KR20060094009A - 위성 디지털 멀티미디어 방송 수신을 위한 편파 변환형중계기 - Google Patents

위성 디지털 멀티미디어 방송 수신을 위한 편파 변환형중계기 Download PDF

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Abstract

위성 디지털 멀티미디어 방송(Digital Multimedia Broadcasting:DMB) 수신을 위한 편파 변환형 중계기의 제1 원형편파 수신 안테나는 위성에서 송신되는 제1 원형편파 특성의 위성 DMB 신호를 직접 수신하여 대응되는 전기신호로 변환하여 출력하고, 신호 처리부는 제1 원형편파 수신 안테나에서 출력되는 전기신호의 잡음을 제거하여 상기 위성 DMB 신호가 실린 대역폭의 신호를 출력한다. 전력 증폭기는 신호 처리부에서 출력되는 신호의 전력 레벨을 보상하기 위해 신호의 전력을 증폭하여 신호의 전력 레벨을 높여서 출력하고, 재송신 안테나는 전력 증폭기에서 출력되는 신호를 상기 제1 원형편파와는 다른 제2 원형편파 또는 선형편파 특성의 신호로 변환하여 단말기로 송신한다. 이 때, 전력 증폭기는 제2 원형편파 특성과 선형편파 특성의 차이로 인해 발생하는 신호 감쇠를 보상하기 위한 신호의 전력 증폭을 수행한다. 이로 인해, 수신된 위성 DMB 신호를 안테나 편파 변환시켜 재송신함으로써 중계기 내에서의 발진없이 단말기 여러 대가 동시에 방송을 시청할 수 있으며, 편파 특성의 차이로 인해 발생되는 신호 감쇠를 정확하게 보상하여 신호를 재송신함으로써, 단말기에서 보다 정확한 위성 DMB 신호를 수신할 수 있다.
위성 디지털 멀티미디어 방송, DMB, 편파 변환형 중계기, 원형편파

Description

위성 디지털 멀티미디어 방송 수신을 위한 편파 변환형 중계기{Polarization Conversion Type Repeater for Satellite Digital Multimedia Broadcasting Reception}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위성 DMB 수신용 편파 변환형 중계기의 블록도이다.
도 2는 Z=0에서 시간함수에 따른 평면 전자파의 회전을 도시한 도면이다.
도 3은 전산모의실험을 위해 모델링된 RHCP 위성방송 수신 전용 안테나를 나타낸 도면이다.
도 4는 전산모의실험을 위해 모델링 된 LHCP 위성방송 송신 전용 안테나를 나타낸 도면이다.
도 5는 전산모의실험 결과 중 RHCP 위성방송 수신 전용 안테나의 S 파라미터를 나타낸 도면이다.
도 6은 전산모의실험 결과 중 LHCP 위성방송 송신 전용 안테나의 S 파라미터를 나타낸 도면이다.
도 7은 전산모의실험 결과 중 RHCP 위성방송 수신 전용 안테나의 임피던스 궤적을 나타낸 도면이다.
도 8은 전산모의실험 결과 중 LHCP 위성방송 송신 전용 안테나의 임피던스 궤적을 나타낸 도면이다.
도 9는 전산모의실험 결과 중 RHCP 위성방송 수신 전용 안테나의 축비를 나타낸 도면이다.
도 10은 전산모의실험 결과 중 LHCP 위성방송 수신 전용 안테나의 축비를 나타낸 도면이다.
도 11은 전산모의실험 결과 중 RHCP 위성방송 송신 전용 안테나의 이득 특성과 방사 패턴을 나타낸 도면이다.
도 12는 전산모의실험 결과 중 LHCP 위성방송 송신 전용 안테나의 이득 특성과 방사 패턴을 나타낸 도면이다.
도 13은 전산모의실험 결과 중 RHCP 위성방송 송신 전용 안테나의 패치면 위의 전류벡터를 나타낸 도면이다.
도 14는 전산모의실험 결과 중 LHCP 위성방송 송신 전용 안테나의 패치면 위의 전류벡터를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 위성 DMB 송신용 편파 변환형 중계기의 블록도이다.
도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따른 위성 DMB 송신용 편파 변환형 중계기의 블록도이다.
본 발명은 디지털 멀티미디어 방송(DMB:Digital Multimedia Broadcasting, 이하 "DMB"라고 함)용 중계기에 관한 것으로, 특히 위성 DMB 수신을 위한 편파 변환형 중계기에 관한 것이다.
최근 DMB 서비스는 이동하면서도 각종 단말기를 통해 고화질로 프로그램을 시청할 수 있는 차세대 방송을 주도할 서비스로 주목받고 있다. 이러한 DMB는 지상파 DMB와 위성 DMB로 나누어지며, 위성 DMB의 경우 서비스 커버리지는 크게 위성에서 송출하는 신호를 직접 수신할 수 있는 지역과 그렇지 못한 음영 지역으로 나눌 수 있다.
한편, 위성 DMB 서비스에 사용되고 있는 위성은 정지 위성으로 남남동 방향의 45°상공에 위치하고 있어 위성이 직접 보이는 지역에서는 전국 어디서나 DMB 수신이 가능하지만, 도심 및 지하 등 음영지역에서는 별도의 갭필러(Gap Filler)를 이용한 중계로 DMB 수신이 가능하다.
