CN1636330A - 带有联合功率放大器的移动多模终端 - Google Patents
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Abstract
在用于频分模式和时分模式的移动多模终端内,每种模式包含一个发射机。通过为两个发射机提供一个联合功率放大器(9)以及一个联合预放大器(23),可以进一步降低终端的成本。其他额外的好处是降低复杂度、功率消耗和终端的尺寸/重量。两个发射机都经第一模式开关(1)和第二模式开关(5),被耦合到一个联合天线(41),其中这两个开关被用于在两种模式间进行区分(切换),以及为每一种模式对发射和接收进行区分(切换)。介于两个模式开关(1、5)之间的双工器(7)允许在该频分模式下进行发射和接收,以及时隙开关(3)允许在该时分模式下选择发射时隙和接收时隙。该终端内还包含每种模式所用的接收机,两个接收机内还包含一个联合可变增益放大器(26)。联合锁相环系统(19、20、24、25)为所有的混频器(14、15、16、17)进行供应。
Description
本发明涉及到用于至少第一频分模式和第二时分模式的移动多模终端,该终端包含至少一个用于在该第一频分模式中发射第一信号的第一发射机、以及一个用于在该第二时分模式中发射第二信号的第二发射机。
本发明还涉及到在用于至少第一频分模式和第二时分模式的移动多模终端内所用的发射机系统,该移动多模终端内包含该发射机系统,该发射机系统内又包含至少一个用于在该第一频分模式中发射第一信号的第一发射机以及一个用于在该第二时分模式中发射第二信号的第二发射机,而且本发明还涉及到在用于至少第一频分模式和第二时分模式的移动多模终端内所用的方法,这个方法包含在该第一频分模式中发射第一信号以及在该第二时分模式中发射第二信号的步骤。
该第一频分模式例如可以对应于UTRA/FDD(UMTS地面无线接入/频分双工),而该第二时分模式例如可以对应于比如象TD-SCDMA(时分-同步码分多址)等的TDD(时分双工)。
Christina Gerβner,Reihnard Kohn,Jorg Schniedenharn以及Armin Sitte等人在第11届IBEE国际个人和移动无线通信专题讨论会上发表的、题为“UTRA TDD Protocol Operation(UTRA TDD协议操作)”一文的摘要(PMRC 2000,第2卷,第1226-1230页)中公开了现有技术中的多模(FDD/TDD)终端。
已知的移动多模(FDD/TDD)终端都存在一些不利之处,这尤其是因成本不够低而导致的。
本发明的目的主要是提供具有较低成本的、在前序部分所定义的移动多模终端。
根据本发明的移动多模终端的特征在于:该第一和第二发射机内包含一个用于放大该第一和第二信号的联合功率放大器。
与每个发射机配备一个功率放大器,从而存在两个功率放大器的情形相比,现在通过为两个发射机引入一个联合功率放大器,则可以节省一个功率放大器,这样使得移动多模终端的成本更低。
本发明主要基于如下的理解:即两种模式(可以)使用相同、重叠、相邻和/或邻近的频段,并且还主要基于如下的基本思想:即在两种模式不同时处于活动状态的情况下,可以使用一个联合功率放大器。
本发明主要解决如下问题:通过删除两个或多个功率放大器中的一个或多个多余的功率放大器,从而提供低成本的移动多模终端。
使用一个联合功率放大器,而不使用两个或多个功率放大器的额外好处在于:可以降低复杂度、功率消耗和终端的尺寸/重量。
如权利要求2中定义的根据本发明的移动多模终端的第一实施例的好处在于:该第一和第二发射机被耦合到一个联合天线。
与每个发射机配备一个天线,从而存在两个天线的情形相比,通过为两个发射机引入一个联合天线,则可以节省一个天线,这使得移动多模终端的成本更低。
如权利要求3中定义的根据本发明的移动多模终端的第二实施例的好处在于:该联合功率放大器的输出端经第一模式开关和第二模式开关,被耦合到该联合天线。
