JP2004207791A - 広帯域無線送信装置および広帯域無線受信装置およびその方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高速データ送信時、制御回路100はスイッチ102にパルス変調器104側を選択させる。低速データ送信時、スイッチ102にスペクトル拡散器103側を選択させる。これにより低速なデータにのみスペクトル拡散を適用する。高速データ受信時、制御回路150はスイッチ152にパルス復調器154側を選択させる。低速データ受信時、スイッチ152にスペクトル逆拡散器153側を選択させる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、パルス位置変調に関し、特に高い伝送レートのチャネルにこの高い伝送レートよりも低い伝送レートのチャネルを多重する広帯域無線送信装置および広帯域無線受信装置およびその方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
レーダー等に古くから利用されている無線通信システムは、パルスを利用することで非常に広い周波数帯に信号を分散させ、ノイズに埋もれた形で通信を行っていた。このように広帯域のパルス通信は、低いレベルで周波数軸上に信号が分散されているため、他の通信システムに対する干渉が小さいと言われている。また、パルス間隔が非常に小さいために高速なデータ伝送が可能である。
【0003】
そして近年では通信の高速・大容量化にともない、スペクトル拡散や広帯域パルス通信のような優れた技術を民生用に利用する動きが出ている。特に広帯域パルス通信においては、UWB(Ultra Wide Band)としてパーソナルエリアネットワーク(PAN:Personal Area Network)の用途で用いる技術として注目されている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
米国FCCでは、既にUWBの利用を認可しており、日本でも標準化の動きが活発になってきた。
一方、無線通信においては、切迫した無線周波数の有効利用をはかるために様々な多重方式が検討されている。周波数でユーザーを区別するFDMAや、日本のPDCなどに使われている時間で区別するTDMA、第三世代セルラの標準であるCDMAなどがそれにあたる。
【0005】
現在のUWBにおいては、多重に関する規定が特に存在しないため、多重を行う場合には既存のFDMA、TDMA、CDMA等と組み合わせることが考えられる。時間や周波数の有効利用という観点からすれば、CDMAは優れた多重方式であると言えるが、他ユーザーからの干渉量が容量を左右する。また、拡散率を大きくすれば、他のユーザーに与える干渉は低減するが、伝送できるデータ量は低下する。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−308899公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の広帯域無線送信装置および広帯域無線受信装置およびその方法においては、パルス位置変調が有力とされているため、多重方式として優れているCDMAをそのまま適用することができないという問題があった。また、CDMAで多重する場合には、拡散率に応じて伝送レートが低下するという問題があった。
【0008】
この発明は、パルスを用いた広帯域無線通信において高速なデータと低速なデータを多重することができる広帯域無線送信装置および広帯域無線受信装置およびその方法を提供することを目的とする。
【0009】
また、この発明は低速データも高速データも同じパルス間隔の変調器を用いることができ、装置のオーバーヘッドを低減することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明の請求項1においては、パルスを用いて広帯域な無線通信を行う広帯域無線送信装置において、送信するデータ系列が入力されるデータ系列入力手段と、このデータ系列入力手段から入力された前記データ系列に所定の符号を乗算することにより、拡散されたデータ系列を得る拡散手段と、この拡散手段から入力された前記データ系列をパルス変調するパルス変調手段と、このパルス変調手段によりパルス変調された信号を送信する送信アンテナを備えたことを特徴とする広帯域無線送信装置を提供する。
【0011】
