KR20030080009A - 무선 채널 시뮬레이션 방법 및 장치 - Google Patents

무선 채널 시뮬레이션 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 채널 시뮬레이션을 수행하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 상기 장치는 무선 채널을 시뮬레이션하기 위한 채널 시뮬레이션 유닛(200 내지 214) 세트를 포함하고, 상기 각 유닛은 무선 주파수부(200A 내지 214A) 및 기저대역부(200B 내지 214B)를 포함한다. 본 발명의 해결책에서, 여러 개의 다른 유닛(200 내지 214)의 기저대역부는 동일한 채널을 시뮬레이션하도록 배치된다.

Description

무선 채널 시뮬레이션 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR SIMULATING RADIO CHANNEL}
무선 시스템에서의 한가지 중요한 문제점으로는 무선 채널의 성질이 시간에 따라 급격히 변화한다는데 있다. 이것은 특히 대개 참가자 중 적어도 한명이 모바일로 접속한 모바일 시스템에 관련된 것이다. 이 경우, 무선 채널의 감쇄(attenuation)와 임펄스 응답은 광폭의 위상과 진폭 범위 내에서 초당 수 천번까지도 변화한다. 이러한 현상은 본래 랜덤하므로 수학적으로는 통계 수단에 의해서 설명될 수 있다. 상기한 현상으로 인해 무선 접속의 설계와 그에 사용되는 장치가 복잡화된다.
무선 채널의 변화에는 많은 이유가 있다. 무선 채널에서 송신기로부터 수신기로 무선 주파수 신호를 전송하는 경우, 이 신호는 하나 이상의 경로를 따라 전파되고, 각 경로에서는 신호의 위상과 진폭이 변화해서 신호 길이와 강도가 다른 페이딩을 일으킨다. 게다가, 다른 송신기로부터의 노이즈와 간섭도 또한 무선 접속을 방해한다.
무선 채널은 실제 상황하에서나 또는 이러한 실제 상황을 시뮬레이션하는 시뮬레이터를 사용하여 테스트될 수 있다. 예를 들면, 옥외에서 행하는 작업은 항상 변화하는 날씨와 계절 등에 영향을 받기 때문에, 실제 상황에서 테스트를 행하는데는 어려움이 있다. 동일 장소에서 취해진 측정들도 시간이 다르면 다른 결과가 나온다. 또한, 한 환경(도시 A)에서 행해진 테스트가 제 2의 대응하는 환경(도시 B)에 완전히 일치하지는 않는다. 또한, 실제 상황하에서는 통상적으로 최악의 가능한 상태를 테스트할 수 없다.
그러나, 무선 채널을 시뮬레이션하는 장치를 통해서 무선 장치들이 마치 실제 동작 상황에서와 같이 그 고유의 전송률로 동작하도록 2개의 무선 장치들 사이에서 소망하는 형태의 무선 채널을 매우 자유롭게 시뮬레이션할 수 있다. 도 1은 무선 채널을 시뮬레이션하기 위한 장치의 일례를 예시한다. 도 1은 제 1 세트의 장치(100 내지 108), 제 2 세트의 장치(110 내지 118) 및 채널 시뮬레이터(120)를 나타낸다. 제 1 세트의 송신기(100 내지 108)는 예를 들면 그 안테나 접속기를 통해서 채널 시뮬레이터(120)의 입력과 접속된 모바일 폰을 포함한다. 제 2 세트의 장치(110 내지 118)는 차례대로 채널 시뮬레이터의 출력과 접속되는 기지국 장비의 수신기일 수 있다. 제 1 및 제 2 장치의 수는 반드시 동일할 필요는 없다. 도 1의 예에서는 각 세트마다 5개의 장치들이 있다.
