CN102075948B - 在多小区体系结构下传输参考符号的方法及*** - Google Patents
在多小区体系结构下传输参考符号的方法及*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种在多小区体系结构下传输参考符号的方法及***,该方法包括:多小区体系结构包括至少一个多小区移动通信网,多小区包括至少两个占用相同频带资源的小区;该方法包括:参考符号从至少两个小区的不同天线上传输到一个或多个接收设备;至少两个小区的不同天线上发射的数据帧采用基于常幅度零自相关码CAZAC码的不同参考符号;每两个码长相同的CAZAC码使用的码种子Mi的差值M′与该CAZAC码的码长NF均为偶数,且M′/cof与NF/cof均为奇数;其中,i为自然数,cof为公因子。本发明通过传输本发明所规划设置的参考符号,有效抑制小区间信号干扰,从而有利于提高***容量。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域,尤其涉及一种在多小区体系结构下传输参考符号的方法及***。
背景技术
近年来,随着移动用户数据业务需求的不断增长,无线通信***正经历从第三代(3G)向后三代(B3G)的发展。当前,在世界各国的移动通信运营商和设备制造商正在积极推动第三代移动通信的商用化和市场化的同时,各国企业、大学及其它科研机构对于具有更高频谱利用率和提供更高速业务的B3G移动通信***的研发也已经展开。
为了最大化利用频谱资源并获取更高的投资收益,B3G移动通信***将比以往的***具有更高的频谱效率以支持更高数据速率(如100Mb/s以上)的业务。此外,移动通信***运营商期望在有限的带宽资源上以可接受的服务质量(QoS)同时支持更多的用户。因此,***设计者就必须面对更高***容量的挑战。
对于传统的蜂窝网,一般采用小区***的方法扩大***容量。当小区尺寸减少后,切换和小区间干扰增大,***信令的负担加重。为了提高***容量,提升用户体验,基于多小区的体系结构成为未来无线通信***体系结构研究的一个热点。多小区体系结构由使用相同频带资源的多个相邻的小区组成,其基本思想是天线分布在小区内的各个热点地区;***将选择与每个移动终端最近的分布式天线进行通信。相临小区使用相同的时频资源与其覆盖范围内的移动终端进行通信。
参考符号的规划与设计利用是B3G无线通信***设计中的一个重要问题。参考符号广泛应用于信道估计、同步等处理和过程。在信道估计中,每个用户被分配不同的参考符号(如导频码),用于接收端联合估计多个用户的信道信息;在同步过程中,每个移动终端被分配不同的参考符号(如同步码),用于移动用户初始接入***和/或获得精确的定时/频偏估计。在上述参考符号应用中,都需要对参考符号进行有效归置,以便降低在估计处理中的多用户间的干扰,以及在接入过程中提高***接入概率。
在未来的移动通信***中,采用一些先进的信号处理技术可以抑制和消除小区内的干扰。例如,在多载波***中,对于多用户数据信号传输干扰,可采用基于OFDM的频分多址技术加以抑制;对于多用户导频信号传输干扰,可采用联合信号处理技术,如联合信道估计技术加以抑制。因此,小区内部的干扰问题可以通过先进的信号处理技术及码设计得到有效的解决。
目前国内外无线通信***中的参考符号设计大多只涉及了单小区下的参考符号设计。如:诺基亚公司提出的公开号为WO02/43277A1,发明名称为“Method for transmitting information in a communicationsystem,a communication and a wireless communication device”的PCT国际申请;德国Thomson-Brandt有限公司提出的美国专利US6,208,695B1,发明名称为“Method for reception of multicarriersignals and related apparatus”;Raze Technologies公司提出的公开号为WO02/058271A2,发明名称为“Wireless communication system usingblock filtering and fast equalization-demodulation and method ofoperation”的PCT国际申请等。对于在多小区体系结构下传输的参考符号尚缺乏***的研究,尚未给出行之有效的技术方案。由于一个多小区体系结构内部的若干小区使用相同的频带资源,就为参考符号的设计带来了新的挑战。
