基于专利计量的D2D通信技术研究

马湘杰

摘 要：科技的进步必须依托强大的创新能力，而专利则是衡量创新能力的一个重要指标。目前，5G技术作为行业的研究热点，世界各国企业都力求能在5G技术和专利布局上占据优势地位。本文运用计量学的方法对专利技术进行评价与分析，以德温特专利数据库（Derwent Innovation Index，DII）为数据源，搜索2008—2018年10年间有关5G网络关键技术之一的D2D通信技术的发明专利，从专利分布、技术领域构成、专利发明过程中知识共享与扩散等多角度展开分析。研究方法上主要采用统计学、引文分析法和CiteSpace等可视化工具。最后通过对结果的分析，提出几点建议，以期为我国通信产业的发展提供参考。

关键词：D2D;专利计量;创新战略

中图分类号：G306;TN929.5    文献标识码：A    文章编号：1671-0037（2019）3-79-6

DOI：10.19345/j.cxkj.1671-0037.2019.03.013

1 引言

专利代表权利和利益，同时专利更是技术信息和科技成果的载体。根据世界知识产权组织报告显示，专利文件是全球最為庞大的公开技术信息源之一。国内外众多学者对专利文件进行了相关研究。纳林（F·Narin）作为专利计量学的创始人，利用专利计量方法对全球和国家专利数量、质量以及技术布局等进行了分析[1]。1980年初，日本科学技术情报中心的小森隆利用信息计量分析方法，研究并展望了20世纪80年代高分子材料的发展前景，提出了《从70年代的情报来看80年代高分子工业》的发展报告[2]。栾春娟等运用专利计量方法，从专利的年度分布、国家分布、机构分布和热点技术领域分布等方面对数字传输技术[3]、生物技术[4]、电动汽车[5]等不同领域发展前沿进行计量分析，对行业发展具有一定的指导作用。邱均平等从宏观、中观、微观3个层面分别构建专利计量的指标体系，对全球有机电激发光技术领域的相关专利进行了计量分析研究，分析了专利的年代分布、国际专利号分布、高被引专利分布等，对拥有高被引专利的机构进行了共引分析和可视化分析[6]。沈军等运用 CiteSpace可视化软件对第三代移动通信技术专利的手工代码进行计量分析，直观展示了不同时段第三代移动通信技术领域的关键技术[7]。

通过对专利情报加以有效的分析利用，可以减少研发投入，同时缩短研发周期。借鉴上述国内外研究，本文把专利计量分析应用于5G通信中D2D技术分析，以期为我国通信领域的技术研发、专利申请等提供参考。

2 D2D通信技术发展概述

5G作为新一代无线移动通信网络，可以使信息通信突破时空限制，给用户带来极佳的交互体验，缩短人与物之间的距离，实现万物的互联互通[8]。

当前5G相关技术的研究正在如火如荼地开展，如何提高LTE系统的吞吐量、使频谱资源最大化是未来通信技术的发展方向。D2D技术作为5G的关键技术之一，主要是指通信网络中设备之间基于蜂窝系统的近距离数据直接传输技术。这种技术的实现，使得数据传输可以不再受核心设备和中间设备的干预，为大规模的低延时通信及大数据传输提供了基础。其主要的核心技术可以归纳为：D2D设备发现与会话建立、资源分配与干扰管理、D2D缓存网络、D2D-MIMO。

通过研究发现，目前关于D2D通信技术的研究主要集中在资源分配与控制、功率控制、蜂窝系统、通信链路等领域，且主要以理论研究为主。D2D通信在未来5G网络中具有潜在的提升系统性能、增强用户体验、减轻基站压力、提高频谱利用率的前景[9]。用户通过D2D进行通信连接，可以减轻基站负担，降低端到端的传输时延，提升频谱效率，降低终端发射功率[10]。当无线通信基础设施损坏，或者在无线网络的覆盖盲区，终端可借助D2D实现端到端通信甚至接入蜂窝网络。在5G网络中，可以在授权频段部署D2D通信，也可以在非授权频段部署。同时，网络容量、频谱效率需要进一步提升，丰富的通信模式以及更好的终端用户体验也是5G的演进方向。

由此可见，D2D通信技术在5G发展过程中扮演着重要角色，在相关领域进行专利布局对于企业的发展具有一定的战略意义。通过专利分析，可以更加清晰地预测技术发展的趋势和路径。

