CN1574771A - 使用超宽带宽通信系统的室内局域网 - Google Patents
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Abstract
提供用超宽带宽(UWB)通信系统的室内局域网(LAN)系统。室内LAN系统包括至少一个远程终端,包含UWB模块变换要传输的数字信号为超宽带宽的模拟信号,并通过远程终端的天线无线的传输变换的模拟信号。UWB模块通过天线接收超宽带宽的模拟信号,并变换接收的模拟信号为数字信号。室内LAN系统还包括至少一个访问点,与在相应区域的远程终端执行基于USB的无线通信。访问点适应于接收来自远程终端传输的超宽带宽的模拟信号并变换接收的模拟信号为光信号。
Description
技术领域
本发明涉及局域网(LAN)系统。尤其涉及用超宽带宽通信系统的数据率为10到100Mbps等级室内的LAN系统。
背景技术
通常,UWB通信系统是无线通信技术,其中,在短距离范围内以低功率在宽频譜上传输大量的数字数据。LAN系统是能在如室内区域的局部区域例如在家中,办公室或医院,执行相互通信的网络系统。近来,开发了用无线LAN的LAN系统,现在已经用于商业的无线方式传输和接收数据。最近,对扩充在LAN系统中无线LAN的传输带宽所作的努力适应于射频数据的不断地增加,这通常地以几何级数的比率增加。
在目前的这些情况中,用2.4GHz等级的ISM(工业,科学和医学)带宽,LAN系统的无线LAN通常使用能提供22Mbps最大数据速率的技术。近来,也开发了提供在5GHz带宽,最大数据速率为54Mbps的技术,提高了无线LAN的数据速率。最近,正在开发提供更高数据速率的毫米波段(30到300GHz)的无线LAN技术。
商业上的无线LAN通信系统通常适应于使用2.4GHz或5GHz带宽的射频(RF)作为载波频率,并在载波频率中加载数据时传输数据。此通信系统提供的最大数据速率约54Mbps。然而,在此无线LAN通信系统中,数据与包含在其中的需要的附加信息一起传输,因此,引起实际数据速率下降到提供的数据速率的一半或更少。
由于数据速率的减少,在大量用户连接到LAN系统并同时使用无线LAN进行通信的情况中,用户的数量(通信线路的数量)降低了数据速率。即,大量用户通信的地方,使用无线LAN的LAN系统增加了高速传输数据的难度。
因此,使用有更高数据速率的无线LAN的LAN系统需要感谢当前可用到的技术。然而,由FCC向各通信公司签发许可证可得到的通信频带已经耗尽,所以几乎不可能对LAN系统分配新的RF频率带宽执行100Mbps或更高的高数据速率的无线通信。作为选择,正开发用30GHz或60GHz的毫米波段(30到300GHz)的高速无线通信系统,但是。其中有一个问题,由于小的毫米波介质的特性,相关部分是很难开发的,而且相关的通信设备的成本高于较长波长的系统。因此,用毫米波建立无线LAN的高速率无线通信的LAN系统不适应于家庭或小规模办公室的环境,因为他们需要低成本的,不覆盖很多用户的网络系统的实际结构。
图1是提供高速无线通信的典型常规LAN系统的结构原理框图。如图所示,LAN系统包括第一区域10和第二区域30,分别有大量远程终端12和32,大量访问点(AP)20和40,和中央单元50。
第一和第二远程终端12和32是通信源,适应于传输信号到与外部终端通信的各第一和第二访问点20和40。
第一和第二访问点20和40各自适应于与有线网和无线网的互相连接,提供无线终端和有线终端之间的接口,使得数据之间能够传输和接收。第一和第二访问点20和40的作用是延伸了整个网络系统的通信范围。因此,以对移动电话同样的方式,在移动时,终端12和32能在访问点20和40之间漫游而维持与之连接。终端12和32也作为无线基站。即,访问点20和40各自有天线的功能,射频信号处理/管理功能,和有线网/无线网接口功能。
中央单元50适应于执行从远程终端到终点切换数据的路由功能。
下面,讨论在第一区域10的第一远程终端12和在第二区域30的第二远程终端32之间的通信过程。各远程终端12和32及各访问点20和40以无线的方式互相通信,各访问点20和40及中央单元50以有线的方式互相通信。