通过在联合功率放大器的输出端与联合天线之间引入两个模式开关,该移动多模终端能够在两种模式间进行区分(切换),并且通过不同的方式把同一联合功率放大器耦合到同一联合天线上。
如权利要求4中定义的根据本发明的移动多模终端的第三实施例的好处在于:在该第一频分模式中,两个模式开关的主触点经第一滤波器和双工器被相互耦合起来,而在该第二时分模式中,两个模式开关的主触点经第二滤波器和时隙开关被相互耦合起来。
所述第一滤波器例如是带宽例如为3.84MHz的带通滤波器,并且该双工器允许在该第一频分模式中进行发射和接收。所述第二滤波器例如是带宽例如为1.28MEz的带通滤波器,并且该时隙开关允许在该第二时分模式中选择发射时隙和接收时隙。
如权利要求5中定义的根据本发明的移动多模终端的第四实施例的好处在于:在该第一频分模式中,该联合功率放大器的输入端经第三滤波器、第一混频器和第三模式开关被耦合到联合预放大器的输出端;而在该第二时分模式中,该联合功率放大器的该输入端经第四滤波器、第二混频器和该第三模式开关被耦合到该联合预放大器的该输出端。
所述第三滤波器例如是带宽例如为3.84MHz的带通滤波器,而所述第四滤波器例如是带宽例如为1.28MHz的带通滤波器。第三模式开关允许为两个发射机使用该联合预放大器。与每个发射机配备一个预放大器,从而存在两个预放大器的情形相比,现在通过为两个发射机引入一个联合预放大器,则可以节省一个预放大器,这使得移动多模终端的成本甚至更低。
如权利要求6中定义的根据本发明的移动多模终端的第五实施例的好处在于:该移动多模终端内包含至少一个用于在该第一频分模式中接收第三信号的第一接收机,以及一个用于在该第二时分模式中接收第四信号的第二接收机,其中该第一接收机的输入端经该双工器和该第一模式开关被耦合到该联合天线,以及该第二接收机的输入端经该时隙开关和该第一模式开关被耦合到该联合天线。
为了接收该第三和第四信号,第一模式开关允许在两种模式间进行区分(切换),其中该双工器和该时隙开关允许对发射和接收进行区分(切换)。
如权利要求7中定义的根据本发明的移动多模终端的第六实施例的好处在于:该第一和第二接收机的输出端被耦合到一个联合可变增益放大器的输入端。
两个接收机都被降频转换到例如相同的中频(IF)。与每个接收机配备一个可变增益放大器,从而存在两个放大器的情形相比,通过为两个接收机引入一个联合可变增益放大器,则可以节省一个可变增益放大器,这使得移动多模终端的成本甚至更低。
如权利要求8中定义的根据本发明的移动多模终端的第七实施例的好处在于:每个接收机内都包含由介于滤波器之间的低噪声放大器和混频器组成的一个串联电路。
用于频分模式的第一串联电路内的两个滤波器例如是带宽例如为3.84MHz的带通滤波器,而用于时分模式的第二串联电路内的两个滤波器例如是带宽例如为1.28MHz的带通滤波器。在每一串联电路中,滤波器被耦合到低噪声放大器,尤其是例如滤波器镜频元件,而且该滤波器还被耦合到混频器,尤其是例如滤波器交调元件。
如权利要求9中定义的根据本发明的移动多模终端的第八实施例的好处在于:每个混频器都被耦合到一个锁相环系统。
通过为两个发射机和两个接收机引入一个联合锁相环系统,可以进一步提高移动多模终端的效率。
如权利要求10中定义的根据本发明的移动多模终端的第九实施例的好处在于:该锁相环系统内包含至少两个锁相环,其中每个锁相环都被耦合到至少一个混频器。
第一锁相环例如为第一接收机(频分模式)内的混频器进行供应,以及例如为第二发射机和第二接收机(时分模式)内的混频器进行供应,而第二锁相环例如为第一发射机(频分模式的)内的混频器进行供应。
根据本发明的发射机系统的实施例以及根据本发明的方法的实施例与根据本发明的移动多模终端的实施例相一致。
参考随后描述的实施例,将看到本发明的这些及其他方面,并对之进行阐述。
图1中说明了根据本发明的移动多模终端的框图,其中包含根据本发明的发射机系统。
