频谱共享技术以及相关专利情况研究

摘 要：无线频谱是无线通信中的重要资源，现有的无线通信系统中，无线频谱的分配往往都是有各个国家的职能部门授权完成。而随着近年来无线通信业务的快速发展，现阶段分配的频谱资源也越来越紧张。针对这一现状，频谱共享技术应运而生，它的出现为解决频谱资源不足、实现频谱动态管理及提高频谱利用率开创了新的局面。本文针对截止2017年2月底国外有关动态频谱共享技术的专利申请情况进行分析，进一步地，从申请的年代、区域、原创国分支等方面进行分析，以帮助业界从专利的角度了解频谱共享领域的来龙去脉以及发展现状。

关键词：无线频谱；共享技术；专利

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.132

1 引言

无线通信是当前社会发展的关键领域，新世纪以来它正进入一个高速发展的繁荣时期，各种新技术新应用纷纷呈现，在这种情况下对于频谱资源的需求也在急剧增长，而当前固定的频谱分配方式已不能适应时代的需要。在速率和容量要求的驱使下，無线通信技术在发展中不断的自我革命，新技术如春笋般出现并走进我们的日常生活。而ITU即国际电信联盟对于移动通信的未来给出了一个美好的愿景，即希望在通信系统中，最大的可用带宽能达到100兆赫兹，同时希望在一些固定的场所或者较低速度移动场景下，网络速率能达到1G左右，而在高速运动的极端场景中，也能有100M网络的接入速度。而这样的目标所带来的，除了人们美好的憧憬，还有对于无线频谱资源更高的需求。

为了解决上述问题，Joseph Mitola提出了认知无线电（Cognitive Radio，CR）的概念。美国学者Haykin S为认知无线电提供了一个清晰的定义：CR是一种具有一定自主性的新型无线通信系统，它可以智能的去适应环境，在适应的过程中通过调整自身的参数，来适应环境的变化，以达到超越时间和空间局限提供优质通信的效果，同时也可以通过人工智能的技术有效的利用频谱资源。

2 认知无线电

针对目前的技术现状，业界所达到的广泛共识就是认知无线电是解决频谱利用率最有效且最直接的手段，通过认知无线电构建一个灵活的频谱系统，在这个系统中，通过授权优先级来确定用户的频谱的使用权限。从上述定义中可以得到认知无线电的两个重要特质，即对频谱信息的灵活探知以及根据环境对自我的调整。前者可以有效的避免用户间的干扰，鉴别出闲置的频谱；而后者则可以根据前者的探知结果调整适配可用频率。

3 频谱共享领域的专利分析

截至2017年2月底，在全球专利数据库中涉及到频谱共享的专利申请达到1530项。

本文首先对全球范围内频谱共享领域的相关专利申请随年代变化的历年分布情况进行了统计。

根据图1的数据显示，频谱共享技术早在二十世纪八十年代就有了专利申请，在2005年之前，频谱共享技术的专利申请还比较少，从2005年后开始增多，2008年达到一个小峰值，随后几年的申请量有所下降，直到2012年，又开始增多，随后逐年下降。

其次本文研究了频谱共享相关专利申请的国家/地区分布情况。

根据研究，在频谱共享领域中，全球专利申请主要集中在中国、美国和国际申请，其中在中国的申请有775件，数量上排名第一，在美国的申请量为657，排名第二；国际申请量PCT为426，仅次于美国，排名第三。可见，中国、美国以及PCT申请是当今频谱共享相关产品的重要市场。

从相关数据的检索结果中可知，在中国的申请量中同样包含了大量国外企业的申请，这其中不乏高通、爱立信、交互技术等，尤其是高通股份有限公司，其从2006年开始至今在频谱共享相关领域布局了一系列的专利申请，其中包括了网络运营商间的频谱共享方法、不同小区、不同组网间的频谱共享策略，另外高通已在2016年推出了首个5G新无线频谱共享原型系统和试用平台，其设计具有前向兼容性，同时也支持新频谱共享技术。

最后，本文分析了频谱共享技术相关的专利申请的原创国家/地区分布情况。

根据分析结果，频谱共享领域原创申请的申请量排名在前的国家依次为中国、美国以及韩国，其中在中国的申请量为615件，美国的为436件，韩国为228件。这一方面显示出中国在专利保护方面的优势，注重该领域的发展。

4 结语

本文首先阐述了频谱共享的概念，并引出了认知无线电里的关键技术。接着，从年代、区域、原创国等不同的角度分析了国际上频谱共享技术的发展和现状。为我国频谱共享技术的相关研究和专利布局提供了参考与借鉴。

作者简介：程杰（1987-），男，湖北武汉人，硕士，研究实习员，研究方向：无线通信。