KR20010093287A - 무선 ｃｄｍａ 시스템에서의 내부-주파수 핸드오버 - Google Patents

무선 ｃｄｍａ 시스템에서의 내부-주파수 핸드오버 Download PDF

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KR20010093287A
KR20010093287A KR1020017009497A KR20017009497A KR20010093287A KR 20010093287 A KR20010093287 A KR 20010093287A KR 1020017009497 A KR1020017009497 A KR 1020017009497A KR 20017009497 A KR20017009497 A KR 20017009497A KR 20010093287 A KR20010093287 A KR 20010093287A
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Abstract

CDMA 변조 유형을 사용하여, 무선 셀룰러 시스템의 현재 기지국과의 순방향 및 역방향 링크로부터 일반적으로 새로운 기지국과의 새로운 순방향 및 역방향 링크로의 이동국의 내부 주파수 핸드오버에 대한 방법에 있어서, 중단된 호출은 핸드오버 동안 확산 인자를 증가시킴으로써 실질적으로 제거된다. 따라서, 핸드오버 명령은 현재 기지국으로부터 이동국으로 송신되는데, 상기 이동국은, 새로운 동작 주파수와, 최종 확산 인자와, 최종 확산 인자의 적어도 2배인, 바람직하게는 적어도 4배인 시작 확산 인자를 식별한다. 이동국은 식별된 새로운 동작 주파수에 따라 동작 주파수를 스위칭하고, 새로운 동작 주파수 및 식별된 시작 확산 인자에서 이동국으로부터 새로운 기지국과 새로운 순방향 및 역방향 링크를 설립한다. 그 다음에, 이동국은, 핸드오버가 완료되었는지와 검출된 프레임의 프레임 수를 새로운 기지국으로 신호 발신한다. 새로운 기지국 및 이동국은, 이러한 프레임 수 이후에 미리 결정된 수의 프레임을 최종 확산 인자로 스위칭한다.

Description

무선 ＣＤＭＡ 시스템에서의 내부-주파수 핸드오버{INTER-FREQUENCY HANDOVER IN WIRELESS CDMA SYSTEMS}
그러한 핸드오버에 대한 방법은, 이동 및 개인용 통신에 대한 제 7회 IEEE 유럽 회의(1993년, 12월 13-15), 에이. 바이어(A. Baier) 등의 "3세대 셀룰러 시스템용 다중-율 DS-CDMA 라디오 인터페이스"의 pp 255-260에서 알려져 있다.
핸드오버는, 이동국이 한 기지국의 통신 가능 구역(coverage area)으로부터 다른 기지국의 통신 가능 구역으로 이동하는 동안에도, 호출(call)을 유지시키기 위한 무선 셀룰러 및 개인용 통신 시스템에 사용된다. 핸드오버가 일반적으로 이동국과의 진행중인 통신을 현재 기지국으로부터 새로운 기지국으로 전가하는데 사용되는 동시에, 이동국과의 통신을 한 세트의 순방향 및 역방향 링크로부터 동일한 기지국의 다른 세트의 순방향 및 역방향 링크로 핸드 오버하는 것이 또한 가능하다.
CDMA 시스템에서, 기지국간의 이동국의 핸드오버는, 과도(transient) 기간 동안 이동국이 일반적으로 동일한 주파수에서 현재 기지국 및 새로운 기지국 양쪽과의 순방향 및 역방향 링크를 동시에 유지시키고, 양쪽 기지국 모두를 거쳐 동일한 데이터를 수신하는 소프트(soft) 핸드오버와, 현재 및 새로운 순방향 및 역방향 링크가 동시에 유지되는 그러한 과도 기간 없이, 이동국이 현재 링크로부터 일반적으로 새로운 주파수에서 및/또는 새로운 네트워크의 새로운 링크로 스위칭하는 하드(hard) 핸드오버 중 하나일 수 있다.
공교롭게도, 내부 주파수 핸드오버는, 중단된(dropped) 호출의 상대방에게 성가심과 불편함을 끼치는 중단된 호출을 발생시키기 쉽다.