채널 시뮬레이터는 일반적으로 소망하는 채널 형태를 시뮬레이션하고 모델링할 수 있는 여러 개의 채널 요소로 이루어져 있다. 이 각 요소는 무선 주파수부와기저대역부를 모두 포함한다. 무선 주파수 또는 기저대역 포맷에서는 채널 시뮬레이터의 입력에 신호가 공급된다. 후자의 경우, 채널 요소 중 무선 주파수부가 바이패스된다. 무선 주파수부에서는, 신호가 기저대역으로 변환되고, 그 결과 기저대역 신호가 기저대역부로 향하고, 이 기저대역부의 신호에는 채널 페이드의 임팩트가 가해진다.
종래에는 채널 요소가 고정된 유닛을 형성하는 해결책이 있었다. 도 1의 경우에서와 같이, 장치가 수용할 수 있는 것보다 적은 채널을 시뮬레이트하기 때문에, 모든 채널 요소가 사용되지 않는 시뮬레이션 중의 상황이 있을 수 있다.
본 발명은 무선 채널을 시뮬레이션하기 위한 방법과 이 방법을 도입한 장치에 관한 것이다. 본 발명은 특히 다경로 무선 채널 시뮬레이터를 도입하기 위한 것에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대해서 첨부된 도면을 참조하면서 바람직한 실시예를 통해서 보다 구체적으로 설명한다
도 1은 상술한 채널 시뮬레이터의 일반적인 구성을 나타낸다.
도 2는 채널 시뮬레이터 구성의 일례를 보다 구체적으로 예시한다.
도 3은 기저대역부 구성의 일례이다.
도 4는 일 실시예의 해결책의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 5a 및 도 5b는 다른 접속예를 예시한다.
따라서, 본 발명의 한 가지 목적은, 채널 시뮬레이터의 용량이 다른 상황에서 최적으로 이용될 수 있고, 시뮬레이터가 용이하게 갱신될 수 있도록 하는 방법 및 이 방법을 도입한 장치를 제공하는데 있다. 이러한 목적은, 무선 채널이 무선 주파수부와 기저대역부로 이루어진 채널 요소에 의해서 시뮬레이션되고, 한 무선 주파수부의 신호가 하나보다 많은 기저대역부에서 처리되는 무선 채널을 시뮬레이션하는 방법에 의해 달성된다.
본 발명은 또한 무선 채널을 시뮬레이션하기 위한 수단 세트로 이루어진 채널 시뮬레이션을 행하기 위한 장치에 관한 것이며, 여기서 상기 각 수단은 무선 주파수부와 기저대역부로 이루어진다. 본 발명의 장치에서는, 여러 개의 다른 수단의 기저대역부가 동일한 채널을 시뮬레이션하기 위해 배치된다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 클레임에 개시된다.
본 발명은 각 기저대역부가 그 기저대역부의 입력과 이 기저대역부에 인접한 출력을 접속할 수 있다는 개념을 기초로 하고 있다. 디지털 무선 채널 시뮬레이터에서는, 상이한 지연들로 지연된 신호가 채널 계수, 즉 탭 계수에 의해 가중되고, 이 가중된 신호 성분이 합산되도록, 채널 모델과 입력 신호 사이에서 콘볼루션(convolution)을 형성하는 FIR(Finite Impulse Response)을 통해서 기저대역부에서 채널을 모델링한다. 상기 채널 계수는 실제 채널의 상태에 따라서 변경된다. 기저대역부의 분배를 유연성 있게 함으로써, 필요하다면 채널의 다수의 신호 전파로가 시뮬레이션될 수 있다. 다수의 전파로는 다수의 FIR 탭을 필요로 하고, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해결책에서의 다른 기저대역부를 조합함으로써, 종래의 해결책에서보다 많은 수의 탭을 취할 수 있다.
