KR20090019867A - 가변대역에서 통신하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
송신장치는, 송신할 데이터를 개개의 서브캐리어에 대응지어진 데이터군으로 변환하는 맵핑수단과, 데이터군을 시계열 신호로 변환하는 역 푸리에 변환수단과,시계열 신호로부터 무선송신용의 송신 심볼을 작성하는 수단을 갖는다. 맵핑수단은, 주파수축 상에서 등간격에 위치하는 소정의 복수의 서브캐리어와는 다른 서브캐리어에, 송신할 데이터를 대응짓는다. 수신장치의 디맵핑 수단은, 주파수축 상에서 등간격에 위치하는 소정의 복수의 서브캐리어와는 다른 서브캐리어에 대응지어져 있는 데이터를, 복원용 데이터로서 출력한다.
직교 주파수 분할 다중, 가변 대역, 주파수 스케줄링, 이동국, 기지국
Description
본 발명은 일반적으로 이동통신 기술분야에 관한 것으로, 특히 가변대역에서 통신하기 위한 장치 및 방법에 관련한다.
직교 주파수 분할 다중(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식은, 멀티패스 전송로에 대한 내성이 강한 점이나 주파수 이용효율이 높은 점 등의 다양한 이점을 갖는 통신방식이다. OFDM 방식에서는 서로 직교하도록 나열된 다수의 서브캐리어에 데이터가 맵핑되고, 그 데이터군을 역 푸리에 변환함으로써 시계열 신호가 도출되고, 무선 송신용의 송신 심볼이 작성된다. 수신측에서는, 그와 같은 심볼을 푸리에 변환함으로써 송신된 데이터군이 도출되고, 각 서브캐리어에 관련지어진 개개의 데이터를 복원함으로써 송신 데이터가 재현된다.
도 1은 OFDM 방식으로 통신되는 신호를 나타낸다. 시스템 주파수대역에는 다수의 서브캐리어가 포함된다. 전송되는 데이터는 각 서브캐리어에 맵핑된다. 이 경우에 있어서, 중심주파수 f0에 대응하는 서브캐리어는 데이터의 맵핑에는 사용되지 않으며, 데이터가 없는 서브캐리어이다. 중심주파수는 캐리어 주파수에 대응하므 로, 데이터를 맵핑하려고 해도, 거기에서는 강한 간섭 성분이 발생하여, 데이터를 고품질로 송수신할 수 없기 때문이다. 이 중심주파수는, 'DC 서브캐리어', 'DC 오프셋' 등으로 언급되는 경우도 있다.
한편, 제3세대 이후의 이동통신시스템에서는 유저장치(UE:user equipment)는 시스템 대역의 전부 또는 일부를 상황에 따라서 사용하는 것이 상정되고 있다.
도 2에 도시된 예에서는, 시스템 대역폭 전체에서 20MHz 마련되고, 유저장치는 10MHz 또는 20MHz의 대역을 이용하여 통신을 수행할 수 있다. 마련되는 대역은 더 많아도 좋다. 예를 들면 1.25MHz나 2.5MHz 등의 대역이 더 마련되어도 좋다. 광협 다양한 대역 중, 통신환경 및 용도에 따라서 적절한 대역을 선택 가능하게 함으로써, 무선 리소스의 더 나은 고효율화 등을 도모하는 것을 기대할 수 있다. 가변대역에서 통신을 수행하는 통신시스템에 대해서는, 공지된 바 있다. 또한, '가변대역에서 통신을 수행한다'라고 해도 그 대역의 주파수 모두를 유저장치에서 항상 이용할 수 있는 것은 아니라는 것에 유의를 요한다. 유저장치에 할당된 대역(가변대역의 하나)에 포함되는 다수의 리소스 블록의 1 이상이 실제의 통신에 사용된다. 1 이상의 리소스 블록 중 어느 것이 유저장치에 할당되는지 또는 어느 것도 할당되지 않는지는, 그 시점의 채널 상태 등에 따라서 기지국에서 스케줄링된다.