3 描述统计性分析

3.1 数据来源与研究方法

本文的专利数据来自于德温特专利数据库（ Derwent Innovation Index，DII）。通过德温特专利创新索引数据库（DII），检索了在2008—2018年间公开的D2D专利申请数据，通过数据清洗共获得专利3 037件，并利用CiteSpace软件进行分析。

3.2 D2D技术发文量分析

众所周知，一个学科的成长一般要经历萌芽、发展、成熟、分化的过程，在这个过程中，展现该学科研究成果的文献数量和内容构成也要相应地发生变化[2]。利用Web of Science检索D2D相关文献与专利，检索时间为2019年1月4日，共检索到7 398条信息。其年度发文量如图1所示。2008—2011年，D2D技术的相关文献数量只有几篇，主要是一些相关概念的讨论，可以看出在此阶段D2D技术还处于萌芽期。2012—2015年，相关文献数量显著增长，内容日渐完整，说明D2D技术进入发展的黄金时期。2015—2016年，文献数量的增长逐渐变慢并呈现出饱和的状态，标志该技术已经走向成熟。2016—2018年，相关文献数量迅减，说明该领域分化出了新的知识领域。

3.3 专利技术领域构成分析

利用德温特数据库中的DII子数据库，以“D2D”OR“device-to-device communication”为主题词进行检索，共检索到3 375个专利。利用CiteSpace进行相关的计量分析，得出2008—2018年D2D专利的IPC分布情况。

IPC以H04（电通信技术）开头的专利占了大多数，同时也涉及G01（测量;测试）、G06（计算;推算;计数）、G08（信号装置）、G09（教育;密码术;显示;广告;印鉴）、F01（一般机器或发动机）、A47（家具;家庭用的物品或设备;一般吸尘器），说明该领域的专利与其他领域的专利有相互交叉和融合，不同专利的相互渗透也促进了技术的创新发展。

为了更进一步确定其技术领域，笔者通过德温特专利数据库，按照国际专利分类号，将检索数据进行分析得到了D2D专利的前10位IPC分布，其对应的具体技术领域如表1所示。

3.4 专利申请机构分布分析

从2008—2018年D2D专利申请机构的分布情况来看，LG公司在D2D技术专利布局方面有着明显优势，专利申请量占比约为17.51%。三星公司排名第四，专利申请量占比为6.57%。可以看出韩国企业在布局5G领域方面有较大投入，占据了较大的主动权。笔者认为这得益于韩国企业在通信领域早年的积累以及国家本身的重视。中国的华为、中兴等在D2D专利领域也占有一定份额，说明我国企业也积极投入5G关键技术的研发领域之中。华为公司在该领域的专利申请数量仅次于LG公司，占比7.40%，排名第二;中興公司占比5.53%，排名第五（见图2）。

4 D2D专利发明过程中的知识共享与扩散

4.1 专利合作过程中的知识共享与扩散

在所有的3 375件专利中，总发明人数达到了1 083，其中有23位发明人专利产出达到50件以上。

4.1.1 高产发明人合作网络分析。CiteSpace软件是由美国Drexel大学陈超美博士开发的一款适用多元化、分时、动态复杂网络分析的可视化分析工具[11]。在这部分的研究中，我们选取了前50位高产发明人进行分析，这50位发明人共同参与的专利发明活动，能够基本体现出D2D专利发明活动的合作特征。

共词分析的基本原理是对一组词两两统计它们在同一文献中出现的次数，通过共现次数来测度它们的关系。通过CiteSpace软件分析可知，这50位发明人形成了一个巨大的连通组，整体网络显示出的合作关系比较明显，高产发明人之间的小团体现象也比较明显（见图3）。笔者认为，这与发明人所处的国家和机构有着密切联系。为了确认这一假设，在下面部分内容中利用CiteSpace进行了机构合作网络分析。

从图4中50位高产发明人聚类网络中可以看出上下两个大的群落之间明显存在着起桥梁作用的节点。从群落的姓名特征来看，分别属于中国和韩国的发明人群落。

4.1.2 机构合作网络分析。通过对数据结果的分析，可以看出专利之间的相互引用是以小团体形式存在的。虽然整体上杂乱无章，但从具体发明人所属的机构来看，合作是普遍存在的[12]。从图5可以看出，D2D技术专利主要集中在中国和韩国两个群落，韩国的LG公司与三星公司之间在专利相互引用方面联系比较密切。与之相比，我国中兴与华为虽然存在专利的共被引，但其密度较低，距离也较远，可以看出我国两家公司在技术层面上联系和共享程度不高。

