技术标准视角下全球4G移动通信技术专利信息分析

一、研究概述

（一）4G移动通信技术发展概述

随着信息技术的不断发展，通信产业得到了快速的发展和广泛的应用，在深刻地影响着人们的生活和工作方式推动社会发展的同时，也成为全球各国经济发展的支柱产业。即便在当下金融危机的背景下，通信产业尤其是移动通信产业仍然能够保持较为稳定的年度发展趋势。作为现代综合业务通信网中不可或缺的组成部分，移动通信与卫星通信和光纤通信一起被称为三大新兴通信手段。

当前的移动通信技术已经从第一代（1G）模拟通信、第二代（2G）数字通信发展到当前最广泛应用的第三代（3G）准宽带移动通信，并开始向第四代移动通信技术（4G）迈进。4G移动通信技术又称为IMT-Advanced，到目前为止并没有统一的技术内涵界定，其最初的技术目标在于能满足每秒100兆的下载速度和其他速度需求，但国际通信联盟随后放松了4G的定义，准许任何在3G技术基础上有实质改进的技术都称为4G。截至2013年3月，国际电信联盟（ITU）已经批准了五种4G技术标准，它们分别是之前确定的LTE-Advanced和Wireless MANAdvanced和随后加入的WiMAX、HSPA+、LTE。其中TD-LTE-Advanced是我国大唐电信主导提出并制定的拥有自主知识产权的4G标准。

虽然学术界对于4G移动通信并没有一致的界定，但可以肯定的是，4G技术将会提供全球覆盖的无缝高质量无线业务，它不仅具有高相容性、并拥有100MHz/s的高数据传输速度，还具有高储存容量，频谱使用率也更高。因此，4G移动通信定是一个比3G移动通信更为完美的无线新世界，它能创造出更多的消费者难以想象的应用。

作为一种技术创新成果的表现形式，专利可用来衡量一个技术领域发展的状况，是研究技术发展程度，推定技术发展趋势，判断技术市场分布的重要指标。本文在专利检索的基础上，对全球范围内的4G移动通信技术专利进行分析研究。

（二）4G移动通信专利活动研究综述

孙丽丽、王欣、杨瑞丽（2012）对LTE技术中TDD和FDD两大标准涵盖的专利作出了信息检索分析；王怀宇、孙艳芳（2012）对4G移动通信中的核心技术进行了讲解；李雨思（2012）对中国成功拥有自主知识产权的TDLTE-A标准后，未来4G移动通信技术该如何发展做出了探讨，并给出了建议；韩伟、石纬林（2012）对日本第四代移动通信的特点进行分析探究；王欣、易水英、孙丽丽（2012）对第四代移动通信的专利申请情况进行了检索分析；杨超、梅康、陈金鹰、朱军（2011）对第四代移动通信进行了简要介绍，并对其应用前景做出了分析；郑玮（2011）在对国内外第四代移动通信技术专利进行分析的基础上，从技术专利化、专利标准化、标准产业化和产业市场化等角度探讨了中国第四代移动通信技术的专利战略。综合国内现有研究可以看出，当前国内已经有学者开始关注4G移动通信技术领域的专利保护研究，其中专利布局方面的研究是其中的重要组成部分。但由于产业内对于4G移动通信技术并没有一个较为统一的界定，从而使得现有相关研究结论存在较明显的差异。本文从技术标准的角度，对4G移动通信技术领域的专利信息进行全面而系统的分析，以期得到4G移动通信技术在全球发展的状况，并对中国4G移动通信技术的发展提供有益的借鉴。

二、专利信息的来源与检索

本文通过Innography专利信息检索分析平台对全球范围内的4G移动通信专利信息进行挖掘和分析。Innogarphy是由美国ProQuest Dialog公司推出的新一代专利智能分析平台。该平台收录了全球范围内8,000多万条专利数据，独一无二地实现了专利检索和商业智能分析工具的高度整合，可以查询和获取70多个国家的同族专利、法律状态及专利原文，同时还可以将专利、商业、诉讼等各方面情报信息结合在一起形成结构化分析方案，从而实现对专利权人的竞争实力进行综合评价，并通过可视化分析，为用户提供所需技术领域的竞争情报。

在专利信息检索的执行方面，本文在广泛阅读技术文献的基础上，确定了包含有“LTEAdvanced ”，“Wireless MAN-Advanced”，“WiMax”，“HSPA+”，“LTE ”五大技术标准的移动通信技术关键词，并形成了检索表达式；然后利用Innography平台进行专利检索，将检索到的专利文献形成专利数据库；再从数据库中提取有关专利信息，整理形成本文分析的数据信息。

三、第四代移动通信技术专利信息分析

（一）第四代移动通信技术专利申请全球分布

通过对检索结果进行整理后得知，在全球范围内，4G移动通信相关专利共有23,294件。图1表示的是4G移动通信技术领域专利在全球范围内的分布情况。从图中可以看到，中国在该领域的专利申请总量最多，共计7,323件；其次是美国，共有6,392件；韩国和日本在该领域的专利申请也分别有1,800件和1,741件。依此可以认为：中、美是4G移动通信技术领域专利成果最为领先的国家；韩国和日本也拥有一定数量的4G移动通信技术专利申请。

“产品未动，专利先行”，在4G移动通信技术还未完全商业化之前，各国申请人已开始了在该技术领域进行专利竞争的“跑马圈地”。伴随着近十年的经济快速发展，国民消费水平不断提高，中国的通信市场里蕴藏着巨大的商机，再加上良好的政策环境，中国已成为国内外移动通信企业争相抢夺的战略重点，直接的表现即是中国在4G移动通信技术领域的专利受理量在全球范围内具有数量优势。而作为移动通信技术最发达的国家之一，在全球范围内美国在该技术领域拥有极具竞争优势的企业，它们在移动通信技术领域的研发实力具有不可置疑的竞争力，同时在专利管理和专利战略意识方面也较为成熟。因此，美国在4G移动通信技术领域的专利活动中也具有相当的数量优势。日本和韩国经济发达，消费者对新型移动通信技术以及终端设备的接受能力强、普及速度快，与此同时，两国在移动通信技术领域也拥有诸如三星、松下等世界500强公司。因此，在全球范围内，日、韩两国同样是4G移动通信领域的专利技术的有力竞争者。

图1 全球范围内4G移动通信技术领域专利地区分布

（二）第四代移动通信技术专利申请年度趋势

图2表示的是全球及主要国家的4G移动通信技术专利申请的年度趋势。从图中可以看出，2006年前，4G移动通信技术领域的专利申请在全球范围的数量都不高，从1994年至2006年底，十二年间全球范围内4G移动通信技术领域专利的累计申请总量仅1,043件。4G移动通信技术领域的全球专利申请量在2007年之后出现了明显涨幅，并连续几年保持着高增长的态势。2007年专利申请量达到了1,103件，年度增长率为166.7%，而2012年的专利申请总量更是达到5,839件，从2007年至2012年间，年平均增长率为139.56%。

从中、美、日三国的专利申请量趋势来看，中国和日本起步早，从20世纪90年代初期已开始对4G移动通信技术进行研究，早期中、日两国在4G移动通信技术领域的研究进度相似，直至2006年，中国的专利申请量开始高于日本，至2012年，中国4G移动通信技术领域专利累计申请量为5,023件，日本累计总量为1,522件。相比之下，美国起步较晚，至2001年才拥有第一件与4G移动通信相关的专利申请，但是，专利申请数量增长较快，以178.02%的年平均增长率快速发展，2012年的专利申请量更是达到1,138件，十一年间累计的专利申请总量为4,415件。

（三）第四代移动通信技术主要专利申请人

表1列示的是全球4G移动通信专利申请量排名前15位申请人的情况。从中可以看出：在全球范围内，4G移动通信技术领域的专利申请量最多的是中兴通讯股份有限公司，共计1,886件。紧随其后的是华为技术有限公司，专利申请共计1,597件。美国高通公司和瑞典的爱立信公司分别以1,454件和1,106件位列第三和第四。可以认为，表中所列的这些申请人比较关注4G移动通信技术的研发，并具有较强的自主创新能力，它们在该技术领域具有专利数量的优势。

图2 全球及主要国家4G移动通信技术领域专利申请年度趋势

表1 全球4G移动通信技术专利申请量前15位申请人

而从表1中也可以得知，在前15位的申请人里，中国企业有三家，分别是排在前两位的中兴、华为和排名第14位的电信科学技术研究院，该三位申请人的申请总量占前15位总量的32.8%。而在前15位申请人中，属于美国的申请人有6位，包括美国高通公司、美国无线技术公司、美国阿尔卡特-朗讯等等，它们累计的专利申请量占前15位申请人的专利申请总量的38.2%。韩国和日本分别有两位申请人位于前15位之列，它们分别是三星电子有限公司、LG电子有限公司和日本电气株式会社、日本电信电话株式会社。此外，瑞典和加拿大分别都有一位申请人名列前15位之列，它们是瑞典爱立信公司和加拿大移动研究公司（现为黑莓公司）。可以认为，这些国家及其专利申请人，将是4G移动通信技术领域专利活动的有力竞争者。

