KR20080061511A - 다중 안테나 시스템에서 케이블 구성 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다중 안테나 시스템의 기지국의 내부 케이블을 줄이기 위한 장치에 관한 것으로서, 전송하기 위한 디지털 신호를 부호 및 변조하고, 빔 형성을 위한 처리를 수행한 후, 상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 디지털 장치와, 상기 디지털 장치에서 출력하는 아날로그 신호를 섹터별 신호로 결합하여 상기 한 섹터의 결합한 신호를 하나의 케이블을 이용하여 아날로그 장치로 출력하는 케이블 장치와, 상기 케이블 장치에서 출력하는 아날로그 신호를 증폭하고, 기저대역 신호를 고주파 신호로 변환하여 외부로 출력하는 아날로그 장치를 포함하며, 상기 기지국의 하드웨어 복잡도가 낮아지고 전송 케이블에 따른 신호 손실이 줄어드는 이점이 있다.
다중 안테나 시스템, RF 영역, 디지털 영역, 광케이블, 동축 케이블
Description
도 1은 일반적인 무선통신시스템의 구성을 도시하는 도면,
도 2는 종래 기술에 따른 기지국의 블록구성을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면, 및
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 상세 블록 구성을 도시하는 도면.
다중 안테나 시스템의 케이블 구성 장치에 관한 것으로서, 특히 상기 다중 안테나 시스템에서 기지국 내부의 케이블 구성을 단순화시키기 위한 장치에 관한 것이다.
최근 무선 통신시스템은 시장의 급성장으로 인하여 무선 환경에서 다양한 멀티미디어 서비스가 요구된다. 상기 멀티미디어 서비스를 제공하기 위해 전송 데이 터의 대용량화 및 데이터 전송의 고속화가 진행되면서 한정된 주파수를 효율적으로 사용할 수 있는 다중 안테나 시스템(예 : MIMO(Multiple Input Multiple Output))의 연구가 진행되고 있다.
상기 다중 안테나 시스템은 추가적인 주파수나 송신 전력 할당 없이도 단일 안테나 시스템에 비해 전송 신뢰도와 전송률을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 무선통신시스템은 서비스 영역의 제한과 가입자 수용용량의 한계를 극복하기 위해 상기 서비스 영역을 여러 개의 작은 구역, 즉 셀(Cell)로 나누어 통신을 수행한다. 상기 무선통신시스템은 통상적으로 하기 도 1에 도시된 바와 같이 하나의 셀을 다수의 섹터로 분할하여 통신을 수행한다.
도 1은 일반적인 무선통신시스템의 구성을 도시하고 있다.
상기 도 1에 도시된 바와 같이 상기 무선통신시스템은 무선 자원을 셀(100, 110, 120)로 구분되어 통신을 수행한다. 또한, 각각의 셀들은(100, 110, 120) 섹터 단위(α, β, γ)로 구분되어 통신을 수행한다. 이때, 상기 무선통신시스템의 기지국은 각 섹터 별로 독립적인 섹터 안테나를 구비한다. 여기서, 무선통신시스템은 하나의 셀을 3개의 섹터로 구분하는 것을 예를 들어 설명하였지만, 다른 수의 섹터로 구분할 수도 있다.
만일, 상기 무선통신시스템이 다중 안테나를 이용하여 통신을 수행하는 경우, 상기 무선통신시스템은 각 섹터별로 다중 안테나를 구비하여 통신을 수행한다. 예를 들어, 상기 무선통신시스템의 기지국이 관장하는 셀이 3개의 섹터로 구분되고 각 섹터 별로 4개의 다중 안테나를 사용하는 경우, 상기 기지국은 하기 도 2에 도 시된 바와 같이 구성된다.
도 2는 종래 기술에 따른 기지국의 블록구성을 도시하고 있다. 이하 설명은 상기 기지국의 송신 장치를 예를 들어 설명한다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이 상기 기지국은 안테나(200), 전처리기(FEU : Front End Unit)(210), 증폭기(220), 트랜시버(230) 및 채널 카드(240)를 포함하여 구성된다.
먼저 상기 채널 카드(240)는 전송할 데이터의 디지털 처리를 수행한 후, 상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. 예를 들어, 상기 채널 카드(240)는 모뎀을 포함하여 전송할 데이터를 해당 변조 수준(MCS(Modulation and Coding Scheme)레벨)에 따라 부호(Coding) 및 변조(Modulation)를 수행한다. 또한, 상기 채널 카드(240)는 상기 다중 안테나를 통해 빔을 형성하기 위한 동작을 수행한다.