图1公开了根据本发明的移动多模终端(“多模”意味着“双模”或“三模”等等,并且也不排除更多模式以及/或者每个或多个模式内还有子模式),其中包含第一模式开关1,其主触点被耦合到联合天线41,其第一子触点被耦合到双工器7,其第二子触点被耦合到时隙开关3。第一模式开关1响应于模式控制信号,而将主触点耦合到第一子触点(在该模式控制信号例如是第一取值的情况下)或第二子触点(在该模式控制信号例如是第二取值的情况下)。双工器7的输入端被耦合到第一滤波器6(例如为带通滤波器)的输出端,而时隙开关3的输入端被耦合到第二滤波器2的输出端。第一滤波器6的输入端被耦合到第二模式开关5的第一子触点,第二滤波器2的输入端被耦合到第二模式开关5的第二子触点。第二模式开关5的主触点被耦合到联合功率放大器9的输出端。第二模式开关5响应于该模式控制信号,而将主触点耦合到第一子触点(在该模式控制信号例如是第一取值的情况下)或第二子触点(在该模式控制信号例如是第二取值的情况下)。
功率放大器9的输入端经第三滤波器11和第一混频器15,被耦合到第三模式开关18的第一子触点,并且经第四滤波器10和第二混频器14,被耦合到第三模式开关18的第二子触点。第三模式开关18的主触点被耦合到联合预放大器23的输出端。第三模式开关18响应于该模式控制信号,而将主触点耦合到第一子触点(在该模式控制信号例如是第一取值的情况下)或第二子触点(在该模式控制信号例如是第二取值的情况下)。联合预放大器23的输入端经混频器27和滤波器33(例如为低通滤波器)被耦合到D/A转换器37,并且经混频器29和滤波器34(例如为低通滤波器)被耦合到D/A转换器38。
双工器7的输出端被耦合到滤波器8(例如是带通滤波器)的输入端,而时隙开关3的输出端被耦合到滤波器4(例如是带通滤波器)的输入端。滤波器8的输出端经低噪声放大器12、第三混频器16以及滤波器21,被耦合到联合可变增益放大器26的输入端,而滤波器4的输出端经低噪声放大器13、第四混频器17以及滤波器22,被耦合到联合可变增益放大器26的该输入端。联合可变增益放大器26的输出端经混频器30和滤波器35(例如为低通滤波器)被耦合到A/D转换器39,并且经混频器32和滤波器36(例如为低通滤波器)被耦合到A/D转换器40。
第二混频器14和第四混频器17的本地振荡输入端被耦合到第一锁相环(PLL)20的第一输出端,第三混频器16的本地振荡输入端被耦合到第一锁相环(PLL)20的第二输出端,第一混频器15的本地振荡输入端被耦合到第二锁相环(PLL)19的输出端。第一PLL 20和第二PLL 19的输入端被耦合到参考源24,该参考源还被用来驱动第三锁相环(PLL)25,PLL25的输出端被耦合到调制器28,调制器28耦合到混频器27和29以用于实施I/Q调制,PLL25的输出端还被耦合到解调器31,解调器31耦合到混频器30和32相连以用于实施解调。
如图1所示的根据本发明的移动多模终端可以被用于至少第一频分模式和第二时分模式,并且其中包含至少一个用于在该第一频分模式中发射第一信号的第一发射机6、5、9、11、15、18、23,以及一个用于在该第二时分模式中发射第二信号的第二发射机2、5、9、10、14、18、23。
在用于至少第一频分模式和第二时分模式的移动多模终端内所用的根据本发明的发射机系统42,其中该移动多模终端内包含该发射机系统,该发射机系统内又包含至少一个用于在该第一频分模式中发射第一信号的第一发射机6、5、9、11、15、18、23,以及一个用于在该第二时分模式中发射第二信号的第二发射机2、5、9、10、14、18、23。
该第一频分模式例如对应于UTRA/FDD(UMTS地面无线接入/频分双工),而该第二时分模式例如对应于比如象TD-SCDMA(时分-同步码分多址)等的TDD(时分双工)。
本发明的目的主要是降低移动多模终端的成本价格。
根据本发明的移动多模终端的特征在于:该第一和第二发射机内包含用于放大该第一和第二信号的联合功率放大器9。
与每个发射机配备一个功率放大器,从而存在两个功率放大器的情形相比,通过为两个发射机引入一个联合功率放大器9,则可以节省一个功率放大器,这使得移动多模终端的成本更低。
使用一个联合功率放大器9,而不使用两个或多个放大器的额外好处在于:可以降低复杂度、功率消耗和终端的尺寸与重量。