また、上記の目的を達成するために、この発明の請求項3においては、パルスを用いて広帯域な無線通信を行う広帯域無線受信装置において、送信するデータ系列が入力されるデータ系列入力手段と、前記データ系列入力手段から入力された前記データ系列に所定の符号を乗算することにより、拡散されたデータ系列を得る拡散手段と、前記拡散手段から入力された前記データ系列をパルス変調するパルス変調手段と、このパルス変調手段によりパルス変調された信号を送信する送信アンテナを備えた広帯域無線送信装置からの送信信号が入力される受信アンテナと、この受信アンテナにより受信した信号をパルス復調するパルス復調手段と、このパルス復調手段によりパルス復調された信号をスペクトル逆拡散するスペクトル逆拡散手段とを備えたことを特徴とする広帯域無線受信装置を提供する。
【0012】
このように低速なデータにのみスペクトル拡散を適用することで、高速データの伝送レートはそのままで低速データを多重することができる。また、低速データも高速データも同じパルス間隔の変調器を用いることができ、装置のオーバーヘッドを低減することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る広帯域無線通信装置の構成を示す図である。図1(a)は送信系、図1(b)は受信系の構成を示している。一般に広帯域無線通信装置は送信系および受信系の両方を搭載している。
【0014】
本実施の形態の説明においては、例えば数百M[bps]の高い伝送レートを必要とする2台の広帯域無線通信装置1−1,1−2の組と、より低速な伝送レートで通信を行う2台の広帯域無線通信装置2−1,2−2の組が存在し、計4台の広帯域無線通信装置が2台ずつ組となり、2組の間では非同期で通信を行っていると仮定する。このような場合、多重方式の規定がなければ、広帯域無線通信装置1の情報(以下、情報1と記す)と広帯域無線通信装置2の情報(以下、情報2と記す)は、衝突もしくは干渉するため正しくデータを復号することができない。しかし本発明においては、このような場合にも情報1の伝送レートを下げることなく情報2を多重することが可能となる。
【0015】
まず図1(a)の送信系について説明する。
図1(a)において、制御回路100は、各種送信系の各ブロックを制御する制御回路である。データ発生器101は生成したデータをスイッチ102へ出力する。
制御回路100は、データ発生器101が生成したデータが情報1のように高い伝送レートを必要とするものであれば、スイッチ102がパルス変調器104側を選択するための制御信号をスイッチ102へ出力する。この制御信号によりスイッチ102はパルス変調器104側を選択する。これによりパルス変調器104はデータ発生器101により生成されたデータをパルス変調する。このパルス変調された信号はアンテナ105を介して空中へ放射される。
【0016】
また、制御回路100は、データ発生器101が生成したデータが情報2のように低い伝送レートのものであれば、スイッチ102がスペクトル拡散器103側を選択するための制御信号をスイッチ102へ出力する。この制御信号によりスイッチ102はスペクトル拡散器103側を選択する。これによりパルス変調器104はスペクトル拡散器103によりスペクトル拡散されたデータをパルス変調する。このパルス変調された信号はアンテナ105を介して空中へ放射される。
【0017】
次に図1(b)の受信系について説明する。
図1(b)において、アンテナ151は、放送系により空中へ放射された信号を受けパルス復調器152へ出力する。
制御回路150は、各種受信系の各ブロックを制御する制御回路であり、高い伝送レートを必要とするデータを送信している広帯域無線通信装置とデータ通信するときには、スイッチ154がパルス復調器152側を選択するための制御信号をスイッチ154へ出力する。この制御信号によりスイッチ154はパルス復調器152側を選択する。これによりパルス復調器152でパルス復調された信号がデータ復号器155へ供給される。データ復号器155はスイッチ154を介してパルス復調器152から入力された信号をデータ復号する。このデータ復号により元の高い伝送レートを必要とするデータへと戻る。
【0018】
