種採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構及其應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種幀結構，更具體地說，涉及一種採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構，及基於所述的幀結構的通信方法。
【背景技術】
[0002]目前，各種無線通信技術發展迅速，而頻帶資源卻越來越緊張。傳統的對講通信、集群通信採用模擬制式，一對頻譜只能承載一個語音業務，傳輸效率低，保密性差。
[0003]為了克服傳統模擬對講系統的缺點，目前歐美多個國家已經提出了各種窄帶數字通信方案，逐漸替換原有的模擬對講系統。而我國在數字對講通信標準及技術研究方面，相對滯後，缺少有競爭力的方案和技術。
[0004]現有的窄帶數字對講標準規範巾貞，由ETSI (歐洲電信標準化協會:EuropeanTelecommunications Standards Institute)提出的 DMR (數字移動無線通訊:DigitalMobile Radio)標準是一個相對較為成熟的標準，支持大區制組網，採用12.5KHz的載波寬度，幀長60ms。如圖1所示，一幀包括2個時隙，可支持2路語音通信，容量相對傳統模擬對講系統提升了一倍。
[0005]對於DMR系統,語音傳輸米用超巾貞的方式。如圖2所不,6個無線巾貞組成一個超中貞，在每個幀中，可嵌入同步序列或控制信令，用於接收設備同步檢測和鏈路控制。
[0006]上述的數字對講技術，雖然比模擬系統有了很大的改進，但是在信道容量、傳輸效率和時延方面，仍然有需要改進的方面。
[0007]中國專利申請200610157418.9公開了一種時分雙工模式中的通信方法及其裝置，該方法包括:傳輸隨機接入信道，該隨機接入信道遠離下行/上行保護時隙，在特定上行時隙的部分頻段上傳輸，且該隨機接入信道能夠向相鄰上行時隙擴展，形成擴展接入信道；下行/上行保護時隙可以向相鄰的時隙擴展，形成擴展下行/上行保護時隙。
[0008]中國專利ZL 200510076922.1公開了一種時分雙工移動通信系統的通信方法，包括:(I)設置傳輸時間間隔TTI的最小單位和系統幀結構，每個無線子幀是由若干個業務時隙和包含至少兩個轉換保護時隙的特殊時隙組成，TTI是以若干業務時隙為單位；(2)發送端將需要發送的數據按照步驟(I)設定的幀結構進行編碼、調製後通過射頻發送；(3)接收端接收數據先解調、然後按照步驟(I)設定的幀結構解碼後獲得對應的數據，隨後按照步驟
(I)設定的TTI返回接收應答消息，以便發送端發送下一數據，進而完成數據傳輸。特殊時隙還可以包含一個UpPTS和一個DwPTS時隙，或者還包含一個DwPTS時隙。
[0009]上述兩項專利文獻分別公開的技術方案，雖然一起程度上改進了現有數字對講技術的信道容量、傳輸效率和時延方面，但從其幀結構上看，均有結構較複雜的不足，信道容量、傳輸效率、數據時延仍不夠理想。隨著數據業務需求的膨脹式發展，已經難以滿足發展的需求，存在較大的改進空間。
【發明內容】
[0010]本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種與現有技術相比，信道容量有進一步的提升、信令傳輸簡單、通信時延小、系統向寬帶演進靈活的採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構，並提供基於所述的幀結構的通信方法。
[0011]本發明的技術方案如下:
[0012]一種採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構，包括位於幀頭的起始時隙，以及一個以上常規業務時隙；所述的常規業務時隙包括下行時隙組和上行時隙組，下行時隙組和上行時隙組的交界處為收發轉換點，幀結構中所述的收發轉換點為一個。
[0013]作為優選，所述的起始時隙短於常規業務時隙。
[0014]作為優選，所述的起始時隙配置為下行，用於承載系統廣播信息或控制信令。