图1示出了多小区体系结构下的参考信号应用场景示意图。如图1所示,该多小区(Generalized Cell)体系由三个小区组,其中一个为参考小区(Reference cell),两个为干扰小区(Interfering cell1,Interfering cell2),所有小区使用相同的频率资源,移动终端(MT,INT1,INT2)位于三个小区的边缘。当小区负载较大时,就可能同时存在着使用同一频率资源块的移动终端,如果参考符号设计得不好,将对参考小区造成多址干扰。对于参考小区,所有来自相邻小区的移动终端(INT1,INT2)的信号均为干扰源。
由此可见,在多小区体系结构下,处于多个(两个以上)小区覆盖范围内(即处于小区边缘)的移动终端同时与多个(如两个)小区内的多个分布式天线进行通信,从而对这多个(如两个)小区内的多个移动用户造成干扰。在未来移动通信***中,限制***容量提升的一个主要因素在于小区间的干扰。
综上所述,在未来多小区体系结构下如何设计并利用参考符号,使得通过传输参考符号的“多小区联合优化”很好地克服小区间的干扰,成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的一个技术问题是提供一种在多小区体系结构下传输参考符号的方法及***,通过传输本发明所规划设置的参考符号,有效抑制小区间信号干扰,从而有利于提高***容量。
本发明的一个方面提供了一种在多小区体系结构下传输参考符号的方法,该方法包括:多小区体系结构包括至少一个多小区移动通信网,多小区包括至少两个占用相同频带资源的小区;该方法包括:参考符号从至少两个小区的不同天线上传输到一个或多个接收设备;至少两个小区的不同天线上发射的数据帧采用基于常幅度零自相关码CAZAC码的不同参考符号;每两个码长相同的CAZAC码使用的码种子Mi的差值M′与该CAZAC码的码长NF均为偶数,且M′/cof与NF/cof均为奇数;其中,i为自然数,cof为公因子。
本发明提供的在多小区体系结构下传输参考符号的方法的一个实施例中,每两个码长相同的CAZAC码使用的码种子Mi的差值M′与CAZAC码的码长NF均为偶数,M′/cof与NF/cof不全为奇数,且公因子cof尽可能小。
本发明提供的在多小区体系结构下传输参考符号的方法的一个实施例中,CAZAC码为Chu序列,即
其中,M为CAZAC码的种子,NF为CAZAC码的码长,对于同一CAZAC码,M与NF互质。
本发明提供的在多小区体系结构下传输参考符号的方法的一个实施例中,接收设备接收来自至少一个小区的无线通信设备的信号,其它小区的无线通信设备发送的信号对该小区的无线通信设备信号造成干扰。
本发明提供的在多小区体系结构下传输参考符号的方法的一个实施例中,用户数据在数据帧上传输,并与参考符号复用***资源。
本发明的另一个方面提供了一种在多小区体系结构下传输参考符号的方法,当小区负载较轻时,采用前述参考符号序列进行传输;当小区负载较重时,采用前述参考符号序列与次优参考符号序列混合的方式进行传输。
本发明的另一个方面提供了一种在多小区体系结构下传输参考符号的***,该***包括:多小区体系结构包括至少一个多小区移动通信网,多小区包括至少两个占用相同频带资源的小区;该***用于将参考符号从至少两个小区的不同天线上传输到一个或多个接收设备;其中,至少两个小区的不同天线上发射的数据帧采用不同的常幅度零自相关码CAZAC码作为参考符号,每两个码长相同的CAZAC码使用的码种子Mi的差值满足前述最优参考符号序列或次优参考符号所描述的特征。
本发明提供的在多小区体系结构下传输参考符号的***的一个实施例中,该***包括:高层导频资源分配器,用于向每个小区分配导频码资源;其中,每个小区的导频码的码种子Mi与码长NF根据小区负载情况进行设置;当小区负载较轻时,采用前述最优参考符号序列进行传输;当小区负载较重时,采用前述最优参考符号序列与次优参考符号序列混合的方式进行传输。