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명의 발명자 등은 본 발명의 기초연구에서, OFDM 방식으로 가변대역의 통신을 실현하고자 하는 착상을 얻었다. 만일 그것이 실현될 수 있다면, 높은 멀티패스 간섭 내성이나 주파수 이용효율 등의 우수한 이점을, 다양한 대역에서 통신을 수행하는 경우에도 얻을 수 있어, 더 나은 전송효율의 향상을 도모하는 것을 기대할 수 있을지도 모른다. 이 경우에 있어서도, 통신에 사용하는 대역의 중심주파수는, 데이터 전송에 사용하지 않도록 배려할 필요가 있다.
도 3은 도 2와 마찬가지로 가변대역에서 통신이 수행되는 상태를 나타낸다. 도 3에서는 서브캐리어와 중심주파수의 관계가, 보다 명확화되어 있다. 도시된 예에서는, 유저 A 및 유저 D는 각각 10MHz 및 20MHz의 대역에서 통신을 수행하나, 중심주파수 f0은 둘다 같은 위치에 있다. 따라서, 기존의 OFDM 방식의 시스템의 경우와 마찬가지로, 중심주파수 f0 이외의 서브캐리어를 이용하여 데이터 전송을 양호하게 수행할 수 있다. 유저 B, C는 유저 A와 마찬가지로 10MHz를 이용하나, 중심주파수의 위치가 다르다. 설명의 편의상, 유저 B가 사용하는 10MHz 대역의 중심주파수(DC 서브캐리어)를 'fB'라 하고, 유저 C가 사용하는 10MHz 대역의 중심주파수를 'fC'라 한다. 상술한 바와 같이 유저 B와의 통신에서는, 주파수 fB에 데이터를 맵핑할 수 없다. 마찬가지로, 유저 C와의 통신에서는, 주파수 fC에 데이터를 맵핑할 수 없다. 그러나, 유저 D와의 통신에서는, 주파수 fB나 fC는 DC 서브캐리어가 아니므로, 다른 서브캐리어와 마찬가지로 데이터 전송에 사용할 수 있다. 따라서 주파수 fB나 fC는 유저장치의 대역폭에 의존하여, 데이터를 맵핑할 수 있거나 할 수 없거나 하게 된다. 개개의 서브캐리어가 데이터의 맵핑에 사용할 수 있는지 여부를 그때마다 판단하면서 주파수 스케줄링을 수행하는 것은 기지국 제어의 복잡화를 초래하는 등의 관점에서 유리한 것은 아니다.
본 발명의 과제는, OFDM 방식의 통신시스템에 있어서 다양한 대역에서 간이하게 고품질로 신호를 전송하는 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명에서는, 시스템에 마련된 복수의 대역폭 중에서 선택된 대역폭에서 OFDM 방식의 통신을 수행하기 위한 송신장치 및 수신장치가 사용된다. 송신장치는, 송신할 데이터를 개개의 서브캐리어에 대응지어진 데이터군으로 변환하는 맵핑수단과, 상기 데이터군을 시계열 신호로 변환하는 역 푸리에 변환수단과, 상기 시계열 신호로부터 무선송신용의 송신 심볼을 작성하는 수단을 갖는다. 상기 맵핑수단은, 주파수축 상에서 등간격에 위치하는 소정의 복수의 서브캐리어와는 다른 서브캐리어에, 상기 송신할 데이터를 대응짓는다.
수신장치는, 무선 수신된 시계열 신호를 주파수영역의 데이터군으로 변환하는 푸리에 변환수단과, 상기 데이터군 중의 데이터를 복원용 데이터로서 개개의 서브캐리어에 대응짓는 디맵핑수단과, 상기 복원용 데이터로부터 송신 데이터를 복원하는 수단을 갖는다. 상기 디맵핑수단은, 주파수축 상에서 등간격에 위치하는 소정의 복수의 서브캐리어와는 다른 서브캐리어에 대응지어져 있는 데이터를, 복원용 데이터로서 출력한다.
발명의 효과
본 발명에 따르면, OFDM 방식의 통신시스템에 있어서 다양한 대역에서 간이하게 고품질로 신호를 전송할 수 있다.
도 1은 OFDM 방식으로 통신되는 신호를 나타내는 도이다.
도 2는 가변대역에서 통신이 수행되는 상태를 나타내는 도이다.