[0015]作為優選，在所述的收發轉換點的位置設置有保護時隙，用於通信設備的射頻完成接收發送轉換，以及抵消通信設備間的空間傳播時延。
[0016]作為優選，所述的上行時隙組的各個上行時隙的尾部配置有保護符號。
[0017]作為優選，各個上行時隙的保護符號長度相等。
[0018]作為優選，所述的起始時隙、常規業務時隙均包括2個導頻段、3個數據段；時隙結構的構成依次為:第一數據段，第一導頻段，第二數據段，第二導頻段，第三數據段；所述的導頻段承載導頻序列；所述的數據段用於承載信令、語音或數據信息。
[0019]作為優選，第一數據段、第二數據段、第三數據段的長度相等，第一導頻段、第二導頻段的長度相等。
[0020]作為優選，下行時隙組的下行時隙與上行時隙組的上行時隙一一對應。
[0021]作為優選，所述的下行時隙組包括3個下行時隙，上行時隙組包括3個上行時隙。
[0022]一種基於採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構的通信方法，信令信道與數據業務信道採用時分復用模式；
[0023]步驟如下:
[0024]I)基站設備發送廣播信息或下行控制信令，所述的廣播信息或下行控制信令中，包含信道忙閒指示比特，用於指示每個時隙的忙閒狀態；
[0025]2)移動臺監聽廣播信息或下行控制信令，獲取信道忙閒信息；
[0026]3)移動臺獲取空閒信道指示信息後，在空閒信道對應的上行時隙上，發起接入請求；
[0027]4)在與選擇的上行時隙所對應的下行時隙上接收基站設備對接入請求的響應信令，鏈路建立；
[0028]5 )在選擇的信道上進行業務收發。
[0029]作為優選，步驟I)具體為:
[0030]1.1)移動臺有業務請求；
[0031]1.2)接入計數器置0，啟動定時器；
[0032]1.3)基站設備在起始時隙上發送廣播信息或下行控制信令。
[0033]作為優選，步驟2)具體為:
[0034]2.1)監聽起始時隙上基站設備發送的廣播信息或下行控制信令；
[0035]2.2)判斷是否有空閒信道，如果有，進行步驟3);如果否，則判斷定時器是否超時，如果定時器未超時，重複步驟2.1 )，如果定時器超時，接入失敗，結束本次接入嘗試。[0036]作為優選，步驟4)具體為:
[0037]4.1)在與選擇的上行時隙所對應的下行時隙上監聽下行控制信令；
[0038]4.2)判斷是否接收到基站設備發送的鏈路建立命令，如果是，鏈路建立，並進行步驟5);如果否，計數器加1，並與預設的最大允許的隨機接入嘗試次數進行比較；如果計數器等於或大於最大允許的隨機接入嘗試次數，則接入失敗，結束本次接入嘗試；如果計數器小於最大允許的隨機接入嘗試次數，則判斷定時器是否超時，如果定時器未超時，重複步驟
2.1 )，如果定時器超時，接入失敗，結束本次接入嘗試。
[0039]作為優選，步驟4)所述的鏈路建立命令包含信道配置指示，指示配置的下行信道和上行信道。
[0040]一種基於採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構的通信方法，配置基於採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構的一對上行時隙、下行時隙作為用於承載上、下行控制信令的上行信令信道、下行信令信道，所述的方法步驟如下:
[0041]I)移動臺發起接入,發送鏈路建立請求；
[0042]2)移動臺在下行信令信道上接收基站設備發送的鏈路建立請求響應；
[0043]3)在鏈路建立請求響應配置的下行信令信道、上行信令信道上進行業務收發。
[0044]作為優選,步驟I)具體為:
[0045]I.I)移動臺有業務請求；
[0046]1.2)接入計數器置O;
[0047]1.3)在上行信令信道上發送鏈路建立請求。
[0048]作為優選，步驟2)具體為:
[0049]2.1)監聽下行信令信道上的下行控制信令；
[0050]2.2)判斷是否接收到基站設備發送的鏈路建立請求響應，如果是，鏈路建立，進行步驟3);如果否，計數器加1，並與預設的最大允許的隨機接入嘗試次數進行比較；如果計數器等於或大於最大允許的隨機接入嘗試次數，則接入失敗，結束本次接入嘗試；如果計數器小於最大允許的隨機接入嘗試次數，則隨機選擇回退定時器的回退值，並在回退定時器超時後，重複步驟1.3)。