本发明提供的在多小区体系结构下传输参考符号的***的一个实施例中,该***还包括:位于每个小区的多个移动终端;在每个小区内部,不同用户的移动终端被分配同一码种子的不同相移的CAZAC码作为其导频码来抑制小区内的干扰。
本发明提供的在多小区体系结构下传输参考符号的***的一个实施例中,在发送端,导频码与用户数据经逆快速傅里叶变换和循环前缀扩展,然后将数据发送出去;在接收端,多个用户的信号被同时接收,经过快速傅里叶变换得到接收信号,然后分别提取导频码部分对应的接收信号以及用户数据部分对应的接收信号。
本发明提供的在多小区体系结构下传输参考符号的***的一个实施例中,对于导频码部分对应的接收信号,利用不同用户的本地导频码,经过联合信道估计,得到对不同用户的信道估计,估计得到的信道信息作为先验信息送到数据检测单元进行数据检测。
本发明提供的在多小区体系结构下传输参考符号的***的一个实施例中,CAZAC码为Chu序列,即
其中,M为CAZAC码的种子,NF为CAZAC码的码长,对于同一CAZAC码,M与NF互质。
本发明供的在多小区体系结构下传输参考符号的方法及***,根据负载情况选择参考信号,当小区负载轻时,采用最优参考符号序列;当小区负载重时,采用最优参考符号序列与次优参考符号序列混合使用的方式;采用具有本发明描述的参考符号作为两个小区信道估计使用的导频符号,将能够最小化小区间的导频符号干扰,降低信道估计均方误差。
附图说明
图1示出了多小区体系结构下的参考信号应用场景示意图;
图2示出了采用不同码种子Mi的差值M′对于信道估计均方误差影响的示意图;
图3示出了采用本发明所描述的参考符号对误比特率影响的示意图;
图4示出了多小区体系结构中的参考符号分配***的结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明进行更全面的描述,其中说明本发明的示例性实施例。
图1示出的多小区体系结构下的参考信号应用场景中,参考小区(Reference cell)覆盖范围内中有一个移动终端MT,两个干扰小区(Interfering Cell1和Cell2)的覆盖范围内分别有一个移动终端INT1和INT2;所述三个移动终端均处于小区的覆盖边缘。
以频率复用因子为1的多小区***为例,三个相邻小区共用***的频率资源。每个小区内都有移动用户。在某些情况下,一些移动用户到达了小区边缘。在信道估计过程中,从相邻小区到达本小区边缘的用户对本小区用户的干扰比较大,因此,有必要使得本小区移动终端使用的导频码能够充分抑制相邻小区的多用户干扰。
本发明提供的在多小区体系结构下传输参考符号的方法的一个实施例中,该多小区体系结构包括至少一个多小区移动通信网,所述多小区包括至少两个占用相同频带资源的小区;所述方法包括:所述参考符号从至少两个小区的不同天线上传输到一个或多个接收设备;至少两个小区的不同天线上发射的数据帧采用基于常幅度零自相关码CAZAC码的不同参考符号;每两个码长相同的CAZAC码使用的码种子Mi的差值M′与该CAZAC码的码长NF均为偶数,且M′/cof与NF/cof均为奇数;其中,i为自然数,cof为公因子。
以本发明描述的最优参考符号的CAZAC码用于两个小区导频码为例来进一步地详细描述本发明的技术方案。在一个多小区的OFDM(正交频分复用,orthogonal frequency division multiplexing)***中,在信道估计过程中,每个移动终端发送特定的导频码用于该终端的信道估计。在码分复用的情况下,即每个移动终端均占用了所有的OFDM***子载波资源,各个移动终端使用具有一定正交性的导频码(如具有相移正交性的CAZAC码)来估计各自的信道。例如,两个小区所使用的导频码为:码长NF=1008的Chu序列,具体如下所示:
其中,M为CAZAC码的种子,NF为CAZAC码的码长,对于同一CAZAC码,M与NF互质。