第一远程终端12由变换数字信号为超宽带宽的模拟信号执行D/A功能,通过它的天线,变换的模拟信号无线的传输到管理第一区域网络通信的第一访问点20。最后,第一远程终端12包括UWB模块14。
第一访问点20随后接收来自第一远程终端12无线传输的超宽带宽的模拟信号。然后接收的模拟信号变换为数字信号。最后,第一访问点20有线的传送变换的数字信号到中央单元50。为了执行前述的步骤,第一访问点20包括低噪声放大器22,UWB模块24和传输模块26。
低噪声放大器22放大在第一访问点20的天线接收的超宽带宽的模拟信号(有低噪声产生),提升其信噪比。UWB模块24变换超宽带宽的低噪声放大的模拟信号为数字信号。传输模块26有线的传送由UWB模块24变换的数字信号到中央单元50。
然后中央单元50接收来自第一访问点20传送的数字信号。接收的数字信号再传送到终点。为了执行前述的步骤,中央单元50包括传送模块52和路由设置模块54。
传送模块52首先接收来自各访问点20和40传送的数字信号,然后再传送接收的数字信号到相应于从路由设置模块54的控制命令的目的远程终端。路由设置模块54确定接收的数字信号要传送的终点,然后根据确定的结果建立数字信号传送的路径,然后控制传送模块52沿建立的传送路径传送数字信号。例如,这里传送路径可以是从第一远程终端12到第二远程终端32。在这点上,响应来自路由设置模块54的控制命令,传送模块52传送数字信号到管理第二远程终端32所在的第二区域的网络通信的第二访问点40。
在第二访问点40,传输模块46接收来自中央单元50的数字信号,并传送接收的数字信号到UWB模块44。UWB模块44变换来自传输模块46的数字信号为超宽带宽的模拟信号。随后,最近变换的UWB通过低噪声放大器42和第二访问点40的天线无线的传输到第二远程终端32。在第二远程终端32UWB模块34通过第二远程终端32的天线接收来自第二访问点40传输的超宽带宽的模拟信号,变换接收的模拟信号为数字信号。完成变换后,第二远程终端32的第二访问点40发送变换的数字信号到第二远程终端32提供相关的信号处理模块(没有显示)。
然而,上述的常规网络系统有几个缺点,其中访问点20和40各自必须有由低噪声放大器22或42,UWB模块42或44以及传送模块26或46组成的复杂的结构。此外,由于为了执行所有要求的功能需要的复杂结构,访问点20和40有高的生产成本。
发明内容
因此,考虑到上述的问题研究了本发明,本发明的目的是提供一种室内LAN系统,能用超宽带宽的信号执行100Mbps等级的局域高数据率的无线通信。
本发明的另一目的是提供一种室内LAN系统,能用超宽带宽的信号执行100Mbps等级的局域高数据率的无线通信,并有由区域管理小规模的LAN的简单和不贵的访问点。
由提供室内局域网(LAN)系统可完成本发明上述的(和其它的)目的,其包括至少一个包含有超宽带宽的(UWB)模块的远程终端,变换要传输的输入数字数据为超宽带宽的模拟信号。远程终端通过远程终端的天线也无线的传输变换的模拟信号,UWB模块通过天线接收超宽带宽的模拟信号。接收的模拟信号随后变换为数字信号。也有至少一个访问点执行与在相应区域的远程终端基于USB的无线通信;访问点接收来自远程终端传输的超宽带宽的模拟信号并变换接收的模拟信号为光信号。中央单元通过光缆连接访问点,因此中央单元(i)接收访问点变换的光信号,(ii)变换接收的光信号为数字信号,(iii)确定变换的数字信号的终点,(iv)传送数字信号到确定的终点。
访问点可优选的包括光发送器和光接收器。光发送器接收来自远程终端传输的超宽带宽的模拟信号,变换接收的模拟信号为光信号,并通过光缆发送变换的光信号到中央单元。然后光接收器接收来自中央单元传送的光信号,变换接收的光信号为超宽带宽的模拟电信号,并无线的传送变换的模拟电信号到确定的终点的远程终端。
