LTE終端直通專利技術(shù)綜述

雷蕾 李晨

摘 要：LTE終端直通（LTE Device-to-Device，LTE-D2D）是移動通信研究的一個熱點，文章基于檢索結(jié)果，對LTE終端直通領(lǐng)域近些年的研究成果進行了分析，重點論述了全球及中國范圍內(nèi)關(guān)于LTE終端直通技術(shù)的技術(shù)分支、歷年專利申請量、專利申請的地域分布、主要申請人以及分支發(fā)展歷程，對今后的技術(shù)研究有指導性意義。

關(guān)鍵詞：LTE；終端直通；技術(shù)分支；主要申請人

中圖分類號：TN929.5 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）24-0018-03

Abstract： LTE Device-to-Device （LTE-D2D） is a hot spot in mobile communication research. Based on the retrieval results， this paper analyzes the research results in the field of LTE Device-to-Device in recent years. This paper focuses on the technical branches of LTE Device-to-Device technology， patent applications， geographical distribution of patent application， main applicants and branch development in the world and China， which is of guiding significance for future technical research.

Keywords： LTE； Device-to-Device； technical branch； main applicant

前言

基于LTE蜂窩網(wǎng)絡的D2D通信或者稱為鄰近服務，是指用戶數(shù)據(jù)可不經(jīng)過網(wǎng)絡中轉(zhuǎn)而直接在終端之間傳輸，與傳統(tǒng)LTE蜂窩網(wǎng)絡相比，LTE終端直通技術(shù)所帶來的增益主要體現(xiàn)在三個方面：第一方面是節(jié)省無線資源，在LTE-D2D通信模式下，避免了傳統(tǒng)蜂窩通信中用戶數(shù)據(jù)經(jīng)過網(wǎng)絡中轉(zhuǎn)傳輸；第二方面是提升了用戶體驗，LTE-D2D可以實現(xiàn)用戶間近距離的數(shù)據(jù)共享、小范圍的社交和商業(yè)活動，降低了端到端時延，也減少了終端的電池消耗；第三方面是擴展通信應用，當通信基礎(chǔ)設施損壞，或者在無線網(wǎng)絡的覆蓋盲區(qū)，終端之間可使用LTE-D2D實現(xiàn)端到端通信。因此，D2D通信技術(shù)是移動通信研究的一個熱點，也是未來混合網(wǎng)絡中的一個重要組成部分。

本文對LTE終端直通的相關(guān)專利申請進行分析，選擇的是中國專利文摘數(shù)據(jù)庫（CNABS）以及德溫特世界專利索引數(shù)據(jù)庫（DWPI），本次檢索時間截止2017年5月，經(jīng)過檢索式檢索與簡單人工篩選，得到最終所要分析的專利數(shù)據(jù)樣本。對專利進行分析時，主要從技術(shù)分支、歷年專利申請量、專利申請的地域分布、主要申請人以及分支發(fā)展歷程入手，以了解該項技術(shù)的整體專利分布情況。

1 LTE終端直通技術(shù)原理及分支情況

1.1 LTE終端直通技術(shù)原理

終端直通技術(shù)是一種通信終端在短距離內(nèi)可以形成直接鏈路進行通信的技術(shù)，它與目前已經(jīng)出現(xiàn)的短距離通信不同，如Bluetooth、WIFI等技術(shù)，后者使用的是不受基站控制的非授權(quán)頻帶，進行的是不受管理、不受協(xié)調(diào)、任何人都可以連接的近距離通信。而LTE-D2D通信技術(shù)可以使短距離通信受到基站的控制，復用蜂窩網(wǎng)絡資源，由蜂窩基站統(tǒng)一調(diào)度，能夠非常好地提高頻譜效率，增加系統(tǒng)的覆蓋面積和容量，并且可以讓現(xiàn)今需求越來越大地短距離數(shù)據(jù)業(yè)務只占用少量蜂窩資源。

