基于專利計量的D2D通信技術(shù)研究

馬湘杰

摘 要：科技的進步必須依托強大的創(chuàng)新能力，而專利則是衡量創(chuàng)新能力的一個重要指標。目前，5G技術(shù)作為行業(yè)的研究熱點，世界各國企業(yè)都力求能在5G技術(shù)和專利布局上占據(jù)優(yōu)勢地位。本文運用計量學(xué)的方法對專利技術(shù)進行評價與分析，以德溫特專利數(shù)據(jù)庫（Derwent Innovation Index，DII）為數(shù)據(jù)源，搜索2008—2018年10年間有關(guān)5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)之一的D2D通信技術(shù)的發(fā)明專利，從專利分布、技術(shù)領(lǐng)域構(gòu)成、專利發(fā)明過程中知識共享與擴散等多角度展開分析。研究方法上主要采用統(tǒng)計學(xué)、引文分析法和CiteSpace等可視化工具。最后通過對結(jié)果的分析，提出幾點建議，以期為我國通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：D2D;專利計量;創(chuàng)新戰(zhàn)略

中圖分類號：G306;TN929.5? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1671-0037（2019）3-79-6

DOI：10.19345/j.cxkj.1671-0037.2019.03.013

1 引言

專利代表權(quán)利和利益，同時專利更是技術(shù)信息和科技成果的載體。根據(jù)世界知識產(chǎn)權(quán)組織報告顯示，專利文件是全球最為龐大的公開技術(shù)信息源之一。國內(nèi)外眾多學(xué)者對專利文件進行了相關(guān)研究。納林（F·Narin）作為專利計量學(xué)的創(chuàng)始人，利用專利計量方法對全球和國家專利數(shù)量、質(zhì)量以及技術(shù)布局等進行了分析[1]。1980年初，日本科學(xué)技術(shù)情報中心的小森隆利用信息計量分析方法，研究并展望了20世紀80年代高分子材料的發(fā)展前景，提出了《從70年代的情報來看80年代高分子工業(yè)》的發(fā)展報告[2]。欒春娟等運用專利計量方法，從專利的年度分布、國家分布、機構(gòu)分布和熱點技術(shù)領(lǐng)域分布等方面對數(shù)字傳輸技術(shù)[3]、生物技術(shù)[4]、電動汽車[5]等不同領(lǐng)域發(fā)展前沿進行計量分析，對行業(yè)發(fā)展具有一定的指導(dǎo)作用。邱均平等從宏觀、中觀、微觀3個層面分別構(gòu)建專利計量的指標體系，對全球有機電激發(fā)光技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)專利進行了計量分析研究，分析了專利的年代分布、國際專利號分布、高被引專利分布等，對擁有高被引專利的機構(gòu)進行了共引分析和可視化分析[6]。沈軍等運用 CiteSpace可視化軟件對第三代移動通信技術(shù)專利的手工代碼進行計量分析，直觀展示了不同時段第三代移動通信技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)[7]。

通過對專利情報加以有效的分析利用，可以減少研發(fā)投入，同時縮短研發(fā)周期。借鑒上述國內(nèi)外研究，本文把專利計量分析應(yīng)用于5G通信中D2D技術(shù)分析，以期為我國通信領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)、專利申請等提供參考。

2 D2D通信技術(shù)發(fā)展概述

5G作為新一代無線移動通信網(wǎng)絡(luò)，可以使信息通信突破時空限制，給用戶帶來極佳的交互體驗，縮短人與物之間的距離，實現(xiàn)萬物的互聯(lián)互通[8]。

當前5G相關(guān)技術(shù)的研究正在如火如荼地開展，如何提高LTE系統(tǒng)的吞吐量、使頻譜資源最大化是未來通信技術(shù)的發(fā)展方向。D2D技術(shù)作為5G的關(guān)鍵技術(shù)之一，主要是指通信網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備之間基于蜂窩系統(tǒng)的近距離數(shù)據(jù)直接傳輸技術(shù)。這種技術(shù)的實現(xiàn)，使得數(shù)據(jù)傳輸可以不再受核心設(shè)備和中間設(shè)備的干預(yù)，為大規(guī)模的低延時通信及大數(shù)據(jù)傳輸提供了基礎(chǔ)。其主要的核心技術(shù)可以歸納為：D2D設(shè)備發(fā)現(xiàn)與會話建立、資源分配與干擾管理、D2D緩存網(wǎng)絡(luò)、D2D-MIMO。

通過研究發(fā)現(xiàn)，目前關(guān)于D2D通信技術(shù)的研究主要集中在資源分配與控制、功率控制、蜂窩系統(tǒng)、通信鏈路等領(lǐng)域，且主要以理論研究為主。D2D通信在未來5G網(wǎng)絡(luò)中具有潛在的提升系統(tǒng)性能、增強用戶體驗、減輕基站壓力、提高頻譜利用率的前景[9]。用戶通過D2D進行通信連接，可以減輕基站負擔(dān)，降低端到端的傳輸時延，提升頻譜效率，降低終端發(fā)射功率[10]。當無線通信基礎(chǔ)設(shè)施損壞，或者在無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋盲區(qū)，終端可借助D2D實現(xiàn)端到端通信甚至接入蜂窩網(wǎng)絡(luò)。在5G網(wǎng)絡(luò)中，可以在授權(quán)頻段部署D2D通信，也可以在非授權(quán)頻段部署。同時，網(wǎng)絡(luò)容量、頻譜效率需要進一步提升，豐富的通信模式以及更好的終端用戶體驗也是5G的演進方向。

由此可見，D2D通信技術(shù)在5G發(fā)展過程中扮演著重要角色，在相關(guān)領(lǐng)域進行專利布局對于企業(yè)的發(fā)展具有一定的戰(zhàn)略意義。通過專利分析，可以更加清晰地預(yù)測技術(shù)發(fā)展的趨勢和路徑。

3 描述統(tǒng)計性分析

3.1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

本文的專利數(shù)據(jù)來自于德溫特專利數(shù)據(jù)庫（ Derwent Innovation Index，DII）。通過德溫特專利創(chuàng)新索引數(shù)據(jù)庫（DII），檢索了在2008—2018年間公開的D2D專利申請數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)清洗共獲得專利3 037件，并利用CiteSpace軟件進行分析。

3.2 D2D技術(shù)發(fā)文量分析

眾所周知，一個學(xué)科的成長一般要經(jīng)歷萌芽、發(fā)展、成熟、分化的過程，在這個過程中，展現(xiàn)該學(xué)科研究成果的文獻數(shù)量和內(nèi)容構(gòu)成也要相應(yīng)地發(fā)生變化[2]。利用Web of Science檢索D2D相關(guān)文獻與專利，檢索時間為2019年1月4日，共檢索到7 398條信息。其年度發(fā)文量如圖1所示。2008—2011年，D2D技術(shù)的相關(guān)文獻數(shù)量只有幾篇，主要是一些相關(guān)概念的討論，可以看出在此階段D2D技術(shù)還處于萌芽期。2012—2015年，相關(guān)文獻數(shù)量顯著增長，內(nèi)容日漸完整，說明D2D技術(shù)進入發(fā)展的黃金時期。2015—2016年，文獻數(shù)量的增長逐漸變慢并呈現(xiàn)出飽和的狀態(tài)，標志該技術(shù)已經(jīng)走向成熟。2016—2018年，相關(guān)文獻數(shù)量迅減，說明該領(lǐng)域分化出了新的知識領(lǐng)域。

3.3 專利技術(shù)領(lǐng)域構(gòu)成分析

利用德溫特數(shù)據(jù)庫中的DII子數(shù)據(jù)庫，以“D2D”O(jiān)R“device-to-device communication”為主題詞進行檢索，共檢索到3 375個專利。利用CiteSpace進行相關(guān)的計量分析，得出2008—2018年D2D專利的IPC分布情況。

IPC以H04（電通信技術(shù)）開頭的專利占了大多數(shù)，同時也涉及G01（測量;測試）、G06（計算;推算;計數(shù)）、G08（信號裝置）、G09（教育;密碼術(shù);顯示;廣告;印鑒）、F01（一般機器或發(fā)動機）、A47（家具;家庭用的物品或設(shè)備;一般吸塵器），說明該領(lǐng)域的專利與其他領(lǐng)域的專利有相互交叉和融合，不同專利的相互滲透也促進了技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。

為了更進一步確定其技術(shù)領(lǐng)域，筆者通過德溫特專利數(shù)據(jù)庫，按照國際專利分類號，將檢索數(shù)據(jù)進行分析得到了D2D專利的前10位IPC分布，其對應(yīng)的具體技術(shù)領(lǐng)域如表1所示。

3.4 專利申請機構(gòu)分布分析

從2008—2018年D2D專利申請機構(gòu)的分布情況來看，LG公司在D2D技術(shù)專利布局方面有著明顯優(yōu)勢，專利申請量占比約為17.51%。三星公司排名第四，專利申請量占比為6.57%。可以看出韓國企業(yè)在布局5G領(lǐng)域方面有較大投入，占據(jù)了較大的主動權(quán)。筆者認為這得益于韓國企業(yè)在通信領(lǐng)域早年的積累以及國家本身的重視。中國的華為、中興等在D2D專利領(lǐng)域也占有一定份額，說明我國企業(yè)也積極投入5G關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)領(lǐng)域之中。華為公司在該領(lǐng)域的專利申請數(shù)量僅次于LG公司，占比7.40%，排名第二;中興公司占比5.53%，排名第五（見圖2）。