상기 트랜시버(230)는 상기 채널 카드(240)로부터 제공받은 신호를 각 안테나별 증폭기(220)로 전송한다. 이때 상기 트랜시버(230)의 각 섹터의 안테나 수와 동일한 개수가 존재한다. 예를 들어, 상기 섹터별로 각각 4개의 안테나를 구비하는 경우, 상기 기지국은 각 안테나별로 4개의 트랜시버(230)를 포함한다.
상기 증폭기(220)는 전송할 신호가 무선 자원을 통해 목적지까지 전송될 수 있도록 상기 트랜시버(230)로부터 제공받은 신호의 전력을 증폭하여 출력한다. 이때, 상기 증폭기(220)는 각 안테나별로 각각 하나씩 존재한다. 예를 들어, 상기 셀이 3개의 섹터로 구분되고 각 섹터당 4개의 섹터 안테나를 구비하는 경우, 상기 기 지국은 각 안테나당 하나씩의 증폭기(220)를 포함하므로 총 12개의 증폭기(220)를 포함한다.
상기 전처리기(210)는 상기 증폭기(220)로부터 제공받은 기지대역 신호를 고주파(RF(Radio Frequency))신호로 변환하고, 상기 기지국이 제공하는 대역의 신호만을 필터링하여 출력한다. 이때, 상기 전처리기(210)는 각 안테나별로 각각 하나씩 존재한다. 예를 들어, 상기 셀이 3개의 섹터로 구분되고 각 섹터당 4개의 섹터 안테나를 구비하는 경우, 상기 기지국은 각 안테나당 하나씩의 전처리기(210)를 포함하므로 총 12개의 전처리기(210)를 포함한다.
상기 안테나(200)는 상기 전처리기(210)로부터 제공받은 고주파 신호를 외부로 송신한다. 이때, 상기 안테나(200)는 상기 기지국이 관장하는 셀의 각 섹터별로 각각 4개씩 존재한다. 즉, 상기 안테나(200)는 α섹터에 4개의 안테나, β섹터에 4개의 안테나, γ섹터에 4개의 안테나로 총 12개의 안테나가 존재한다.
상술한 바와 같이 상기 다중 안테나 시스템의 기지국은 각 섹터별로 다중 안테나를 구비한다. 이때, 상기 기지국은 상기 각 섹터별 안테나에 따라 다수의 전처리기, 증폭기 및 트랜시버를 포함하여 구성된다. 따라서, 상기 기지국은 상기 채널 카드부터 안테나까지 각 모듈들을 연결하기 위한 무수히 많은 케이블이 필요하므로 하드웨어적인 복잡도가 증가하는 문제점이 있다.
또한, 상기 기지국을 구성하기 위한 케이블이 증가함으로써 각 케이블에 따라 신호 손실이 증가하는 문제점이있다.
따라서, 본 발명의 목적은 다중 안테나 시스템에서 기지국의 내부 케이블 수를 줄이기 위한 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 다중 안테나 시스템에서 기지국을 RF 영역과 디지털 영역으로 분리하여 상기 RF 영역과 디지털 영역 사이의 케이블 수를 줄이기 위한 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다중 안테나 시스템에서 기지국의 RF 영역과 디지털 영역을 광케이블의 다중 파장을 이용하여 연결하기 위한 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다중 안테나 시스템에서 기지국의 RF 영역과 디지털 영역을 동축(Coaxial) 케이블의 주파수 대역 변환 기법을 이용하여 연결하기 위한 장치를 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 다중 안테나 시스템의 기지국 송신 장치는, 전송하기 위한 디지털 신호를 부호 및 변조하고, 빔 형성을 위한 처리를 수행한 후, 상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 디지털 장치와, 상기 디지털 장치에서 출력하는 아날로그 신호를 섹터별 신호로 결합하여 상기 한 섹터의 결합한 신호를 하나의 케이블을 이용하여 아날로그 장치로 출력하는 케이블 장치와, 상기 케이블 장치에서 출력하는 아날로그 신호를 증폭하고, 기저대역 신호를 고주파 신호로 변환하여 외부로 출력하는 아날로그 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 견지에 따르면, 다중 안테나 시스템의 기지국 수신장치는, 적어도 하나의 안테나를 통해 수신되는 고주파 신호를 기저대역 신호로 변환하고, 저잡음 증폭하여 출력하는 아날로그 장치와, 상기 아날로그 장치로에서 출력하는 아날로그 신호를 섹터별 신호로 결합하여 상기 한 섹터의 결합한 신호를 하나의 케이블을 이용하여 디지털 장치로 출력하는 케이블 장치와, 상기 케이블 장치로부터 제공받은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 복조 및 복호하는 디지털 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단 된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 다중 안테나 시스템에서 기지국의 내부 케이블의 수를 줄이기 위한 기술에 대해 설명한다.