1.2 LTE終端直通的技術(shù)分支

本文在獲得專利數(shù)據(jù)樣本的基礎(chǔ)上，通過查閱相關(guān)文獻，對LTE終端直通技術(shù)所涉及的技術(shù)分支進行分解（詳見表1）。

圖1是該領(lǐng)域中三個分支的數(shù)量對比圖，從圖中可以看出，占比最大的專利申請涉及無線資源管理，高于其他兩個分支。比重其次的是連接管理，而最少的則是設備發(fā)現(xiàn)。其原因主要在于，D2D通信技術(shù)與蜂窩網(wǎng)絡共享使用的頻譜，通過在用戶間使用D2D通信來提高網(wǎng)絡的容量，然而，由于與蜂窩共享頻譜資源，必然帶來系統(tǒng)間干擾，因此，D2D通信技術(shù)的最大挑戰(zhàn)是如何設計有限的無線資源管理算法來保證系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運作，從而導致了該分支下的專利申請量也應該是最多的。

2 LTE終端直通的專利現(xiàn)狀分析

2.1 申請量年度分布

圖2顯示了LTE中的終端直通申請量的年度分布圖，A曲線標識全球范圍內(nèi)LTE中的終端直通申請量的年度分布，B曲線標識在中國范圍內(nèi)申請量的年度分布。從圖中反映出，在全球范圍內(nèi)，LTE中的終端直通技術(shù)屬于近10多年來比較新的技術(shù)，專利申請總體呈上升趨勢，起始于二十世紀初期，前期2008-2010年發(fā)展比較緩慢，從2011年開始有較大幅度的上升，此時LTE中的終端直通技術(shù)已經(jīng)進入發(fā)展階段；在2012-2015年間是全球申請量的迅速增長時期，3GPP組織從2013年4月的RAN1#72BIS會議開始，著重對D2D技術(shù)進行研討，D2D技術(shù)日趨成熟；相比之下，中國的LTE-D2D產(chǎn)業(yè)發(fā)展較國外滯后一些，但在總體趨勢上大致表現(xiàn)一致，只在2015年間小幅回落，這也有可能是2015年部分專利尚未公開，所以并未被統(tǒng)計完全。

2.2 申請的地域分布

圖3是LTE中的終端直通技術(shù)全球申請的國家及地區(qū)分布圖，從圖中可知，韓國、歐洲、日本、美國和中國是專利申請的主要國家和地區(qū)，上述幾個區(qū)域的申請量占到了全球申請總量的九成，其中韓國占全球申請總量的35%，遠高于處于第二名的歐洲申請量17%。眾所周知，韓國的LTE產(chǎn)業(yè)發(fā)達，LTE的巨大的市場，推動了包括LTE-D2D技術(shù)在內(nèi)的LTE相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。在歐洲，筆者統(tǒng)計到的最早將LTE終端直通技術(shù)申請專利的就是來自歐洲的諾基亞，并且歐洲還包括愛立信在內(nèi)通信領(lǐng)域的行業(yè)巨頭，諾基亞和愛立信也在LTE-D2D領(lǐng)域投入了較多的研發(fā)精力。位于第三和第四的分別是日本和美國，分別占全球申請總量的16%和14%。而中國，雖然以13%的全球申請量暫列第4，由于對該技術(shù)的重視和后起之秀華為、中興等通信公司的追趕，近幾年來發(fā)展也相當?shù)难杆佟?/p>