可优选的,中央单元包括光发送器/接收器模块,UWB模块和路由模块。光发送器/接收器模块接收来自光发送器的光信号,变换接收的光信号为电信号,并传送变换的电信号到UWB模块。UWB模块接收光发送器/接收器模块变换的电信号,变换接收的电信号为数字信号,传送变换的电信号到路由模块。路由模块从数字信号确定由UWB模块变换的数字信号的终点,基于确定的结果建立数字信号的传送路径,向UWB模块发送有包括关于传送路径信息的数字信号。
此外,UWB模块变换由路由模块建立的包括关于传送路径信息的数字信号为超宽带宽的模拟电信号,并传送变换的模拟电信号到光发送器/接收器模块。光发送器/接收器模块变换由UWB模块变换的模拟电信号为光信号,并传送变换的光信号到访问点作网络管理,终点远程终端相应于传送路径信息属于的网络。
另一方面,根据来自由UWB模块变换的数字信号确定数字信号的终点不是由通过光缆与中央单元连接的访问点管理的网络中的终端,路由模块传送包括传送路径信息的数字信号到与中央单元连接的室外网络,并适用于管理相应于传送路径信息终点的远程终端的通信。
根据本发明的范围,可以用UWB通信系统和光通信系统不用分别地分配RF频带的频率,构建有100Mbps等级数据率的高速室内无线网,因此增加特殊频带的使用。此外,在用超宽带宽信号配置LAN的情况中,访问点装备有光发送器/接收器模块,通过光缆传送输入的超宽带宽信号到中央单元。因此,访问点可降低成本和简化结构。此外,由实现UWB通信系统的各子网并通过光缆与中央单元连接,可以用UWB通信系统构建能在约10米范围内实现局域传输的,有100Mbps等级数据速率的高速室内无线网。在这点上,在各子网提供的访问点由光发送器/接收器模块组成,因此它能传送从连接的远程终端接收的超宽带宽的模拟信号到中央单元,如其所是的光信号形式。因此,必须安置在各个子网中的访问点装备有低成本的光发送器/接收器模块,因此,用UWB通信系统以低的成本构建室内网络系统成为可能。
附图说明
参考附图从下面的详细描述可以清楚的了解本发明的上述和其它目的,特征和其它优点。
图1是显示高速无线通信的常规LAN系统的结构原理框图;
图2是显示根据本发明的用超宽带宽信号的高速LAN系统的优选实例的框图;
图3是显示使用图2的优选特征构建LAN系统的例子的框图。
具体实施方式
现在,参考附图详细描述本发明的优选特征。在附图中,即使在不同的附图中描述,同样或相似的部件用同样的参考数字表示。在下面的描述中,种种特殊的部件如各种分离电路的部件只为了说明而显示,不作限制。因此本领域技术人员应了解发明不限于显示的特殊硬件,还有可用于实践本发明的,不偏离本发明的精神和特征的等同的电路。本领域技术人员意识到本发明可以不用上述的特殊部件实现。
参考图2,显示根据本发明用超宽带宽信号形成高速LAN系统的优选特征的框图。
如在图2中所示,高速LAN系统包括安置在第一区域100的第一远程终端120和第一访问点140。在第二区域200,安置第二远程终端220和第二访问点240。中央单元400与两个区域通信,并对输入信号提供通信。
在第一区域100中,由安置在第一远程终端的UWB模块,第一远程终端120将要传输的输入数字信号变换为超宽带宽的模拟信号。此外,第一远程终端通过它的天线121也无线的传送变换的模拟信号。
第一访问点140适应于接收来自远程终端120的第一UWB模块122无线传送的超宽带宽的模拟信号。反过来,第一访问点传送接收的模拟信号到中央单元400。优选的,各访问点140和240和中央单400通过通信介质如光缆互相连接。
第一访问点140包括转换输入电信号为光信号的光发送器/接收器模块142。相反的,模块142也转换输入光信号为电信号。光发送器/接收器模块142包括光发送器144和光接收器146。
光发送器144作用为转换输入电信号或在第一访问点140的天线接收的超宽带宽的模拟信号为光信号,并通过传输介质或光缆,转换的光信号以模拟的方式传输到中央单元400。
光接收器146作用为接收来自中央单元400传输的光信号,并转换接收的光信号为电信号。转换的电信号通过第一访问点140的天线以模拟的方式无线的传输到位于第一区域的远程终端。
中央单元400包括光发送器/接收器模块420,UWB模块440和路由设置模块460。