채널 시뮬레이터에서 수행될 시뮬레이션이 정해지면, 즉 시뮬레이션을 위한 채널 수 등의 파라미터, 그 수 및 입출력 신호간의 접속이 제공되면, 채널 시뮬레이터의 제어 유닛이 파라미터에 기초하여 시뮬레이터 장비의 사용을 최적화시킨다. 시뮬레이션 중에 상기 장비의 무선 주파수 유닛이 모두 필요한 것이 아니라면, 이들에 대응하는 기저대역 유닛을 시뮬레이션 중에 사용할 수 있다. 제어 유닛은 기저대역 유닛의 입출력 신호간의 접속을 제어하여, 여러 개의 기저대역부가 동일한 채널을 시뮬레이션하므로, 장비 전체의 용량을 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 기저대역부는 기저대역부의 입출력으로 이루어진 인터페이스 모듈과, 실제 채널 모델링에 필요한 FIR 필터 등의 성분으로 이루어진 디지털 모듈의 2개의 독립된 모듈로 분할된다. 이와 같이 기저대역부를 2개의 다른 모듈로 분할함으로써, 상기 장치의 유지와 갱신을 함에 있어서 큰 이점을 얻을 수 있다.
도 2의 채널 시뮬레이터를 살펴본다. 이 시뮬레이터는 8개의 채널 요소(200 내지 214)로 이루어져 있으며, 이 요소는 각각 무선 주파수부(200A 내지 214A) 및 기저대역부(200B 내지 214B)로 구성된다. 시뮬레이터는 하나 이상의 무선 주파수 국부 발진기 신호(218)를 입력으로서 수신하는 국부 발진기 분할기(216)를 더 포함한다. 이 분할기(216)는 각 무선 주파수 유닛(200A 내지 214A)마다 적절한 무선 주파수 신호(220 내지 234)를 분할한다.
무선 주파수 유닛(200A 내지 214A)에서는 송신기로부터의 신호가 예를 들면 이들을 국부 발진기 신호와 곱합으로써 기저대역으로 변환된 후, 기저대역 신호(200D 내지 214D)가 기저대역 유닛으로 공급된다. 기저대역 신호(200E 내지214E)는 기저대역 유닛으로부터 시뮬레이션된 채널을 통해 무선 주파수 유닛에 도달하고, 무선 주파수 유닛의 무선 주파수로 다시 변환된 후, 수신기에 전송된다.
기저대역 유닛(200B 내지 214B)에서는, 채널 페이드의 임팩트가 상기 신호에 가해진다. 이것은 일반적으로 FIR 필터에 의해 행해진다. FIR 필터의 탭 계수를 조정함으로써 소망하는 형태의 채널이 구현된다. 채널 시뮬레이터는 제어 버스(238)에 의해 기저대역 유닛의 FIR 필터의 탭 계수를 제어하는 시뮬레이터 제어 유닛(SCU)(236)으로 구성된다. 시뮬레이터 제어 유닛은 또한 제어 버스(240)에 의해 전체 시뮬레이터의 동작을 제어한다. 주파수 파라미터, 이득 등의 시뮬레이션 파라미터에 관한 정보는 제어 버스상에서의 시뮬레이션 전에 상기 장치의 다른 부분으로 전송된다.
채널 시뮬레이터는 전체 시뮬레이터의 동작을 제어하는 제어 수단(242)을 더 포함한다. 제어 수단은 바람직하게는 프로세서나 또는 컴퓨터 및 적절한 소프트웨어에 의해 실행되는 것이 바람직하다. 이 프로세서는 당연히 분리 성분으로 이루어진 프로그램 가능한 로직으로 대체될 수 있다. 제어 수단은 시뮬레이션 파라미터를 장치에 입력시킬 수 있는 디스플레이와 키보드 등의 인터페이스 장비를 더 포함한다. 이 파라미터로는 일반적으로 시뮬레이트 할 송신기 수, 수신기 수, 채널 수와 이들의 성질을 들 수 있다. 제어 수단(242)은 시뮬레이션 제어 유닛(236)을 통해 시뮬레이터를 제어한다. 시뮬레이션 제어 유닛(236)은 또한 여러 개의 채널 시뮬레이터가 동기화될 수 있는 동기화 신호의 입출력(244)을 포함한다. 따라서, 여러 개의 장치는 폭넓은 시뮬레이션을 위해 병렬로 접속될 수 있다.