[0051]作為優選，步驟3)具體為:基站設備在建立鏈路請求響應消息中指示信道配置，移動臺根據基站設備在建立鏈路請求響應消息中指示的信道配置，轉到信道配置指示的信道上進行業務收發。
[0052]一種基於採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構的檢測信道上發送的信息類型的方法，配置:數據段發送信息類型為業務數據時，第一導頻段的相位為第一相位，第二導頻段的相位為第二相位；數據段發送信息類型為控制信令時，第一導頻段的相位為第三相位，第二導頻段的相位為第四相位。
[0053]所述的方法具體如下:
[0054]接收設備檢測接收到的第三導頻段、第四導頻段，所述的第三導頻段與第一導頻段對應，第三導頻段的相位為第五相位，第四導頻段與第二導頻段對應，第四導頻段的相位為第六相位；
[0055]如果第五相位與第一相位相等，同時第六相位與第二相位相等，則第一數據段、第二數據段、第三數據段承載的是業務數據；[0056]如果第五相位與第三相位相等，同時第六相位與第四相位相等，則第一數據段、第二數據段、第三數據段承載的是控制信令。
[0057]作為優選，所述的方法，進一步包括:如果第五相位與第一相位不等，同時第六相位與第二相位不等；同時，如果第五相位與第三相位不等，同時第六相位與第四相位不等，則檢測錯誤，放棄接收到的業務數據。
[0058]作為優選，所述的第一相位與第四相位相等，第二相位與第三相位相等。
[0059]作為優選，所述的方法是對各時隙上的導頻段進行檢測的。
[0060]作為優選，所述的業務數據為語音、電路數據或分組數據。
[0061]本發明的有益效果如下:
[0062]本發明提出了一種巾貞結構和傳輸模式，米用時分多址接入模式，一巾貞中包括多個業務時隙和一個廣播時隙，用於承載數據、語音或信令。
[0063]業務時隙可根據需要配置為上行或下行，在上下行轉換點之間有保護時隙。對於每個業務時隙，嵌入兩個導頻序列，用於接收方同步檢測、數據解調和相位調整。對於每個時隙，通過兩個導頻序列相位變化，指示當前時隙承載的信息類型。
[0064]針對是否配置專門的時隙資源來承載信令信道，系統可支持常規模式和擴展模式兩種傳輸模式。對於常規模式，信令信道沒有專用的時隙承載，需要與業務數據時分復用信道資源，在接入時，移動臺監聽廣播或下行控制信道，通過信道忙閒指示，來選擇空閒信道進行接入；對於擴展模式，系統會配置專門的上下行時隙來承載上下行控制信令，在接入時，移動臺在專用信令時隙上進行隨機接入，在專用的信令時隙上接收下行控制信令。
[0065]本發明所述的技術方案解決現有窄帶數字無線通信系統，傳輸效率低、數據時延大、信令和業務數據傳輸方案複雜等技術問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0066]圖1是現有的窄帶數字對講標準規範幀的幀結構示意圖；
[0067]圖2是DMR系統用於語音傳輸所採用超幀的結構示意圖；
[0068]圖3是本發明所述的幀的一個實施例的結構示意圖；
[0069]圖4是本發明所述的幀在保護符號為O時的結構示意圖；
[0070]圖5是本發明所述的幀的時隙的結構示意圖；
[0071]圖6是本發明所述的一種通信方法的流程圖；
[0072]圖7是圖6所示流程的詳細步驟流程圖；
[0073]圖8是本發明所述的另一種通信方法的流程圖；
[0074]圖9是圖8所不流程的詳細步驟流程圖；
[0075]圖10是本發明所述的檢測信道上發送的信息類型的方法的流程圖；
[0076]圖中:GP是保護時隙，Dl是第一數據段，D2是第二數據段，D3是第三數據段，Pl是第一導頻段，P2是第二導頻段，GP4是第四保護符號，GP5是第五保護符號，GP6是第六保護符號。
【具體實施方式】
[0077]以下結合附圖及實施例對本發明進行進一步的詳細說明。[0078]如圖3所示，一種多時隙的幀結構，採用時分多址接入模式。一個無線幀包括一個短時隙和6個常規時隙。在相鄰的發送時隙和接收時隙間(即收發轉換點處)，留有一個長度為TGP的保護時隙GP，用於通信設備的射頻完成接收/發送轉換和抵消通信設備間的空間傳播時延。本發明所述的幀，一個無線幀中只有一個收發轉換點。