도 3은 가변대역에서 통신이 수행되는 상태를 나타내는 도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에서 사용되는 송신장치의 기능 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에서 사용되는 수신장치의 기능 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 있어서의 동작 설명도를 나타낸다.
부호의 설명
42 시리얼 패러렐 변환부(S/P)
44 맵핑부
46 고속 역 푸리에 변환부(IFFT)
48 가드 인터벌 부가부(GI)
50,52 무선부(RF)
54 가드 인터벌 제거부
56 고속 푸리에 변환부(FFT)
58 디맵핑부
60 패러렐 시리얼 변환부(P/S)
발명을 실시하기 위한 최량의 형태
본 발명의 일 형태에 따르면, 주파수축 상에서 등간격에 위치하는 소정의 복수의 서브캐리어(널 서브캐리어)와는 다른 서브캐리어에, 송신 데이터가 대응지어지고, 송신된다. 수신측에서는, 널 서브캐리어 이외의 서브캐리어에 대응지어져 있는 데이터가, 복원용 데이터로서 처리된다. 널 서브캐리어는 어떤 유저장치와의 통신에도 사용되지 않는다. 따라서 개개의 서브캐리어를 데이터의 맵핑에 사용할 수 있는지 여부를 그때마다 판단할 필요는 없으며, 기지국 제어의 간이화를 도모하면서, 모든 유저장치의 DC 서브캐리어를 피하면서 데이터 전송의 고품질화를 도모할 수 있다.
유저장치는 광협 다양한 대역에서 OFDM 방식의 통신이 양호하게 수행되도록 하는 관점에서는, 소정의 복수의 서브캐리어 중, 어느 하나를 중심주파수로하는 대역에서 통신이 수행되는 것이 바람직하다. 구체적으로는 소정의 복수의 서브캐리어는, 3 이상의 홀수개 시스템에 마련된다.
시스템에 마련되어 있는 가변대역폭(variable bandwidths)의 각각과 널 서브캐리어의 대응관계를 나타내는 대역폭 정보에 따라서, 맵핑이 수행되어도 좋다. 대역폭 정보는 기억장치에 미리 저장 완료된 정보이어도 좋다.
실시 예 1
이하, 본 발명에 관한 실시 예가 설명된다. 특별히 단서가 없는 한 발명에 등장하는 수치는 단순한 일 예이며, 필요에 따라서 다른 수치가 사용되어도 좋다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에서 사용되는 송신장치의 기능 블록도를 나타 낸다. 송신장치는 기지국에 마련되어도 좋으며, 유저장치에 마련되어도 좋다. 본 실시 예에서는 기지국 및 유저장치 쌍방에 도 4에 도시되는 바와 같은 송신장치가 마련되어 있다. 도 4에는 시리얼 패러렐 변환부(S/P)(42), 맵핑부(44), 고속 역 푸리에 변환부(IFFT)(46), 가드 인터벌 부가부(+GI)(48) 및 무선부(RF)(50)가 도시되어 있다.
시리얼 패러렐 변환부(S/P)(42)는, 일련의 송신 데이터(계열)를 복수의 병렬적인 데이터 계열로 변환하는 직병렬 변환부이다. 본 실시 예에서는, 송신 데이터의 채널 부호화나 데이터 변조 등의 처리는 완료되어 있다.
맵핑부(44)는 직병렬 변환 후의 병렬적인 데이터군을 대역폭 정보에 따라서 개개의 서브캐리어에 대응짓는다. 예를 들면 20MHz, 10MHz, 5MHz 등과 같은 개개의 대역폭에는, 소정의 복수의 서브캐리어가 일의적으로 관련지어져 있다. 이 소정의 복수의 서브캐리어는, 본원에서는 '널 서브캐리어(null sub-carrier)'라 불리며, 어떠한 데이터도 맵핑되지 않는다. 자국의 통신에 사용되는 대역폭이 무엇인지 및 그 대역폭에서의 널 서브캐리어가 무엇인지는, 대역폭 정보에 의해 나타난다.