우리나라 위성 DMB 주파수는 일본과 함께 S밴드에서 2,630 ∼ 2,655MHz의 주파수를 사용하며, 전송방식은 CDM(Code Division Multiplexing) 방식을 채택하고 있다. 이러한 위성 DMB 서비스를 수신하기 위한 안테나는 편파 특성과 이동체에 장착 등의 문제가 고려되고 있으며, 현재 마이크로 스트립 패치 안테나를 이용한 위성 DMB 안테나의 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
한편, 방송을 송신하는 위성의 송출 신호는 원형편파를 대부분 사용한다. 특히 DMB 위성은 우선회 원형편파(Right Hand Circular Polarization:RHCP) 특성의 신호를 송출한다. 따라서, 위성에서 송출한 신호를 직접 수신하는 지상에서의 수 신 안테나도 또한 위성과 동일한 편파 특성을 가져야 하므로 우선회 원형편파 특성을 갖는 안테나가 사용된다. 그리고, 우선회 원형편파(RHCP) 특성을 갖는 안테나에 별도의 신호 분배기가 부착되어 있지 않다면 다수의 단말기들은 위성방송을 수신할 수가 없다. 또한 내부 분배기가 부착되어 있다 하더라도 유선을 통하여 단말기와 직접 연결해야 하는 복잡한 과정이 필요하다.
특히, 음영 지역 등에서 위성 DMB 신호를 직접 수신하여 단말기로 재송신하는 갭필러 등과 같은 위성 DMB 수신을 위한 중계기가 우선회 원형편파 특성을 갖는 안테나를 통해 위성 DMB 신호를 수신하여 신호 처리한 후 다시 우선회 원형편파 특성을 갖는 안테나를 통해 단말기로 재송신함으로써, 송신 안테나에서 송신되는 신호가 전자파 반사로 인해 다시 수신 안테나로 신호가 여기되어 중계기 내에서 발진이 일어나는 문제점이 있다.
또한, 많은 경우에 있어서 위성 DMB 수신용 단말기들의 안테나는 선형편파 특성을 지니고 있다. 따라서, 중계기의 원형편파 안테나에서 송신되는 신호가 단말기의 선형편파 안테나로 수신될 때는 편파 특성의 차이로 인해 특정 이득만큼 수신신호가 감쇠되지만, 이러한 편파 특성의 차이로 인한 신호 감쇠에 대한 고려없이 중계기에서 신호의 이득이 증폭되어 송신되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위해, 위성 DMB 신호 수신을 위한 우선회 원형편파 특성의 직접 수신 안테나와 이 신호를 좌선회 원형편파 특성의 신호로 변환하여 재송신하는 좌선회 원형편파 특성의 송신 안테나를 사용하 여 DMB 신호의 편파 변환을 통해 위성 DMB 신호를 각 단말기로 송신하는 위성 DMB 수신용 편파 변환형 중계기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위해, 위성 DMB 신호 수신을 위한 우선회 원형편파 특성의 직접 수신 안테나와 이 신호를 선형편파 특성의 신호로 변환하여 재송신하는 선형편파 특성의 송신 안테나를 사용하여 DMB 신호의 편파 변환을 통해 위성 DMB 신호를 각 단말기로 송신하는 위성 DMB 수신용 편파 변환형 중계기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위해, 위성 DMB 신호 수신을 위한 우선회 원형편파 특성의 직접 수신 안테나와 이 신호를 좌선회 원형편파 또는 선형편파 특성의 신호 중 어느 하나의 신호로 선택적으로 변환하여 재송신하는 송신 안테나를 사용하여 DMB 신호의 편파 변환을 통해 위성 DMB 신호를 각 단말기로 송신하는 위성 DMB 수신용 편파 변환형 중계기를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 좌선회 원형편파 특성의 송신 안테나를 통해 송신된 신호가 단말기의 선형편파 특성의 안테나를 통해 수신될 때 편파 특성의 차이로 인한 신호 감쇠를 보상하기 위한 신호 증폭을 수행하여 각 단말기로 송신하는 위성 DMB 수신용 편파 변환형 중계기를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 위성 DMB 수신용 편파 변환형 중계기는,
위성에서 송신되는 제1 원형편파의 위성 DMB 신호를 수신하여 단말기로 중계 하는 중계기로서,
상기 위성에서 송신되는 제1 원형편파 특성의 위성 DMB 신호를 직접 수신하여 대응되는 전기신호로 변환하여 출력하는 제1 원형편파 수신 안테나; 상기 제1 원형편파 수신 안테나에서 출력되는 전기신호의 잡음을 제거하여 상기 위성 DMB 신호가 실린 대역폭의 신호를 출력하는 신호 처리부; 상기 신호 처리부에서 출력되는 신호의 전력 레벨을 보상하기 위해 신호의 전력을 증폭하여 신호의 전력 레벨을 높여서 출력하는 전력 증폭기; 및 상기 전력 증폭기에서 출력되는 신호를 상기 제2 원형편파 특성의 신호로 변환하여 단말기로 송신하는 제2 원형편파 송신 안테나를 포함하며, 상기 전력 증폭기는 상기 제2 원형편파 특성과 선형편파 특성의 차이로 인해 발생하는 신호 감쇠를 보상하기 위한 신호의 전력 증폭을 수행하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 신호 처리부는, 상기 제1 원형편파 수신 안테나에서 출력되는 전기신호를 받아서 잡음 레벨의 증폭을 억제하고 신호 레벨을 증폭하여 출력하는 저잡음 증폭기; 및 상기 저잡음 증폭기에서 출력되는 신호가 실려 있는 주파수 대역만이 통과되도록 불필요한 신호를 제거하여 상기 전력 증폭기로 출력하는 대역 통과 필터를 포함한다.