（四） 第四代移动通信技术主要专利发明人

表2列示的是全球4G移动通信领域完成专利申请数量前15位发明人。从表中可以看出：在前15位发明人当中，美国高通公司的Tom Chin完成了最多的专利发明，共计146件，紧随其后的是美国高通公司的Juan Montojo，完成发明专利133件。LG电子的Seung-June Yi和阿尔卡特－朗讯的Jin Wang均完成发明专利129件。此外，美国高通公司的Kuo-Chun Lee，美国无线技术公司的Stephen E Terry和JPeter S Wang，以及中国电信科学技术研究院的XUEMING PAN也完成了超过100件的专利发明。可以认为，表中所列的这些发明人比较关注4G移动通信技术领域的研发创新，是4G移动通信技术领域的技术专家，并得到了较多的专利成果。

此外，从表2中还可以看出，在全球4G移动通信领域专利申请的前15位发明人当中，来自于美国的最多，共有11位，而来自中国的发明人有3位，来自韩国的发明人有1位。而从所属单位看，来自于美国高通公司和美国无线技术公司最多，均有五位，来自于中兴通讯发明人2位，来自于LG电子有限公司、阿尔卡特-朗讯和中国电信科学技术研究院的发明人各1位。由此可以看出，成立于1985年的美国高通公司和作为无线电话通信先驱、建立世界上第一个无线网络的美国无线技术公司，在4G移动通信技术领域的研发创新当中，在“智力资本”方面，具有明显的优势。

表2 全球4G移动通信技术专利申请前15位发明人

（五）第四代移动通信技术专利申请的主要IPC分布

表3说明了全球4G移动通信技术专利申请的IPC分布情况。从表中可以看出，全球4G移动通信专利技术主要集中在H和Z两个部上，即电学和物理。从大类的角度看，4G移动通信技术领域专利主要集中在H040，即电通信技术；而从小类的角度看，4G移动通信技术领域的专利主要集中在H04L（数字信息传输的技术）、H04B（电通信技术传输）、H04W（无线通信网络）、H04J（电通信技术中的多路复用通信）、H04M（电通信技术中的电话通信）。而从大组的角度看，全球4G移动通信专利技术主要分布于H04W 36/00，H04B 07/00和H04L 12/00，这三个技术领域的专利申请量分别是1,600，1,598和1,597件；此外，在H04W 72/00和H04W 04/00技术领域也有较多专利，在这两个技术领域的专利申请量分别为1,404和1,229件。可以认为，以上IPC所涉及的技术领域是当前4G移动通信技术创新和研发的热点领域，也是各企业参与技术竞争、抢占技术优势的重要区域。在这些技术领域拥有比较竞争优势，将有利于提高市场竞争力。

（六）第四代移动通信技术专利强度分析

专利强度(Patent Strength)指标来自于美国加州大学伯克利分校及乔治梅森大学的最新研究成果。Innography首次将该指标应用于专利评价。Innography平台在计算专利强度时，综合了多个方面的数据信息，具体包括：专利权利要求数量、引用先前技术文献数量、专利被引用次数、专利及专利申请案的家族、专利从申请到授权的时长、专利年龄、专利诉讼等十余个专利价值的相关指标，综合以上指标，计算出各专利的强度，其区间为[0～10]。专利强度越接近于10，说明该专利越重要。因此，专利强度分析的作用是可以从海量的专利信息中较为专业并精确地挖掘出相关技术领域的核心专利。

表3 全球范围内4G移动通信技术领域的IPC分布

图3说明的是专利强度从0～10变化时专利数量的分布情况。从图中可以看出，如果将专利强度在8～10区间的专利界定为核心专利，则全球范围内4G移动通信技术领域的核心专利共有443件。