맵핑부(44)는, 병렬적인 데이터군(data pieces)을 널 서브캐리어 이외의 서브캐리어에 대응지어 출력한다. 또한, 실제의 맵핑은, 어떤 데이터를 어떤 리소스 블록에 어떻게 다중하는지 등을 나타내는 정보에도 따를것을 요하나, 설명의 간명화를 도모하기 위해 그와 같은 다중화나 스케줄링에 관한 설명은 생략된다.
고속 역 푸리에 변환부(IFFT)(46)는, 각 서브캐리어에 대응지어진(associated) 데이터군을 고속 푸리에 변환하고, OFDM 방식의 변조를 수행한다.
가드 인터벌 부가부(+GI)(48)는 변조 후의 시계열 신호(time-series signal)에 가드 인터벌(guard interval)을 부가한다.
무선부(RF)(50)는 가드 인터벌이 부가된 신호를 안테나로부터 무선송신하기 위한 송신 심볼로 변환한다. 무선부(50)는 대역 제한이나 주파수 변환 등의 처리를 수행한다. 특히 송신장치가 사용하는 대역의 중심주파수로, 반송파를 적절히 맞출 수 있다. 구체적으로는 송신장치가 기지국에 또는 시스템 대역 전체를 이용하는 유저장치에 마련된다면, 반송파는 시스템 대역의 중심주파수 f0로 설정된다. 송신장치가 시스템 대역의 일부를 이용하는 유저장치에 마련된다면, 반송파는 어느 하나의 널 서브캐리어(fB, f0 또는 fC)로 설정된다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에서 사용되는 수신장치의 기능 블록도를 나타낸다. 도 5에는 무선부(RF)(52), 가드 인터벌 제거부(54)(-GI), 고속 푸리에 변환부(FFT)(56), 디맵핑부(58) 및 패러렐 시리얼 변환부(P/S)(60)가 도시되어 있다.
무선부(RF)(52)는, 안테나로부터 수신된 심볼을 베이스밴드에서 처리하기 위한 신호로 변환한다. 무선부(52)는 대역 제한이나 주파수 변환 등의 처리를 수행한다. 특히 수신장치가 사용하는 대역의 중심주파수로, 반송파를 적절히 맞출 수 있다.
가드 인터벌 제거부(54)(-GI)는 수신된 신호로부터 가드 인터벌에 상당하는 부분을 제거한다.
고속 푸리에 변환부(FFT)(56)는 가드 인터벌이 제거된 심볼(유효 심볼)을 고 속 푸리에 변환하고, OFDM 방식의 복조를 수행한다. 이에 따라, 각 서브캐리어에 맵핑된 데이터군이 도출된다.
디맵핑부(58)는, 도출된 데이터군 중, 널 서브캐리어 이외의 서브캐리어에 맵핑되어 있는 데이터를 추출하고, 출력한다. 널 서브캐리어가 어디인지는 대역폭 정보에 기초하여 판정 가능하다.
패러렐 시리얼 변환부(P/S)(60)는 널 서브캐리어 이외의 서브캐리어에 맵핑된 데이터군(병렬적인 데이터군)을 일련의 데이터 계열로 변환하는 병직렬 변환부이다. 변환 후의 데이터는 송신 데이터를 복원하기 위한 후단의 처리에 맡겨진다.
도 4, 도 5 및 도 6을 참조하면서 본 발명의 일 실시 예에 있어서의 동작이 설명된다. 송신 데이터는 도 4의 S/P부(42)에 입력되고, 복수의 병렬적인 데이터 계열로 변환되고, 맵핑부(44)에 입력된다. 맵핑부(44)는, 병렬적인 데이터군을 널 서브캐리어 이외의 서브캐리어에 대응지어 출력한다. 널 서브캐리어에는 어떠한 데이터도 맵핑되지 않는다.