이 때, 상기 제1 원형편파는 우선회 원형편파이고, 상기 제2 원형편파는 좌선회 원형편파인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 원형편파는 좌선회 원형편파이고, 상기 제2 원형편파는 우선회 원형편파인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 위성 디지털 멀티미디어 방송 수신용 편파 변환형 중계기는,
위성에서 송신되는 원형편파의 위성 디지털 멀티미디어 방송(Digital Multimedia Broadcasting) 신호를 수신하여 단말기로 중계하는 중계기로서,
상기 위성에서 송신되는 원형편파 특성의 위성 디지털 멀티미디어 방송 신호를 직접 수신하여 대응되는 전기신호로 변환하여 출력하는 원형편파 수신 안테나; 상기 원형편파 수신 안테나에서 출력되는 전기신호의 잡음을 제거하여 상기 위성 디지털 멀티미디어 방송 신호가 실린 대역폭의 신호를 출력하는 신호 처리부; 상기 신호 처리부에서 출력되는 신호의 전력 레벨을 보상하기 위해 신호의 전력을 증폭하여 신호의 전력 레벨을 높여서 출력하는 전력 증폭기; 및 상기 전력 증폭기에서 출력되는 신호를 선형편파 특성의 신호로 변환하여 단말기로 송신하는 선형편파 송신 안테나를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 위성 디지털 멀티미디어 방송 수신용 편파 변환형 중계기는,
위성에서 송신되는 제1 원형편파의 위성 디지털 멀티미디어 방송(Digital Multimedia Broadcasting) 신호를 수신하여 단말기로 중계하는 중계기로서,
상기 위성에서 송신되는 제1 원형편파 특성의 위성 디지털 멀티미디어 방송 신호를 직접 수신하여 대응되는 전기신호로 변환하여 출력하는 제1 원형편파 수신 안테나; 상기 제1 원형편파 수신 안테나에서 출력되는 전기신호의 잡음을 제거하여 상기 위성 디지털 멀티미디어 방송 신호가 실린 대역폭의 신호를 출력하는 신호 처 리부; 상기 신호 처리부에서 출력되는 신호의 전력 레벨을 증폭하여 제2 원형편파 특성의 신호로 변환하여 단말기로 송신하는 제1 편파 변환부; 상기 신호 처리부에서 출력되는 신호의 전력 레벨을 증폭하여 선형편파 특성의 신호로 변환하여 단말기로 송신하는 제2 편파 변환부; 및 사용자로부터 입력되는 경로 선택 신호에 따라 상기 신호 처리부에서 출력되는 신호를 상기 제1 편파 변환부와 제2 편파 변환부 중 어느 하나로 전달하는 경로 선택부를 포함한다.
여기서, 상기 제1 편파 변환부는, 상기 신호 처리부에서 출력되는 신호의 전력 레벨을 보상하기 위해 신호의 전력을 증폭하여 신호의 전력 레벨을 높여서 출력하는 제1 전력 증폭기; 및 상기 제1 전력 증폭기에서 출력되는 신호를 상기 제2 원형편파 특성의 신호로 변환하여 단말기로 송신하는 제2 원형편파 송신 안테나를 포함하며, 상기 제1 전력 증폭기는 상기 제2 원형편파 특성과 선형편파 특성의 차이로 인해 발생하는 신호 감쇠를 보상하기 위한 신호의 전력 증폭을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 편파 변환부는, 상기 신호 처리부에서 출력되는 신호의 전력 레벨을 보상하기 위해 신호의 전력을 증폭하여 신호의 전력 레벨을 높여서 출력하는 제2 전력 증폭기; 및 상기 제2 전력 증폭기에서 출력되는 신호를 선형편파 특성의 신호로 변환하여 단말기로 송신하는 선형편파 송신 안테나를 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도로 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 첨부된 도면은 본 발명을 명확하게 설명하기 위해 본 발명의 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 위성 DMB 송신용 편파 변환형 중계기의 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 위성 DMB 송신용 편파 변환형 중계기는 우선회 원형편파 안테나(100), 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, 200), 대역 통과 필터(Band-Pass Filter, 300), 전력 증폭기(Power Amplifier, 400) 및 좌선회 원형편파 안테나(500)를 포함한다.
우선회 원형편파 안테나(100)는 위성에서 송신된 우선회 원형편파 특성의 위성 DMB 신호를 직접 수신하여 대응되는 전기 신호로 변환하여 출력한다.
저잡음 증폭기(200)는 우선회 원형편파 안테나(100)에서 출력되는 전기 신호를 받아서 잡음 레벨의 증폭을 억제하고 신호 레벨을 증폭하여 출력한다.
대역 통과 필터(300)는 저잡음 증폭기(200)에서 출력되는 신호가 실려 있는 주파수 대역만이 통과되도록 불필요한 신호를 제거하여 출력한다. 여기서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 위성 DMB 신호는 2,630 ∼ 2,655MHz의 주파수 대역에 실려 송신된다. 따라서, 대역 통과 필터(300)는 2,630 ∼ 2,655MHz의 주파수 대역의 신호만을 통과시키는 특성을 갖는다. 만약 위성에서 송신되는 DMB 신호가 상기한 주파수 대역 이외의 다른 주파수 대역에 실려 송신되는 경우에는 해당하는 주파수 대역만을 통과시키도록 대역 통과 필터(300)의 특성이 조정되어야 함은 당연하다.
전력 증폭기(400)는 대역 통과 필터(300)에서 출력되는 신호의 전력 레벨을 보상하여 신호의 전력 레벨을 높여서 출력한다. 이 때, 전력 증폭기(400)는 좌선회 원형편파 안테나(500)의 좌선회 원형편파 특성과 좌선회 원형편파 안테나(500)에서 송신되어 각 단말기의 선형편파 특성의 안테나에서 수신되는 경우에 각 편파 특성의 차이로 인해 발생되는 신호 감쇠를 보상하기 위한 신호 전력 레벨의 증폭을 수행한다. 일 예로, 원형편파 안테나에서 송신되는 신호가 선형 편파 안테나로 수신될 때 원형편파의 회전 방향에 상관없이 신호가 3dB 감쇠되어 수신되는 것으로 가정하여, 본 발명의 제1 실시예에서의 전력 증폭기(400)는 대역 통과 필터(300)에서 출력되는 신호의 전력 레벨이 3dB 높아지도록 증폭하여 좌선회 원형편파 안테나(500)로 출력한다.
