基于專利分析的我國(guó)LED可見光通信技術(shù)分析

王 華，張亞菲

(廣東省半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)聯(lián)合創(chuàng)新中心，廣東 佛山 528226)

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基于專利分析的我國(guó)LED可見光通信技術(shù)分析

王 華，張亞菲

(廣東省半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)聯(lián)合創(chuàng)新中心，廣東 佛山 528226)

LED可見光通信技術(shù)是通過可見光頻段進(jìn)行高速無線傳輸?shù)男滦偷耐ㄐ欧绞?。本文通過專利分析手段，厘清現(xiàn)階段我國(guó)可見光通信技術(shù)發(fā)展過程、主要專利申請(qǐng)人信息，并預(yù)測(cè)未來的發(fā)展趨勢(shì)。研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)可見光通信技術(shù)起步較晚，專利申請(qǐng)集中在高校和科研機(jī)構(gòu)，通信技術(shù)和可見光通信應(yīng)用將會(huì)是下一階段發(fā)展的重點(diǎn)。

可見光通信；專利分析；發(fā)展趨勢(shì)；應(yīng)用

引言

可見光通信(Visible Light Communication)是通過可見光頻段進(jìn)行高速無線傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健?000年，日本中川研究所開始研究白光LED進(jìn)行照明和通信的可行性，發(fā)展至今，可見光通信數(shù)據(jù)傳輸速度已經(jīng)達(dá)到3.4 Gb/s，支撐應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展[1]。LED可見光通信技術(shù)有效的融合了照明和通信兩種功能，解決綠色照明問題的同時(shí)，充分利用可見光的頻譜光段，拓展通信頻譜，無電磁干擾，充分適用于室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)融合、室內(nèi)定位、室外無線傳輸、特殊區(qū)域通信、準(zhǔn)確定位、導(dǎo)航、廣告系統(tǒng)等照明和通信形式。

1 可見光通信專利檢索和分析

基于可見光通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，通過關(guān)鍵詞+IPC檢索，經(jīng)過人工篩選降噪，本文獲得中國(guó)可見光通信相關(guān)的專利數(shù)據(jù)597項(xiàng)，并針對(duì)細(xì)分技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行詳細(xì)的解讀和分析。

1.1 專利申請(qǐng)趨勢(shì)分析

可見光通信技術(shù)起步于2000年前后，利用LED作為光源，照明的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速通信。日本、韓國(guó)、歐洲等地的實(shí)驗(yàn)室和企業(yè)先后開展研究，并實(shí)現(xiàn)應(yīng)用化突破。中國(guó)可見光通信專利發(fā)展起步較晚，如圖1，2000—2008年，處在緩慢增長(zhǎng)的階段，每年僅有少數(shù)的幾個(gè)專利申請(qǐng)，從2008年以后，中國(guó)的可見光通信專利申請(qǐng)進(jìn)入增長(zhǎng)階段，并在2011年以后，進(jìn)入快速增長(zhǎng)階段，專利申請(qǐng)數(shù)量逐漸增加。

圖1 中國(guó)可見光通信專利申請(qǐng)趨勢(shì)Fig.1 Patent application trend of VLC technology in China

圖2是各國(guó)申請(qǐng)人在華專利布局情況，其中中國(guó)專利申請(qǐng)人占86%，其他主要專利申請(qǐng)人來自韓國(guó)、日本、美國(guó)以及其他國(guó)家和地區(qū)。日本和韓國(guó)的企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)，傾向于在中國(guó)加強(qiáng)專利布局。

圖2 中國(guó)可見光通信專利申請(qǐng)人來源Fig.2 Applicants source of VLC technology patent in China