도 6에 도시된 바와 같이, 널 서브캐리어는 하나의 시스템 대역폭에 홀수개(도시된 예에서는 3개) 설정된다. 시스템 대역 중에서 널 서브캐리어는 주파수축 상에서 등간격으로 나열한다. 도시된 예에서는 6 서브캐리어 걸러 널 서브캐리어가 설정되어 있다. 홀수개의 널 서브캐리어 중에서 중앙의 널 서브캐리어가, 유저장치의 무선통신시의 반송파에 대응한다. 따라서 중앙의 널 서브캐리어 f0은 종래의 OFDM 방식의 대역에 있어서의 DC 서브캐리어에 대응한다. 어느 대역과 그 대역에 설정되어 있는 널 서브캐리어가 무엇인지를 나타내는 정보는, 전형적으로는 장치의 기억장치에 고정적으로 마련되고, 대역폭 정보로서 필요에 따라서 취출된다.
설정되는 널 서브캐리어 수 및 널 서브캐리어의 간격은, 시스템에 마련되는 가변대역의 종류에 따라서 결정된다. 본 실시 예에서는, 널 서브캐리어 간격은, 어느 유저장치도 통신가능한 대역(유저장치에 최저한 보증되어 있는 대역폭이며, 도시된 예에서는 10MHz이다)의 1/2과 같다.
도 4의 맵핑부(44)는 이와 같은 널 서브캐리어 이외의 서브캐리어에 데이터를 맵핑하고, IFFT부(46)에 출력한다. 도 4의 맵핑부(44)에서는 널 서브캐리어에 대응하는 위치에 '0'이 도시되어 있다. 3개의 '0'은 도 6의 fB, f0, fC에 대응한다. 널 서브캐리어 이외의 서브캐리어에 맵핑된 데이터군은 고속 푸리에 변환되고, 변환 후의 신호에 가드 인터벌이 부가되고, 최종적으로 송신 심볼이 안테나로부터 무선 송신된다.
이 송신 심볼을 수신한 수신장치는, 가드 인터벌을 제거하고, 푸리에 변환을 수행한다. 변환 후의 데이터군 중, 널 서브캐리어 이외의 서브캐리어가 도 5의 디맵핑부(58)에서 추출되고, 각 서브캐리어에 맵핑된 데이터군이 추출된다. 송신측과 마찬가지로, 사용대역과 널 서브캐리어의 관계를 나타내는 정보는, 대역폭 정보로부터 얻어진다. 개개의 데이터군은 S/P부(60)에 의해 일련의 신호계열(signal sequence)로 변환되고, 이후 송신 데이터가 복원된다.
본 실시 예에 따르면, 시스템에서 설정된 널 서브캐리어는 어떤 유저장치와 의 통신에도 사용되지 않는다. 따라서 개개의 서브캐리어를 데이터의 맵핑에 사용할 수 있는지 여부를 그때마다 판단할 필요는 없으며, 기지국 제어의 간이화를 도모하면서, DC 서브캐리어를 피해 데이터 전송의 고품질화를 도모할 수 있다.
이상 본 발명은 특정의 실시 예를 참조하면서 설명되어 왔으나, 각 실시 예는 단순한 일 예에 지나지 않으며, 당업자는 다양한 변형 예, 수정 예, 대체 예, 치환 예 등을 이해할 것이다. 발명의 이해를 촉진하기 위해 구체적인 수치 예를 이용하여 설명이 이루어졌으나, 특별히 단서가 없는 한, 그들의 수치는 단순한 일 예에 지나지 않으며 적절한 어떠한 값이 사용되어도 좋다. 각 실시 예의 구분은 본 발명에 본질적이지 않으며, 2 이상의 실시 예가 필요에 따라서 사용되어도 좋다. 설명의 편의상, 본 발명의 실시 예에 관한 장치는 기능적인 블록도를 이용하여 설명되었으나, 그와 같은 장치는 하드웨어로, 소프트웨어로 또는 그들의 조합으로 실현되어도 좋다. 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신으로부터 일탈하지 않고, 다양한 변형 예, 수정 예, 대체 예, 치환 예 등이 본 발명에 포함된다.
본 국제출원은 서력 2006년 6월 19일에 출원한 일본국 특허출원 제2006-169450호에 기초한 우선권을 주장하는 것이며, 그 전 내용을 본 국제출원에 원용한다.