채널 시뮬레이터의 기저대역 유닛은 또한 서로간의 접속을 포함한다. FIR 필터를 아직 통과하지 않은 무선 주파수 유닛으로부터 도래하는 신호는 각 기저대역 유닛으로부터 인접한 기저대역 유닛, 바람직하게는 상기 유닛 내의 FIR 필터의 입력에 접속된다. 이러한 접속은 도 2에 접속(248 내지 260)으로 예시되어 있다. 또한, FIR 필터 출력은 각 기저대역 유닛으로부터 인접 기저대역 유닛으로 접속되어, 바람직하게는 상기 유닛의 FIR 필터의 출력에 합산된다. 상기한 접속은 도 2에 접속(262 내지 274)으로 예시되어 있다.
채널 시뮬레이터는 또한 무선 주파수 유닛에서 기저대역으로부터의 변환이 꼭 필요한 경우가 아니라면, 기저대역 상에서 직접 동작할 수 있다. 무선 주파수, 아날로그 또는 디지털 신호는 채널 시뮬레이터에 입력 신호로서 공급될 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기저대역 유닛의 구성을 예시한다. 도 2의 기저대역 유닛(202B)은 일례로서 이용된다. 기저대역 유닛은 기저대역부의 입출력을 포함한 인터페이스 모듈(300)과 실제 채널 모델링에 필요한 성분을 포함한 디지털 모듈(302)의 2개의 독립된 모듈로 분할된다. 아날로그(304) 또는 디지털(306) 송신기 신호는 무선 주파수 유닛으로부터의 입력으로서 인터페이스 모듈에 도달한다. 이 신호는 독립된 I-브랜치 및 Q-브랜치 신호로 이루어져 있다. 아날로그 입력(304)은 저역통과 필터(308 및 310)를 통해서 아날로그-대-디지털 변환기(312)에 공급된다.
다음에, 디지털 I 및 Q 신호(314)는 디지털 모듈(302)의 멀티플렉서(316)에 공급된다. 디지털 포맷 I 및 Q 신호(248 내지 250)는 인접한 기저대역 유닛으로부터 멀티플렉서로 다른 입력으로서 도달한다. 따라서, 상기 I 및 Q 신호는 인접한 기저대역 유닛에 출력(248 내지 250)으로서 공급된다.
멀티플렉싱된 I 및 Q 신호는 공지된 방식으로 FIR 필터링되므로, 상기 신호에 채널의 임팩트가 가해진다. 상기 I 및 Q 신호는 우선 지연 소자(318 내지 324) 세트에 공급되는데, 여기서 상기 각 소자의 지연은 독립적으로 이루어질 수 있다. 다른 방식으로 지연된 신호는 지연 소자로부터 복합 FIR 필터 소자(326 내지 332)로 공급된다. 시뮬레이션 제어 유닛으로부터의 제어 버스(238)는 FIR 소자의 탭 계수를 설정하는데, 여기서 상기 제어 버스는 버스 어댑터(334)를 통해 FIR 소자에 제어 데이터(336)로서 전송된다. FIR 소자의 출력은 가산기(338 내지 344)에서 합산되고, 이 가산기에는 인접한 기저대역 유닛의 FIR 소자의 출력(262)이 멀티플렉서(346)를 통해 합산을 위해 제공된다. 총 합계(264)는 인접한 기저대역 소자쪽으로 보내진다. 이 합계는 또한 인터페이스 모듈(300)로 공급되고, 디지털 포맷(348)으로 직접 또는 디지털-대-아날로그 변환기(350) 및 저역통과 필터(352)를 통해 아날로그 포맷으로 무선 주파수 유닛에 출력된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 시뮬레이션 제어 유닛으로부터의 제어 버스(240)는 멀티플렉서(316, 346)를 제어하고, 이 멀티플렉서에 의해 다른 기저대역 유닛간의 접속이 조정된다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 기저대역 유닛의 채널 시뮬레이션 수단은 여러 개의 다른 기저대역부들의 시뮬레이션 수단이 동일한 채널을 시뮬레이션할 수 있도록 분할된다. 일 실시예의 방법의 스텝을 예시한 도 4에 나타낸 플로우차트를 살펴본다. 본 예에서는, 장치 구조가 모듈러, 즉 장치의 구성이 각 시뮬레이션에 적합하도록 상이한 타입의 시뮬레이션 사이에서 변경될 수 있는 것으로 가정한다.