根据本发明的移动多模终端的第一实施例的好处在于:该第一和第二发射机被耦合到联合天线41。
与每个发射机配备一个天线,从而存在两个天线的情形相比,通过为两个发射机引入一个联合天线41,则可以节省一个天线41,这使得移动多模终端的成本更低。
根据本发明的移动多模终端的第二实施例的好处在于:该联合功率放大器9的输出端经第一模式开关1和第二模式开关5,被耦合到该联合天线41。
通过在联合功率放大器9的输出端与联合天线41之间引入两个模式开关1、5,该移动多模终端能够在两种模式间进行区分(切换),并且通过不同的方式(用于FDD模式的双工器7以及用于TDD模式的时隙开关3)把同一联合功率放大器9耦合到同一联合天线41上。
根据本发明的移动多模终端的第三实施例的好处在于:在该第一频分模式中,两个模式开关1、5的主触点经第一滤波器6和双工器7被相互耦合起来,而在该第二时分模式中,两个模式开关1、5的主触点经第二滤波器2和时隙开关3被相互耦合起来。
第一滤波器6例如是带宽例如为3.84MHz的带通滤波器,并且该双工器7允许在该第一频分模式中进行发射和接收。第二滤波器2例如是带宽例如为1.28MHz的带通滤波器,并且该时隙开关3允许在该第二时分模式中选择发射时隙和接收时隙。
根据本发明的移动多模终端的第四实施例的好处在于:在该第一频分模式中,该联合功率放大器9的输入端经第三滤波器11、第一混频器15和第三模式开关18,被耦合到联合预放大器23的输出端;而在该第二时分模式中,该联合功率放大器9的输入端经第四滤波器10、第二混频器14和该第三模式开关18,被耦合到该联合预放大器23的该输出端。
第三滤波器11例如是带宽例如为3.84MHz的带通滤波器,第四滤波器10例如是带宽例如为1.28MHz的带通滤波器。第三模式开关18允许两个发射机使用该联合预放大器23。与每个发射机配备一个预放大器,从而存在两个预放大器的情形相比,通过为两个发射机引入一个联合预放大器23,则可以节省一个预放大器,这使得移动多模终端的成本甚至更低。
根据本发明的移动多模终端的第五实施例的好处在于:该移动多模终端内包含至少一个用于在该第一频分模式中接收第三信号的第一接收机8、12、16、21,以及一个用于在该第二时分模式中接收第四信号的第二接收机4、13、17、22,其中该第一接收机的输入端经该双工器7和该第一模式开关1,被耦合到该联合天线41,而该第二接收机的输入端经该时隙开关3和该第一模式开关1,被耦合到该联合天线41。
为了接收该第三和第四信号,第一模式开关1允许在两种模式间进行区分(切换),而该双工器7和该时隙开关3允许对发射和接收进行区分(切换)。
根据本发明的移动多模终端的第六实施例的好处在于:该第一和第二接收机的输出端被耦合到一个联合可变增益放大器26的输入端。
两个接收机都被降频转换到例如相同的中频(IF)。与每个接收机配备一个可变增益放大器,从而存在两个放大器的情形相比,通过为两个接收机引入一个联合可变增益放大器26,则可以节省一个可变增益放大器,这使得移动多模终端的成本甚至更低。
根据本发明的移动多模终端的第七实施例的好处在于:每个接收机内都包含由介于滤波器8、21/4、22之间的低噪声放大器12/13和混频器16/17组成的一串联电路。
用于第一频分模式的第一串联电路内的两个滤波器8、21例如是带宽例如为3.84MHz的带通滤波器,而用于第二时分模式的第二串联电路内的两个滤波器4、22例如是带宽例如为1.28MHz的带通滤波器。在每一串联电路中,滤波器被耦合到低噪声放大器,尤其是例如滤波器镜相频率元件,而且该滤波器还被耦合到混频器,尤其是例如滤波器交调元件。
根据本发明的移动多模终端的第八实施例的好处在于:每个混频器都被耦合到锁相环系统19、20、24、25。
通过为两个发射机和两个接收机引入一个联合锁相环系统19、20、24、25,可以进一步提高移动多模终端的效率。
根据本发明的移动多模终端的第九实施例的好处在于:该锁相环系统19、20、24、25内包含至少两个锁相环19、20,其中每个锁相环19/20都被耦合到混频器15、16/14、17。