내부 주파수 핸드오버의 신뢰도를 증가시키는 한가지 방법은, 현재 주파수(F1)에서 현재 기지국으로 송신된 데이터가, 순시(instantaneous) 심볼율(symbol rate)(RINFO)을 두 배로 함으로써 프레임의 첫 번째 절반 내에 압착(squeezed)되는 반면, 이동국으로 하여금 프레임의 두 번째 절반에서의 새로운 주파수(F2)에 튜닝(tune)하여 그 주파수로 통신을 설정(establish)하도록 하는 과도 압축 모드를 사용하는 것이다. 압축 모드가 소프트 핸드오버와 유사한 더 점진적인 내부 주파수 핸드오버를 허용할지라도, 순시 심볼율을 두 배로 하는 것으로인해 이러한 모드가 사용되는 시간 동안 비트 에러(BER)의 왜곡(deterioration)이 있을 수 있다. 의사 잡음(PN: Pseudo Noise) 확산 코드의 칩율(RCHIP)이 일정하게 유지되기 때문에, 심볼율(RINFO)의 두 배로 하는 것은 프레임의 각 절반에서 확산 인자(RCHIP/RINFO)의 반감을 야기한다. 확산 인자의 이러한 반감으로 인해 비트 에러율(BER)이 증가하지 못하게 하기 위해, 압축 모드에서의 송신 전력 레벨은 이에 따라 증가된다. 그러나, 예컨대 이동국의 전력 레벨이 이미 최대 방사 전력에 있거나 그 근처에 있을 때, 송신 전력 레벨을 충분히 더 증가시키는 것이 항상 가능한 것은 아니다. 그러한 환경 하에서, 압축 모드는 또한 중단된 호출을 야기할 수 있다.
본 발명은, 무선 셀룰러 또는 개인용 통신 코드 분할 다중 액세스(CDMA: Code Division Multiple Access) 시스템내의 또는 상기 시스템간의 핸드오버(handover)에 관한 것인데, 여기서 이동국(mobile station)은, 한 세트의 순방향 및 역방향 통신 링크로부터 다른 세트의 통신 링크로 스위칭되거나 전환된다. 본 발명의 특정한 양상에서, 본 발명은, 본 명세서에서 "내부-주파수 핸드오버(inter-frequency handover)"로 언급되고, 적어도 이동국이 동작 주파수를 변경하도록 요청하는 핸드오버에 관한 것이다.
도 1은 한 쌍의 무선 셀룰러 네트워크와 관련된 이동국의 개략도.
도 2는 도 1에서의 이동국의 일반적인 개략도.
도 3a, 도 3b, 및 도 3c는, 본 발명에 따른 내부 주파수 핸드오버를 포함하는 시간 간격에서 정렬된 이벤트(events)의 시간라인(timeline)과, 동작 주파수 대 시간의 그래프와, 확산 인자(SF) 대 시간의 그래프를 각각 도시한 도면.
본 발명의 목적은, 핸드오버 동안 송신 전력을 증가시키기 위한 대안으로서, 또한 핸드오버 동안 송신 전력을 충분히 증가시키는 것이 가능하지 않은, CDMA 무선 셀룰러 및 개인용 통신 시스템에서의 내부 주파수 핸드오버의 결과로 중단된 호출의 발생을 감소시키는 것이다.
본 발명은, 내부 주파수 핸드오버 동안 중단된 호출의 높은 위험성을 실질적으로 제거하기 위해, BER이, 이동국간의 송신의 확산 인자를 증가시킴으로써 사실상 상당히 (단지 유지되기보다 오히려)감소되어야 한다는 인식에 기초한다.