스텝 400에서, 전류는 상기 장치쪽으로 스위칭된다. 이 후, 스텝 402에서, 장치의 제어 수단(242)은 장치의 현재 구성을 검사한다. 이것에 의해, 제어 수단은 장치의 구성이 어느 것인가, 즉 장치가 어느 모듈로 구성되었는 가를 알아낸다. 스텝 404에서, 시뮬레이션 파라미터는 유저로부터 수신된다. 이것은 적합한 인터페이스 소프트웨어, 디스플레이 및 키보드에 의해 행해지는 것이 바람직하다. 이 시뮬레이션 파라미터로는 일반적으로 송신기 수, 수신기 수, 시뮬레이션될 채널 수 및 이들의 성질을 들 수 있다. 송신기 수와 수신기 수는, 테스트 환경이 송신 또는 수신 다이버시티, 또는 예를 들면 혼신(interfering) 가능한 송신기를 포함하는 경우 항상 동일하지 않는다.
스텝 406에서, 제어 수단(242)은 상기 파라미터에 기초하여 장치의 채널 소자간의 접속을 정하고, 시뮬레이션 제어 유닛(236) 및 버스(240)에 의해 채널 소자에 필요한 지시를 전송한다. 만약, 이것이 전송되면, 예를 들어, 장치에 있는 채널 소자보다 시뮬레이트할 채널이 적은 경우, 시스템은 모든 무선 주파수 유닛이 사용되지 않고, 미사용 무선 주파수 유닛에 대응하는 기저대역 유닛이 채널 시뮬레이션을 지원하도록 미사용 주파수 유닛에 대응하는 기저대역 유닛과 나란히 접속됨을 알아낸다. 시뮬레이션 파라미터에 기초하여 접속되는 기저대역 유닛이 선택된다. 예를 들어, 시뮬레이션할 무선 채널이 하나 있다면, 그 모델링은 여러 개의FIR 탭을 필요로 하고, 여러 개의 기저대역 유닛이 상기한 계산을 위해 할당될 수 있다. 이 채널의 시뮬레이션은 간단하며 별도의 계산 용량을 필요로 하지 않는다.
스텝 408에서, 제어 수단(242)은 시뮬레이션 전에 주파수 파라미터와 이득 등의 시뮬레이션 파라미터에 관한 정보를 시뮬레이션 제어 유닛(236) 및 아날로그 제어 버스(240)에 의해 장치의 다른 부분에 전송한다. 스텝 410에서, 시뮬레이션은 소정의 파라미터에 따라 수행된다. 시뮬레이션 제어 유닛(236)은 버스(236)에 의해 FIR 필터 탭을 제어한다.
도 5a 및 도 5b는 동일한 장비이지만 다른 시뮬레이션 파라미터를 갖는 2가지 다른 접속예를 예시한다. 도 5a는 2개의 무선 주파수 유닛(200A, 214A)이 사용되는 상황을 나타낸다. 제 1 무선 주파수 유닛(200A)으로부터, 5개의 기저대역 유닛(200B 내지 208B)에 신호가 접속된다. 제 2 무선 주파수 유닛(214A)으로부터 신호가 3개의 기저대역 유닛(210B 내지 214B)에 접속된다. 기저대역 유닛으로부터 무선 주파수 유닛으로 다시 출력 신호가 취해진다. 도면의 이해를 돕기 위해, 수신 무선 주파수 유닛(500A 내지 514A)은 분리하여 도시하였다.
도 5B는 2개의 무선 주파수 유닛(200A, 214A)이 신호원으로서 사용되고, 4개의 무선 주파수 유닛(500A, 506A, 508A 및 514A)이 신호 수신기로서 사용되는 상황을 나타내었다. 본 예에서, 기저대역 유닛은 다른 송신기/수신기 무선 유닛 사이에서 다양한 방식으로 접속된다. 이것에 의해, 하나의 동일한 물리적 구성을 통해서 장비가 효율적으로 사용될 수 있도록 하는 다양한 시뮬레이션 환경을 제공할 수 있다.