좌선회 원형편파 안테나(500)는 전력 증폭기(400)에서 출력되는 우선회 원형편파 특성의 신호를 좌선회 원형편파 특성의 신호로 변환하여 각 단말기로 송신한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 위성 DMB 송신용 편파 변환형 중계기의 동작에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 제1 실시예에 따른 편파 변환형 중계기의 우선회 원형편파 안테나(100)는 위성에서 송출되는 위성 DMB 신호를 직접 수신하기 쉬운 외부 공간에 거취시키고, 위성에서 송출되는 위성 DMB 신호를 직접 수신하기 어려운 음영 지역이나 차량 등의 내부에는 좌선회 원형편파 안테나(500)를 거취시킨다.
위성에서 송출된 우선회 원형편파 특성의 DMB 신호는 우선회 원형편파 안테 나(100)에 의해 수신된 후 이미 잘 알려져 있는 위성방송 신호 처리 방식에 따라 처리되어 대응되는 전기신호로 변환되어 출력되고, 이 전기신호는 저잡음 증폭기(200)에서 잡음을 제외한 신호 레벨만이 증폭되어 대역 통과 필터(300)로 출력된다.
저잡음 증폭기(200)에서 출력되는 신호는 대역 통과 필터(300)에서 위성 DMB 신호를 싣고 있는 주파수 대역, 예를 들어 2,630 ∼ 2,655MHz의 주파수 대역만이 통과되어 실제 위성에서 송출된 신호만이 전력 증폭기(400)로 출력된다.
대역 통과 필터(300)에서 출력되는 신호는 전력 증폭기(400)에서 좌선회 원형편파 특성과 선형편파 특성의 차이로 인해 발생되는 신호 감쇠를 보상하기 위하여 신호 전력 레벨이 특정 이득, 예를 들어 3dB만큼 증폭되어 출력되고, 이 신호는 좌선회 원형편파 안테나(500)에서 좌선회 원형편파 특성의 신호로 변환되어 각 단말기로 송신된다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에서는 중계기에서 별도의 분배기를 사용하지 않고 위성 DMB 신호를 우선회 원형편파 안테나(100)에서 수신하고 이 신호를 좌선회 원형편파와 선형편파 특성의 차이에 근거한 전력 증폭을 행한 후 좌선회 원형편파 안테나(500)를 통해 편파 변환하여 다시 내부 공간 안으로 송출함으로써, 각 단말기는 우선회 원평편파 신호가 아닌 좌선회 원형편파 신호를 받게 된다.
따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 편파 변환형 중계기에서는 좌선회 원형편파 안테나(500)에서 송신되는 신호가 전자파 반사로 인해 다시 우선회 원형편파 안테나(100)로 여기되는 양이 아주 미약하거나 일정 크기 이상이 되지 않기 때 문에 중계기 자체에서의 발진이 발생하지 않는 동시에, 중계기와 단말기 사이의 편파 특성의 차이로 인한 신호 감쇠가 정확하게 보상되어 단말기로 수신되는 위성 DMB 신호의 정확성이 보다 확실해진다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 위성 DMB 송신용 편파 변환형 중계기에 대해 전산모의실험한 결과에 대해 설명한다.
첨부한 도 2는 Z=0에서 시간함수에 따른 평면 전자파의 회전을 도시한 도면이고, 이러한 전자파의 회전 방향에 따라 우선회 원형편파와 좌선회 원형편파를 구분하며, 이러한 구분에 따라 우선회 원형편파 신호를 수신하기 위한 우선회 원형편파 안테나(100)는 전산모의실험을 위해 첨부한 도 3에 도시된 바와 같이 모델링되었으며, 좌선회 원형편파 신호를 송신하기 위한 좌선회 원형편파 안테나(500)는 전산모의실험을 위해 첨부한 도 4와 같이 모델링된 후 본 발명의 제1 실시예에 따른 편파 변환형 중계기에 대한 전산모의실험이 실시되었다.
상기한 모델링에 따라 실시된 전산모의실험 결과 중 우선회 원형편파 안테나(100)의 S(Scattering Matrix) 파라미터가 첨부한 도 5에 도시되어 있고, 좌선회 원형편파 안테나(500)의 S 파라미터는 첨부한 도 6에 도시되어 있다.
또한, 상기한 모델링에 따라 실시된 전산모의실험 결과 중 우선회 원형편파 안테나(100)의 임피던스 궤적은 첨부한 도 7에, 축비는 도 9에, 이득 특성과 방사 패턴(Radiation pattern)은 도 11에, 패치면 위의 전류벡터는 도 13에 각각 도시되어 있고, 좌선회 원형편파 안테나(500)의 임피던스 궤적은 첨부한 도 8에, 축비는 도 10에, 이득 특성과 방사 패턴은 도 12에, 패치면 위의 전류벡터는 도 14에 각각 도시되어 있다.
상기한 도 5 내지 도 14에 도시된 바 전산모의실험 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 위성 DMB 수신용 편파 변환 중계기에서 사용되는 우선회 원형편파 안테나(100)와 좌선회 원형편파 안테나(500)들이 양호한 특성을 보여 줌으로써, 본 발명의 제1 실시예에 따라 우선회 원형편파 특성의 신호를 수신하여 좌선회 원형편파 특성의 신호로 편파 변환하여 위성 DMB 신호를 재송신하는 것이 양호하게 실시될 수 있다는 결과를 나타내고 있다.
한편, 우선회 원형편파 안테나(100)와 좌선회 원형편파 안테나(500)의 이득 특성과 방사 패턴이 도 11 및 12에 도시된 바와 같이 나타남으로써, 각 안테나의 편파 이득의 차이로 인해 우선회 원형편파 안테나(100)에 수신된 신호가 본 발명의 제1 실시예에 따른 편파 변환형 중계기를 통해서 좌선회 원형편파 안테나(500)에 의하여 재송신 될 때 재송신된 신호 또는 그 반사파가 다시 우선회 원형편파 안테나(100)로 여기되는 것이 방지될 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 위성 DMB 송신용 편파 변환형 중계기의 블록도이다. 여기서, 상기한 도 1을 참조하여 설명한 본 발명의 제1 실시예에서와 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하여 설명한다.
