基于論文和專利的第五代移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)研究

阮 程 劉 婭

(中國科學(xué)技術(shù)信息研究所,北京 100038)

0 引言

當(dāng)前移動(dòng)通信領(lǐng)域已經(jīng)跨入第五代移動(dòng)通信時(shí)代,不僅網(wǎng)絡(luò)傳輸速率更高,而且傳輸中呈現(xiàn)出低延時(shí)、高可靠、低功耗的特點(diǎn)[1],從而可以解決當(dāng)前信號(hào)差、網(wǎng)速慢、通話質(zhì)量不佳等基本問題。未來還將會(huì)在無人駕駛、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)以及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。國際電信聯(lián)盟(ITU)于2012年形成了2020年及以后的國際移動(dòng)通信(IMT)項(xiàng)目,為全球5G研究和發(fā)展提供了總體框架[2]。世界各國針對(duì)第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)上的可行性研究、標(biāo)準(zhǔn)化以及產(chǎn)品方面進(jìn)行了大量的投入。我國于2016年1月正式啟動(dòng)5G技術(shù)試驗(yàn)[3]。因此,探討第五代移動(dòng)通信領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀,探索第五代移動(dòng)通信領(lǐng)域技術(shù)熱點(diǎn)以及發(fā)展趨勢(shì),有助于促進(jìn)學(xué)科發(fā)展,確定技術(shù)研發(fā)方向。

論文是基礎(chǔ)研究成果的重要指標(biāo),專利是技術(shù)創(chuàng)新成果的重要指標(biāo)。本研究采用陳超美博士基于JAVA語言開發(fā)的可視化工具CiteSpace[4]提供的詞頻探測(cè)技術(shù),將對(duì)第五代移動(dòng)通信技術(shù)論文和專利進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量分析,全面了解第五代移動(dòng)通信領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀,對(duì)其技術(shù)熱點(diǎn)進(jìn)行深入分析,探索第五代移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

1 數(shù)據(jù)來源與處理

1.1 數(shù)據(jù)來源

論文選取Web of ScienceTM(簡(jiǎn)稱“WoS”)核心合集數(shù)據(jù)庫,其共收錄8000多種世界范圍內(nèi)具有影響力的且經(jīng)過同行專家評(píng)審的高質(zhì)量期刊。專利選取Derwent Innovation Index(簡(jiǎn)稱“DII”)專利數(shù)據(jù)庫,其收錄了來自世界各地包括世界專利組織(WO)、美國專利局(US)、歐洲專利局(EP)在內(nèi)的超過52家專利授予機(jī)構(gòu)提供的增值專利信息。

1.2 處理程序

1.2.1 數(shù)據(jù)收集

通過閱讀文獻(xiàn)資料,咨詢相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者,基于關(guān)鍵技術(shù)名稱以及多種描述方式下的唯一技術(shù)指向性原則確定組配檢索式的技術(shù)關(guān)鍵詞。關(guān)鍵詞檢索式如下：TS=(5G or f-OFDM or MIMO or FBMC or MMW or “mm wave” or “millimeter wave” or C-RAN or Cloud-RAN or “ultradense network” or “carrier aggregation” or “Non-Orthogonal Multiple Access” or SCMA or “Multi-User Shared Access” or “Pattern Division Multiple Access” or SDN or NFV or “cognitive radio spectrum sensing techniques” or D2D not 4G not 3G)。對(duì)于專利數(shù)據(jù)則需要結(jié)合國際專利分類號(hào)(簡(jiǎn)稱“IPC”)進(jìn)行精確檢索。經(jīng)查閱資料,移動(dòng)通信領(lǐng)域?qū)＠`屬“H04”大類?；趪H組織以及世界各國對(duì)于第五代移動(dòng)通信領(lǐng)域項(xiàng)目的推進(jìn)落實(shí)情況,本研究選取檢索時(shí)間段為2013-2017年。檢索截止時(shí)間為2017年12月17日。

WoS論文檢索結(jié)果：獲得初始文獻(xiàn)題錄數(shù)據(jù)21071條。DII專利檢索結(jié)果：獲得初始文獻(xiàn)題錄數(shù)據(jù)13392條。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理