[0079]時隙O為一個無線幀中的起始時隙，位於無線幀的幀頭，固定配置為下行，主要用於承載第一通信設備發送的系統廣播信息或控制信令。時隙O後的6個常規業務時隙，分別定義為時隙I至時隙6，用於承載語音、數據或信令。對於每個常規時隙，可配置為發送或接收。本實施例中，將時隙1、2、3配置為下行，時隙4、5、6配置為上行。
[0080]為了達到更優的效果，在每個上行時隙的尾部，還可配置長度分別為保護符號(η為上行時隙編號)。
[0081]作為另一實施方式，當Tepn均設置為O個符號長度時，幀結構為圖4所示，幀結構中則只有保護時隙GP，每個上行時隙的尾部則無保護符號。
[0082]如圖5所示的通用時隙結構，每個時隙中包括2個導頻段和3個數據段，時隙結構的構成依次為:第一數據段Dl，第一導頻段Pl，第二數據段D2，第二導頻段Ρ2，第三數據段D3。導頻段承載導頻序列，用於接收方檢測同步、輔助數據解調、進行相位、頻偏調整等，對於導頻序列，接收方可用於輔助數據解調，也可不用於輔助數據解調。數據段用於承載信令、語音或數據信息。
[0083]本實施例中，對於所述的幀結構，其一個無線幀長度為T ms，包括N個符號。每個時隙包括的符號數位Sn，其中η為時隙編號。
[0084]則對於每個時隙，第一導頻段Pl和第二導頻段Ρ2的長度均為Np個符號，第一數據段D1、第一數據段D1、第一數據段 Dl的符號長度分別為ND1、ND2、Ndso
[0085]可以看出，對於時隙n，ND1+ND2+ND3+2*NP=Sn。在系統採用的載波帶寬為25kHz時，T為45ms，N為864個符號，Np為8個符號。對於時隙0，ND1=ND2=ND3=22個符號，對於常規時隙(時隙O到時隙6)，ND1=ND2=ND3=36個符號，剩餘的38個符號分配給保護時隙GP、第四保護符號GP4、第五保護符號GP5和第六保護符號GP6。當第四保護符號GP4、第五保護符號GP5和第六保護符號GP6的長度均設置為O時，則保護時隙GP的長度Tep為38個符號；如果當
TgP4=TgP5=TgP6=4 時，Tgp=26。
[0086]在上述時隙結構中，導頻段固定採用+ DQPSK調製方式。對於數據段，當用於承
載系統廣播信息、控制信令或語音信息時，採用+ DQPSK調製方式;當用於承載數據信息
時，可採用+ DQPSK調製方式或+ D8PSK調製方式，具體採用何種調製方式，通過控制
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信令指示。
[0087]Sa(m)表示需要傳輸的比特序列，其中m是比特序列號。傳輸比特序列將映射到調製符號序列s (k)上，其中k是相應的符號序號。調製符號s (k)將按下式通過差分編碼的方式得到:
[0088]
【權利要求】
1.一種採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構，其特徵在於，包括位於幀頭的起始時隙，以及一個以上常規業務時隙；所述的常規業務時隙包括下行時隙組和上行時隙組，下行時隙組和上行時隙組的交界處為收發轉換點，幀結構中所述的收發轉換點為一個 。
2.根據權利要求1所述的採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構，其特徵在於，所述的起始時隙短於常規業務時隙。
3.根據權利要求1所述的採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構，其特徵在於，所述的起始時隙配置為下行，用於承載系統廣播信息或控制信令。
4.根據權利要求1所述的採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構，其特徵在於，在所述的收發轉換點的位置設置有保護時隙，用於通信設備的射頻完成接收發送轉換，以及抵消通信設備間的空間傳播時延。
5.根據權利要求4所述的採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構，其特徵在於，所述的上行時隙組的各個上行時隙的尾部配置有保護符號。