圖3是中國(guó)可見光通信主要專利申請(qǐng)人排行，其中專利申請(qǐng)數(shù)量較大的中國(guó)專利申請(qǐng)人以高校和研究機(jī)構(gòu)為主，在企業(yè)方面，深圳光啟、中興通訊、華為、南京復(fù)實(shí)通訊科技有限公司等也有較多的專利申請(qǐng)。日本的東芝以及韓國(guó)的三星等，在中國(guó)有相應(yīng)的專利布局。排行前十一申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)量，占中國(guó)可見光通信專利申請(qǐng)量的43%以上。從專利上來看，可見光通信技術(shù)還屬于小眾的領(lǐng)域，僅有有實(shí)力的企業(yè)在展開基礎(chǔ)研發(fā)，從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，還需要更多的企業(yè)參與產(chǎn)業(yè)化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。值得注意的是，作為專利運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)的北京智谷睿拓也開始展開本領(lǐng)域的專利布局，這說明可見光通信作為前沿技術(shù)領(lǐng)域，已經(jīng)得到專利獵頭的投資和注意。

圖3 中國(guó)可見光通信主要專利申請(qǐng)人排行Fig.3 The main patent applicants of VLC technology in China

圖4是中國(guó)可見光通信專利法律狀態(tài)，因中國(guó)專利申請(qǐng)高峰期始于2010年，因此其中大部分專利尚處在審查階段，其中58%的專利處于審中，尚未授權(quán)，35%的專利已經(jīng)授權(quán)。隨著技術(shù)推廣力度的加大，未來在應(yīng)用領(lǐng)域的專利，專利將會(huì)呈現(xiàn)繼續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

圖4 中國(guó)可見光通信專利法律狀態(tài)分析Fig.4 The legal status of VLC patent in China

1.2 技術(shù)領(lǐng)域分析

通信技術(shù)包括實(shí)現(xiàn)光信號(hào)和通信信號(hào)的調(diào)制、數(shù)據(jù)和信號(hào)傳輸、可見光通信網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)的局域網(wǎng)以及電力線融合、編碼等，隨著技術(shù)發(fā)展，專利申請(qǐng)數(shù)量逐漸增加?？梢姽馔ㄐ牌骷饕↙ED光源、光探測(cè)裝置、接收裝置發(fā)射裝置以及接收終端等，專利布局較為穩(wěn)定?？梢姽馔ㄐ畔到y(tǒng)類的專利申請(qǐng)數(shù)量較多，主要為可見光通信整體通信解決方案。應(yīng)用類技術(shù)則主要包括以圍繞可見光通信技術(shù)展開的應(yīng)用性方案設(shè)計(jì)等。

從技術(shù)領(lǐng)域上來看，如圖5所示，中國(guó)可見光通信技術(shù)以通信技術(shù)和應(yīng)用類居多，這與中國(guó)的主要專利申請(qǐng)人為通信類相對(duì)應(yīng)，LED企業(yè)參與研發(fā)和應(yīng)用較少。應(yīng)用類專利的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，取決于器件、通信技術(shù)以及整體解決系統(tǒng)的完善，在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域提前展開專利布局，是國(guó)內(nèi)缺乏技術(shù)基礎(chǔ)的企業(yè)切入可見光通信產(chǎn)業(yè)的很好的視角，但是是否能夠?qū)崿F(xiàn)，存在很大的不確定性。另外，LED器件是決定可見光通信是否能否大規(guī)模使用和推廣的重要因素，我國(guó)LED上游企業(yè)因?yàn)榧夹g(shù)等方面的限制，缺乏深度參與，可能影響最終完整可見光產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)。

圖5 中國(guó)可見光通信專利技術(shù)領(lǐng)域分布Fig.5 Distribution of VLC technology patent in China

從各個(gè)細(xì)分技術(shù)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)趨勢(shì)來看，如圖6，隨著通信企業(yè)關(guān)注和加入可見光通信技術(shù)的研發(fā)，在通信類技術(shù)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)數(shù)量在快速提升。而可見光通信的器件、控制測(cè)試及檢測(cè)等類別的專利申請(qǐng)，維持基本平衡，有相應(yīng)的企業(yè)布局專利，但是數(shù)量的增長(zhǎng)趨勢(shì)不是很明顯?？梢姽馔ㄐ畔到y(tǒng)方面的專利，數(shù)量維持穩(wěn)定的增長(zhǎng)趨勢(shì)。