獲取的初始數(shù)據(jù)在不同程度上具有噪聲數(shù)據(jù)。對(duì)21071條論文數(shù)據(jù)進(jìn)行去重處理,最終獲得有效數(shù)據(jù)20100條；對(duì)13392條專利數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換,最終有效數(shù)據(jù)為11857條。

將經(jīng)過預(yù)處理后的兩類數(shù)據(jù)源分別按照各自設(shè)定的閾值生成關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜以及對(duì)相關(guān)詞頻進(jìn)行排序。論文數(shù)據(jù)的主題詞來源選擇標(biāo)題、摘要、作者關(guān)鍵詞以及WoS增補(bǔ)關(guān)鍵詞,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)選擇關(guān)鍵詞。專利數(shù)據(jù)的主題詞來源選擇標(biāo)題、摘要、作者關(guān)鍵詞。專利數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分兩步進(jìn)行選擇：選擇關(guān)鍵詞作為節(jié)點(diǎn)得到德溫特分類代碼序列,初步分析第五代移動(dòng)通信領(lǐng)域技術(shù)所屬類別；選擇類型作為節(jié)點(diǎn)得到德溫特手工代碼序列,進(jìn)一步分析領(lǐng)域中的具體技術(shù)內(nèi)容。在最終分析過程中專利數(shù)據(jù)的關(guān)鍵詞是其德溫特手工代碼。

在總體分析中,論文數(shù)據(jù)和專利數(shù)據(jù)選定分析時(shí)間段為2013—2017年,基于時(shí)間切片論文數(shù)據(jù)設(shè)定截取詞頻排名前50位的關(guān)鍵詞,專利數(shù)據(jù)設(shè)定截取詞頻排名前100位的關(guān)鍵詞,掌握領(lǐng)域整體發(fā)展情況。在特征關(guān)鍵詞趨勢(shì)分析中,經(jīng)過多次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)觀測(cè)結(jié)果,最大范圍包含年度關(guān)鍵詞,兩類數(shù)據(jù)源基于時(shí)間切片截取詞頻排名前300位的關(guān)鍵詞,獲得歷年關(guān)鍵詞序列表。在裁剪參數(shù)和功能區(qū)選擇最小樹法。其余參數(shù)按照默認(rèn)選項(xiàng)設(shè)置。

2 WoS核心合集論文分析

2.1 總體分析

論文數(shù)據(jù)關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜如圖1所示,有73個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),151條節(jié)點(diǎn)間連線。根據(jù)參數(shù)值意義,此處節(jié)點(diǎn)代表抽取的關(guān)鍵詞,出現(xiàn)頻次高的關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)大。節(jié)點(diǎn)之間的連線,代表詞與詞之間的共現(xiàn)強(qiáng)度。在截取的關(guān)鍵詞總排序中,主要包括以“system”“design”“performance”為例的非技術(shù)指向性關(guān)鍵詞,以“massive mimo”“mimo system”“millimeter wave”為例的信道傳輸技術(shù)關(guān)鍵詞, 以“cellular network”“wireless network”“heterogeneous network”為例的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)關(guān)鍵詞。根據(jù)齊普夫定律,關(guān)鍵詞在某一研究領(lǐng)域文獻(xiàn)中出現(xiàn)的頻次高低可以確定該領(lǐng)域的研究點(diǎn)的熱冷。因此,出現(xiàn)頻次較多的關(guān)鍵詞在一定程度上反映了第五代移動(dòng)通信領(lǐng)域的熱點(diǎn)基礎(chǔ)研究成果。結(jié)合圖1中的節(jié)點(diǎn)及連線,對(duì)論文數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵詞共現(xiàn)做進(jìn)一步分析。

system的節(jié)點(diǎn)最大,即出現(xiàn)頻次最高,頻次為2697。其次是design、mimo、network、performance、channel、capacity等關(guān)鍵詞?！皊ystem”與多個(gè)關(guān)鍵詞存在關(guān)聯(lián),即構(gòu)成多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)名詞。例 如“channel system”“mimo system”“network system”。第五代移動(dòng)通信領(lǐng)域中存在一個(gè)廣義的“system”,指代一個(gè)3GPP系統(tǒng),它包含5G接入網(wǎng)(5G Access Network)、5G核心網(wǎng)(5G Core Network)和用戶設(shè)備(User Equipment)。