따라서, 이동국에서, 또는 이동국의 시점으로부터 발생하는 동작에 대해 본 발명에 따른 핸드오버 방법은, 현재의 동작 주파수와 다른 새로운 동작 주파수와, 최종 확산 인자와, 최종 확산 인자의 적어도 두 배가 되는 시작 확산 인자를 식별하는 현재 기지국으로부터의 핸드오버 명령에 응답하여, 이동국의 동작 주파수가 식별된 새로운 동작 주파수에 따라 스위칭되고, 이동국이 식별된 시작 확산 인자에서 과도 기간 동안 송신하고, 새로운 동작 주파수에 있는 이동국으로부터 순방향 및 역방향 링크가 과도 기간 종단까지 설립되고, 이동국이 과도 기간 종단 이후에 식별된 최종 확산 인자에서 설립된 새로운 링크를 통해 통신하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따라 이동국용 프로그래밍된 마이크로프로세서 또는 제어기를 포함하는 장치는, 내부 주파수 핸드오버 명령에 응답하여 전술한 동작을 행하도록 프로그래밍되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명에 따라, 현재 기지국에서, 또는 현재 기지국의 시점으로부터 발생하는 동작에 대한 방법은, 현재 기지국이, 현재 동작 주파수와 다른 새로운 동작 주파수를 식별하는 핸드오버 명령과, 최종 확산 인자와, 최종 확산 인자의 적어도 두 배인 시작 확산 인자 이동국으로 송신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방법 및 장치는, 시작 확산 인자가 최종 확산 인자의 적어도 4배인 것을 추가로 특징으로 한다. 본 발명의 또 다른 양상은, 과도 기간이 미리 결정된 고정된 지속 기간(duration)이라는 것이다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 장점은, 첨부 도면과 관련하여 취할 때 이후의 상세한 설명을 정독함에 따라 명백하게 될 것이다.
먼저 도 1을 참조하면, 이동국(10)이 도시되는데, 상기 이동국은, 호출 중에, 직접 시퀀스 코드 분할 다중 액세스(DS-CDMA) 네트워크(20)의 제 1 기지국(22)의 무선 통신 가능 구역으로부터 제 2 기지국(32)의 무선 통신 가능 구역으로 로밍(roaming)할 수 있는데, 상기 제 2 기지국은, 동일한 네트워크이거나, 도시된 바와 같이 "내부 주파수" 핸드오버가 필요한 상이한 DS-CDMA 네트워크(30)일 수 있다. 이것은, 호출이, 동작 주파수(F1)에 있는 네트워크(20)의 기지국(22)과의 이동국(10)의 순방향 및 역방향 링크(L1)의 세트로부터, 동작 주파수(F2)에 있는 네트워크(30)의 기지국(32)과의 이동국(10)의 순방향 및 역방향 링크(L2)의 세트로 스위칭되어야 하거나 전환되어야 함을 의미한다. 도 1에 도시된 세부 사항의 레벨에서, 네트워크(20 및 30)는 종래의 것이다. 설명을 위해, 네트워크(20)는, 2개의 기지국(22, 24)과, 복수의 기지국(22, 24)을 제어하는 기지국 제어기(26)와, 네트워크(20)를 제어하는 네트워크 제어기(28)를 포함하는 것으로 도시된다. 이와 유사하게, 네트워크(30)는, 2개의 기지국(32, 34)과, 복수의 기지국(32, 34)을 제어하는 기지국 제어기(36)와, 네트워크(30)를 제어하는 네트워크 제어기(38)를 포함하는 것으로 도시된다. 네트워크 제어기는 통신 링크(40)에 의해 연결되고, 또한 각 네트워크 제어기는 공중 회선 교환 전화망(PSTN: Public Switched TelephoneNetwork)(42)에 연결된다.
