2023年第6期｜6G通信处于标准形成前专利布局的关键窗口期
- 文章来源： 国家知识产权局知识产权发展研究中心
- 2023/10/13 0:00:00
2023年第6期（总第27期）
2019年，全球性通信技术组织3GPP公布6G标准化时间表，表示将于2023年开启6G技术相关研究，并声称将于2025年开始6G技术标准化进程。2022年8月，英国智库国际战略研究所（IISS）发布《6G战略布局：中美路径》报告，提出6G无线通信成为中美之间战略竞争的关键领域，标准化进程和核心专利布局是赢得竞争的关键。根据通信产业互联互通的特点，全球通信产业均严格按照标准来运行，拥有通信技术的标准必要专利，将在产业运营中占据优势地位。当前，5G通信标准必要专利分布态势已基本确定，根据移动通信技术“使用一代、建设一代、研发一代”的发展规律，未来3年至5年内将是6G专利布局和标准抢位的关键期。
6G通信技术主要涵盖4大层面（空口技术、网络架构技术、绿色节能技术、无线人工智能技术）共19项底层技术分支。为准确把握6G通信技术研发布局，对相关技术专利申请情况进行了统计分析，数据显示：截至目前，全球6G通信技术相关专利申请达7万余件，其中，中国专利申请约2.8万件、占比39.8%，美国专利申请约1.7万余件、占比24.7%，其次是韩国（8989件，占比13%）、日本（8016件，占比11%）、欧洲（6670件，占比9%）。
美国高通持有3988件相关专利申请、全球排名第一，我国华为持有3435件相关专利申请，全球排名第二，韩国LG电子（3140件）、韩国三星（2580件）、瑞典爱立信（1540件）等企业排名前列。高通在空口技术层面的全双工技术（277件，占比13.9%，第一），绿色节能技术层面的低能耗唤醒（164件,占比9.0%，第二）、RedCap（447件，占比27.6%，第一）等方面具有较高的专利布局优势；三星在空口技术层面的大规模MIMO（795件，占比10.0%，第一）方面具有较高的专利布局优势；华为在空口技术层面的大规模MIMO（576件，占比7.2%，第二），绿色节能技术层面的无源IoT（37件，占比4.4%，第一）、网络节能（131件，占比10.0%，第一）等方面具有较高的专利布局优势。综合上述企业专利布局体现技术研发的重点方向来看，空口技术和绿色节能技术是较为关注的重点技术层面，我国在“超大规模MIMO”、“全双工”、“正交时频空OTFS波形”、“唤醒接收机”、“终端辅助节能”等5项具体技术分支上的专利布局还稍显薄弱。
一、在空口技术层面，还需在“超大规模MIMO”、“全双工”、“正交时频空OTFS波形”等技术分支上加强专利布局。
“空口技术”是指移动通信系统中，在移动设备和基站之间建立通信，确保不同厂商生产的设备可以相互通信，主要包括大规模及超大规模MIMO（7995件）、全双工（1993件）、可重构智能表面（1003件）、正交时频空调制OTFS（119件）等技术分支。全球专利申请约5.3万件，美国高通（3557件）、韩国LG电子（2993件）、华为（2848件）申请量排名前列。
我国在大规模及超大规模MIMO技术、可重构智能表面等技术分支上具备一定的优势，专利申请量均居全球首位，但超大规模MIMO的专利申请主要集中在波束管理、信道建模以及新材料应用等方向上，缺乏新型应用场景的专利布局。在全双工技术分支上，华为在5G研发时代，就已将其列为重点研发技术，但未进入5G技术标准，因此放缓了该技术分支的研发。但高通等欧美企业将其列为6G通信的热门候选技术，子带全双工、干扰抑制和混合双工技术的全球专利申请量自2019年起快速增长，有望成为5G Advanced和6G重要备选技术，与高通等美国企业子带全双工方向88.2%的申请量占比相比较，我国在相关领域专利储备薄弱。在正交时频空调制OTFS技术分支上，美国人工智能初创公司Cohere拥有了大量高质量的基础专利，专利申请全球占比达68.9%，已形成一定的技术壁垒，我国高校在OTFS技术领域具备一定的研发能力，但由于无法绕开基础专利，专利风险较大。