이하 설명은 상기 다중 안테나 시스템의 셀이 3개의 섹터로 구분되고 각 섹터마다 4개의 다중 안테나를 이용하여 통신을 수행하는 것을 예를 들어 설명한다.
이하 설명에서 상기 다중 안테나 시스템에서 기지국의 내부 케이블 수를 줄이기 위해 상기 기지국을 하기 도 3에 도시된 바와 같이 RF 영역과 디지털 영역으로 분리하여 상기 RF영역과 디지털 영역 사이의 케이블 수를 줄인다. 여기서, 상기 RF영역은 안테나, 전처리기(Front End Unit), 증폭기(Amplifier) 및 트랜시버(Tranceiver)를 포함하고, 상기 디지털 영역은 채널 카드를 포함한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이 상기 기지국을 안테나, 전처리기, 증폭기 및 트랜시버를 포함하는 RF 영역(300)과 채널 카드를 포함하는 디지털 영역(320)으로 분리하여 구성한다. 이때, 상기 기지국은 상기 RF 영역(300)과 디지털 영역(320)을 각 섹터 당 한 개의 케이블로 연결한다. 즉, 상기 기지국은 상기 RF 영역(300)과 디지털 영역(320)을 3개의 케이블(310)로 연결한다. 예를 들어, 상기 케이블(310)로 광케이블을 이용하는 경우, 상기 기지국은 상기 RF 영역(300)과 디지털 영역(320) 사이에서 상기 도 1의 α섹터에 해당하는 4개의 신호를 상기 광케이블의 다중 파장에 신호를 실어 송수신한다. 즉, 상기 기지국은 상기 광케이블의 DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing) 기법을 이용하여 한 섹터의 신호를 하나의 광케이블에 실어 송수신한다.
만일, 상기 케이블(310)로 동축 케이블을 사용하는 경우, 상기 기지국은 상기 RF 영역(300)과 디지털 영역(320) 사이에서 상기 도 1의 α섹터에 해당하는 4개의 신호에 서로 다른 주파수를 할당하여 하나의 동축케이블로 신호를 송수신한다. 즉, 상기 기지국은 주파수 대역 변환기법을 이용하여 한 섹터에 해당하는 신호들을 한 개의 동축케이블로 송수신한다. 여기서, 상기 기지국은 주파수 대역 변환 기법 대신에 UTP 케이블(Unshielded Twisted Pair cable)을 이용할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 상세 블록 구성을 도시하고 있다. 이하 설명은 상기 기지국의 송신 장치를 예를 들어 설명한다.
상기 도 4에 도시된 바와 같이 상기 기지국은 RF 영역(400)과 케이블 영역(410) 및 디지털 영역(420)을 포함하여 구성된다.
먼저 상기 디지털 영역(420)은 채널 카드(421)를 포함하여 구성된다.
상기 채널 카드(413)는 전송할 데이터의 디지털 처리를 수행한다. 예를 들어, 상기 채널 카드(413)는 모뎀을 포함하여 전송할 데이터를 해당 변조 수준(MCS(Modulation and Coding Scheme)레벨)에 따라 부호(Coding) 및 변조(Modulation)를 수행한다. 또한, 상기 채널 카드(413)는 상기 다중 안테나를 통해 빔을 형성하기 위한 동작을 수행한다.
또한, 상기 채널 카드(413)는 미 도시되었지만, 디지털/아날로그 변환기를 포함하여 상기 처리한 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 상기 신호 결합기(411)로 출력한다.
상기 케이블 영역(410)은 신호 분리기(411), 케이블(413) 및 신호 결합기(415)를 포함하여 구성된다.