分别使用在特殊的情况中安置在发送器/接收器模块420中的光发送器422和光接收器424,光发送器/接收器模块420转换输入电信号为光信号和输入光信号为电信号。
光发送器422作用为接收来自UWB模块440的超宽带宽的模拟电信号,转换接收的电信号为光信号,并传输转换的光信号到在相应的路径上访问点。
光接收器424作用为接收来自在第一访问点140的光发送器144传输的模拟光信号,转换接收的光信号为电信号,并发送转换的电信号到UWB模块440。
UWB模块440作用为接收来自光发送器/接收器模块420的光接收器424的模拟电信号,转换接收的电信号为数字信号,并发送转换的数字信号到路由设置模块460。UWB模块440也作用为接收来自路由设置模块460的数字信号,转换接收的数字信号为超宽带宽的模拟信号,并发送转换的模拟信号到光发送器/接收器模块420。在这点上,由UWB模块440转换的超宽带宽的模拟信号是电信号。因此,对接收的来自UWB模块440的超宽带宽的模拟电信号,光发送器/接收器模块420的光发送器422转换接收的电信号为光信号,并通过传输介质或光缆,发送转换的光信号到相应的访问点。
路由设置模块460作用为接收来自UWB模块440的数字信号。此外,路由设置模块也作用为分析接收的数字信号确定终点远程终端属于的区域。此外,根据分析的结果建立数字信号之间的传输路径,因此传输数字信号到管理终点远程终端属于的区域的网络的访问点。确定的由第一远程终端120希望的终点是连接外部网络的特殊终端,换言之不与LAN连接,路由设置模块460传送以上的数字信号到外部网络,因此特定的终端能接收数字信号。
在本发明实例中,为了说明,从第一远程终端120传输的超宽带宽的数据的终点描述为位于LAN的第二区域的第二远程终端。
在这点上,从接收的数字信号分析结果确定数字信号的终点是第二远程终端220,路由设置模块460基于确定的结果建立数字信号的传输路径。因此路由设置模块460向UWB模块440发送在其中包含有最后路由信息的数字信号。UWB模块440接收来自路由设置模块460发送的包含路由信息的数字信号,转换接收的数字信号为超宽带宽的模拟信号,并发送转换的模拟信号到光发送器/接收器模块420。
如果光发送器/接收器模块420的光发送器422接收来自UWB模块440的超宽带宽的模拟信号,然后转换接收的模拟信号,或电信号为光信号并发送转换的光信号到第二访问点240。
第二访问点240包括光发送器/接收器模块242,其具有执行如在第一访问点140同样功能的光发送器244和光接收器246。在第二访问点240的光接收器246接收来自中央单元400的光发送器/接收器模块420传输的光信号,转换接收的光信号为电信号,并通过第二访问点240的天线无线的传输转换的电信号到第二远程终端220。由通过第二远程终端220的天线接收来自第二访问点240传输的电信号或超宽带宽的模拟信号,第二远程终端220的UWB模块220转换接收的模拟信号为数字信号,然后发送转换的数字信号到第二远程终端220提供的相连的信号处理模块。因此,在第二访问点的部件的运作相似于在第一访问点的部件的运作。
因此,在用超宽带宽信号配置LAN的情况中,特殊的访问点配备有光发送器/接收器模块,通过光缆传输输入超宽带宽信号到中央单元400。因此,访问点可以是低成本和简单结构的。
图3是显示使用在图2的优选特征构建LAN系统的例子的框图。如附图所示,用UWB通信系统的室内光无线网可划分成两个区域。第一区域是基于UWB通信系统连接远程终端120a,220a,220b及320b和访问点140,240及340之间的无线网区域。第二区域是连接访问点140,240及340和室内中央单元400之间的光网络区域。中央单元400通过FTTH(光纤到家)连接外部网络。
示于图3的特殊例子中无线网区域根据访问点140,240及340各自管理的范围分成第一区域100,第二区域200和第三区域300。第一区域100,第二区域200和第三区域300称为子网。