도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 위성 DMB 송신용 편파 변환형 중계기는 우선회 원형편파 안테나(100), 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, 200), 대역 통과 필터(Band-Pass Filter, 300), 전력 증폭기(Power Amplifier, 600) 및 선형편파 안테나(700)를 포함한다.
여기서, 우선회 원형편파 안테나(100), 저잡음 증폭기(200) 및 대역 통과 필터(300)에 대해서는 이미 본 발명의 제1 실시예에서 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 그 기능이 동일하므로 여기에서는 설명의 편의를 위해서 상세한 설명은 생략하고, 그 기능이 다르게 동작하는 전력 증폭기(600) 및 선형편파 안테나(700)에 대해서만 설명한다.
먼저, 전력 증폭기(600)는 대역 통과 필터(300)에서 출력되는 신호의 전력 레벨을 보상하여 신호의 전력 레벨을 높여서 출력한다. 이 때, 전력 증폭기(600)는 선형편파 안테나(700)의 선형편파 특성과 선형편파 안테나(700)에서 송신되어 각 단말기의 선형편파 특성의 안테나에서 수신되는 경우에 단지 전송 경로 상 특성의 차이로 인해 발생되는 신호 감쇠만를 보상하기 위한 신호 전력 레벨의 증폭을 수행한다. 즉, 본 발명의 제2 실시예에서는 상기한 제1 실시예와 같이 편파 차이의 특성에 따른 감쇠가 발생하지 않으므로 제1 실시예에서와 같은 정도의 전력 증폭은 필요없게 된다.
다음, 선형편파 안테나(700)는 전력 증폭기(600)에서 출력되는 우선회 원형편파 특성의 신호를 선형편파 특성의 신호로 변환하여 각 단말기로 송신한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 위성 DMB 송신용 편파 변환형 중계기의 동작에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 제2 실시예에 따른 편파 변환형 중계기의 우선회 원형편파 안테나(100)는 상기한 제1 실시예에서와 마찬가지로, 위성에서 송출되는 위성 DMB 신호를 직접 수신하기 쉬운 외부 공간에 거취시키고, 위성에서 송출되는 위성 DMB 신호를 직접 수신하기 어려운 음영 지역이나 차량 등의 내부에는 선형편파 안테나(700)를 거취시킨다.
위성에서 송출된 우선회 원형편파 특성의 DMB 신호는 우선회 원형편파 안테나(100)에 의해 수신된 후 이미 잘 알려져 있는 위성방송 신호 처리 방식에 따라 처리되어 대응되는 전기신호로 변환되어 출력되고, 이 전기신호는 저잡음 증폭기(200)에서 잡음을 제외한 신호 레벨만이 증폭되어 대역 통과 필터(300)로 출력되어 전력 증폭기(400)로 출력된다.
대역 통과 필터(300)에서 출력되는 신호는 전력 증폭기(600)에서 전송 경로 특성으로 인해 발생되는 신호 감쇠를 보상하기 위하여 신호 전력 레벨이 특정 이득만큼 증폭되어 출력되고, 이 신호는 선형편파 안테나(700)에서 선형편파 특성의 신호로 변환되어 각 단말기로 송신된다.
이와 같이, 본 발명의 제2 실시예에서는 중계기에서 별도의 분배기를 사용하지 않고 위성 DMB 신호를 우선회 원형편파 안테나(100)에서 수신하고 이 신호를 전송 경로 특성에 근거한 전력 증폭을 행한 후 선형편파 안테나(700)를 통해 편파 변환하여 다시 내부 공간 안으로 송출함으로써, 각 단말기는 우선회 원평편파 신호가 아닌 단말기에 장착된 선형 안테나의 특성에 맞는 선형편파 신호를 받게 된다.
따라서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 편파 변환형 중계기에서는 선형편파 안테나(700)에서 송신되는 신호가 전자파 반사로 인해 다시 우선회 원형편파 안테나(100)로 여기되는 양이 아주 미약하거나 일정 크기 이상이 되지 않기 때문에 중 계기 자체에서의 발진이 발생하지 않는 동시에, 중계기와 단말기 사이에 편파 특성의 차이로 인한 편파 부정합 손실이 없어서 단말기로 수신되는 위성 DMB 신호의 정확성이 보다 확실해진다.
도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따른 위성 DMB 송신용 편파 변환형 중계기의 블록도이다. 여기서, 상기한 도 1을 참조하여 설명한 본 발명의 제1 실시예에서와 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하여 설명한다.
도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 위성 DMB 송신용 편파 변환형 중계기는 우선회 원형편파 안테나(100), 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, 200), 대역 통과 필터(Band-Pass Filter, 300), 경로 선택기(800), 전력 증폭기(Power Amplifier, 900, 1100), 좌선회 원형편파 안테나(1000) 및 선형편파 안테나(1200)를 포함한다.
여기서, 우선회 원형편파 안테나(100), 저잡음 증폭기(200) 및 대역 통과 필터(300)에 대해서는 이미 본 발명의 제1 실시예에서 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 그 기능이 동일하므로 여기에서는 설명의 편의를 위해서 상세한 설명은 생략하고, 그 기능이 다르게 동작하는 구성요소들에 대해서만 설명한다.
먼저, 경로 선택기(800)는 본 발명의 제1 실시예에서 설명한 바와 같은 좌선회 원형편파 안테나(1000)를 통하여 좌선회 원형편파 신호를 단말기로 송신하는 경로(A)와 본 발명의 제2 실시예에서 설명한 바와 같은 선형편파 안테나(1200)를 통하여 선형편파 신호를 단말기로 송신하는 경로(B) 중 하나의 경로를 외부로부터 입 력되는 경로 선택 신호에 따라서 선택한다.