4 D2D專利發(fā)明過程中的知識共享與擴散

4.1 專利合作過程中的知識共享與擴散

在所有的3 375件專利中，總發(fā)明人數(shù)達到了1 083，其中有23位發(fā)明人專利產(chǎn)出達到50件以上。

4.1.1 高產(chǎn)發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)分析。CiteSpace軟件是由美國Drexel大學(xué)陳超美博士開發(fā)的一款適用多元化、分時、動態(tài)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析的可視化分析工具[11]。在這部分的研究中，我們選取了前50位高產(chǎn)發(fā)明人進行分析，這50位發(fā)明人共同參與的專利發(fā)明活動，能夠基本體現(xiàn)出D2D專利發(fā)明活動的合作特征。

共詞分析的基本原理是對一組詞兩兩統(tǒng)計它們在同一文獻中出現(xiàn)的次數(shù)，通過共現(xiàn)次數(shù)來測度它們的關(guān)系。通過CiteSpace軟件分析可知，這50位發(fā)明人形成了一個巨大的連通組，整體網(wǎng)絡(luò)顯示出的合作關(guān)系比較明顯，高產(chǎn)發(fā)明人之間的小團體現(xiàn)象也比較明顯（見圖3）。筆者認為，這與發(fā)明人所處的國家和機構(gòu)有著密切聯(lián)系。為了確認這一假設(shè)，在下面部分內(nèi)容中利用CiteSpace進行了機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)分析。

從圖4中50位高產(chǎn)發(fā)明人聚類網(wǎng)絡(luò)中可以看出上下兩個大的群落之間明顯存在著起橋梁作用的節(jié)點。從群落的姓名特征來看，分別屬于中國和韓國的發(fā)明人群落。

4.1.2 機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)分析。通過對數(shù)據(jù)結(jié)果的分析，可以看出專利之間的相互引用是以小團體形式存在的。雖然整體上雜亂無章，但從具體發(fā)明人所屬的機構(gòu)來看，合作是普遍存在的[12]。從圖5可以看出，D2D技術(shù)專利主要集中在中國和韓國兩個群落，韓國的LG公司與三星公司之間在專利相互引用方面聯(lián)系比較密切。與之相比，我國中興與華為雖然存在專利的共被引，但其密度較低，距離也較遠，可以看出我國兩家公司在技術(shù)層面上聯(lián)系和共享程度不高。

4.2 專利引用過程中的知識共享與擴散

D2D技術(shù)專利中被引用次數(shù)最多的是專利號為WO2010049801-A1的一項專利。根據(jù)專利權(quán)人和代碼可知這項專利是諾基亞公司申請的。該專利的國際分類號為H04W-016/10;H04W-072/04;H04W-072/12;H04W-084/20;H04W-056/00;H04W-072/08;H04W-076/00;H04W-088/08。該專利在發(fā)明過程中共引用了21項專利與10篇文獻。截至2019年2月，該專利共被引用了104次，顯示出了該專利在D2D技術(shù)領(lǐng)域具有一定的基礎(chǔ)性和先進性。同時專利在發(fā)明過程中引用了相關(guān)文獻，這也可以反映出技術(shù)與科學(xué)之間聯(lián)系密切。

5 結(jié)語

在現(xiàn)代社會中，作為知識產(chǎn)權(quán)的重要組成部分，專利技術(shù)已經(jīng)成為國際科技競爭和經(jīng)濟競爭的戰(zhàn)略制高點。國外跨國公司通過知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)造、擁有、許可和轉(zhuǎn)讓，在全球獲取巨大的經(jīng)濟利益[13]。通過專利計量分析可以更好地了解該領(lǐng)域內(nèi)的專利布局情況，具有一定的價值。

通過對近10年D2D技術(shù)專利的計量分析，得出D2D專利的發(fā)展呈現(xiàn)出以下4個特點。

①D2D技術(shù)經(jīng)歷了萌芽、發(fā)展、成熟到分化的過程，從原有的知識領(lǐng)域分化出了新的知識領(lǐng)域。專利技術(shù)的領(lǐng)域主要集中在H04（電通信技術(shù)）領(lǐng)域，其中排名第一位的是H04W-072/04。同時，該領(lǐng)域的專利與其他領(lǐng)域的專利相互交叉和融合，不同專利之間的相互滲透也促進了技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。