包含“design”的關(guān)鍵詞多指代某項(xiàng)技術(shù)或者架構(gòu)的設(shè)計(jì),例如空口設(shè)計(jì)(AirInterface Design)。傳統(tǒng)單一定制化的空口技術(shù)和參數(shù)設(shè)計(jì)無法滿足第五代移動(dòng)通信技術(shù)對(duì)于高速率和高容量的要求[5],因此需要優(yōu)化空口設(shè)計(jì)技術(shù)提高傳輸性能。

關(guān)鍵詞“mimo”指代一種無線通信領(lǐng)域的主流技術(shù),多入多出技術(shù)(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）[6],亦稱為多天線技術(shù)。通過在通信鏈路的收發(fā)兩端設(shè)置多個(gè)天線而充分利用空間資源,能提供分集增益以提升系統(tǒng)的可靠性,提供復(fù)用增益以增加系統(tǒng)的頻譜效率,提供陣列增益以提高系統(tǒng)的功率效率[7]。除此之外,與“mimo”有聯(lián)系的關(guān)鍵詞還有“mimo system”、“massive mimo”。

關(guān)鍵詞中包含“network”的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有明確指向性,種類繁多,除前文提及的接入網(wǎng)、核心網(wǎng)外,包括在2013—2017年呈持續(xù)上升趨勢(shì)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)(Cellular Network)。蜂窩結(jié)構(gòu)是一個(gè)異質(zhì)的結(jié)構(gòu),它包括宏蜂窩、微蜂窩、小蜂窩和中繼等。此外,端到端(D2D)通信、物聯(lián)網(wǎng)(IOT)也被納入了5G的蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)[8]。

關(guān)鍵詞“performance”指代性能,專業(yè)術(shù)語包括“performance analysis”“high-performance”等,基于算法或模型對(duì)某種技術(shù)的性能進(jìn)行分析,通過性能分析對(duì)當(dāng)前研究成果進(jìn)行改善和優(yōu)化。

關(guān)鍵詞“channel”指代信道技術(shù),“capacity”指代容量。移動(dòng)通信是通過無線信道來實(shí)現(xiàn)的,第五代移動(dòng)通信技術(shù)為了提高傳輸速率和頻帶利用率以及降低傳輸誤碼率必須盡量減少噪聲、信道干擾等以提高信道的容量。因此對(duì)于信道的科學(xué)研究,包括前文中分析的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、性能優(yōu)化,容量在此處作為檢測(cè)性能的一項(xiàng)指標(biāo)。

圖1 論文關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

2.2 特征關(guān)鍵詞趨勢(shì)分析

本研究選取兩類特征關(guān)鍵詞：將2013-2017年各年份排名前十位的關(guān)鍵詞視為本研究的高頻關(guān)鍵詞；將2013-2017年各年份最低的一個(gè)頻次的關(guān)鍵詞視為本研究的低頻關(guān)鍵詞。在設(shè)定參數(shù)下未提取出的關(guān)鍵詞頻次默認(rèn)為0?；邶R普夫定律高頻關(guān)鍵詞在一定程度上可以反映領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)?；谘芯繜岫扰c關(guān)鍵詞頻次呈現(xiàn)正相關(guān)變化,因此在時(shí)間范圍內(nèi)具有一定變化趨勢(shì)的低頻關(guān)鍵詞可以反映領(lǐng)域的潛在關(guān)注點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)。