4.2 专利引用过程中的知识共享与扩散

D2D技术专利中被引用次数最多的是专利号为WO2010049801-A1的一项专利。根据专利权人和代码可知这项专利是诺基亚公司申请的。该专利的国际分类号为H04W-016/10;H04W-072/04;H04W-072/12;H04W-084/20;H04W-056/00;H04W-072/08;H04W-076/00;H04W-088/08。该专利在发明过程中共引用了21项专利与10篇文献。截至2019年2月，该专利共被引用了104次，显示出了该专利在D2D技术领域具有一定的基础性和先进性。同时专利在发明过程中引用了相关文献，这也可以反映出技术与科学之间联系密切。

5 结语

在现代社会中，作为知识产权的重要组成部分，专利技术已经成为国际科技竞争和经济竞争的战略制高点。国外跨国公司通过知识产权的创造、拥有、许可和转让，在全球获取巨大的经济利益[13]。通过专利计量分析可以更好地了解该领域内的专利布局情况，具有一定的价值。

通过对近10年D2D技术专利的计量分析，得出D2D专利的发展呈现出以下4个特点。

①D2D技术经历了萌芽、发展、成熟到分化的过程，从原有的知识领域分化出了新的知识领域。专利技术的领域主要集中在H04（电通信技术）领域，其中排名第一位的是H04W-072/04。同时，该领域的专利与其他领域的专利相互交叉和融合，不同专利之间的相互渗透也促进了技术的创新发展。

②专利的申请主体主要是通信领域的大型跨国公司，其次是科研单位和各类高校。其中，中国的华为、中兴，韩国的LG、三星在D2D领域专利数量较多，也反映出这些企业在该领域的研发能力较强。相比之前的2G、3G、4G，中国在5G的发展中，将会拥有更多的话语权。但目前我国公司之间的壁垒相比于国外来说要大得多，公司之间在技术方面的合作较少。

③D2D技术专利中合作发明的情况是十分普遍的，但是合作申请的情况却十分少见。这主要是因为D2D技术作为通信领域的关键技术之一，从理论到专利申请成功，都需要大量的交流与实验操作，个人难以完成。而D2D专利具有高度的战略价值，企业要想在此领域取得竞争优势，其专利布局至关重要。因此，企业合作申请专利的现象并不多见。

④从合作发明的范围来看，同属于一个机构的发明者之间的合作是比较普遍的。虽然总体上看合作网络是杂乱无章的，但具体到国家和机构内部，合作是普遍存在的。通过对数据结果分析可知，D2D专利申请人出现了两个比较明显的群落，分别是中国与韩国，韩国的企业相互之间在知识分享与传播方面做得较好。

根据以上研究结果，本文对于我国通信产业的发展提出以下几点建议。

①找準研发趋势。在专利布局方面应着眼于未来，尤其是技术更新快的行业，对于技术发展的关注应该具有一定的及时性。可以根据IPC分类号的前10位，确定目前的技术核心领域，加大研发投入，提高自我创新能力。

②加强企业间的内部交流，共同推动我国信息技术产业的发展。进一步消除企业壁垒，加强合作，提高国际影响力。同时加强与国外企业的交流合作，积极参与到5G标准的制定中，推动5G技术的发展。

③制定合理的知识产权战略。无论是企业还是科研院所，都要根据自身情况，制定出切实可行的战略决策。专利的布局应该与自身实力相结合，不断调整，增加企业的创新实力。通过专利制度，提升国际竞争力。

参考文献：

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[2] 邱均平.信息计量学[D].武汉：武汉大学，2007.

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Abstract： The progress of science and technology must rely on strong innovation ability， and patent is an important index to measure innovation ability. At present， 5G technology is a research hotspot in the industry， and all enterprises in the world strive to occupy a dominant position in 5G technology and patent layout. This article applied the method of metrology to evaluate and analyze the patent technology， with the Derwent Innovation Index （DII） as the data source， searched the invention patents related to one of the key technologies of 5G network， i.e.， D2D communication technology， from 2008 to 2018， and carried out analysis from multiple aspects of patent distribution， Technical field composition and knowledge sharing and diffusion in the process of patent invention. In terms of research methods， statistics， citation analysis and CiteSpace and other visualization tools were mainly used. Finally， through analysis of the results， some suggestions were put forward， hoping to provide reference for the development of China's communication industry.

Key words： D2D; patent measurement; innovation strategy