A 경로에 속하는 전력 증폭기(900)는 도 1을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에서 설명한 전력 증폭기(400)와 동일한 기능을 수행한다. 즉, 경로 선택기(800)를 통해 대역 통과 필터(300)에서 출력되는 신호의 전력 레벨을 보상하여 신호의 전력 레벨을 높여서 출력한다. 이 때, 전력 증폭기(900)는 좌선회 원형편파 안테나(1000)의 좌선회 원형편파 특성과 좌선회 원형편파 안테나(1000)에서 송신되어 각 단말기의 선형편파 특성의 안테나에서 수신되는 경우에 각 편파 특성의 차이로 인해 발생되는 신호 감쇠를 보상하기 위한 신호 전력 레벨의 증폭을 수행한다. 일 예로, 원형편파 안테나에서 송신되는 신호가 선형 편파 안테나로 수신될 때 원형편파의 회전 방향에 상관없이 신호가 3dB 감쇠되어 수신되는 것으로 가정하여, 본 발명의 제3 실시예에서의 전력 증폭기(1000)는 대역 통과 필터(300)에서 출력되는 신호의 전력 레벨이 3dB 높아지도록 증폭하여 좌선회 원형편파 안테나(1000)로 출력한다.
A 경로에 속하는 좌선회 원형편파 안테나(1000)는 도 1을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에서 설명한 좌선회 원형편파 안테나(500)와 동일한 기능을 수행한다. 즉, 전력 증폭기(900)에서 출력되는 우선회 원형편파 특성의 신호를 좌선회 원형편파 특성의 신호로 변환하여 각 단말기로 송신한다.
다음, B 경로에 속하는 전력 증폭기(1100)는 도 15를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에서 설명한 전력 증폭기(600)와 동일한 기능을 수행한다. 즉, 경로 선택기(800)를 통해 대역 통과 필터(300)에서 출력되는 신호의 전력 레벨을 보상하여 신호의 전력 레벨을 높여서 출력한다. 이 때, 전력 증폭기(1100)는 선형편파 안테나(1200)의 선형편파 특성과 선형편파 안테나(1200)에서 송신되어 각 단말기의 선형편파 특성의 안테나에서 수신되는 경우에 단지 전송 경로 상 특성의 차이로 인해 발생되는 신호 감쇠만를 보상하기 위한 신호 전력 레벨의 증폭을 수행한다. 즉, B 경로에서는 상기한 A 경로에서와 같이 편파 차이의 특성에 따른 감쇠가 발생하지 않으므로 A 경로에서 사용되는 전력 증폭기(900)에서와 같은 정도의 전력 증폭은 필요없게 된다.
B 경로에 속하는 원형편파 안테나(1200)는 전력 증폭기(1100)에서 출력되는 우선회 원형편파 특성의 신호를 선형편파 특성의 신호로 변환하여 각 단말기로 송신한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 위성 DMB 송신용 편파 변환형 중계기의 동작에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 제3 실시예에 따른 편파 변환형 중계기의 우선회 원형편파 안테나(100)는 상기한 제1 실시예 및 제2 실시예에서와 마찬가지로, 위성에서 송출되는 위성 DMB 신호를 직접 수신하기 쉬운 외부 공간에 거취시키고, 위성에서 송출되는 위성 DMB 신호를 직접 수신하기 어려운 음영 지역이나 차량 등의 내부에는 좌선회 원형편파 안테나(1000) 및 원형편파 안테나(1200)를 거취시킨다.
그 후, 본 발명의 제3 실시예에 따른 편파 변환형 중계기의 사용자가 A 경로와 B 경로 중 어느 하나의 경로를 선택하는 경로 선택 신호를 입력하면 하나의 경로가 선택된다.
먼저, 경로 선택기(800)에 의해 A 경로가 선택되는 경우에는 상기한 제1 실시예에서와 같이 DMB 신호가 단말기로 송신된다.
즉, 위성에서 송출된 우선회 원형편파 특성의 DMB 신호가 우선회 원형편파 안테나(100)에 의해 수신된 후 이미 잘 알려져 있는 위성방송 신호 처리 방식에 따라 처리되어 대응되는 전기신호로 변환되어 출력되고, 이 전기신호는 저잡음 증폭기(200)에서 잡음을 제외한 신호 레벨만이 증폭되어 대역 통과 필터(300)로 출력되어 경로 선택기(800)를 통해 전력 증폭기(900)로 출력된다.
대역 통과 필터(300)에서 출력되는 신호는 전력 증폭기(900)에서 좌선회 원형편파 특성과 선형편파 특성의 차이로 인해 발생되는 신호 감쇠를 보상하기 위하여 신호 전력 레벨이 특정 이득, 예를 들어 3dB만큼 증폭되어 출력되고, 이 신호는 좌선회 원형편파 안테나(1000)에서 좌선회 원형편파 특성의 신호로 변환되어 각 단말기로 송신된다.
이와 같이, 본 발명의 제3 실시예에서 A 경로가 선택되는 경우에는 중계기에서 별도의 분배기를 사용하지 않고 위성 DMB 신호를 우선회 원형편파 안테나(100)에서 수신하고 이 신호를 좌선회 원형편파와 선형편파 특성의 차이에 근거한 전력 증폭을 행한 후 좌선회 원형편파 안테나(1000)를 통해 편파 변환하여 다시 내부 공간 안으로 송출함으로써, 각 단말기는 우선회 원평편파 신호가 아닌 좌선회 원형편파 신호를 받게 된다.
따라서, A 경로에서는 좌선회 원형편파 안테나(1000)에서 송신되는 신호가 전자파 반사로 인해 다시 우선회 원형편파 안테나(100)로 여기되는 양이 아주 미약 하거나 일정 크기 이상이 되지 않기 때문에 중계기 자체에서의 발진이 발생하지 않는 동시에, 중계기와 단말기 사이의 편파 특성의 차이로 인한 신호 감쇠가 정확하게 보상되어 단말기로 수신되는 위성 DMB 신호의 정확성이 보다 확실해진다.