第一锁相环20例如为时分模式的第二发射机内的混频器14和第二机接收机内的混频器17进行供应,以及例如为频分模式的第一接收机内的混频器16进行供应,而第二锁相环19例如为频分模式的第一发射机内的混频器15进行供应。
本发明主要基于如下的理解:即两种模式(可以)使用相同、重叠、相邻和/或邻近的频段,并且还基于如下的基本思想:即在两种模式不同时处于活动状态的情况下,可以使用一个联合功率放大器9。
本发明主要解决如下问题:通过删除两个或多个功率放大器中的一个或多个多余的功率放大器,从而提供低成本的移动多模终端。
如图1所示的该移动多模终端内还包含一个没有画出的处理器,该处理器用于控制该终端,以及用于生成例如具有该第一(FDD模式)或第二(TDD模式)取值的所述模式控制信号。此外,例如,该终端的用户通过选择一个选项由此生成所述模式控制信号,或者该处理器在预定时刻生成该取值,由此使该终端例如选择一种模式和/或检验在当时(最好)应使用哪一种模式。或者,例如,该终端处于两种模式的某一种之中,然后经该联合天线接收如下的信号,该信号指示请求/命令切换到另一模式,等等。
当该终端处于第一(FDD)模式时,要被发射的例如语音信号经过调制器28的调制,联合预放大器23的放大,混频器15的升频转换,滤波器11的滤波,联合放大器9的发大,滤波器6的滤波,并且经双工器7、模式开关1以及联合天线41,被当作第一信号发射出去。由基站(没有画出)产生的例如调制语音信号的第三信号经联合天线41,模式开关1、双工器7而被接收,然后经过滤波器8的滤波,低噪声放大器12的低噪声放大,混频器16的降频转换以及滤波器21的滤波,联合可变增益放大器26的放大,随后由解调器31进行解调。
当该终端处于第二(TDD)模式时,要被发射的例如语音信号经过调制器28的调制,联合预放大器23的放大,混频器14的升频转换,滤波器10的滤波,联合放大器9的发大,滤波器2的滤波,并且经时隙开关3、模式开关1以及联合天线41,被当作第二信号发射出去。由基站(没有画出)产生的例如调制语音信号的第四信号经联合天线41、模式开关1、时隙开关3而被接收,然后经过滤波器4的滤波,低噪声放大器13的低噪声放大,混频器17的降频转换以及滤波器22的滤波,联合可变增益放大器26的放大,随后由解调器31进行解调。
在第一(FDD)模式中,码片速率大约为3.84MBPS,发射频段大约在1920-1980MHz以及接收频段大约在2110-2170MHz。因此,第二PLL 19供应混频器15,并且被用于该发射且工作于1920-1980MHz频段内,以及第一PLL 20供应混频器16,并且被用于该接收且工作于2110-2170MHz频段。在第二(TDD)模式中,码片速率大约为1.28MBPS,而发射频段和接收频段都使用1900-1920MHz和2010-2015MHz,其中发射和接收通常(但并不排它地)使用相同的频率。因此,第一PLL 20为工作在1900-1920MHz和2010-2015MHz频段内的两个混频器14、17进行供应。由于这四个频段相互比较接近,因此可以使用一个联合功率放大器和一个联合天线。
除了要提供给该模式开关的该模式控制信号之外,没有画出的处理器还生成例如一个或多个发射功率控制信号,该信号将被提供给该联合功率放大器和该联合预放大器以用于控制发射功率;并且还生成例如一个或多个自动增益控制信号,该信号将被提供给该联合可变增益放大器,以用于控制包含两个接收机在内的接收机系统中的增益;并且还生成例如一个或多个频率控制信号,该信号将被提供给该PLL系统内的该PLL以用于控制该PLL和/或给所述源以用于允许到/自上述频段的所述升频转换、调制、降频转换以及解调。因而,PLL 19和20是所谓的射频PLL或RF PLL,而PLL 25是所谓的中频PLL或IF PLL。
根据本发明的发射机系统42的最小配置包含第一发射机和第二发射机,其中第一发射机最少包含联合功率放大器9、模式开关5和滤波器6,第二发射机最少包含联合功率放大器9、模式开关5和滤波器2。此外,根据本发明的该发射机系统还可以包含一个或多个的滤波器10、11,混频器14、15,模式开关18,联合预放大器23,时隙开关3,双工器7,模式开关1和/或天线41。