2.3 主要申請人分布

通過對申請人的申請量進行分析，得到全球在LTE終端直通領(lǐng)域的前10位申請人的申請量排名情況（圖4），這代表了各公司在該領(lǐng)域的技術(shù)儲備和技術(shù)實力。由圖4可以看出，全球申請量排名前十的多為國際知名跨國企業(yè)，排名前五位的分別是LG電子、愛立信、三星電子、京瓷株式會社和高通。在排名前5的申請人中，有兩位是韓國企業(yè)：LG電子和三星電子，足見韓國在該領(lǐng)域中的雄厚實力，特別是LG電子，其申請量高達268件，是并列第二的愛立信和三星電子申請量85件的3倍左右。排名前5的申請人中，另外三位是愛立信、京瓷株式會社和高通，分別來自歐洲、日本和美國，這三個國家或區(qū)域作為全球傳統(tǒng)通信領(lǐng)域的重要區(qū)域市場，也是全球?qū)＠季值闹攸c區(qū)域。在排名前十的申請人當中，只有一家中國公司上榜，就是位于第6位的華為公司，華為公司作為中國通信領(lǐng)域特別是LTE領(lǐng)域的佼佼者，近些年來表現(xiàn)勢頭強勁，已成為中國LTE-D2D領(lǐng)域?qū)＠暾埖念I(lǐng)頭羊。

3 LTE終端直通技術(shù)分支發(fā)展歷程

根據(jù)申請年代對本領(lǐng)域中的重要的專利描繪了整體技術(shù)路線圖，如圖5所示。橫軸表示各專利的申請年代，縱軸表示本領(lǐng)域的三個不同分支。

從圖5可知，LTE終端直通技術(shù)專利申請的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個主要發(fā)展階段： 第一階段（2008年-2010年）為起步期。從技術(shù)路線圖可知，LTE終端直通技術(shù)的專利申請可以追溯到2008年，早期的LTE終端直通技術(shù)發(fā)展趨勢比較緩慢，這個階段對該技術(shù)的研究還不夠成熟，例如在無線資源管理方面，資源的分配形式比較單一且沒有過多的考慮終端在D2D通信中的需求，主要考慮的是在LTE終端直通中的資源分配如何實現(xiàn)。第二階段（2011年-2013年）為發(fā)展階段。在該階段，LTE終端直通技術(shù)的研究的到了不斷的發(fā)展，LTE終端直通技術(shù)不再僅僅局限于實現(xiàn)問題，而是提供更多的實現(xiàn)方法與較好的通信質(zhì)量。在這個階段，LTE的終端直通技術(shù)出現(xiàn)了多元化的發(fā)展，例如在設備發(fā)現(xiàn)方面，已經(jīng)出現(xiàn)了多種的發(fā)現(xiàn)方法，復用已有的蜂窩通信信道來實現(xiàn)設備發(fā)現(xiàn)或者提出新的信標信號的方式實現(xiàn)終端之間的發(fā)現(xiàn)。LTE終端直通技術(shù)的方方面面不斷得到改進，涌現(xiàn)了一些新的設想和方法。第三階段（2014-至今）為全面發(fā)展階段，這個階段全球申請量的迅速增長，人們對終端直通技術(shù)表現(xiàn)出濃厚的興趣，隨著LTE終端直通技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)越來越多的考慮的是如何提高LTE終端直通的通信質(zhì)量，最大程度的節(jié)省無線資源，在蜂窩連接和D2D連接之間做好干擾協(xié)調(diào)工作，并且基于蜂窩連接和D2D連接提高整個系統(tǒng)的容量，技術(shù)的實現(xiàn)更加靈活，充分考慮了不同的場景下的應用改進，更加注重用戶端的需求和體驗。

4 結(jié)束語

本文詳細梳理了LTE終端直通的分類和各技術(shù)分支的發(fā)展情況，并對LTE終端直通領(lǐng)域的歷年申請量、地域和主要申請人進行分析。我國的LTE終端直通產(chǎn)業(yè)發(fā)展雖然較國外滯后一些，但在最近幾年里，以華為為代表的中國企業(yè)也逐漸重視起該領(lǐng)域的專利申請。LTE終端直通技術(shù)，作為LTE的一個重要的分支，國內(nèi)申請人不能掉以輕心，需要繼續(xù)關(guān)注該領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，提前分析發(fā)展趨勢，做好專利預警和專利布局工作。

參考文獻：

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