在第一区域100中,第一访问点140与基于UWB通信系统的远程终端或投影器放映机120a无线通信。在第二区域200中,第二访问点240与远程终端或电视接收机220a,和基于UWB通信系统的远程终端或笔记本电脑220b无线通信。在第三区域300中,第三访问点340与远程终端或计算机320a和基于UWB通信系统的远程终端或传真机320b无线通信。
中央单元连接与各访问点140,240及340通过光缆互相连接。因此,访问点140,240及340各自接收来自相应的远程终端120a,220a,220b及320b之一的超宽带宽的模拟信号,转换接收的模拟信号为光信号而非数字信号,并传输转换的光信号到中央单元400。
因此,由实现UWB通信系统的各子网100,200和300并通过光缆与中央单元连接,用UWB通信系统可以构建能在约10米范围内实现局域传输的,有100Mbps等级数据速率的高速室内无线网。在此连接中,分别在子网100,200和300中装备的访问点140,240和340各自由光发送器/接收器模块组成,因此它能传送来自相应远程终端120a,220a,220b及320b之一接收的超宽带宽的模拟信号到中央单元,以它原来的光信号形式。因此,必须安置在各自子网中的访问点装备有低成本的光发送器/接收器模块,因此,用UWB通信系统以低的成本构建室内网络系统成为可能。
以上的描述很显然,根据本发明应当理解,可以用UWB通信系统和光通信系统不用分别地分配RF频带的频率,构建有100Mbps等级数据率的高速室内无线网,因此增加频带的使用。
此外,在用超宽带宽信号配置LAN的情况中,访问点装备有光发送器/接收器模块,通过光缆传送输入的超宽带宽的信号到中央单元。因此,访问点可降低成本和简化结构。
因此,由实现UWB通信系统的各子网并通过光缆与中央单元连接,用UWB通信系统可以构建能在约10米范围内实现局域传输的,有100Mbps等级数据速率的高速室内无线网。
在这点上,在各子网提供的访问点由光发送器/接收器模块组成,因此它能传送来自连接的远程终端接收的超宽带宽的模拟信号到中央单元,如其所是的光信号形式。因此,必须安置在各自子网中的访问点装备有低成本的光发送器/接收器模块,因此,用UWB通信系统以低的成本构建室内网络系统成为可能。
虽然为了说明给出了本发明的优选实例,本领域技术人员在不偏离所附权利要求中给出的精神和范围内可进行修改,增删。
Claims (12)
1.一种室内局域网系统,包括:
至少第一远程终端,包括:
(i)超宽带宽变换模块,用于把从至少第一远程终端以超宽带宽传输的输入数字数据变换为模拟数据,
(ii)与UWB模块连接的天线,用于无线的以超宽带宽传输来自远程终端的UWB模块变换的模拟信号;
其中,UWB模块适应于通过天线接收超宽带宽模拟信号,并变换接收的模拟信号为数字信号;
至少第一访问点与在相应的区域的第一远程终端执行基于USB的无线通信,访问点接收来自第一远程终端传输的超宽带宽的模拟信号,并变换接收的模拟信号为光信号;
中央单元,通过光缆与第一访问点通信,中央单元接收由访问点变换的光信号,并变换接收的光信号为数字信号,确定变换的数字信号的终点,并传输数字信号到确定的终点。
2.根据权利要求1所述的室内LAN系统,其特征在于访问点包括:
访问点光发送器,接收来自第一远程终端传输的超宽带宽的模拟数据,变换接收的模拟信号为光信号,并通过光缆传输变换的光信号到中央单元;
访问点光接收器,接收来自中央单元传输的光信号,变换接收的光信号为超宽带宽的模拟电信号,并无线的传输变换的模拟电信号到确定的终点的远程终端。
3.根据权利要求2所述的室内LAN系统,其特征在于中央单元包括:
中央单元光发送器/接收器模块,接收来自第一访问点光发送器的光信号,并变换接收的光信号为电信号;
中央单元UWB模块,接收光发送器/接收器模块变换的电信号,并变换接收的电信号为数字信号;
路由模块,确定由UWB模块从数字信号变换的数字信号的终点,基于确定的结果建立数字信号的传送路径,并发送包含在其中有关于传送路径信息的数字信号到UWB模块。
4.根据权利要求3所述的室内LAN系统,其特征在于:
中央单元UWB模块,适应于变换包含在其中由路由模块建立的传送路径信息的数字信号为超宽带宽的模拟电信号,并发送变换的模拟电信到中央单元光发送器/接收器模块;
中央单元光发送器/接收器模块,适应于变换由UWB模块变换的模拟电信号为光信号,并传送变换的光信号到第一访问点,管理对应传送路径信息的终点远程终端所属的网络。
5.根据权利要求3所述的室内LAN系统,其特征在于根据由中央单元UWB变换的数字信号确定,数字信号的终点不是通过光缆与中央单元连接的访问点管理的网络的终端,路由模块适传送包含传送路径信息的数字信号到与中央单元连接的室外网络,管理相应于传送路径信息的终点的远程终端的通信。
6.一种提供室内局域网系统的方法,包括步骤:
(a)提供至少第一远程终端,包括:
(i)超宽带宽变换模块,变换来自至少第一远程终端以超宽带宽传输的输入数字数据为模拟数据,
(ii)与UWB模块连接的天线,从远程终端的UWB模块无线的超宽带宽的传输变换的模拟信号;
其中,UWB模块适应于通过天线以超宽带宽接收模拟信号,并变换接收的模拟信号为数字信号;
(b)由至少第一访问点与在相应的区域的第一远程终端执行基于USB的无线通信,访问点接收来自第一远程终端传输的超宽带宽的模拟信号,并变换接收的模拟信号为光信号;
(c)提供中央单元,通过光缆与第一访问点通信,中央单元接收由访问点变换的光信号,并变换接收的光信号为数字信号,确定变换的数字信号的终点,并传输数字信号到确定的终点。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于还包括:
(b)(i)提供访问点光发送器,接收来自第一远程终端传输的超宽带宽的模拟数据,变换接收的模拟信号为光信号,并通过光缆传输变换的光信号到中央单元;
(b)(ii)提供访问点光接收器,接收来自中央单元传输的光信号,变换接收的光信号为超宽带宽的模拟电信号,无线的传输变换的模拟电信号到确定的终点的远程终端。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:
由中央单元UWB模块接收来自第一访问点光发送器的光信号,并由中央单元光发送器/接收器模块变换接收的光信号为电信号;
由中央单元UWB模块接收光发送器/接收器模块变换的电信号,并变换接收的电信号为数字信号;
由路由模块确定由UWB模块从数字信号变换的数字信号的终点,建立基于确定结果的数字信号的传送路径,并发送包含在其中有关于传送路径信息的数字信号到UWB模块。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于:
中央单元UWB模块,适应于变换包含在其中由路由模块建立的传送路径信息的数字信号为超宽带宽的模拟电信号,并发送变换的模拟电信到中央单元光发送器/接收器模块;
中央单元光发送器/接收器模块,适应于变换由UWB模块变换的模拟电信号为光信号,并传送变换的光信号到第一访问点,管理终点的远程终端相应于传送路径信息所属的网络。
10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于:根据中央单元UWB变换的数字信号确定,数字信号的终点不是在通过光缆与中央单元连接的访问点管理的网络中的终端,路由模块传送包含传送路径信息的数字信号到与中央单元连接的室外网络,管理相应于传送路径信息的终点的远程终端的通信。
11.一种室内LAN系统,包括:
有各节点管理范围的子网的第一区域,第二区域和第三区域;
第一访问点,第二访问点和第三访问点,各第一,第二和第三访问点与各自的区域连接;
中央单元,与第一,第二和第三区域以及外部网络通信;
其中,各子网和各个节点通过超宽带宽通信;
其中,各子网通过光纤和中央单元通信;
其中,各访问点包括光发送器/接收器模块,变换来自第一,第二和第三区域之一或中央单元的光通信和变换通信为模拟UWB信号,以便与至少一个节点通信。
12.根据权利要求11的系统,其特征在于中央单元和外部网络通过光纤到家(FTTH)系统通信。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |