载波聚合技术专利态势及风险分析

张　倩　　中国信息通信研究院技术与标准研究所知识产权中心高级分析师黄翠霞　　中国信息通信研究院技术与标准研究所知识产权中心高级分析师李文宇　　中国信息通信研究院技术与标准研究所知识产权中心主任



载波聚合技术专利态势及风险分析

张倩中国信息通信研究院技术与标准研究所知识产权中心高级分析师
黄翠霞中国信息通信研究院技术与标准研究所知识产权中心高级分析师
李文宇中国信息通信研究院技术与标准研究所知识产权中心主任

摘要：介绍了载波聚合技术国内外相关专利发展态势、各国重点专利权利人的专利分布情况和载波聚合场景下控制信道信令设计、主从载波机制等多个技术分支的专利情况；梳理了ETSI披露的标准必要专利及在美国发生的涉及载波聚合技术的专利诉讼案件，为我国企业开展LTE-A载波聚合技术的专利布局和专利预警提供了基础。

关键词：载波聚合；LTE-A；专利；诉讼；标准必要专利

1　引言

随着移动通信的发展，用户对数据业务速率的要求越来越高，在LTE-A系统中应用载波聚合（Carrier Aggregation）技术既可以增大带宽又可以增加系统容量，满足系统后向兼容的要求，缩短LTE-A系统的商用时间，减少运营成本和时间成本，因此载波聚合技术吸引了运营商、设备商以及消费者的关注。

从2013年韩国SK电信首次商用载波聚合技术开始，英国、澳大利亚、日本、香港等地的运营商也相继部署或商用载波聚合。中国电信在2015年8月正式商用基于载波聚合的“4G+”业务，中国移动和中国联通也将在2016年底完成全国载波聚合的商用，包括华为、中兴、酷派、三星、OPPO、小米、乐视、海思芯片等国内各大手机品牌和芯片厂商已全面支持该技术。载波聚合产业已成为信息通信领域关注的热点，本文将结合载波聚合技术产业、标准开展相关专利态势、专利权利人、标准必要专利以及专利诉讼的分析。

2　载波聚合专利态势和风险分析

2.1国内外专利整体趋势分析

载波聚合是LTE-A系统的关键技术之一，截至2016年3月的统计显示，全球载波聚合技术专利总量达到7836件，合计4185个专利族。

载波聚合技术的产生最初是由于3G系统的单载波容量无法满足多种多样数据业务需求，为了提高载波负荷均衡的管理效率，2008年3GPP在R8中引入了“相邻载波双小区HSDPA操作”的功能，即联合载波资源分配的理念，在2007—2008年期间出现了少量的专利申请，在推出HSPA+网络后，3GPP在2010年的LTEAR10中引入了载波聚合技术，由于企业对知识产权的保护早于标准的制定，因此专利申请从2009年开始大量出现，随着载波聚合技术在R10、11、12不同版本中不断进行标准化，与这些新特性有关的专利持续增长，2010—2013年期间申请量持续在较高水平，预计近几年载波聚合专利年申请量将维持在较高水平。

如图1所示，从中国、美国、日本、韩国、WO（PCT申请）和欧洲出现的专利申请数量占比可以看出美国仍然是企业眼中最大的目标市场国，各国申请人在美国提交的专利申请量最多，占35%，其次是PCT申请，占20%，在中、欧、韩、日等国和地区提交的专利申请分别占15%、13%、7%和7%。

2.2载波聚合标准演进路线

LTE的基础带宽最大支持20MHz，在协议的不同版本中，确定了不同的特性，比如R10规范了载波聚合的系统架构，R11引入了多个上行定时提前，因此可以支持带间聚合，并且支持不同时隙配比的TD-LTE载波聚合。R12对FDD LTE和TD-LTE的联合运营方案进行了研究，标准化了FDD LTE和TD-LTE载波聚合的方案。R13更为完善，引入了授权频段辅助接入技术，通过将LTE载波部署在非授权频段，并与授权频段的主载波进行聚合，实现了LTE系统在非授权频段的运营，使得载波聚合扩展到5GHz等非授权频段成为可能。LTE R13扩展至最多32个载波，相关标准化工作于2014年12月启动，并于2015年12月完成，标准化工作同时考虑了FDD LTE聚合、TD-LTE聚合以及TD-LTE与FDD LTE的聚合，近几年的专利申请方向主要围绕R12和13的相关特性。

2.3技术分支专利分布情况

载波聚合场景下主要解决的技术问题包括7类，各技术分支专利申请量如图2所示。

（1）控制信道信令设计，有2424件专利，占比31%，解决的技术问题主要是在载波聚合技术中，如何对上行控制信道和下行控制信道信令以及接入过程做相应设计。

图1　载波聚合主要国家和地区专利申请趋势

图2　载波聚合技术分支专利分布

（2）主从载波机制，有1135件专利，占比14%，解决的技术问题主要是在终端聚合的多个分量载波中，高层如何对主上行/下行分量载波和辅分量载波做配置的方案。

（3）层2和3协议架构，有776件专利，占比10%，解决的技术问题主要是关于控制面层3和用户面层2的协议架构的设置，包括HARQ过程的配置。

（4）载波调度技术，有1489件专利，占比19%，解决的技术问题主要是在上下行聚合载波上的资源调度策略，从申请人来看，LG、三星、中兴、大唐、华为和高通非常关注调度策略技术。

（5）功率控制，有1280件专利，占比16%，解决的技术问题是如何基于分量载波分配功率，包括终端为每个分量载波上报一个功率上升空间报告PHR以及当多个分量载波的发射功率之和超过终端最大发射功率时，规定终端如何对多个分量载波的发射功率进行消减的技术方案，从申请人来看，LG、三星、华为、Interdigital都非常关注功率控制技术。

（6）载波聚合与多点协作技术相结合的方案，有142件专利，占比2%，解决的技术问题主要是载波聚合场景下如何实现多点协作技术，当前随着聚合技术的发展，逐步形成了载波聚合技术与其他关键技术相互结合的应用，相关专利陆续出现，逐渐成为一个重要的研究方向。

（7）载波聚合与无线中继技术相结合的方案，有140件专利，占比2%，解决的技术问题主要是载波聚合场景下如何实现中继技术，LG、诺基亚、爱立信、松下等企业有相关专利布局。

从专利申请量中可以看出，企业最关注的技术问题是控制信道信令设计，这是由于引入多载波后，为了后向兼容，需要对原有的信道和信令方案重新做设计，这些技术属于载波聚合的基础框架设计，与标准协议结合紧密，如果专利的技术方案被标准采纳，则该专利的影响力非常大，其次是关于载波的调度策略，这里涉及各种调度策略算法，是企业竞争的高点，然后是分量载波的功率控制方案和主从载波的配置机制，也是企业关注的技术问题。

2.4各国对比和主要申请人分析

载波聚合相关专利申请人比较分散，全球专利分布在超过100家申请人手中，对这些申请人所属国家做分类可以看到如图3所示情形，来自中美日韩的申请人对载波聚合技术的关注程度和研发热度最高。

图3　各国申请人申请量占比

自2013年起，中日韩的重点通信企业和运营商非常积极地推进载波聚合测试及商用化网络的部署，其中，韩国是LTE-A商用网络推进最为激进的国家，三大运营商均已推出基于载波聚合的LTE-A服务，从专利的视角可以看出以LG、三星为代表的韩国企业非常关注载波聚合，申请占比最高，达到25%；其次是中国申请人提交的专利总量排第二，占24%；日本排第三，占21%；美国第四，占19%；还有部分来自欧洲的诺基亚、爱立信、阿尔卡特朗讯的专利申请。

如图4所示，从各国国家专利申请量排名靠前的重点企业列表可以看出，申请人主要来自传统通信网络商、终端商、芯片商和运营商。

其中，韩国LG的专利申请量遥遥领先，相关专利接近1000件，其次是三星和华为的载波聚合专利申请量分别达到650和540件，这3家企业旗下均有支持三频载波聚合技术的终端产品出现，产品与专利结合非常紧密。

图4　各国重点企业申请量

美国芯片厂商高通和英特尔非常重视支持载波聚合技术的芯片技术，其专利申请量分别达到452和121件。目前，高通、海思、英特尔和三星等芯片商都推出了支持Cat.10和Cat.7的LTE芯片，这些芯片同时支持上下行载波聚合技术。此外，著名的非专利实施主体NPE公司Interdigital（IDC）也有290件相关专利，其专利申请遍布中美日韩等国家。根据市场预测，2016年将会有更多支持载波聚合技术的芯片组出现，由于依托载波聚合技术能带来高数据速率和更好的服务体验，因此围绕该技术的专利将是芯片厂商、运营商、终端厂商之间的重要竞争武器。

2.5载波聚合标准必要专利分析

欧洲电信标准化协会ETSI对于标准中的知识产权采取自愿性事前披露政策，各企业会在标准制定的过程中依照ETSI的知识产权政策披露自己所拥有的必要专利或潜在的必要专利。其中，向ETSI声明的与载波聚合技术相关的标准必要专利数量超过百件，这些专利主要来自三星、诺基亚、LG、松下、高通、爱立信，还有部分来自华为、中兴、电信科学技术研究院、夏普、NEC、Marvell、NTT、HTC以及谷歌（从摩托罗拉移动收购得到），此外有一些专利的专利权已经从诺基亚转移给了WirelessFutureTechnologies公司，通常发生过交易的专利价值较高，因此这些专利很值得我们关注。

如表1所示，企业在ETSI披露的部分载波聚合技术标准必要专利的相关信息，其中包括企业名称、披露的专利号、企业声明该专利所对应的标准协议号以及专利名称。由于该披露信息是基于各个公司上报给ETSI的，而ETSI并不对专利与标准的相关性进行评估，所以所述披露专利是否全部是标准必要专利有待验证，但是总体而言，ETSI知识产权数据库提供的检索数据在一定程度上能反映各企业的LTE专利持有情况。

2.6载波聚合技术专利诉讼案件分析

当前，在美国已经发生了一起载波聚合技术领域的专利诉讼案件，引起了产业界关注。2014年8月29日，一家名为 Odyssey Wireless（前身是 EICES Research）的美国公司将苹果、摩托罗拉移动、三星电子和LG电子同时告上了法庭，原因是这些公司旗下的终端产品侵犯了EICES所持有的4件美国技术专利，专利号分别是US7881393、US8199837、US8576940和US8660169，该项起诉最初由北卡罗莱纳州的东部地方法院受理，在2015年8月5日，该案已转移至南加州地方法院审理。

其中涉案专利US8576940名称为“一种自适应地改变通信的带宽和/或频率内容的系统和方法”，该发明是应用于4GLTE载波聚合的系统和方法，包括经由发射机传输可变信息的一种波形带宽序列，其中包含非连续的第一和第二个频率间隔，以及在第一和第二频率间隔中间用于避免干扰的第三频率间隔的设计。

该专利的持有人OdysseyWireless宣称该专利是LTE标准实施所需要的专利，认为这些公司的产品由于支持4GLTE技术因此必然侵犯了该公司的专利权，目前此案还未结，但值得我们重视。载波聚合技术发展进入了成熟期，3GPP在R10、11、12、13不同的版本中一直对相关技术特性做标准化，企业围绕该技术布局的专利申请数量众多，如果专利被鉴定为标准必要专利，则影响力非常大，因此需要重视那些不做产品，而是以专利运营为主营业务的公司手中持有的专利技术。

3　结束语

本文介绍了载波聚合技术的产业发展情况和标准化演进路线，重点分析了国内外专利发展态势以及各个国家重点专利权利人的专利分布情况，梳理了载波聚合技术发展过程中的7个关键技术的专利分布。然后，介绍了当前在ETSI声明的与载波聚合技术相关的全球标准必要专利的分布情况，为我国企业对LTE-A载波聚合技术的专利申请和专利布局研究提供了参考信息。

综合考虑载波聚合领域专利布局活跃的企业，目前已有多家在业界提出商用产品和网络部署计划，用户对带宽的需求会进一步促使企业间军备竞赛般地推出支持载波聚合功能的产品和解决方案。随着市场成熟化，企业之间通过专利侵权诉讼以打击竞争对手的现象将频繁发生。本文在最后介绍了近期在美国发生的一起与载波聚合技术有关的专利侵权诉讼案件，市场活跃的企业可能会成为非专利实施实体NPE眼中的肥羊，为了应对潜在的风险，企业除了尽早提交专利申请保护创新之外，还需关注竞争者的专利动向以及企业向ETSI披露的标准必要专利的信息。

参考文献

［1］赵训威，林辉，张明，等.3GPP长期演进（LTE）系统架构与技术规范［M］.北京：人民邮电出版社，2010.

［2］CIVIL ACTION FILE NO.5：14-CV-489.In the united states distract court for the eastern district of north Carolina western division.

［3］焦慧颖.载波聚合标准化工作紧锣密鼓网速提升指日可待［J］.通信世界.2016，02：38-39.

收稿日期：（2016-05-08）

Research on patent trend and patent risk of carrier aggregation technology

ZHANG Qian，HUANG Cuixia，LI Wenyu

Abstract：With the global LTE-A carrier aggregation technology industry booming，this paper analyses the global patent trend and make a detail study on the patent distribution of key technology，this paper analyzes the ETSI standard essential patent and the recent patent litigation about carrier aggregation technology.Though the description of thispaper，it provides a reference for domestic enterprise in the development of the patent portfolio and patent early warning of carrier aggregation technology.

Key words：carrier aggregation；LTE-A；patent analysis；standard essential patent；patent risk