图3 专利数量随专利强度变化时的分布情况

表4说明的是全球范围内4G移动通信领域核心专利的申请人和国家分布情况。从表中可以看出，从申请人角度来看，美国高通公司、瑞典爱立信公司、美国无线技术公司占有的核心专利最多，均为28件；其次，美国诺基亚公司、美国英特尔公司和美国苹果公司均拥有10件以上的核心专利。可以认为，表中所列的这些申请人在4G领域的专利活动当中，拥有较高的质量，创新的竞争力较强。而从国家的角度来看，4G移动通信领域的核心专利主要集中在美国，美国持有专利强度8～10区间内的专利277件，占前10位国家总量的67.73%。可以看出，一方面，表中所列这些国家在4G移动通信技术领域具有较强的创新能力和高度；另一方面，在4G移动通信技术领域的专利活动当中，美国虽然专利申请总量比中国稍少，但核心专利数量却远远超过中国；而中国虽然专利申请总量全球第一，但核心专利并不占优势，而中兴和华为两公司，虽然专利申请量全球领先，但所拥有的核心专利数量并没有数量优势。

（七）第四代移动通信技术综合竞争力分析

专利申请人综合竞争力分析可以从专利竞争力和市场竞争力两个方面展开，以此挖掘出申请人的综合竞争实力。结合专利数量以及全球范围内专利诉讼两方面的情况可以分析得出企业专利竞争力。而企业的市场竞争力情况则可以通过营业收入反映出来。表5说明的是全球4G移动通信技术领域的专利申请人综合竞争力情况。4G移动通信技术领域中，结合专利数量和全球范围内专利诉讼情况可以得出，专利竞争力排名前三的公司分别是中兴通讯股份有限公司，其次是华为技术有限公司、再次是美国高通公司；而通过从营业收入的分析，可以看出市场竞争力排名前三的公司分别是日本电信电话株式会社、韩国三星电子有限公司和韩国LG电子有限公司；结合专利竞争力和市场竞争力两方面可以看出，综合实力排名前三的公司是美国高通、英特尔、阿尔卡特朗讯。作为专利竞争力排名前2的华为和中兴两家企业，其在全球范围内市场竞争力并不高，分别排在第六和第九名；两家企业的综合竞争实力也仅分别排在第六和第七名。因此如何将自身的技术优势转化成市场优势、扩大市场份额，提高市场竞争力是这两家企业首要考虑的问题。

表4 全球4G移动通信技术核心专利的申请人和区域分布

表5 全球范围内4G移动通信技术领域的专利申请人综合竞争力

四、研究结论与展望

通过对全球范围内的4G移动通信技术领域的专利进行挖掘分析，可以得出以下研究结论：全球范围内4G移动通信技术正处于快速发展阶段，其专利数量保持着猛进的递增势头；中、美是4G移动通信技术领域专利申请量最多的两个国家，具有较为雄厚的研发实力。美国高通公司、瑞典爱立信公司、美国无线技术公司等全球性通信企业在4G领域拥有较多的核心专利，而中国虽然在该技术领域申请数量全球第一，但核心专利数量却远远落后于美国；数字信息传输、通信技术传输、无线通信网络、电通信技术中的多路复用通信、电通信技术中的电话通信等技术领域是4G专利活动的密集区域。美国高通公司是该行业内综合实力最为强劲的企业；对于中兴和华为等国内企业而言，在技术研发方面拥有强劲的竞争实力，但如何将技术优势投入商用以提高自身综合实力，在保持现有专利申请数量优势的同时，也相应增加该技术领域的核心专利数量，将是他们能否占据市场和技术高地的关键。

从20世纪40年代至今，世界移动通信经历了从无到有、从TACS第一代模拟移动通信（1G）、GSM和IS-98CDMA第二代移动通信（2G）、IMT-2000第三代移动通信（3G），到现如今的4G。4G移动通信技术的出现，引领着移动通信系统朝着宽带化、高速化、移动化、泛在化方向不断发展。随着ITU确立了4G的五大标准，第四代移动通信技术的商业化道路也已悄然开启。中国第四代移动通信领域目前也取得了阶段性的优异成绩。2010年初，工信部开始对TD-LTE进行实验室技术验证，2010年年中顺义怀柔小规模外场空口测试启动，2011年六城市规模网络技术实验拉开帷幕，中国的TDLTE技术及相关产业链正逐步建立、健全，并根据不断变化的政策与市场需求进行及时的调整和完善、期盼商用时刻的到来。2013年12月4日工信部同时向三大电信运营商发放了4G牌照。因此，可以预见，中国的4G移动通信领域的专利申请将继续保持一个较为稳定的向上增长态势，而与此同时，中国的4G移动通信产业应当在较好的政策环境和较大的市场空间当中，继续加大在核心技术领域的研发和专利布局，通过提高自身在技术标准当中的话语权来提高产业的市场竞争力。

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