また、制御回路150は、低い伝送レートのデータを送信している広帯域無線通信装置とデータ通信するときには、スイッチ154がスペクトル逆拡散器153側を選択するための制御信号をスイッチ154へ出力する。この制御信号によりスイッチ154はスペクトル逆拡散器153側を選択する。これによりパルス復調器152でパルス復調され、更にスペクトル逆拡散器153によりスペクトル逆拡散された信号がスイッチ154を介してデータ復号器155へ供給される。データ復号器155はスイッチ154を介してスペクトル逆拡散器153から入力された信号をデータ復号する。このデータ復号により元の低い伝送レートのデータへと戻る。
【0019】
次に、このように構成された広帯域無線通信装置の動作について図2も用いて詳細に説明する。
ここで、情報1の伝送レートを512M[bps]、情報2の伝送レートを1M[bps]、拡散前のピーク電力が同じであると仮定すると、情報2はスペクトル拡散器103により拡散率512で拡散され、スペクトラム密度は情報1に比べて512分の1(−27[dB])となる(図2(a)参照)。
【0020】
このようにして複数台の広帯域無線通信装置により高速データの情報1の伝送と、低速データの情報2の伝送が多重されると、低速データの情報2を受信している広帯域無線通信装置では、低速データの情報2をスペクトル逆拡散器153でスペクトル逆拡散した際に、高速データの情報1からの干渉が大きく、低速データの情報2を検出することが不可能となる。
【0021】
しかし、もし情報2の拡散前のピーク電力が情報1の4倍とし、情報2をスペクトル拡散器103により同じく拡散率512で拡散すると、スペクトラム密度は情報1に比べて128分の1(−21[dB])となる。情報2の拡散前のピーク電力が4倍となった分、情報2が情報1に与える干渉は大きくなるが、情報2を検出することは可能となる(図2(b)参照)。しかし、情報2が情報1に与える干渉については、情報2の拡散後のスペクトル密度が十分に小さければさほど問題とならない。
【0022】
このため制御回路100,150は、情報2について、高速データへの干渉が小さく、なおかつ情報2の信号が検出できるような電力設定を行う。
このように低速なデータをスペクトル拡散した後パルス変調して送信することにより、高速なデータとの同時送受信が可能となる。
また、低速データが高速データに与える干渉量が小さい場合は、拡散符号の識別により、更に他の広帯域無線通信装置の低速データを多重することができる。
(第2の実施の形態)
第2の実施の形態は、第1の実施の形態と比較してパルス位置変調を用いている点が異なる。
また、情報1と情報2に関して、情報2を受信側で取り出せるよう信号電力と拡散率を図2に示す通り工夫するのは第1の実施の形態と同じである。
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る広帯域無線通信装置の構成を示す図である。図3(a)は送信系、図3(b)は受信系の構成を示している。一般に広帯域無線通信装置は送信系および受信系の両方を搭載している。
【0023】
図3で、図1と同じものについては同一符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
図3(a)は、図1(a)と比べてパルス変調器104がパルス位置変調器304となっている点が異なっている。
まず図3(a)の送信系について説明する。
データ発生器101が生成したデータが情報1のように高い伝送レートを必要とするものであれば、パルス位置変調器304はデータ発生器101により生成されたデータをパルス位置変調する。このパルス位置変調された信号はアンテナ105を介して空中へ放射される。
【0024】
また、データ発生器101が生成したデータが情報2のように低い伝送レートのものであれば、
パルス位置変調器304はスペクトル拡散器103によりスペクトル拡散されたデータをパルス位置変調する。このパルス位置変調された信号はアンテナ105を介して空中へ放射される。
【0025】
次に図3(b)の受信系について説明する。
図1(b)において、アンテナ351は、放送系により空中へ放射された信号を受けパルス位置復調器352へ出力する。
制御回路350は、各種受信系の各ブロックを制御する制御回路であり、高い伝送レートを必要とするデータを送信している広帯域無線通信装置とデータ通信するときには、スイッチ354がパルス位置復調器352側を選択するための制御信号をスイッチ354へ出力する。この制御信号によりスイッチ354はパルス位置復調器352側を選択する。これによりパルス位置復調器352でパルス位置復調された、パルス位置に応じた2つの信号が判定器355へ供給される。判定器355は、パルス位置復調器352から入力された2つの信号から大きい方の信号を選択し、この選択した大きい方の信号をデータ復号器356へ出力する。データ復号器356はスイッチ354を介してパルス位置復調器352から入力された信号をデータ復号する。このデータ復号により元の高い伝送レートを必要とするデータへと戻る。