이동국(10)은 도 2에 개략적으로 도시되고, 도시된 세부 사항의 레벨에서 또한 종래의 것이다. 도 2에 있어서, 이동국이 RF 부분(50)과, 기저대역 부분(60)과, 사용자 인터페이스 부분(70)을 포함하는 것으로 도시된다. RF 부분(50)은 다이플렉서(diplexer)(53)에 연결된 안테나(52)를 포함하는데, 상기 다이플렉서(53)는, 안테나(52)에 의해 송신될 RF 확산 스펙트럼 통신 신호를 전력 증폭기(54)의 출력으로부터 수신하고, RF 확산 스펙트럼 통신 신호를 안테나(52)에 의해 수신된 저 잡음 증폭기(55)의 입력에 공급한다. 제로 IF 구조(미도시)를 갖는 것이 바람직한 변조기(56)는, 기저대역 부분(60)의 인코더(62)로부터 기저대역 확산 스펙트럼 통신 신호를 수신하고, 전압 제어 발진기 또는 주파수 합성기(58)로부터 RF 반송파 신호를 수신하고, 상기 RF 확산 스펙트럼 통신 신호를 전력 증폭기(54)의 입력에 공급한다. 이와 유사하게, 제로 IF 구조(미도시)를 또한 갖는 것이 바람직한 복조기(57)는, 저 잡음 증폭기(55)의 출력으로부터 RF 확산 스펙트럼 통신 신호를 수신하고, 발진기 또는 합성기(58)로부터 RF 반송파 신호를 수신하여, 기저대역 확산 스펙트럼 통신 신호를 기저대역 부분(60)의 디코더(63)에 공급한다. 일반적으로, 적어도 인코더(62) 및 디코더(63)는 디지털 신호 프로세서(미도시)에 의해 구현된다. 인코딩 및 디코딩 이외에, 인코더(62) 및 디코더(63)는, 관련 단계에서 관련 PN 코드 시퀀스의 응용에 의해 널리 알려진 방식으로, 각각 스펙트럼 확산 및 역확산(despreading)을 또한 수행한다. 기저대역 부분(60)은 마이크로프로세서(64)를 또한 포함하는데, 상기 마이크로프로세서(64)는, 발진기 또는 합성기(58)의 주파수를 제어하고, 인코더(62) 및 디코더(63)를 제어하고, 휘발성 랜덤 액세스 메모리 유닛(65)과, 비휘발성 판독 전용 메모리 유닛(66)을 액세스하는데, 상기 비휘발성 판독 전용 메모리 유닛 중 적어도 일부는, 핸드오버를 포함하며 호출의 셋업(setup) 및 유지로 이루어진, 이동국 측에 포함된 다양한 이벤트를 제어하기 위해 마이크로프로세서(64)에 의해 사용되는 지령(instructions)으로 구성되는 펌웨어(firmware)를 포함하도록, 예컨대 EEPROM(미도시)의 프로그래밍가능한 것이다. 또한, 기저대역 부분(60)에는, 인코더(62)에 공급하고, 사용자 인터페이스 부분(70)의 마이크로폰(72)에 의해 공급되는 아날로그/디지털(A/D) 변환기(67)와, 디코더(63)에 의해 공급되고, 사용자 인터페이스 부분(70)의 스피커(74)에 공급하는 디지털/아날로그 변환기(68)가 포함된다.
CDMA 무선 셀룰러 시스템에서, 특히 3세대(3G) 시스템을 위한 개발 하에서의 표준에 따라, 현재 기지국(22)으로부터 이동국(10)으로의 다운링크 또는 순방향 링크, 및 이동국(10)으로부터 현재 기지국(22)으로의 업링크 또는 역방향 링크를 위한 다양한 송신 파라미터는, 이동국과 현재 기지국간의 통신에 의해 한 프레임씩을 기초하여 적응(adapted)될 수 있다. 이러한 파라미터는 송신 전력 및 확산 인자를 포함한다. 상기 확산 인자는 비율(RCHIP/RINFO)인데, 여기서 RCHIP는 의사 잡음(PN) 확산 코드의 칩율이고, RINFO는 심볼율이다. 송신 전력은, 일반적으로 신호 품질을 유지시키기 위해 현재 기지국과 이동국간의 상호 작용에 의해 형성된 전력 제어 루프에 적응된다. CDMA 시스템의 용량을 증가시키기 위한 심볼율의 감소로 인해 확산인자가 증가함에 따라 송신 전력이 감소될 수 있기 때문에, 송신 전력은, 심볼율 및 확산 인자가 다중-율 서비스에서 변경됨에 따라 또한 적응된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따라, 핸드오버 동안 이동국간의 송신의 확산 인자를 증가시켜, BER이 CDMA 시스템에서의 내부 주파수 핸드오버 동안 상당히 감소되고, 송신 전력 레벨을 더 이상 증가시킬 수 없는 경우에도 핸드오버 동안 중단된 호출의 발생을 감소시킨다.
내부 주파수 핸드오버가 본 발명에 따라 수행될 때의 이벤트의 시간 라인은 도 3a에 도시된다. 도 3a에 있어서, 내부 주파수 핸드오버는 시간(t1)에서 이벤트(82)에 의해 개시되는데, 상기 시간(t1)에서 현재 기지국(22)은, 새로운 기지국(32)과의 순방향 및 역방향 링크(L2)를 설립하기 위한 새로운 주파수(F2)와, 사용될 시작 확산 인자(STARTING SF) 및 최종 확산 인자(FINAL SF)를 지정하는 핸드오버 명령(HANDOVER CMD)을 이동국(MS)(10)으로 송신한다. 내부 주파수 핸드오버 결정은, 이동국(10)과의 진행중인 호출을 유지시키기 위해 기지국 제어기(26) 또는 네트워크 제어기(28)에 의한 종래의 방식으로 이루어진다. 이러한 결정에 앞서, 현재 기지국(22)으로부터와, 기지국(24)과 같은 네트워크(20)의 인접한 기지국으로부터와, 네트워크(30)의 기지국(32)과 같은 다른 주파수에 있는 인접한 기지국으로부터 신호의 품질 또는 신호 레벨의 이동국(10)에 의한 종래의 주기적인 측정이 이루어지는데, 이 측정치는 현재 기지국(22)으로 송신된다. 이러한 핸드오버 명령은, 네트워크(20)로부터 네트워크 제어기(38) 및 기지국 제어기(36)를 거쳐 네트워크(30)의 기지국(32)으로 또한 전달된다.
중단된 호출을 실질적으로 피하기 위해, STARTING SF는 FINAL SF의 적어도 2배이어야 하고, 바람직하게는 FINAL SF의 적어도 4배이어야 한다. 따라서, 시작 및 최종 확산 인자에 대한 일반적인 값은 각각 256 및 64이다.
그 다음에, 이동국(10)이 송신 및 수신 주파수를 새로운 동작 주파수(F2)로 스위칭하고, 이동국(10)간의 송신을 위한 확산 인자는 시작 확산 인자로 스위칭되는, 이벤트(84)는, 시간(t2)에 발생한다.
일단 이동국(10)이 주파수(F2)에 있는 새로운 기지국(32)으로부터 신호를 정확히 복조하고, 확산 인자가 STARTING SF와 동일하면, 이동국(10)이, 핸드오버가 완료되었는지(HANDOVER COM) 및 검출된 프레임의 메시지 프레임 수(MessageFrameNumber)에 대한 신호를 새로운 기지국(32)으로 송신하는 이벤트(86)는 시간(t3)에서 발생한다. 그 후에, 시간(t3)에서, 이벤트(88)가 발생하며, 여기서 송신된 메시지 프레임 수에 후속하는 미리 결정된 수(n)의 프레임 이후에, 확산 인자는, 이동국(10) 및 새로운 기지국(32) 양쪽 모두에서 FINAL SF로 스위칭된다. 이러한 미리 결정된 수(n)는 실험을 과도하게 하지 않고도 당업자에 의해 쉽게 선택된다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 이동국(10)의 동작 주파수는 기지국(22)과의 통신 상태에 있음을 나타내는 F1에서 시작하고, 시간(t2)에서, 동작 주파수는, 기지국(32)과의 통신을 설립하고 유지시키기 위해 F2로 스위칭되고, 지속된다.
더욱이, 도 3c에 도시된 바와 같이, 이동국(10)이 기지국(22)과 통신 상태에 있는 동안에, 확산 인자(SF)는 최종 확산 인자에서 시작한다. 그 다음에, 시간(t2)에서, 확산 인자는, 내부 주파수 핸드오버를 위해 시작 확산 인자로 증가되고, 시간(t4)에서, 확산 인자는, 후속적으로 내부 주파수 핸드오버가 달성된 이후에 최종 확산 인자로 복귀된다.