二、在绿色节能技术层面，还需加强“唤醒接收机”、“终端辅助节能”专利布局。
新一代移动通信采用了中高频段，基站密度变大，到2026年，5G基站耗电量更将上升至全社会用电量的2.1%。绿色节能技术是新一代移动通信降低成本的关键核心技术，主要技术分支包括低功耗唤醒（1831件）、RedCap （1620件）、网络节能（1307件）、零功耗终端（835件）等技术分支。全球专利申请约5400余件，美国高通（639件）、华为（508件）申请量排名前列。
低功耗唤醒技术、RedCap技术和零功耗终端技术作为通信系统终端侧节能技术的典型代表，是行业关注的焦点。在低功耗唤醒技术分支上，国内企业在唤醒信号的传输方法上专利布局较多，低功耗唤醒接收机上的专利申请数量略显不足，唤醒接收机领域的国内申请人主要为高校、科研院所。在零功耗终端节能技术分支上，基础技术和标准仍由国外定义，需研发优势关键技术。在RedCap技术分支上，中美两国的申请形成明显竞争关系，但中国企业在除中国和世界知识产权组织以外的国家和地区的专利布局不足。在网络节能技术分支上，我国专利申请量占绝对优势，专利布局侧重时域、频域、空域和功率域技术，终端辅助节能技术专利布局较少。
三、在无线人工智能技术层面，当前欧美韩企业尚未形成强势专利布局。
无线人工智能是实现6G“数字孪生、智慧泛在”的关键，主要的技术分支包括基于AI的定位技术（8219件）、基于AI的CSI信道状态信息反馈（883件）、基于AI的波束管理技术（660件）。全球专利申请约9600余件，美国的高通（303件）、美国AT&T（257件）、华为（255件）、美国IBM（207件）、韩国三星（190件）排名前列。
当前将人工智能技术应用至移动通信领域，还处于技术研发前期，高通、爱立信等企业依据其在传统通信领域的优势，AT&T、IBM、韩国LG等企业借助其在传感器、车载网和工业定位等方面的技术积累，积极开展了专利布局。但目前，人工智能技术强势企业的技术方案还未深度介入无线通信领域，因此对于通信企业，仍然存在发展人工智能技术应用无线通信领域的良好机遇。在我国，以华为为代表的产业公司更多注重于人工智能、神经网络等的具体使用方式；以东南大学为代表的大专院校则更多注重于人工智能算法本身的改进。在人工智能技术尚未与无线通信领域充分融合的当下，我国申请人面对的机遇大于挑战，应充分利用自身在无线通信领域上的技术优势，加强研发投入，提前专利布局，以便在未来6G网络全面智能化到来时，取得先发优势。
四、对策建议
美国专门组建了Next G联盟，汇集了40余家通信企业巨头；欧盟也于近期将其6G旗舰研究项目“Hexa-X”升级至“Hexa-X II”，合作伙伴从25家扩展至43家，基本覆盖了6G技术的完整产业链。但美国Next G、欧盟“Hexa-X II”等相关组织将我国华为、中兴等企业排除在外，导致我国企业对6G技术国际需求和方案细节上存在一定程度的信息缺失，同时也将会在6G技术标准制定上，对我国企业产生更大的不利影响。基于此，提出如下建议。
一是持续跟踪6G领域专利申请态势，关注专利信息中呈现的技术分布和申请趋势等情报信息，特别是国外龙头企业的研发路径，紧跟发展趋势，通过布局专利应对可能出现的6G标准化体系分裂。
二是统筹推进知识产权国际合作和竞争，深化与标准制定组织合作，积极参与推动6G技术标准化工作，为我国赢得未来通信产业竞争优势夯实基础。
三是加强技术储备和专利布局，保持在动态智能超表面技术、新型无源标签技术、网络节能技术等领域的良好研发态势，强化对创新成果的知识产权保护，把优势转为胜势。高度重视空口技术、绿色节能技术、无线人工智能方向上关键技术分支存在的专利布局空白问题，实施错位竞争发展策略绕开专利壁垒，为我国争取6G标准制定话语权奠定技术储备和专利基础。
研究成果来源于国家知识产权局2022年新一代移动通信专利分析和预警课题报告。
承担单位：国家知识产权局知识产权发展研究中心
国家知识产权局专利局通信发明审查部
执 笔 人：冯于迎、王雷、刘俭、贾煜、周丹、梁婷、刘欣科、刘琼艳、李晓、邹婷、曹元嫄、彭真