(1)論文高頻關(guān)鍵詞分析

2013-2017年歷年高頻論文關(guān)鍵詞序列如表1所示?！皊ystem”“design”“network”作為總體分析中的高頻關(guān)鍵詞,在歷年高頻關(guān)鍵詞中同樣占據(jù)重要地位?！皊ystem”在歷年高頻關(guān)鍵詞中排名第一,“design”“network”在歷年高頻關(guān)鍵詞中的排名僅次于“system”,位次呈現(xiàn)上升變化。隨著第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究熱度的持續(xù)上升,其頻次逐年提高?！癿imo”“performance”“channel”“capacity”對(duì)應(yīng)前文分析結(jié)果,“mimo”“performance”“channel” 在歷年高頻詞中的排名呈波動(dòng)變化,頻次伴隨研究熱度呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢(shì)。作為檢測(cè)性能的指標(biāo)“capacity”的排名逐年降低,其頻次隨著信道技術(shù)研究熱度上升而上升?！皁ptimization”自2014年出現(xiàn)在TOP 10高頻關(guān)鍵詞序列,2013年排名第13位,其位次相對(duì)穩(wěn)定,頻次逐年上升?！癮lgorithm”即算法,在2014年和2016年進(jìn)入TOP 10行列,其頻次在2015年有所下降,從整體上看呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。在第五代移動(dòng)通信領(lǐng)域的科學(xué)研究中包括各種基于算法對(duì)性能進(jìn)行優(yōu)化的內(nèi)容,因此與之有關(guān)的關(guān)鍵詞頻次持續(xù)升高。

表1 2013—2017年歷年論文高頻關(guān)鍵詞的前10名排序

(2)論文低頻關(guān)鍵詞分析

2013-2017年歷年低頻論文關(guān)鍵詞數(shù)量不統(tǒng)一,關(guān)鍵詞頻次變動(dòng)幅度在一定程度上可以反映研究熱度的變化規(guī)律。因此,本研究基于歷年低頻關(guān)鍵詞序列,以變動(dòng)幅度為標(biāo)準(zhǔn)選取變動(dòng)幅度較大的低頻關(guān)鍵詞做進(jìn)一步分析。經(jīng)比較分析,2015-2017年未出現(xiàn)具有代表性且變動(dòng)幅度較大的低頻關(guān)鍵詞。因此,以2013-2014年低頻關(guān)鍵詞“mimo antenna”與2014年低頻關(guān)鍵詞“5g”“challenge”為例,相關(guān)頻次變化如圖2所示。

“mimo antenna”,即多輸入多輸出天線技術(shù)?！癿imo antenna”多與“system”“design”等前文中分析出的高頻關(guān)鍵詞同時(shí)出現(xiàn)。例如2017年發(fā)表于《IET MICROWAVES ANTENNAS & PROPAGATION》期刊的論文《Dielectric resonator based MIMO antenna system enabling millimetre-wave mobile devices》,以及2017年發(fā)表于《MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS》期刊的論文《Design of a compact MIMO antenna with pattern diversity for WLAN application》。該關(guān)鍵詞是高頻關(guān)鍵詞“mimo”“system”的拓展形式,關(guān)鍵詞的詞頻流量未發(fā)生突變,頻次從2013年的9次緩慢上升至2017年的32次。大規(guī)模多輸入多輸出系統(tǒng)通過在基站配備超大規(guī)模天線陣列,極大地利用空間自由度來為更多用戶提供無線通信服務(wù)[9]。因此為提高系統(tǒng)能效,與mimo天線技術(shù)設(shè)計(jì)有關(guān)的研究熱度呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。

圖2 論文低頻關(guān)鍵詞趨勢(shì)圖

圖3 專利關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

“challenge”作為未體現(xiàn)具體技術(shù)的2014年的低頻關(guān)鍵詞,由起初11次上升至2017年的153次?！?g”和“challenge”作為主題詞的論文多數(shù)是對(duì)第五代移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè),例如各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)以及第五代移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展給其他學(xué)科領(lǐng)域帶來的挑戰(zhàn)。

3 Derwent專利分析

3.1 總體分析

專利數(shù)據(jù)關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜如圖3所示,有45個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),97條節(jié)點(diǎn)間連線。此處,節(jié)點(diǎn)代表的關(guān)鍵詞是經(jīng)格式轉(zhuǎn)換后的德溫特分類代碼。其余參數(shù)值意義與論文數(shù)據(jù)一致。在截取的關(guān)鍵詞總排序中,包含以W01、W02為例的隸屬于W大類的專利類別,以T01為例的隸屬于T大類的專利類別,以及V07、U22等其他頻次遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于前三位的專利類別。因此,結(jié)合圖3中的節(jié)點(diǎn)及連線,對(duì)專利數(shù)據(jù)中的前三位關(guān)鍵詞進(jìn)行總體分析。