Claims (10)
- 시스템에 마련된 복수의 대역폭 중에서 선택된 대역폭에서 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDM) 방식의 통신을 수행하기 위한 송신장치에 있어서,송신할 데이터를 개개의 서브캐리어에 대응지어진 데이터군(data pieces)으로 변환하는 맵핑수단;상기 데이터군을 시계열 신호(time-series signal)로 변환하는 역 푸리에 변환수단; 및상기 시계열 신호로부터 무선송신용의 송신 심볼을 작성하는 수단;을 가지며,상기 맵핑수단은, 주파수축 상에서 등간격에 위치하는 소정의 복수의 서브캐리어와는 다른 서브캐리어에 상기 송신할 데이터를 대응짓는 것을 특징으로 하는 송신장치.
- 제 1항에 있어서,상기 소정의 복수의 서브캐리어 중 어느 하나를 중심주파수로 하는 대역에서 통신이 수행되는 것을 특징으로 하는 송신장치.
- 제 1항에 있어서,상기 소정의 복수의 서브캐리어는, 3 이상의 홀수개 마련되어 있는 것을 특 징으로 하는 송신장치.
- 제 1항에 있어서,상기 맵핑수단은 대역폭 정보에 따라서 대응짓기를 수행하고, 상기 대역폭 정보는, 시스템에 마련되어 있는 가변대역폭의 각각과 널 서브캐리어의 대응관계를 나타내는 것을 특징으로 하는 송신장치.
- 시스템에 마련된 복수의 대역폭 중에서 선택된 대역폭에서 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDM) 방식의 통신을 수행하기 위한 송신방법에 있어서,송신할 데이터를 개개의 서브캐리어에 대응지어진 데이터군으로 변환하는 맵핑 단계;상기 데이터군을 시계열 신호로 역 푸리에 변환하는 단계; 및상기 시계열 신호로부터 무선송신용의 송신 심볼을 작성하는 단계;를 가지며,상기 맵핑 단계에서는, 주파수축 상에서 등간격에 위치하는 소정의 복수의 서브캐리어와는 다른 서브캐리어에 상기 송신할 데이터가 대응지어지는 것을 특징으로 하는 송신방법.
- 시스템에 마련된 복수의 대역폭 중에서 선택된 대역폭에서 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDM) 방식의 통신을 수행하기 위한 수신장치에 있어서,무선 수신된 시계열 신호를 주파수영역의 데이터군으로 변환하는 푸리에 변환수단;상기 데이터군 중의 데이터를 복원용 데이터로서 개개의 서브캐리어에 대응짓는 디맵핑수단; 및상기 복원용 데이터로부터 송신 데이터를 복원하는 수단;을 가지며,상기 디맵핑수단은, 주파수축 상에서 등간격에 위치하는 소정의 복수의 서브캐리어와는 다른 서브캐리어에 대응지어져 있는 데이터를 복원용 데이터로서 출력하는 것을 특징으로 하는 수신장치.
- 제 6항에 있어서,상기 소정의 복수의 서브캐리어 중 어느 하나를 중심주파수로 하는 대역에서 통신이 수행되는 것을 특징으로 하는 수신장치.
- 제 6항에 있어서,상기 소정의 복수의 서브캐리어는, 3 이상의 홀수개 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 수신장치.
- 제 6항에 있어서,상기 디맵핑수단은 대역폭 정보에 따라서 대응짓기를 수행하고, 상기 대역폭 정보는, 시스템에 마련되어 있는 가변대역폭의 각각과 널 서브캐리어의 대응관계를 나타내는 것을 특징으로 하는 수신장치.
- 시스템에 마련된 복수의 대역폭 중에서 선택된 대역폭에서 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDM) 방식의 통신을 수행하기 위한 수신방법에 있어서,무선 수신된 시계열 신호를 주파수영역의 데이터군으로 변환하는 푸리에 변환하는 단계;상기 데이터군 중의 데이터를 복원용 데이터로서 개개의 서브캐리어에 대응짓는 디맵핑 단계; 및상기 복원용 데이터로부터 송신 데이터를 복원하는 단계;를 가지며,상기 디맵핑 단계에서는, 주파수축 상에서 등간격에 위치하는 소정의 복수의 서브캐리어와는 다른 서브캐리어에 대응지어져 있는 데이터가 복원용 데이터로서 출력되는 것을 특징으로 하는 수신방법.
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