在参考小区(Reference cell)中的移动用户MT,MT1选用码种子M1=5的Chu序列及其不同时移(或相移)序列作为导频,干扰小区(Interfering cell 1)中的移动用户INT1选用码种子M2=53的Chu序列及其不同时移(或相移)序列作为导频。根据本发明的示例性地描述,本领域技术人员可以清楚地知晓该相邻小区的导频码,其两两之间能够满足本发明最优参考符号所描述的特性:码种子M1与M2的差值M′=48,码长NF=1008,即均为偶数;两者公因子cof=48,则M′/cof=48/48=1与NF/cof=1008/48=21均为奇数,从而使得小区之间具有最小的干扰。在小区内部,使用CAZAC码的不同相移作为不同天线/用户上使用的导频码能够抑制小区内的干扰。
本发明提供的在多小区体系结构下传输参考符号的方法另一实施例中,该多小区体系结构包括至少一个多小区移动通信网,所述多小区包括至少两个占用相同频带资源的小区;所述方法包括:所述参考符号从至少两个小区的不同天线上传输到一个或多个接收设备;至少两个小区的不同天线上发射的数据帧采用基于常幅度零自相关码CAZAC码的不同参考符号;每两个码长相同的CAZAC码使用的码种子Mi的差值M′与CAZAC码的码长NF均为偶数,M′/cof与NF/cof不全为奇数,且公因子cof尽可能小(cof取决于M′和NF,当NF一定时,选择M′使得cof最小化)。
在参考小区(Reference cell)中的移动用户MT,MT1选用码种子M1=5的Chu序列及其不同时移(或相移)序列作为导频,干扰小区(Interfering cell 1)中的移动用户INT1选用符合次优参考符号特征的码种子M2=101或173的Chu序列及其不同时移(或相移)序列作为导频。根据本发明的示例性地描述,本领域技术人员可以清楚地知晓该相邻小区的导频码,其两两之间能够满足本发明次优参考符号所描述的特性:当M2=101时,差值M′与码长NF的公因子cof为48,是偶数,且NF/cof为21,为奇数;M′/cof为2,为偶数;
当M2=173时,差值M′与码长NF的公因子cof为24,是偶数,且NF/cof为42,为偶数;M′/cof为7,为奇数。
图2示出了采用不同码种子Mi的差值M′对于信道估计均方误差影响的示意图。
如图2所示,基于Chu序列的CAZAC码被用于两个小区导频符号,以便对该多输入输出(MIMO)OFDM***进行信道估计。该***的子载波数为1008,导频符号和数据符号(即用户数据比特调制后的符号)采用时分复用进行传输。导频长度选用长度为1008的Chu序列,参考小区选取Chu序列的参数为M1=5;一个干扰小区,其码种子选取符合最优参考符号特征的M2=53(两者构成最优导频序列),以及符合次优参考符号特征的码种子M2=101,M2=173(当M2=101时,差值M′与码长NF的公因子cof为48,是偶数,且NF/cof为21,为奇数;M′/cof为2,为偶数;当M2=173时,差值M′与码长NF的公因子cof为24,是偶数,且NF/cof为42,为偶数;M′/cof为7,为奇数;两种情况均构成次优导频序列)。从图2所示的仿真结果可以看出,使用最优参考序列时的MSE(最小均方误差,Mean Square Error)性能和没有干扰时的情况几乎相同;而采用次优参考符号序列时(即当NF/cof与M′/cof不全为奇数时),***性能将随着M′与NF的公因子cof的增大而变差。由此可见,在M′/cof与NF/cof不全为奇数,公因子cof尽可能小时有利于抑制其它小区的无线通信设备发送的信号对该小区的无线通信设备信号造成干扰。
本发明提供的在多小区体系结构下传输参考符号的方法一个具体实施方式中,当小区负载较轻时,采用前述最优导频序列的方式对参考符号序列进行传输;当小区负载较重时,采用前述最优导频序列的方式与前述次优参考符号序列混合的方式对参考符号进行传输。具体来说,根据已分配的导频来判断负载的轻重,如果可用的最优导频已使用完,可以采用混合方式。
本发明提供的一种在多小区体系结构下传输参考符号的***,所述多小区体系结构包括至少一个多小区移动通信网,所述多小区包括至少两个占用相同频带资源的小区;该***用于将所述参考符号从至少两个小区的不同天线上传输到一个或多个接收设备;其中,至少两个小区的不同天线上发射的数据帧采用不同的常幅度零自相关码CAZAC码作为参考符号,每两个码长相同的CAZAC码使用的码种子Mi的差值满足前述最优导频序列或次优导频序列所描述的特征。