본 발명을 첨부된 도면에 따라 상기한 예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않고 첨부된 클레임의 범주 내에서 다른 방식으로 변형될 수 있다.

Claims (14)

  1. 무선 채널을 시뮬레이션하는 수단(200 내지 214) 세트를 포함하고, 상기 각 수단이 무선 주파수부(200A 내지 214A) 및 기저대역부(200A 내지 214B)를 포함하는 채널 시뮬레이션을 수행하기 위한 장치에 있어서,
    여러 개의 다른 수단의 상기 기저대역부가 동일한 채널을 시뮬레이션하도록 배치된 것을 특징으로 하는 채널 시뮬레이션 수행 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는 상기 여러 개의 다른 수단의 기저대역부가 상기 동일한 채널을 시뮬레이션하기 위해 사용되도록 상기 기저대역부의 입력과 출력간의 접속을 위해 배치된 제어 수단(242)을 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 시뮬레이션 수행 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 기저대역부는 상기 기저대역부의 입력과 출력을 갖는 인터페이스 모듈(300), 및 채널 시뮬레이션을 위한 수단(318 내지 332)을 갖는 디지털 모듈(302)을 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 시뮬레이션 수행 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 수단(242)은 수행할 시뮬레이션 파라미터에 기초하여 상기 기저대역부의 입력과 출력간을 접속하도록 배치된 것을 특징으로 하는 채널 시뮬레이션 수행 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 수단(242)은 상기 기저대역부의 입력과 출력간을 접속하도록 배치되고, 이에 대응하는 무선 주파수부는 상기 시뮬레이션 중에는 필요치 않는 것을 특징으로 하는 채널 시뮬레이션 수행 장치.
  6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    각 디지털 모듈의 시뮬레이션 수단의 입력 및 출력이 인접한 디지털 모듈의 입력 및 출력과 접속되는 것을 특징으로 하는 채널 시뮬레이션 수행 장치.
  7. 무선 채널이 무선 주파수부(200A 내지 214B) 및 기저대역부(200B 내지 214B)를 포함하는 채널 소자(200 내지 214)에 의해 시뮬레이션되는 무선 채널을 시뮬레이션하기 위한 방법에 있어서,
    하나보다 많은 기저대역부(200B 내지 214B)에서 하나의 무선 주파수부의 신호를 처리하는 것을 특징으로 하는 무선 채널 시뮬레이션 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    다른 채널 소자의 기저대역부의 입력과 출력간의 접속이 수행할 시뮬레이션 파라미터에 기초하여 선택되는 것을 특징으로 하는 무선 채널 시뮬레이션 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 접속은 상기 기저대역부와의 접속이고, 이에 대응하는 무선 주파수부는 상기 시뮬레이션 중에 필요치 않는 것을 특징으로 하는 무선 채널 시뮬레이션 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    미사용 채널 모델이 상기 접속에 영향을 미치는 것을 특징으로 하는 무선 채널 시뮬레이션 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    시뮬레이션할 채널의 수가 상기 접속에 영향을 미치는 것을 특징으로 하는 무선 채널 시뮬레이션 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 접속이 상기 시뮬레이션에 사용되는 송신기 수와 수신기 수 및 이들간의 접속에 영향받는 것을 특징으로 하는 무선 채널 시뮬레이션 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 장치의 채널 소자 수는 상기 접속에 영향을 미치는 무선 채널 시뮬레이션 방법.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 장치는,
    동작 후에 그 구성을 검사하고,
    유저로부터 시뮬레이션 파라미터를 수신하고,
    상기 시뮬레이션 파라미터에 기초하여 다른 채널 소자의 기저대역부의 입력과 출력간의 접속을 선택하고,
    상기 시뮬레이션 파라미터를 상기 장치의 다른 부분에 설정하고,
    상기 파라미터에 따라 시뮬레이션을 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 채널 시뮬레이션 방법.
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