다음, 경로 선택기(800)에 의해 B 경로가 선택되는 경우에는 상기한 제2 실시예에서와 같이 DMB 신호가 단말기로 송신된다.
즉, 위성에서 송출된 우선회 원형편파 특성의 DMB 신호가 우선회 원형편파 안테나(100)에 의해 수신된 후 이미 잘 알려져 있는 위성방송 신호 처리 방식에 따라 처리되어 대응되는 전기신호로 변환되어 출력되고, 이 전기신호는 저잡음 증폭기(200)에서 잡음을 제외한 신호 레벨만이 증폭되어 대역 통과 필터(300)로 출력되어 경로 선택기(800)를 통해 전력 증폭기(900)로 출력된다.
대역 통과 필터(300)에서 출력되는 신호는 전력 증폭기(1100)에서 전송 경로 특성으로 인해 발생되는 신호 감쇠를 보상하기 위하여 신호 전력 레벨이 특정 이득만큼 증폭되어 출력되고, 이 신호는 선형편파 안테나(1200)에서 선형편파 특성의 신호로 변환되어 각 단말기로 송신된다.
이와 같이, 본 발명의 제3 실시예에서 B 경로가 선택되는 경우에는 중계기에서 별도의 분배기를 사용하지 않고 위성 DMB 신호를 우선회 원형편파 안테나(100)에서 수신하고 이 신호를 전송 경로 특성에 근거한 전력 증폭을 행한 후 선형편파 안테나(1200)를 통해 편파 변환하여 다시 내부 공간 안으로 송출함으로써, 각 단말기는 우선회 원평편파 신호가 아닌 단말기에 장착된 선형 안테나의 특성에 맞는 선형편파 신호를 받게 된다.
따라서, B 경로에서는 선형편파 안테나(1200)에서 송신되는 신호가 전자파 반사로 인해 다시 우선회 원형편파 안테나(100)로 여기되는 양이 아주 미약하거나 일정 크기 이상이 되지 않기 때문에 중계기 자체에서의 발진이 발생하지 않는 동시에, 중계기와 단말기 사이에 편파 특성의 차이로 인한 편파 부정합 손실이 없어서 단말기로 수신되는 위성 DMB 신호의 정확성이 보다 확실해진다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 실시에에서는 사용자의 선택에 따라 위성에서 수신된 우선회 원형편파 DMB 신호를 좌선회 원형편파 신호 또는 선형편파 신호로 선택적으로 변환하여 단말기로 재송신할 수 있다.
한편, 상기에서는 위성이 우선회 원형편파 신호를 송출하고, 본 발명의 제1 실시예, 제2 실시예 및 제3 실시예에 따른 편파 변환형 중계기가 우선회 원형편파 신호를 수신하여 좌선회 원형편파 신호, 선형편파 신호 또는 두 신호 중 하나로 편파 변환하여 각 단말기에게 재송신하는 것에 대해 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 여기에 한정되지 않고, 위성이 좌선회 원형편파 신호를 송출하고, 본 발명의 제1 실시예, 제2 실시예 및 제3 실시예에 따른 편파 변환형 중계기가 좌선회 원형편파 신호를 수신하여 우선회 원형편파 신호, 선형편파 신호 또는 두 신호 중 하나로 편파 변환하여 각 단말기에게 재송신하는 것도 상기에서 도 1 내지 도 16을 참조하여 설명한 제1 실시예, 제2 실시예 및 제3 실시예를 참조하는 경우 당연하게 실시될 수 있음은 본 기술분야의 당업자에게 쉽게 이해될 것이다.
비록, 본 발명이 가장 실제적이며 바람직한 실시 예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 상기 개시된 실시 예에 한정되지 않으며, 후술되는 특허 청구범위 내에 속하는 다양한 변형 및 등가물들도 포함한다.
본 발명에 따르면, 수신된 위성 DMB 신호를 안테나 편파 변환시켜 재송신함으로써 중계기 내에서의 발진없이 단말기 여러 대가 동시에 방송을 시청할 수 있다.
또한, 편파 특성의 차이로 인해 발생되는 신호 감쇠를 정확하게 보상하여 신호를 재송신함으로써, 단말기에서 보다 정확한 위성 DMB 신호를 수신할 수 있다.

Claims (14)

  1. 위성에서 송신되는 제1 원형편파의 위성 디지털 멀티미디어 방송(Digital Multimedia Broadcasting) 신호를 수신하여 단말기로 중계하는 중계기에 있어서,
    상기 위성에서 송신되는 제1 원형편파 특성의 위성 디지털 멀티미디어 방송 신호를 직접 수신하여 대응되는 전기신호로 변환하여 출력하는 제1 원형편파 수신 안테나;
    상기 제1 원형편파 수신 안테나에서 출력되는 전기신호의 잡음을 제거하여 상기 위성 디지털 멀티미디어 방송 신호가 실린 대역폭의 신호를 출력하는 신호 처리부;
    상기 신호 처리부에서 출력되는 신호의 전력 레벨을 보상하기 위해 신호의 전력을 증폭하여 신호의 전력 레벨을 높여서 출력하는 전력 증폭기; 및
    상기 전력 증폭기에서 출력되는 신호를 제2 원형편파 특성의 신호로 변환하여 단말기로 송신하는 제2 원형편파 송신 안테나
    를 포함하며,
    상기 전력 증폭기는 상기 제2 원형편파 특성과 선형편파 특성의 차이로 인해 발생하는 신호 감쇠를 보상하기 위한 신호의 전력 증폭을 수행하는
    것을 특징으로 하는 위성 디지털 멀티미디어 방송 수신용 편파 변환형 중계기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 제1 원형편파 수신 안테나에서 출력되는 전기신호를 받아서 잡음 레벨의 증폭을 억제하고 신호 레벨을 증폭하여 출력하는 저잡음 증폭기; 및
    상기 저잡음 증폭기에서 출력되는 신호가 실려 있는 주파수 대역만이 통과되도록 불필요한 신호를 제거하여 상기 전력 증폭기로 출력하는 대역 통과 필터
    를 포함하는 위성 디지털 멀티미디어 방송 수신용 편파 변환형 중계기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 대역 통과 필터가 통과시키는 주파수 대역은 2,630 ∼ 2,655MHz의 주파수 대역인 것을 특징으로하는 위성 디지털 멀티미디어 방송 수신용 편파 변환형 중계기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 원형편파는 우선회 원형편파이고, 상기 제2 원형편파는 좌선회 원형편파인 것을 특징으로 하는 위성 디지털 멀티미디어 방송 수신용 편파 변환형 중계기.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 원형편파는 좌선회 원형편파이고, 상기 제2 원형편파는 우선회 원 형편파인 것을 특징으로 하는 위성 디지털 멀티미디어 방송 수신용 편파 변환형 중계기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 원형편파 특성과 선형편파 특성의 차이로 인해 발생하는 신호 감쇠를 보상하기 위한 전력 레벨은 3dB인 것을 특징으로 하는 위성 디지털 멀티미디어 방송 수신용 편파 변환형 중계기.