图3示出了采用本发明所描述的参考符号对误比特率影响的示意图。
如图3所示,该实施例中MIMO OFDM***的载波频率为2GHz,***带宽为10MHz,有效带宽为9MHz,载波间隔为15KHz,基站间距为500m,路损模型为L=128.1+37.6log10(d),其中d表示距离;移动速率为30km/h,采用6径SCME(业务控制功能呼叫管理实体,Service Control function call Manager Entity)信道。图3示出了采用本发明所描述的最优参考符号与次优参考符号混合使用对MIMOOFDM***带来的性能提升效果。通过与未采用本发明所描述的参考符号所产生的BER(误比特率,Bit Error Ratio)进行比较,可以看出:采用最优参考符号与次优参考符号混合的方式,对比于不采用本发明所描述特征的参考符号,在同样的信噪比(SNR)下,仍然能够有效降低误比特率,提升***性能。勿庸置疑,单纯采用最优参考符号的方式,其提升***性能的效果将更加明显。此外,本领域技术人员能够清楚地意识到:由于可以采用次优参考符号来降低误比特率,因此,引入次优参考符号能够进一步地扩充参考符号的数量,有利于满足***扩容的需求。
图4示出了多小区体系结构中的参考符号分配***的结构示意图。
以一个具有两个小区的OFDM***为例,该***包含高层导频资源分配器,用于向每个小区分配导频码资源;其中,每个小区的导频码的码种子Mi与码长NF根据小区负载情况进行设置(当小区负载较轻时,采用前述最优导频序列的方式对参考符号序列进行传输;当小区负载较重时,采用前述最优导频序列的方式与前述次优参考符号序列混合的方式对参考符号进行传输)。每个小区包含多个移动用户,该实施例以每小区含两个用户为例。高层导频资源分配器向小区1分配码种子为M1的导频码,向小区2分配码种子为M2的导频码,M1、M2与码长NF均需要根据小区负载情况,满足前述最优导频序列或次优导频序列所描述的特征。在每个小区内部,不同用户被分配同一码种子的不同相移的CAZAC码作为其导频码来抑制小区内的干扰。
对于每一个移动用户,导频码与用户数据在发送端(该发送端可以是移动终端的发送端,也可以是小区发射/接收用的基站天线设备)时分复用***资源,经逆快速傅里叶变换(IFFT)及循环前缀(CP)扩展,将生成的数据帧发送出去。
在接收端(该接收端可以是移动终端的接收端,或者是小区发射/接收用的基站天线设备的),两个用户的信号被同时接收。首先经过快速傅里叶变换(FFT)得到接收信号,然后分别提取导频码部分对应的接收信号以及用户数据部分对应的接收信号。对于导频码部分对应的接收信号,利用本地导频码1与本地导频码2,经过联合信道估计,得到对用户1和用户2的信道估计,估计得到的信道信息作为先验信息送到数据检测单元,进行数据的检测。整个***经过上述本小区以及相邻小区根据小区负载情况的导频码资源分配方法,在有效抑制了信道估计过程中小区内及小区间的干扰的同时保证了小区容量。
参考前述本发明示例性的描述,本领域技术人员可以清楚的知晓本发明具有以下优点:
1、本发明提供的在多小区体系结构下传输参考符号的方法及***,根据负载情况选择参考信号,当小区负载轻时,采用最优参考符号序列;当小区负载重时,采用最优参考符号序列与次优参考符号序列混合使用的方式;采用具有本发明描述的参考符号作为两个小区信道估计使用的导频符号,将能够最小化小区间的导频符号干扰,降低信道估计均方误差。
2、本发明提供的在多小区体系结构下传输参考符号的方法及***,根据小区的负载情况调整参考信号,能够提高***容量,满足***扩容升级的要求。进一步地,由于选用次优参考符号作为补充,因此,本发明能够扩充参考符号的数量。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的,而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用,并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (12)