【0026】
また、制御回路350は、低い伝送レートのデータを送信している広帯域無線通信装置とデータ通信するときには、スイッチ354がスペクトル逆拡散器353側を選択するための制御信号をスイッチ354へ出力する。この制御信号によりスイッチ354はスペクトル逆拡散器353側を選択する。これによりパルス位置復調器352でパルス位置復調され、パルス位置に応じた2つの信号がスペクトル逆拡散器353へ供給される。
【0027】
この2つの信号の一方は送信データが“0”としてサンプリングされた信号であり、他方は送信データが“1”としてサンプリングされた信号である。
スペクトル逆拡散器353は、パルス位置復調器352から入力された2つの信号についてそれぞれスペクトル逆拡散し、このスペクトル逆拡散した2つの信号をスイッチ354を介して判定器355へ供給する。
【0028】
判定器355は、パルス位置復調器352から入力された2つの信号から相関の大きい方の信号を選択し、この選択した相関の大きい方の信号をデータ復号器356へ出力する。このように相関が大きく正しい方の信号が、最終的にデータ復号器356へ供給される。
【0029】
データ復号器356はスイッチ354を介してパルス位置復調器352から入力された信号をデータ復号する。このデータ復号により元の低い伝送レートのデータへと戻る。
【0030】
このように低速なデータをスペクトル拡散した後パルス変調して送信することにより、高速なデータとの同時送受信が可能となる。
また、低速データが高速データに与える干渉量が小さい場合は、拡散符号の識別により、更に他の広帯域無線通信装置の低速データを多重することができる。
なお、上記第1の形態の送信系については、スイッチ102の位置を変え図4に示す通りにしても同様の効果を得ることができる。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、低速なデータをスペクトル拡散した後パルス変調して送信しているので、パルスを用いた広帯域無線通信において高速なデータと低速なデータを多重することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の広帯域無線送信装置および広帯域無線受信装置の構成を説明するための図。
【図2】本発明の広帯域無線送信装置および広帯域無線受信装置の動作を説明するための図。
【図3】本発明の広帯域無線送信装置および広帯域無線受信装置の構成を説明するための図。
【図4】本発明の広帯域無線送信装置の構成を説明するための図。
【符号の説明】
100,150,350…制御回路、101…データ発生器、102…スイッチ、103…スペクトル拡散器、104…パルス変調器、105,151,351…アンテナ、152…パルス復調器、153,353…スペクトル逆拡散器、154,354…スイッチ、155,356…データ復号器、304…パルス位置変調器、352…パルス位置復調器、355…判定器。
Claims (8)
- パルスを用いて広帯域な無線通信を行う広帯域無線送信装置において、
送信するデータ系列が入力されるデータ系列入力手段と、
このデータ系列入力手段から入力された前記データ系列に所定の符号を乗算することにより、拡散されたデータ系列を得る拡散手段と、
この拡散手段から入力された前記データ系列をパルス変調するパルス変調手段と、
このパルス変調手段によりパルス変調された信号を送信する送信アンテナを備えたことを特徴とする広帯域無線送信装置。 - 高速データ送信モードおよび前記高速データ送信モードよりも低速に送信を行う低速データ送信モードを有し、パルスを用いて広帯域な無線通信を行う広帯域無線送信装置において、
送信するデータ系列が入力されるデータ系列入力手段と、
前記低速データ送信モード時に、前記データ系列入力手段から入力された前記データ系列に所定の符号を乗算することにより、拡散されたデータ系列を得る拡散手段と、
前記高速データ送信モード時には前記データ系列入力手段から,前記低速データ送信モード時には前記拡散手段から入力された前記データ系列をパルス変調するパルス変調手段と、