W01(telephone and data transmission systems)節(jié)點(diǎn)最大,頻次最高為5502,表示電話和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)相關(guān)專利。其次是W02(broadcasting_radio and line transmission systems),頻次為4344,表示廣播、無線傳輸系統(tǒng)相關(guān)專利。T01 (digital computers)排名第三,頻次為3688,表示數(shù)字計(jì)算機(jī)相關(guān)專利。

上述結(jié)果范圍較寬泛,本研究選取類型作為節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)做進(jìn)一步分析。此時(shí),專利數(shù)據(jù)關(guān)鍵詞為德溫特手工代碼,有利于了解專利技術(shù)的具體指向。最終結(jié)果表明,W01-A06C4頻次最高為3232,表示的是數(shù)字信息傳輸子領(lǐng)域下的交換以及交換中的鏈接(包括局域網(wǎng))子領(lǐng)域下的以介質(zhì)為特點(diǎn)的無線電通信線路相關(guān)專利。其次是W02-C03A5,頻次為2134,表示的是通用傳輸系統(tǒng)子領(lǐng)域下的無線電通信系統(tǒng)中的以多樣性為特點(diǎn)的混合分集方案相關(guān)專利。T01-S03排名第三,頻次為1483,表示的是軟件條目子領(lǐng)域下聲明的軟件產(chǎn)品。

3.2 特征關(guān)鍵詞趨勢(shì)分析

與研究論文特征關(guān)鍵詞方法類似。在總體分析的基礎(chǔ)上,基于時(shí)間切片中提取的類型關(guān)鍵詞作為節(jié)點(diǎn)的德溫特手工代碼,截取2013-2017年各年份關(guān)鍵詞進(jìn)行趨勢(shì)分析。基于特征關(guān)鍵詞的分析結(jié)果,考察專利市場(chǎng)中第五代移動(dòng)通信領(lǐng)域技術(shù)熱點(diǎn)。由于專利申請(qǐng)公開周期具有不確定性,關(guān)鍵詞的頻次和位次呈波動(dòng)變化,缺乏可比性。因此,本研究選擇相對(duì)值“歷年特征關(guān)鍵詞頻次/歷年特征關(guān)鍵詞中最高頻次”進(jìn)行特征關(guān)鍵詞趨勢(shì)分析。

表2 2013-2017年歷年專利高頻關(guān)鍵詞POP 10名排序

(1)專利高頻關(guān)鍵詞分析

2013-2017年歷年專利高頻關(guān)鍵詞TOP 10如表2所示,占比趨勢(shì)變化如圖4所示。結(jié)合位次和占比量對(duì)專利高頻關(guān)鍵詞做進(jìn)一步分析。

專利數(shù)據(jù)的歷年高頻關(guān)鍵詞一共有12個(gè),分別隸屬于W01、W02、T01三類。W01-A06C4、W02-C03A5在2013-2017年的位次保持穩(wěn)定。W01-A06C4(Radio link)作為歷年最高頻次關(guān)鍵詞,其數(shù)量上呈現(xiàn)先上升后下降變化。W02-C03A5(Hybrid diversity schemes) 在位次保持不變的情況下占比量逐年降低。W02-C03G1為資源分配與認(rèn)知無線電系統(tǒng)子領(lǐng)域下的資源分配相關(guān)專利,其占比量和位次均呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)。

將現(xiàn)代教育技術(shù)引入到高中生物教學(xué)課堂當(dāng)中，有利于高中生物教學(xué)的開展，但部分高中生物教師對(duì)現(xiàn)代教育技術(shù)理解不透徹，無法將其與高中生物教學(xué)深度融合在一起，影響了教學(xué)效果。高中生物教師只有加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)代教育技術(shù)的認(rèn)知，才能改變這種現(xiàn)狀。