6.根據權利要求5所述的採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構，其特徵在於，各個上行時隙的保護符號長度相等。
7.根據權利要求1所述的採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構，其特徵在於，所述的起始時隙、常規業務時隙均包括2個導頻段、3個數據段；時隙結構的構成依次為:第一數據段，第一導頻段，第二數據段，第二導頻段，第三數據段；所述的導頻段承載導頻序列；所述的數據段用於承載信令、語音或數據信息。
8.根據權利要求7所述的採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構，其特徵在於，第一數據段、第二數據段、第三數據段的長度相等，第一導頻段、第二導頻段的長度相等。
9.根據權利要求1至8任一項所述的採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構，其特徵在於，下行時隙組的下行時隙與上行時隙組的上行時隙一一對應。
10.根據權利要求9所述的採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構，其特徵在於，所述的下行時隙組包括3個下行時隙，上行時隙組包括3個上行時隙。
11.一種基於採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構的通信方法，其特徵在於，信令信道與數據業務信道採用時分復用模式； 步驟如下: .1)基站設備發送廣播信息或下行控制信令，所述的廣播信息或下行控制信令中，包含信道忙閒指示比特，用於指示每個時隙的忙閒狀態； . 2)移動臺監聽廣播信息或下行控制信令，獲取信道忙閒信息；. 3)移動臺獲取空閒信道指示信息後，在空閒信道對應的上行時隙上，發起接入請求； . 4)在與選擇的上行時隙所對應的下行時隙上接收基站設備對接入請求的響應信令，鏈路建立； . 5)在選擇的信道上進行業務收發。
12.根據權利要求11所述的基於採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構的通信方法，其特徵在於，步驟I)具體為:. 1.1)移動臺有業務請求； . 1.2)接入計數器置0，啟動定時器； . 1.3)基站設備在起始時隙上發送廣播信息或下行控制信令。
13.根據權利要求12所述的基於採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構的通信方法，其特徵在於，步驟2)具體為: 2.1)監聽起始時隙上基站設備發送的廣播信息或下行控制信令； 2.2)判斷是否有空閒信道，如果有，進行步驟3);如果否，則判斷定時器是否超時，如果定時器未超時，重複步驟2.1 )，如果定時器超時，接入失敗，結束本次接入嘗試。
14.根據權利要求13所述的基於採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構的通信方法，其特徵在於，步驟4)具體為: 4.1)在與選擇的上行時隙所對應的下行時隙上監聽下行控制信令； 4.2)判斷是否接收到基站設備發送的鏈路建立命令，如果是，鏈路建立，並進行步驟5);如果否，計數器加1，並與預設的最大允許的隨機接入嘗試次數進行比較；如果計數器等於或大於最大允許的隨機接入嘗試次數，則接入失敗，結束本次接入嘗試；如果計數器小於最大允許的隨機接入嘗試次數，則判斷定時器是否超時，如果定時器未超時，重複步驟2.1 )，如果定時器超時，接入失敗，結束本次接入嘗試。
15.根據權利要求14所述的基於採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構的通信方法，其特徵在於，步驟4)所述的鏈路建立命令包含信道配置指示，指示配置的下行信道和上行信道。