可以使用两个或多个模式控制信号,而不是让三个模式开关使用一个模式控制信号,例如每一个特定的模式开关使用一个特定的模式控制信号。而且,该模式控制信号可以具有两个以上可能的取值,并且该终端可以具有两个以上可能的模式。该终端可以是第三代移动电话,但是并不局限于移动电话,该终端还可以被用于语音信号以外的其他信号,例如视频信号或(通用)数据信号。
Claims (12)
1.一种用于至少第一频分模式和第二时分模式的移动多模终端,其包含至少一个用于在该第一频分模式中发射第一信号的第一发射机(6、5、9、11、15、18、23),以及一个用于在该第二时分模式中发射第二信号的第二发射机(2、5、9、10、14、18、23),其特征在于:该第一和第二发射机内包含用于放大该第一和第二信号的联合功率放大器(9)。
2.根据权利要求1的移动多模终端,其特征在于:该第一和第二发射机被耦合到一个联合天线(41)。
3.根据权利要求2的移动多模终端,其特征在于:该联合功率放大器(9)的输出端经第一模式开关(1)和第二模式开关(5),被耦合到该联合天线(41)。
4.根据权利要求3的移动多模终端,其特征在于:在该第一频分模式中,两个模式开关(1、5)的主触点经第一滤波器(6)和双工器(7)被相互耦合起来;而在该第二时分模式中,两个模式开关(1、5)的主触点经第二滤波器(2)和时隙开关(3)被相互耦合起来。
5.根据权利要求4的移动多模终端,其特征在于:在该第一频分模式中,该联合功率放大器(9)的输入端经第三滤波器(11)、第一混频器(15)和第三模式开关(18),被耦合到联合预放大器(23)的输出端;而在该第二时分模式中,该联合功率放大器(9)的该输入端经第四滤波器(10)、第二混频器(14)和该第三模式开关(18),被耦合到该联合预放大器(23)的该输出端。
6.根据权利要求5的移动多模终端,其特征在于:该移动多模终端内包含至少一个用于在该第一频分模式中接收第三信号的第一接收机(8、12、16、21),以及一个用于在该第二时分模式中接收第四信号的第二接收机(4、13、17、22),其中该第一接收机的输入端经该双工器(7)和该第一模式开关(1),被耦合到该联合天线(41),以及该第二接收机的输入端经该时隙开关(3)和该第一模式开关(1),被耦合到该联合天线(41)。
7.根据权利要求6的移动多模终端,其特征在于:该第一和第二接收机的输出端被耦合到一个联合可变增益放大器(26)的输入端。
8.根据权利要求7的移动多模终端,其特征在于:每个接收机内都包含由介于滤波器(8、21/4、22)之间的低噪声放大器(12/13)和混频器(16/17)组成的一串联电路。
9.根据权利要求8的移动多模终端,其特征在于:每个混频器都被耦合到一个锁相环系统(19、20、24、25)。
10.根据权利要求9的移动多模终端,其特征在于:该锁相环系统(19、20、24、25)内包含至少两个锁相环(19、20),其中每个锁相环(19/20)都被耦合到至少一个混频器(15/14、16、17)。
11.一种在用于至少第一频分模式和第二时分模式的移动多模终端内所使用的发射机系统(42),其中该移动多模终端内包含该发射机系统(42),而该发射机系统内又包含至少一个用于在该第一频分模式中发射第一信号的第一发射机(6、5、9、11、15、18、23),以及一个用于在该第二时分模式中发射第二信号的第二发射机(2、5、9、10、14、18、23),其特征在于:该发射机系统(42)内包含用于放大该第一和第二信号的联合功率放大器(9)。
12.一种在用于至少第一频分模式和第二时分模式的移动多模终端内所使用的方法,该方法包含在该第一频分模式中发射第一信号以及在该第二时分模式中发射第二信号的步骤,其特征在于:该方法包含利用联合功率放大器放大该第一和第二信号的步骤。
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