W01-C01D3C為移動(dòng)無線電話子領(lǐng)域下的便攜式設(shè)備相關(guān)專利。W01-A03B為多功能傳輸路徑子領(lǐng)域下的數(shù)據(jù)包傳輸相關(guān)專利。W01-A06G2為網(wǎng)絡(luò)切換/鏈接子領(lǐng)域下的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換相關(guān)專利。W01-A06A3為測(cè)試監(jiān)控子領(lǐng)域下的網(wǎng)絡(luò)使用和運(yùn)行監(jiān)控相關(guān)專利。W01-A06E1L為接入和路由子領(lǐng)域下的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源分配相關(guān)的專利。W01-C01D3C位次先下降后上升,占比量逐年降低。W01-A03B、W01-A06G2位次降低,W01-A06A3位次上升,三類專利的占比量均先上升后下降。W01-A06E1L位次逐年上升,2017年首次出現(xiàn)在TOP 10行列,其占比量先上升后下降,整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。

圖4 專利高頻關(guān)鍵詞占比趨勢(shì)圖

T01-S03(Claimed software products) 在2013-2015年的位次未發(fā)生改變,占比量也保持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài),2016年位次下降并且保持穩(wěn)定,連續(xù)兩年占比量減少。T01-C03C為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換子領(lǐng)域下的用于接入網(wǎng)絡(luò)的無線鏈路相關(guān)專利。T01-N01D為用于描述網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具體應(yīng)用的文檔子領(lǐng)域下的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換相關(guān)專利。T01-N03為互聯(lián)網(wǎng)和信息傳遞子領(lǐng)域下的互聯(lián)網(wǎng)軟件相關(guān)專利。T01-C03C占比量和位次都呈現(xiàn)下降趨勢(shì),2016年位次跌出TOP 10行列。T01-N01D占比量和位次都呈現(xiàn)波動(dòng)性變化,2017年位次跌出TOP 10行列。T01-N03占比量變化是先上升后下降,整體上占比量有所提高,2016年起進(jìn)入TOP 10行列。

綜合上述分析,隸屬于三大類的專利中只有W01-A06E1L、W02-C03G1、T01-N03的占比量整體上有所上升。W01-A06E1L的專利包括專利公開號(hào)為WO 2016187756A1、WO 2016167608A1等在內(nèi)的與無線電通信中測(cè)量網(wǎng)絡(luò)性能有關(guān)的資源分配技術(shù)和方法。W02-C03G1的專利包括公開號(hào)為WO 2017180040A1、WO 2016184224A1等在內(nèi)的與信道分配和無線電通信管理有關(guān)的方法和裝置。這兩種專利都與資源分配技術(shù)有關(guān),表明在第五代移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展過程中,實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量通信的關(guān)鍵在于合理分配信息資源,在一定程度上表明這一技術(shù)在通信行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。T01-N03的專利包括專利公開號(hào)為WO 2013036682A1、WO 2016184270A1等在內(nèi)的與無線通信有關(guān)的互聯(lián)網(wǎng)軟件設(shè)備。

(2)專利低頻關(guān)鍵詞分析

與論文數(shù)據(jù)中低頻關(guān)鍵詞分析方法類似,基于變動(dòng)幅度選取低頻關(guān)鍵詞做進(jìn)一步分析。本研究以2013年低頻關(guān)鍵詞W01-C01G8S、W02-C03A5P和2017年未出現(xiàn)的T01-N03B1進(jìn)行趨勢(shì)分析。2013-2017年低頻關(guān)鍵詞占比趨勢(shì)變化如圖5所示。

W01-C01G8S是電話制造子領(lǐng)域下與用戶設(shè)備有關(guān)的特殊電話與智能手機(jī)中的智能手機(jī)相關(guān)專利。該手工代碼下的專利包括專利公開號(hào)為WO 2017177866A1、WO 2017167140A1等 在 內(nèi)的多種通信領(lǐng)域的方法和裝置,用于與軟件和程序控制方面有關(guān)的發(fā)明。智能手機(jī)作為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代主導(dǎo)人們生活方式的移動(dòng)設(shè)備,其性能面臨著更高的要求。因此,各專利權(quán)人需要在完善性能的同時(shí)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中搶占先機(jī),確保自身生產(chǎn)和銷售的安全性。