圖6 可見光通信技術(shù)專利申請(qǐng)趨勢(shì)Fig.6 Application trends of VLC technology

應(yīng)用類的專利在中國(guó)可見光通信專利中所占的比重最大，且增長(zhǎng)趨勢(shì)較為明顯，吸引大量的企業(yè)參與，申請(qǐng)人的數(shù)量較多，引導(dǎo)可見光通信的研究成果向產(chǎn)業(yè)化方向轉(zhuǎn)移。智能交通、車輛控制、室內(nèi)照明和通信等方向，吸引光電類、汽車類生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注并布局相關(guān)的專利。主要的企業(yè)類專利申請(qǐng)人包括廣東昭信照明、蘇州昭創(chuàng)光電、深圳市裕富照明、東莞勤上光電、深圳華為、波瑞電氣、重慶長(zhǎng)安汽車、國(guó)家電網(wǎng)等。

總體來看，我國(guó)的可見光通信技術(shù)發(fā)展以現(xiàn)有高校和研究機(jī)構(gòu)，以及通信類企業(yè)為主導(dǎo)，以各個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域的企業(yè)為跟隨者，通過技術(shù)合作研發(fā)等形式展開技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。在技術(shù)研發(fā)趨勢(shì)上，通信技術(shù)類將會(huì)是未來一段時(shí)間的發(fā)展重點(diǎn)，調(diào)制、編解碼、以及可見光通信信道控制、多用戶接入以及與電力線和局域網(wǎng)融合等細(xì)分領(lǐng)域的專利布局將會(huì)增加。在應(yīng)用領(lǐng)域，隨著照明類企業(yè)、交通控制類企業(yè)、以及電網(wǎng)等企業(yè)的加入，新的應(yīng)用模式將會(huì)進(jìn)一步被開拓，物聯(lián)網(wǎng)和安防也將會(huì)是下一步布局的熱點(diǎn)。

1.3 核心專利分析

專利引證通常被用來判斷專利價(jià)值，即被引用頻次較高的專利，是以后技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)，因此被引頻次越高，專利價(jià)值就越高[2]。同族專利也是判斷專利價(jià)值的指標(biāo)之一，專利族的規(guī)模越大，覆蓋的申請(qǐng)地域越多，說明在該領(lǐng)域關(guān)注和參與的人越多，重要性程度就越大[3]。通過專利被引頻次，結(jié)合同族專利布局情況，本文得出我國(guó)可見光通信技術(shù)的主要相關(guān)專利，如表1。

表1 可見光通信相關(guān)專利列表Table 1 Related VLC Patents

2 結(jié)論

我國(guó)的可見光通信技術(shù)處在快速發(fā)展的階段，在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)的科研院所充分利用專利信息，展開核心領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)和布局，并且開展產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究。中國(guó)企業(yè)可加強(qiáng)針對(duì)重點(diǎn)專利申請(qǐng)人的關(guān)注，借鑒相關(guān)的技術(shù)進(jìn)展，展開研發(fā)和專利申請(qǐng)及布局，并可開展與高校和科研機(jī)構(gòu)合作研發(fā)，實(shí)現(xiàn)科研院所的技術(shù)轉(zhuǎn)移，推進(jìn)可見光通信產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

[1] 遲楠. LED可見光通信關(guān)鍵器件與應(yīng)用[M]. 北京:人民郵電出版社，2015.

[2] 李清海, 劉洋, 吳泗宗，等. 專利價(jià)值評(píng)價(jià)指標(biāo)概述及層次分析[J]. 專利文獻(xiàn)研究, 2006, 25(6):1-9.

[3] 萬小麗, 朱雪忠. 專利價(jià)值的評(píng)估指標(biāo)體系及模糊綜合評(píng)價(jià)[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，F(xiàn)oshan528226，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

廣東省科技廳技術(shù)交易體系與科技服務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：2014B040405005；佛山市科技創(chuàng)新專項(xiàng)資金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：2014EZ100012)

張亞菲，E-mail：zhangyf@gscled.com

TN929.1

A

10.3969j.issn.1004-440X.2016.04.024