본 발명의 목적이 충족되었음을 이제 인식해야 한다. 본 발명이 특별히 상세하게 설명되었을지라도, 다수의 변형이 본 발명의 의도된 사상 및 범주 내에서 가능하다는 것도 또한 인식해야 한다. 첨부된 청구항을 이해함에 있어서, 다음을 이해해야 한다:
a) 단어 "포함하는"은 청구항에 기재된 요소 외의 다른 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다;
b) 요소의 단수를 나타내는 "하나"라는 용어는 복수의 그러한 요소의 존재를 배제하지 않는다.
c) 청구항 내의 임의의 참조 번호는 청구항의 범주를 한정하지 않고,
d) 몇몇 "수단"은 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현된 구조 또는 기능의 동일한 아이템으로 표시될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 무선 셀룰러 또는 개인용 통신 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 시스템내에서의 또는 상기 시스템간의 핸드오버에 이용된다.

Claims (8)

  1. CDMA 변조 유형을 사용하여, 무선 셀룰러 시스템의 기지국과의 현재 순방향 및 역방향 링크로부터 새로운 순방향 및 역방향 링크로의 이동국의 핸드오버(handover) 방법으로서,
    새로운 동작 주파수에 따라 상기 이동국의 동작 주파수를 스위칭하는 것과,
    과도(transient) 기간 종단까지 상기 새로운 동작 주파수 및 시작 확산 인자(starting spreading factor)에서 상기 이동국으로부터 새로운 순방향 및 역방향 링크를 설립(establishing)하는 것과,
    상기 과도 기간 종단 이후에 최종 확산 인자에서 상기 설립된 새로운 링크를 통해 통신하는 것을 포함하며,
    여기서 상기 시작 확산 인자는 상기 최종 확산 인자의 적어도 두 배인, 이동국의 핸드오버 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 시작 확산 인자는 상기 최종 확산 인자의 적어도 4배인, 이동국의 핸드오버 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 과도 기간은, 상기 시작 확산 인자에서 상기 새로운 링크의 설립에 후속하는 미리 결정된 수의 프레임 이후에 종료하는, 이동국의 핸드오버 방법.
  4. CDMA 변조 유형을 사용하여, 무선 셀룰러 시스템의 기지국과의 현재 순방향 및 역방향 링크로부터 새로운 순방향 및 역방향 링크로의 이동국의 핸드오버 방법으로서, 상기 핸드오버는, 상기 이동국이 적어도 자신의 송신 및 수신 동작 주파수를 변경하도록 요청하며, 상기 방법은, 새로운 동작 주파수를 식별하는 핸드오버 명령과, 최종 확산 인자와, 상기 최종 확산 인자의 적어도 두 배인 시작 확산 인자를 상기 기지국으로부터 상기 이동국으로 송신하는 것을 포함하는, 이동국의 핸드오버 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 시작 확산 인자는 상기 최종 확산 인자의 적어도 4배인, 이동국의 핸드오버 방법.
  6. CDMA 변조 유형을 사용하여, 무선 셀룰러 시스템의 기지국과의 현재 링크로부터 새로운 링크로의 이동국의 핸드오버 장치로서, 상기 핸드오버는 상기 이동국이 적어도 동작 주파수를 변경하도록 요청하는, 이동국의 핸드오버 장치로서,
    상기 식별된 새로운 동작 주파수에 따라 상기 이동국의 상기 동작 주파수를 스위칭하는 것과,
    과도 기간의 종단까지 상기 새로운 동작 주파수 및 상기 시작 확산 인자에 있는 상기 이동국으로부터 새로운 링크를 설립하는 것과,
    상기 과도 기간의 종단 이후에 최종 확산 인자에서 상기 설립된 새로운링크를 통해 상기 이동국으로부터 통신하는 것과 같은,
    이벤트(events)를 제어하도록(steer) 프로그래밍되는 상기 이동국에 있는 프로세서 또는 제어기를 포함하며,
    여기서 상기 시작 확산 인자는 상기 최종 확산 인자의 적어도 두 배인, 이동국의 핸드오버 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 시작 확산 인자는 상기 최종 확산 인자의 적어도 4배인, 이동국의 핸드오버 장치.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 과도 기간은, 상기 시작 확산 인자에서 상기 새로운 링크의 설립에 후속하는 미리 결정된 수의 프레임 이후에 종료하는, 이동국의 핸드오버 장치.
KR1020017009497A 1999-11-29 2000-11-10 이동국의 핸드오버를 위한 방법 및 장치 KR100752612B1 (ko)

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