圖5 專利低頻關(guān)鍵詞占比趨勢(shì)圖

W02-C03A5P是以多樣性為特點(diǎn)的混合分集方案子領(lǐng)域下的預(yù)編碼問題相關(guān)專利。根據(jù)二次檢索結(jié)果,該手工代碼下的專利包括公開號(hào)為CN 107493123A、WO 2017217819A1等 在 內(nèi) 的多種檢測(cè)狀態(tài)的方法和裝置,用于均衡意義上的預(yù)編碼有關(guān)的專利。預(yù)編碼是信號(hào)發(fā)射端的準(zhǔn)備過程,這一過程可以消除信息傳輸過程中用戶間的相互干擾,解決在用戶端做均衡處理的高能耗問題。隨著5G發(fā)展對(duì)于信息傳輸?shù)母哔|(zhì)量要求,預(yù)編碼相關(guān)的專利技術(shù)呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢(shì)。

T01-N03B1是T01-N互聯(lián)網(wǎng)和信息傳輸子領(lǐng)域下的互聯(lián)網(wǎng)軟件中的結(jié)構(gòu)化軟件可執(zhí)行程序相關(guān)的專利。該手工代碼下的專利包括公開號(hào)為CN 105988724A、WO 2016188059A1等在內(nèi)的多種設(shè)備以及設(shè)備安裝應(yīng)用方法,例如利用flash查看內(nèi)容的可執(zhí)行程序。結(jié)構(gòu)化設(shè)備以及相關(guān)方法的日益成熟,其應(yīng)用市場(chǎng)穩(wěn)定,專利占比量逐年遞減。

4 論文與專利的比較分析

前兩小節(jié)分別對(duì)兩類數(shù)據(jù)源進(jìn)行關(guān)鍵詞分析,了解科學(xué)研究和技術(shù)研發(fā)中第五代移動(dòng)通信技術(shù)的熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)。現(xiàn)將兩類數(shù)據(jù)源相結(jié)合進(jìn)行比較分析

(1)論文與專利分析之間的共性

兩類數(shù)據(jù)源基于不同種類的關(guān)鍵詞共同反映了第五代移動(dòng)通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)或技術(shù)熱點(diǎn)。論文數(shù)據(jù)中與技術(shù)發(fā)展有關(guān)的研究結(jié)果表明,第五代移動(dòng)通信領(lǐng)域的科學(xué)研究?jī)?nèi)容集中于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、信道傳輸?shù)认到y(tǒng)以及基于各類算法對(duì)方法和裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)。例如多入多出天線、蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、信道預(yù)編碼設(shè)計(jì)。通過科學(xué)研究中的指標(biāo)體系,對(duì)當(dāng)前使用的設(shè)備或技術(shù)進(jìn)行性能分析,從而提出創(chuàng)新點(diǎn),深入探討以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化目的推進(jìn)第五代移動(dòng)通信領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新。專利數(shù)據(jù)的研究結(jié)果表明,第五代移動(dòng)通信領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新成果集中于無線電通信線路、智能機(jī)等設(shè)備以及其性能的優(yōu)化。例如數(shù)據(jù)資源分配、基于預(yù)編碼的信道傳輸設(shè)備與技術(shù)。通過技術(shù)研發(fā)實(shí)現(xiàn)科研成果的合理轉(zhuǎn)化,推進(jìn)第五代移動(dòng)通信領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用與實(shí)踐。

(2)論文與專利分析之間的區(qū)別

兩類數(shù)據(jù)源在反映第五代移動(dòng)通信領(lǐng)域側(cè)重點(diǎn)上有所差異。論文數(shù)據(jù)不僅關(guān)注第五代移動(dòng)通信領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā),對(duì)于領(lǐng)域發(fā)展的理論研究也投入了一定的關(guān)注度。以“challenge”“performance”為關(guān)鍵詞代表的論文研究?jī)?nèi)容包括第五代移動(dòng)通信領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)綜述、基于通信領(lǐng)域現(xiàn)狀對(duì)第五代移動(dòng)通信領(lǐng)域的發(fā)展展開預(yù)測(cè)以及學(xué)科領(lǐng)域之間的相互滲透。專利數(shù)據(jù)反映的是各種基于算法、性能分析之后優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用情況,包括形成的軟件產(chǎn)品等專利實(shí)體。例如流量控制方法及裝置、探測(cè)響應(yīng)方法及裝置。因此,相較于專利數(shù)據(jù)的技術(shù)研發(fā)側(cè)重點(diǎn),在科學(xué)研究過程中對(duì)于第五代移動(dòng)通信領(lǐng)域的理論探討更為突出。