このパルス変調手段によりパルス変調された信号を送信する送信アンテナを備えたことを特徴とする広帯域無線送信装置。 - パルスを用いて広帯域な無線通信を行う広帯域無線受信装置において、
送信するデータ系列が入力されるデータ系列入力手段と、前記データ系列入力手段から入力された前記データ系列に所定の符号を乗算することにより、拡散されたデータ系列を得る拡散手段と、前記拡散手段から入力された前記データ系列をパルス変調するパルス変調手段と、このパルス変調手段によりパルス変調された信号を送信する送信アンテナを備えた広帯域無線送信装置からの送信信号が入力される受信アンテナと、
この受信アンテナにより受信した信号をパルス復調するパルス復調手段と、
このパルス復調手段によりパルス復調された信号をスペクトル逆拡散するスペクトル逆拡散手段とを備えたことを特徴とする広帯域無線受信装置。 - 高速データ送信モードおよび前記高速データ送信モードよりも低速に送信を行う低速データ送信モードを有し、パルスを用いて広帯域な無線通信を行う広帯域無線受信装置において、
送信するデータ系列が入力されるデータ系列入力手段と、前記データ系列入力手段から入力された前記データ系列に所定の符号を乗算することにより、拡散されたデータ系列を得る拡散手段と、前記拡散手段から入力された前記データ系列をパルス変調するパルス変調手段と、このパルス変調手段によりパルス変調された信号を送信する送信アンテナを備えた広帯域無線送信装置からの送信信号が入力される受信アンテナと、
この受信アンテナにより受信した信号をパルス復調するパルス復調手段と、
前記低速データ送信モード時に、このパルス復調手段によりパルス復調された信号をスペクトル逆拡散するスペクトル逆拡散手段と、
前記高速データ送信モード時に前記パルス復調手段の出力を,前記低速データ送信モード時に前記スペクトル逆拡散手段の出力を最終的に受信信号として出力する出力手段とを備えたことを特徴とする広帯域無線受信装置。 - 前記パルス変調手段は、パルス位置変調することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の広帯域無線送信装置。
- 請求項5に記載の広帯域無線送信装置から送信された信号が入力される入力端と、
前記受信アンテナにより受信した信号をパルス位置復調し、このパルス位置復調した2つの信号を出力するするパルス位置復調手段と、
このパルス位置復調手段によりパルス位置復調された前記2つの信号をスペクトル逆拡散するスペクトル逆拡散手段と、
このスペクトル逆拡散手段によりスペクトル逆拡散された前記2つの信号の大きい方を選択し、この選択した信号を最終的に出力する選択手段とを備えたことを特徴とする広帯域無線受信装置。 - パルスを用いて広帯域な無線通信を行う広帯域無線送信方法において、
データ系列入力手段に送信するデータ系列が入力され、
拡散手段により、前記データ系列入力手段から入力された前記データ系列に所定の符号を乗算することにより、拡散されたデータ系列を得、
パルス変調手段により、前記拡散手段から入力された前記データ系列をパルス変調し、
送信アンテナにより、前記パルス変調手段によりパルス変調された信号を送信することを特徴とする広帯域無線送信方法。 - パルスを用いて広帯域な無線通信を行う広帯域無線受信方法において、
送信するデータ系列が入力されるデータ系列入力手段と、前記データ系列入力手段から入力された前記データ系列に所定の符号を乗算することにより、拡散されたデータ系列を得る拡散手段と、前記拡散手段から入力された前記データ系列をパルス変調するパルス変調手段と、このパルス変調手段によりパルス変調された信号を送信する送信アンテナを備えた広帯域無線送信装置からの送信信号が受信アンテナに入力され、
パルス復調手段により、前記受信アンテナにより受信した信号をパルス復調し、
スペクトル逆拡散手段により、前記パルス復調手段によりパルス復調された信号をスペクトル逆拡散することを特徴とする広帯域無線受信装置。
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- 2002-12-24 JP JP2002371265A patent/JP3808825B2/ja not_active Expired - Fee Related
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