  7. 위성에서 송신되는 원형편파의 위성 디지털 멀티미디어 방송(Digital Multimedia Broadcasting) 신호를 수신하여 단말기로 중계하는 중계기에 있어서,
    상기 위성에서 송신되는 원형편파 특성의 위성 디지털 멀티미디어 방송 신호를 직접 수신하여 대응되는 전기신호로 변환하여 출력하는 원형편파 수신 안테나;
    상기 원형편파 수신 안테나에서 출력되는 전기신호의 잡음을 제거하여 상기 위성 디지털 멀티미디어 방송 신호가 실린 대역폭의 신호를 출력하는 신호 처리부;
    상기 신호 처리부에서 출력되는 신호의 전력 레벨을 보상하기 위해 신호의 전력을 증폭하여 신호의 전력 레벨을 높여서 출력하는 전력 증폭기; 및
    상기 전력 증폭기에서 출력되는 신호를 선형편파 특성의 신호로 변환하여 단말기로 송신하는 선형편파 송신 안테나
    를 포함하는 위성 디지털 멀티미디어 방송 수신용 편파 변환형 중계기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 원형편파는 우선회 원형편파인 것을 특징으로 하는 위성 디지털 멀티미디어 방송 수신용 편파 변환형 중계기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 원형편파는 좌선회 원형편파인 것을 특징으로 하는 위성 디지털 멀티미디어 방송 수신용 편파 변환형 중계기.
  10. 위성에서 송신되는 제1 원형편파의 위성 디지털 멀티미디어 방송(Digital Multimedia Broadcasting) 신호를 수신하여 단말기로 중계하는 중계기에 있어서,
    상기 위성에서 송신되는 제1 원형편파 특성의 위성 디지털 멀티미디어 방송 신호를 직접 수신하여 대응되는 전기신호로 변환하여 출력하는 제1 원형편파 수신 안테나;
    상기 제1 원형편파 수신 안테나에서 출력되는 전기신호의 잡음을 제거하여 상기 위성 디지털 멀티미디어 방송 신호가 실린 대역폭의 신호를 출력하는 신호 처리부;
    상기 신호 처리부에서 출력되는 신호의 전력 레벨을 증폭하여 제2 원형편파 특성의 신호로 변환하여 단말기로 송신하는 제1 편파 변환부;
    상기 신호 처리부에서 출력되는 신호의 전력 레벨을 증폭하여 선형편파 특성의 신호로 변환하여 단말기로 송신하는 제2 편파 변환부; 및
    사용자로부터 입력되는 경로 선택 신호에 따라 상기 신호 처리부에서 출력되는 신호를 상기 제1 편파 변환부와 제2 편파 변환부 중 어느 하나로 전달하는 경로 선택부
    를 포함하는 위성 디지털 멀티미디어 방송 수신용 편파 변환형 중계기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 편파 변환부는,
    상기 신호 처리부에서 출력되는 신호의 전력 레벨을 보상하기 위해 신호의 전력을 증폭하여 신호의 전력 레벨을 높여서 출력하는 제1 전력 증폭기; 및
    상기 제1 전력 증폭기에서 출력되는 신호를 상기 제2 원형편파 특성의 신호로 변환하여 단말기로 송신하는 제2 원형편파 송신 안테나
    를 포함하며,
    상기 제1 전력 증폭기는 상기 제2 원형편파 특성과 선형편파 특성의 차이로 인해 발생하는 신호 감쇠를 보상하기 위한 신호의 전력 증폭을 수행하는
    것을 특징으로 하는 위성 디지털 멀티미디어 방송 수신용 편파 변환형 중계기.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2 편파 변환부는,
    상기 신호 처리부에서 출력되는 신호의 전력 레벨을 보상하기 위해 신호의 전력을 증폭하여 신호의 전력 레벨을 높여서 출력하는 제2 전력 증폭기; 및
    상기 제2 전력 증폭기에서 출력되는 신호를 선형편파 특성의 신호로 변환하여 단말기로 송신하는 선형편파 송신 안테나
    를 포함하는 위성 디지털 멀티미디어 방송 수신용 편파 변환형 중계기.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 원형편파는 우선회 원형편파이고, 상기 제2 원형편파는 좌선회 원형편파인 것을 특징으로 하는 위성 디지털 멀티미디어 방송 수신용 편파 변환형 중계기.
  14. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 원형편파는 좌선회 원형편파이고, 상기 제2 원형편파는 우선회 원형편파인 것을 특징으로 하는 위성 디지털 멀티미디어 방송 수신용 편파 변환형 중계기.
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