5 結(jié)語

本文對(duì)2013-2017年第五代移動(dòng)通信技術(shù)的20100篇論文和11857件專利進(jìn)行了文獻(xiàn)計(jì)量分析,得到如下的分析結(jié)果。

(1)對(duì)論文數(shù)據(jù)的關(guān)鍵詞的分析表明,第五代移動(dòng)通信技術(shù)的熱點(diǎn)在于以優(yōu)化信道傳輸為代表的各類型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)。第五代移動(dòng)通信的業(yè)務(wù)需求和以SDN/NFV為代表的新型技術(shù)共同驅(qū)動(dòng)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)發(fā)展,從而支持多樣化的無線接入場(chǎng)景業(yè)務(wù),滿足端到端的業(yè)務(wù)體驗(yàn)需求,實(shí)現(xiàn)靈活的網(wǎng)絡(luò)部署和高效的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營,最終與無線空口技術(shù)共同推進(jìn)5G發(fā)展[10]。

(2)對(duì)專利數(shù)據(jù)的關(guān)鍵詞的分析表明,第五代通信技術(shù)的熱點(diǎn)為電話和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),廣播、無線傳輸系統(tǒng)兩大類技術(shù)專利,都隸屬于W大類,即通信領(lǐng)域。在排名靠前的技術(shù)領(lǐng)域中,較為特別的是T大類,即計(jì)算和控制技術(shù)領(lǐng)域。專利市場(chǎng)中關(guān)于第五代移動(dòng)通信領(lǐng)域下的專利主要包括以信道預(yù)編碼為代表的各類型數(shù)據(jù)傳輸、基于算法優(yōu)化性能的方法與裝置等。

(3)通過對(duì)專利信息進(jìn)行定性或定量分析,獲得包括研發(fā)技術(shù)在內(nèi)的與第五代移動(dòng)通信領(lǐng)域發(fā)展相關(guān)的創(chuàng)新點(diǎn)及啟示,形成基礎(chǔ)研究成果。將基礎(chǔ)研究成果中提出的技術(shù)、方法等投入實(shí)踐,具有新穎性的結(jié)果可以申請(qǐng)相關(guān)專利,形成技術(shù)創(chuàng)新成果。根據(jù)上述結(jié)果,第五代移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域中的基礎(chǔ)研究成果與技術(shù)創(chuàng)新成果之間存在一種聯(lián)系。因此,不論是基礎(chǔ)研究成果還是技術(shù)創(chuàng)新成果,第五代移動(dòng)通信領(lǐng)域的技術(shù)熱點(diǎn)在于信道傳輸設(shè)備以及相關(guān)技術(shù)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化,以各種資源分配、信道預(yù)編碼為代表的關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)研發(fā)。從而滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的對(duì)于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的要求,加速未來5G在無人駕駛、VR以及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)真正的萬物互聯(lián)時(shí)代。

(4)本文將論文關(guān)鍵詞和專利手工代碼視為同一維度的關(guān)鍵詞,結(jié)合關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜基于詞頻探索第五代移動(dòng)通信領(lǐng)域的技術(shù)熱點(diǎn),在一定程度上可以反映研究趨勢(shì)。對(duì)熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行了比較淺顯的分析,并且加以概念解釋。在處理數(shù)據(jù)時(shí)由于閾值的設(shè)置,分析結(jié)果可能存在細(xì)小誤差。為了更好地識(shí)別第五代移動(dòng)通信領(lǐng)域的技術(shù)熱點(diǎn),下一步可以基于文本挖掘?qū)＠墨I(xiàn)的關(guān)鍵詞進(jìn)行深度分析。將研究結(jié)果與當(dāng)前結(jié)果進(jìn)行對(duì)照,可能對(duì)通信技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展更具有指導(dǎo)性。