16.一種基於採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構的通信方法，其特徵在於，配置基於採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構的一對上行時隙、下行時隙作為用於承載上、下行控制信令的上行信令信道、`下行信令信道，所述的方法步驟如下: O移動臺發起接入，發送鏈路建立請求； 2)移動臺在下行信令信道上接收基站設備發送的鏈路建立請求響應； 3)在下行信令信道、上行信令信道上進行業務收發。
17.根據權利要求16所述的基於採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構的通信方法，其特徵在於，步驟I)具體為: 1.1)移動臺有業務請求； 1.2)接入計數器置O; 1.3)在上行信令信道上發送鏈路建立請求。
18.根據權利要求17所述的基於採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構的通信方法，其特徵在於，步驟2)具體為: 2.1)監聽下行信令信道上的下行控制信令； 2.2)判斷是否接收到基站設備發送的鏈路建立請求響應，如果是，鏈路建立，進行步驟3);如果否，計數器加1，並與預設的最大允許的隨機接入嘗試次數進行比較；如果計數器等於或大於最大允許的隨機接入嘗試次數，則接入失敗，結束本次接入嘗試；如果計數器小於最大允許的隨機接入嘗試次數，則隨機選擇回退定時器的回退值，並在回退定時器超時後，重複步驟1.3)。
19.根據權利要求16所述的基於採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構的通信方法，其特徵在於，步驟3)具體為:基站設備在建立鏈路請求響應消息中指示信道配置，移動臺根據基站設備在建立鏈路請求響應消息中指示的信道配置，轉到信道配置指示的信道上進行業務收發。
20.一種基於採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構的檢測信道上發送的信息類型的方法，其特徵在於，配置:數據段發送信息類型為業務數據時，第一導頻段的相位為第一相位，第二導頻段的相位為第二相位；數據段發送信息類型為控制信令時，第一導頻段的相位為第三相位，第二導頻段的相位為第四相位； 所述的方法具體如下: 接收設備檢測接收到的第三導頻段、第四導頻段，所述的第三導頻段與第一導頻段對應，第三導頻段的相位為第五相位，第四導頻段與第二導頻段對應，第四導頻段的相位為第六相位； 如果第五相位與第一相位相等，同時第六相位與第二相位相等，則第一數據段、第二數據段、第三數據段承載的是業務數據； 如果第五相位與第三相位相等，同時第六相位與第四相位相等，則第一數據段、第二數據段、第三數據段承載的是控制信令。
21.根據權利要求20所述的基於採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構的檢測信道上發送的信息類型的方法，其特徵在於，所述的方法，進一步包括:如果第五相位與第一相位不等，同時第六相位與第二相位不等；同時，如果第五相位與第三相位不等，同時第六相位與第四相位不等，則檢測錯誤，放棄接收到的業務數據。
22.根據權利要求20所述的基於採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構的檢測信道上發送的信息類型的方法，其特徵在於，所述的第一相位與第四相位相等，第二相位與第三相位相等。
23.根據權利要求20所述的基於採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構的檢測信道上發送的信息類型的方法，其特徵在於，所述的方法是對各時隙上的導頻段進行檢測的。
24.根據權利要求20`所述的基於採用時分多址接入模式的多時隙的幀結構的檢測信道上發送的信息類型的方法，其特徵在於，所述的業務數據為語音、電路數據或分組數據。
【文檔編號】H04J3/00GK103516453SQ201210207143
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月20日 優先權日:2012年6月20日
【發明者】吳松, 程履幫, 王鑫 申請人:福建先創通信有限公司