②專利的申請主體主要是通信領(lǐng)域的大型跨國公司，其次是科研單位和各類高校。其中，中國的華為、中興，韓國的LG、三星在D2D領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量較多，也反映出這些企業(yè)在該領(lǐng)域的研發(fā)能力較強。相比之前的2G、3G、4G，中國在5G的發(fā)展中，將會擁有更多的話語權(quán)。但目前我國公司之間的壁壘相比于國外來說要大得多，公司之間在技術(shù)方面的合作較少。

③D2D技術(shù)專利中合作發(fā)明的情況是十分普遍的，但是合作申請的情況卻十分少見。這主要是因為D2D技術(shù)作為通信領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一，從理論到專利申請成功，都需要大量的交流與實驗操作，個人難以完成。而D2D專利具有高度的戰(zhàn)略價值，企業(yè)要想在此領(lǐng)域取得競爭優(yōu)勢，其專利布局至關(guān)重要。因此，企業(yè)合作申請專利的現(xiàn)象并不多見。

④從合作發(fā)明的范圍來看，同屬于一個機構(gòu)的發(fā)明者之間的合作是比較普遍的。雖然總體上看合作網(wǎng)絡(luò)是雜亂無章的，但具體到國家和機構(gòu)內(nèi)部，合作是普遍存在的。通過對數(shù)據(jù)結(jié)果分析可知，D2D專利申請人出現(xiàn)了兩個比較明顯的群落，分別是中國與韓國，韓國的企業(yè)相互之間在知識分享與傳播方面做得較好。

根據(jù)以上研究結(jié)果，本文對于我國通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出以下幾點建議。

①找準研發(fā)趨勢。在專利布局方面應(yīng)著眼于未來，尤其是技術(shù)更新快的行業(yè)，對于技術(shù)發(fā)展的關(guān)注應(yīng)該具有一定的及時性?？梢愿鶕?jù)IPC分類號的前10位，確定目前的技術(shù)核心領(lǐng)域，加大研發(fā)投入，提高自我創(chuàng)新能力。

②加強企業(yè)間的內(nèi)部交流，共同推動我國信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。進一步消除企業(yè)壁壘，加強合作，提高國際影響力。同時加強與國外企業(yè)的交流合作，積極參與到5G標準的制定中，推動5G技術(shù)的發(fā)展。

③制定合理的知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略。無論是企業(yè)還是科研院所，都要根據(jù)自身情況，制定出切實可行的戰(zhàn)略決策。專利的布局應(yīng)該與自身實力相結(jié)合，不斷調(diào)整，增加企業(yè)的創(chuàng)新實力。通過專利制度，提升國際競爭力。

參考文獻：

[1] 楊中楷.專利計量與專利制度[D].大連：大連理工大學(xué)，2008.

[2] 邱均平.信息計量學(xué)[D].武漢：武漢大學(xué)，2007.

[3] 欒春娟.專利文獻計量分析與專利發(fā)展模式：以數(shù)字信息傳輸技術(shù)為例[D].大連：大連理工大學(xué)，2008.

[4] 欒春娟，侯海燕.世界生物技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠嬃垦芯縖J].科學(xué)管理研究，2009（9）：338-339.

[5] 欒春娟.全球電動汽車產(chǎn)業(yè)專利計量研究[J].科學(xué)管理研究，2011（2）：114-116.

[6]邱均平，馬瑞敏，徐蓓，等.專利計量的概念、指標及實證：以全球有機電激發(fā)光技術(shù)相關(guān)專利為例[J].情報學(xué)報，2008（4）：556-565.

[7] 沈軍.基于文獻計量指標的關(guān)鍵技術(shù)的探尋：以第三代移動通信技術(shù)為例[J].情報雜志，2011（9）：35-39

[8] 錢志鴻，王雪.面向5G通信網(wǎng)的D2D技術(shù)綜述[J].通信學(xué)報，2016（7）：1-14.

[9] 王俊義，鞏志帥，符杰林，等.D2D通信技術(shù)綜述[J].桂林電子科技大學(xué)學(xué)報，2014（2）：114-119.

[10] 李杰，陳超美.科技文本[M].北京：首都經(jīng)濟貿(mào)易大學(xué)出版社，2015.

[11] 吳紹波，龔英，劉敦虎.知識創(chuàng)新鏈視角的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新研究[J].科技進步與對策，2014（1）：50-55.

[12] 劉春雷.基于專利計量的谷歌與百度創(chuàng)新戰(zhàn)略比較研究[D].黑龍江：黑龍江大學(xué)，2016.

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