基于专利分析的我国LED可见光通信技术分析

王 华，张亚菲

(广东省半导体照明产业联合创新中心，广东 佛山 528226)



基于专利分析的我国LED可见光通信技术分析

王 华，张亚菲

(广东省半导体照明产业联合创新中心，广东 佛山 528226)

LED可见光通信技术是通过可见光频段进行高速无线传输的新型的通信方式。本文通过专利分析手段，厘清现阶段我国可见光通信技术发展过程、主要专利申请人信息，并预测未来的发展趋势。研究发现，我国可见光通信技术起步较晚，专利申请集中在高校和科研机构，通信技术和可见光通信应用将会是下一阶段发展的重点。

可见光通信；专利分析；发展趋势；应用

引言

可见光通信(Visible Light Communication)是通过可见光频段进行高速无线传输的通信方式。2000年，日本中川研究所开始研究白光LED进行照明和通信的可行性，发展至今，可见光通信数据传输速度已经达到3.4 Gb/s，支撑应用领域的扩展[1]。LED可见光通信技术有效的融合了照明和通信两种功能，解决绿色照明问题的同时，充分利用可见光的频谱光段，拓展通信频谱，无电磁干扰，充分适用于室内网络融合、室内定位、室外无线传输、特殊区域通信、准确定位、导航、广告系统等照明和通信形式。

1 可见光通信专利检索和分析

基于可见光通信技术的发展现状，通过关键词+IPC检索，经过人工筛选降噪，本文获得中国可见光通信相关的专利数据597项，并针对细分技术领域进行详细的解读和分析。

1.1 专利申请趋势分析

可见光通信技术起步于2000年前后，利用LED作为光源，照明的同时实现高速通信。日本、韩国、欧洲等地的实验室和企业先后开展研究，并实现应用化突破。中国可见光通信专利发展起步较晚，如图1，2000—2008年，处在缓慢增长的阶段，每年仅有少数的几个专利申请，从2008年以后，中国的可见光通信专利申请进入增长阶段，并在2011年以后，进入快速增长阶段，专利申请数量逐渐增加。

图1 中国可见光通信专利申请趋势Fig.1 Patent application trend of VLC technology in China

图2是各国申请人在华专利布局情况，其中中国专利申请人占86%，其他主要专利申请人来自韩国、日本、美国以及其他国家和地区。日本和韩国的企业和研究机构，倾向于在中国加强专利布局。

图2 中国可见光通信专利申请人来源Fig.2 Applicants source of VLC technology patent in China

图3是中国可见光通信主要专利申请人排行，其中专利申请数量较大的中国专利申请人以高校和研究机构为主，在企业方面，深圳光启、中兴通讯、华为、南京复实通讯科技有限公司等也有较多的专利申请。日本的东芝以及韩国的三星等，在中国有相应的专利布局。排行前十一申请人的专利申请量，占中国可见光通信专利申请量的43%以上。从专利上来看，可见光通信技术还属于小众的领域，仅有有实力的企业在展开基础研发，从实验室走向产业化应用，还需要更多的企业参与产业化设计环节。值得注意的是，作为专利运营机构的北京智谷睿拓也开始展开本领域的专利布局，这说明可见光通信作为前沿技术领域，已经得到专利猎头的投资和注意。

图3 中国可见光通信主要专利申请人排行Fig.3 The main patent applicants of VLC technology in China

图4是中国可见光通信专利法律状态，因中国专利申请高峰期始于2010年，因此其中大部分专利尚处在审查阶段，其中58%的专利处于审中，尚未授权，35%的专利已经授权。随着技术推广力度的加大，未来在应用领域的专利，专利将会呈现继续增长的趋势。

图4 中国可见光通信专利法律状态分析Fig.4 The legal status of VLC patent in China

1.2 技术领域分析

通信技术包括实现光信号和通信信号的调制、数据和信号传输、可见光通信网络和传统的局域网以及电力线融合、编码等，随着技术发展，专利申请数量逐渐增加。可见光通信器件主要包括LED光源、光探测装置、接收装置发射装置以及接收终端等，专利布局较为稳定。可见光通信系统类的专利申请数量较多，主要为可见光通信整体通信解决方案。应用类技术则主要包括以围绕可见光通信技术展开的应用性方案设计等。

从技术领域上来看，如图5所示，中国可见光通信技术以通信技术和应用类居多，这与中国的主要专利申请人为通信类相对应，LED企业参与研发和应用较少。应用类专利的产业化应用，取决于器件、通信技术以及整体解决系统的完善，在各个应用领域提前展开专利布局，是国内缺乏技术基础的企业切入可见光通信产业的很好的视角，但是是否能够实现，存在很大的不确定性。另外，LED器件是决定可见光通信是否能否大规模使用和推广的重要因素，我国LED上游企业因为技术等方面的限制，缺乏深度参与，可能影响最终完整可见光产业链的建设。

图5 中国可见光通信专利技术领域分布Fig.5 Distribution of VLC technology patent in China

从各个细分技术领域的专利申请趋势来看，如图6，随着通信企业关注和加入可见光通信技术的研发，在通信类技术领域的专利申请数量在快速提升。而可见光通信的器件、控制测试及检测等类别的专利申请，维持基本平衡，有相应的企业布局专利，但是数量的增长趋势不是很明显。可见光通信系统方面的专利，数量维持稳定的增长趋势。

图6 可见光通信技术专利申请趋势Fig.6 Application trends of VLC technology

应用类的专利在中国可见光通信专利中所占的比重最大，且增长趋势较为明显，吸引大量的企业参与，申请人的数量较多，引导可见光通信的研究成果向产业化方向转移。智能交通、车辆控制、室内照明和通信等方向，吸引光电类、汽车类生产企业关注并布局相关的专利。主要的企业类专利申请人包括广东昭信照明、苏州昭创光电、深圳市裕富照明、东莞勤上光电、深圳华为、波瑞电气、重庆长安汽车、国家电网等。

总体来看，我国的可见光通信技术发展以现有高校和研究机构，以及通信类企业为主导，以各个主要应用领域的企业为跟随者，通过技术合作研发等形式展开技术产业化应用。在技术研发趋势上，通信技术类将会是未来一段时间的发展重点，调制、编解码、以及可见光通信信道控制、多用户接入以及与电力线和局域网融合等细分领域的专利布局将会增加。在应用领域，随着照明类企业、交通控制类企业、以及电网等企业的加入，新的应用模式将会进一步被开拓，物联网和安防也将会是下一步布局的热点。

1.3 核心专利分析

专利引证通常被用来判断专利价值，即被引用频次较高的专利，是以后技术进步的基础，因此被引频次越高，专利价值就越高[2]。同族专利也是判断专利价值的指标之一，专利族的规模越大，覆盖的申请地域越多，说明在该领域关注和参与的人越多，重要性程度就越大[3]。通过专利被引频次，结合同族专利布局情况，本文得出我国可见光通信技术的主要相关专利，如表1。

表1 可见光通信相关专利列表Table 1 Related VLC Patents

2 结论

我国的可见光通信技术处在快速发展的阶段，在国内外现有研究的基础上，国内的科研院所充分利用专利信息，展开核心领域专利申请和布局，并且开展产业化应用研究。中国企业可加强针对重点专利申请人的关注，借鉴相关的技术进展，展开研发和专利申请及布局，并可开展与高校和科研机构合作研发，实现科研院所的技术转移，推进可见光通信产品设计和产业化应用。

[1] 迟楠. LED可见光通信关键器件与应用[M]. 北京:人民邮电出版社，2015.

[2] 李清海, 刘洋, 吴泗宗，等. 专利价值评价指标概述及层次分析[J]. 专利文献研究, 2006, 25(6):1-9.

[3] 万小丽, 朱雪忠. 专利价值的评估指标体系及模糊综合评价[J]. 科研管理, 2008, 29(2):185-191.

The Visible Light Communication (VLC) Technology of China Based on Patent Analysis

WANG Hua， ZHANG Yafei

(GuangdongSolidStateLightingIndustryInnovationCenter，Foshan528226，China)

LED visible light communication is a new kind of communication which achieves wireless transmission through visible light spectrum. Based on patent information, the paper clarifies the development path of VLC technology and main patent applicants. It also predicts further technical trends. According to the analysis, the VLC research started late in China, and most of the applicants are from universities or research institutes. Communication technology and application design will be the focus areas in the near future.

VLC; patent analysis; development trend; application

广东省科技厅技术交易体系与科技服务网络建设项目(项目编号：2014B040405005；佛山市科技创新专项资金项目(项目编号：2014EZ100012)

张亚菲，E-mail：zhangyf@gscled.com

TN929.1

A

10.3969j.issn.1004-440X.2016.04.024