상기 신호 결합기(415)는 각 섹터별 신호를 하나의 케이블을 이용하여 전송하기 위해 상기 채널 카드(421)로부터 제공받은 신호를 각 섹터별로 결합한다. 이때, 상기 신호 결합기(415)는 상기 결합한 섹터별 신호들을 구분하기 위해 상기 신호들을 서로 다른 파장 또는 서로 다른 주파수 대역에 할당한다. 예를 들어, 상기 케이블(413)이 광케이블을 사용하는 경우, 상기 신호 결합기(415)는 상기 광케이블 에 포함되는 다중 파장에 한 개의 섹터에 해당하는 신호들을 각각 실어 전송한다. 만일, 상기 케이블(413)이 동축케이블을 사용하는 경우, 상기 신호 결합기(415)는 상기 케이블(413)이 지원하는 주파수 대역을 분할하여 한 개의 섹터에 해당하는 신호들을 서로 다른 주파수 대역에 할당하여 전송한다.
상기 케이블(413)은 상기 신호 결합기(415)로부터 제공받은 신호를 상기 신호 분리기(411)로 제공한다. 이때, 상기 케이블(413)은 상기 신호 결합기(415)에서 한 섹터별로 결합된 신호를 전송하므로 각 섹터별로 하나의 케이블이 존재한다. 여기서, 상기 케이블(413)은 광케이블 또는 동축케이블로 구성된다.
상기 신호 분리기(411)는 상기 케이블(413)로부터 제공받은 신호를 각 섹터의 안테나별로 신호를 분리하여 상기 트랜시버(407)로 제공한다. 예를 들어, 상기 케이블(413)이 광케이블을 사용하는 경우, 상기 신호 분리기(411)는 상기 광케이블의 각 파장에 포함되는 신호를 분리하여 상기 섹터별 안테나 경로로 신호를 전송한다. 만일, 상기 케이블(413)이 동축케이블을 사용하는 경우, 상기 신호 분리기(411)는 상기 케이블의 각 주파수 대역에 포함되는 신호를 분리하여 상기 섹터별 안테나 경로로 신호를 전송한다.
상기 RF영역(410)은 안테나(401), 전처리기(403), 증폭기(405) 및 트랜시버(407)를 포함하여 구성된다.
상기 트랜시버(407)는 상기 신호 분리기(411)로부터 제공받은 신호를 각 안테나별 증폭기(405)로 전송한다. 이때 상기 트랜시버(407)의 각 섹터의 안테나 수와 동일한 개수가 존재한다. 예를 들어, 상기 섹터별로 각각 4개의 안테나를 구비 하는 경우, 상기 기지국은 각 안테나별로 4개의 트랜시버(407)를 포함한다.
상기 증폭기(405)는 전송할 신호가 무선 자원을 통해 목적지까지 전송될 수 있도록 상기 트랜시버(407)로부터 제공받은 신호의 전력을 증폭하여 출력한다. 이때, 상기 증폭기(405)는 각 안테나별로 각각 하나씩 존재한다. 예를 들어, 상기 셀이 3개의 섹터로 구분되고 각 섹터당 4개의 섹터 안테나를 구비하는 경우, 상기 기지국은 각 안테나당 하나씩의 증폭기(405)를 포함하므로 총 12개의 증폭기(405)를 포함한다.
상기 전처리기(403)는 상기 증폭기(405)로부터 제공받은 기지대역 신호를 고주파(RF(Radio Frequency))신호로 변환하고, 상기 기지국이 제공하는 대역의 신호만을 필터링하여 출력한다. 이때, 상기 전처리기(403)는 각 안테나별로 각각 하나씩 존재한다. 예를 들어, 상기 셀이 3개의 섹터로 구분되고 각 섹터당 4개의 섹터 안테나를 구비하는 경우, 상기 기지국은 각 안테나당 하나씩의 전처리기(403)를 포함하므로 총 12개의 전처리기(210)를 포함한다.
상기 안테나(401)는 상기 전처리기(403)로부터 제공받은 고주파 신호를 외부로 송신한다. 이때, 상기 안테나(401)는 상기 기지국이 관장하는 셀의 각 섹터별로 각각 4개씩 존재한다. 즉, 상기 안테나(401)는 α섹터에 4개의 안테나, β섹터에 4개의 안테나, γ섹터에 4개의 안테나로 총 12개의 안테나가 존재한다.
상술한 실시 예는 상기 기지국의 송신 장치에 대해 설명하였다. 상기 기지국의 수신 장치는, 상기 RF영역에서 고주파 신호를 기저대역 신호로 변환한 후, 저잡음 증폭하여 상기 케이블 영역으로 출력한다. 이후, 상기 케이블 영역은 상기 RF 영역으로부터 제공받은 신호를 결합하여 각 섹터에 해당하는 신호들을 하나의 케이블을 이용하여 상기 데이터 영역으로 전송한다. 상기 데이터 영역은 상기 케이블 영역으로부터 제공받은 신호를 해당 변조 수준(MCS레벨)에 따라 복조 및 복호를 수행한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 다중 안테나 시스템에서 기지국을 RF 영역과 디지털 영역으로 분리하여 상기 RF영역과 디지털 영역 사이의 케이블 수를 줄임으로써, 상기 기지국의 하드웨어 복잡도가 낮아지고 전송 케이블에 따른 신호 손실이 줄어드는 이점이 있다.