1.一种在多小区体系结构下传输参考符号的方法,所述多小区体系结构包括至少一个多小区移动通信网,所述多小区包括至少两个占用相同频带资源的小区;其特征在于,所述方法包括:
所述参考符号从至少两个小区的不同天线上传输到一个或多个接收设备;
至少两个小区的不同天线上发射的数据帧采用基于常幅度零自相关码CAZAC码的不同参考符号;
每两个码长相同的CAZAC码使用的码种子Mi的差值M′与该CAZAC码的码长NF均为偶数,且M′/cof与NF/cof均为奇数;
其中,i为自然数,cof为M′与NF的公因子。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,每两个码长相同的CAZAC码使用的码种子Mi的差值M′与CAZAC码的码长NF均为偶数,M′/cof与NF/cof不全为奇数,且公因子cof尽可能小。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述CAZAC码为Chu序列,即
其中,M为CAZAC码的种子,NF为CAZAC码的码长,对于同一CAZAC码,M与NF互质。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述接收设备接收来自至少一个小区的无线通信设备的信号,其它小区的无线通信设备发送的信号对该小区的无线通信设备信号造成干扰。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,用户数据在所述数据帧上传输,并与所述参考符号复用***资源。
6.一种在多小区体系结构下传输参考符号的方法,其特征在于,当小区负载较轻时,采用如权利要求1所述的参考符号序列进行传输;当小区负载较重时,采用如权利要求1所述的参考符号序列与权利要求2所述的参考符号序列混合的方式进行传输,其中根据已分配的导频来判断小区负载的轻重,若最优导频已使用完,则小区负载较重,若最优导频未使用完,则小区负载较轻。
7.一种在多小区体系结构下传输参考符号的***,所述多小区体系结构包括至少一个多小区移动通信网,所述多小区包括至少两个占用相同频带资源的小区;其特征在于,所述***用于将所述参考符号从至少两个小区的不同天线上传输到一个或多个接收设备;其中,至少两个小区的不同天线上发射的数据帧采用不同的常幅度零自相关码CAZAC码作为参考符号,每两个码长相同的CAZAC码使用的码种子Mi的差值满足权利要求1或权利要求2所描述的特征。
8.根据权利要求7所述的***,其特征在于,所述***包括:高层导频资源分配器,用于向每个小区分配导频码资源;其中,每个小区的导频码的码种子Mi与码长NF根据小区负载情况进行设置;
当小区负载较轻时,采用如权利要求1所述的参考符号序列进行传输;当小区负载较重时,采用如权利要求1所述的参考符号序列与权利要求2所述的参考符号序列混合的方式进行传输,其中根据已分配的导频来判断小区负载的轻重,若最优导频已使用完,则小区负载较重,若最优导频未使用完,则小区负载较轻。
9.根据权利要求8所述的***,其特征在于,所述***还包括:位于每个小区的多个移动终端;在每个小区内部,不同用户的移动终端被分配同一码种子的不同相移的CAZAC码作为其导频码来抑制小区内的干扰。
10.根据权利要求9所述的***,其特征在于,在发送端,所述导频码与用户数据经逆快速傅里叶变换和循环前缀扩展,然后将数据发送出去;
在接收端,多个用户的信号被同时接收,经过快速傅里叶变换得到接收信号,然后分别提取导频码部分对应的接收信号以及用户数据部分对应的接收信号。
11.根据权利要求10所述的***,其特征在于,对于导频码部分对应的接收信号,利用不同用户的本地导频码,经过联合信道估计,得到对不同用户的信道估计,估计得到的信道信息作为先验信息送到数据检测单元进行数据检测。
12.根据权利要求7所述的***,其特征在于,所述CAZAC码为Chu序列,即
其中,M为CAZAC码的种子,NF为CAZAC码的码长,对于同一CAZAC码,M与NF互质。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20131030 Termination date: 20191115 |