Claims (12)
- 다중 안테나 시스템의 기지국 송신 장치에 있어서,전송하기 위한 디지털 신호를 부호 및 변조하고, 빔 형성을 위한 처리를 수행한 후, 상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 디지털 장치와,상기 디지털 장치에서 출력하는 아날로그 신호를 섹터별 신호로 결합하여 상기 한 섹터의 결합한 신호를 하나의 케이블을 이용하여 아날로그 장치로 출력하는 케이블 장치와,상기 케이블 장치에서 출력하는 아날로그 신호를 증폭하고, 기저대역 신호를 고주파 신호로 변환하여 외부로 출력하는 아날로그 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 디지털 장치는,상기 디지털 신호를 부호 및 변조하고, 빔 형성을 위한 처리를 수행하는 채널 카드와,상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 케이블 장치는,상기 디지털 장치에서 출력하는 아날로그 신호들을 각 섹터에 해당하는 신호들을 결합하는 신호 결합기와,상기 결합된 한 섹터에 해당하는 신호들을 한 케이블을 이용하여 신호 분리기로 전송하는 케이블과,상기 케이블을 통해 제공받은 각각의 케이블에서 한 섹터에 해당하는 신호를 분리하여 상기 아날로그 장치로 출력하는 신호 분리기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 3항에 있어서,상기 케이블은, 광케이블 또는 동축케이블인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 4항에 있어서,상기 신호 결합기는,상기 케이블이 광케이블을 사용하는 경우, 상기 한 섹터에 해당하는 신호들을 상기 광케이블의 서로 다른 파장에 각각 할당하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 4항에 있어서,상기 신호 결합기는,상기 케이블이 동축케이블을 사용하는 경우, 상기 한 섹터에 해당하는 신호들을 상기 서로 다른 주파수 대역에 각각 할당하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 아날로그 장치는,상기 케이블 장치에서 출력하는 아날로그 신호를 각 섹터별 안테나로 전송하는 트랜시버와,상기 트랜시버로부터 제공받은 신호의 전력을 증폭하는 증폭기들과,상기 전력 증폭된 신호를 고주파 신호로 변환하는 전처리기들과,상기 전처리기로부터 제공받은 신호를 외부로 송출하는 적어도 하나의 안테나들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 다중 안테나 시스템의 기지국 수신장치에 있어서,적어도 하나의 안테나를 통해 수신되는 고주파 신호를 기저대역 신호로 변환 하고, 저잡음 증폭하여 출력하는 아날로그 장치와,상기 아날로그 장치로에서 출력하는 아날로그 신호를 섹터별 신호로 결합하여 상기 한 섹터의 결합한 신호를 하나의 케이블을 이용하여 디지털 장치로 출력하는 케이블 장치와,상기 케이블 장치로부터 제공받은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 복조 및 복호하는 디지털 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 8항에 있어서,상기 케이블 장치는,상기 아날로그 장치에서 출력하는 아날로그 신호들을 각 섹터에 해당하는 신호들을 결합하는 신호 결합기와,상기 결합된 한 섹터에 해당하는 신호들을 한 케이블을 이용하여 신호 분리기로 전송하는 케이블과,상기 케이블을 통해 제공받은 각각의 케이블에서 한 섹터에 해당하는 신호를 분리하여 상기 디지털 장치로 출력하는 신호 분리기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 9항에 있어서,상기 케이블은, 광케이블 또는 동축케이블인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 10항에 있어서,상기 신호 결합기는,상기 케이블이 광케이블을 사용하는 경우, 상기 한 섹터에 해당하는 신호들을 상기 광케이블의 서로 다른 파장에 각각 할당하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 10항에 있어서,상기 신호 결합기는,상기 케이블이 동축케이블을 사용하는 경우, 상기 한 섹터에 해당하는 신호들을 상기 서로 다른 주파수 대역에 각각 할당하는 것을 특징으로 하는 장치.
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KR (1) | KR20080061511A (ko) |
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2006
- 2006-12-28 KR KR1020060136331A patent/KR20080061511A/ko not_active Application Discontinuation
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