国家知识产权局:《6G通信技术专利发展状况报告》

2021年4月25日,国家知识产权局知识产权发展研究中心举办了2021年全国知识产权宣传周系列主题活动,召开了“6G通信产业知识产权研究成果宣讲发布会”,发布了《6G通信技术专利发展状况报告》。

报告对6G通信的总体专利状况以及太赫兹、空天海地一体化、确定性网络和基于AI的空口等关键技术的专利发展状况进行解读,从知识产权角度提出了推动6G通信产业高质量发展发展的措施建议。来自政府主管部门、通信厂商、运营商、科研院校及专业媒体的代表参加了此次发布会。

一、6G通信概况

根据移动通信的发展规律,大约每十年会更新一代移动通信系统并且秉承“商用一代,规划一代”的发展原则,当前中国乃至全球6G研发的大幕已经拉开,均在争先抢占战略性的6G技术高地。拥有诺基亚公司的芬兰率先发布了全球首份6G白皮书《面向6G泛在无线智能的驱动与主要研究挑战》,对于6G愿景和技术应用进行了系统性展望。美国也从2018年开始6G研究,前期研究包括对6G芯片的研究,并率先在空天海地一体化通信特别是卫星互联网通信开展研究实践。韩国将6G超高频段无线器件研发列为“首要”课题。日本则在6G关键性的太赫兹技术方面已经具有一定优势。我国也已经全面启动了6G研发,科技部于2019年11月启动了由37家产学研机构参与的6G技术研发IMT-2030推进组,并召开了多场6G研讨会。通信领域相关的标准组织ITU和3GPP对于6G相关标准的制定也给出了计划时间表。

目前对于6G的探讨研究仍处于愿景架构阶段,希望通过6G使传统通信行业性能大幅提升,与垂直行业深入融合。未来6G将具有“智能”驱动,“快、准、全”的技术特性,相关技术特性也驱动了关键技术的产生,通信性能提升主要从频谱资源、网络架构和空口技术三个方面进行,业界普遍认为在太赫兹技术、空天海地一体化技术、确定性网络技术和基于AI的空口技术等6G关键技术是未来发展重点。

二、6G通信技术专利总体状况

报告从全球和中国两个层面对6G通信技术领域的专利总体状况进行了分析。研究发现:

(一)6G通信技术领域全球专利申请量超过3.8万项,申请快速增长的背后中国贡献超过三成,但中国创新主体未占据优势地位。数据显示,当前6G通信技术领域全球专利申请总量为3.8万余项,近二十年全球专利申请量总体呈上升趋势,特别是2011年之后,6G通信技术相关专利年申请量大幅增加,增速明显提高。中国是6G通信技术专利申请的主要来源国,专利申请占比35%(1.3万余项,约合1.58万件),位居全球首位。从全球各主要国家和地区的申请趋势来看,美国、欧洲、日本的专利申请保持平稳,趋势相对较为平缓,而中国从2009年之后,专利申请量开始迅速增加,明显超过美国、欧洲、日本和韩国等国家和地区,在全球专利申请中贡献最大。

全球申请量排名前十位的申请人中,日本、美国和韩国均有3家, 依次是日本NEC公司、韩国大宇通信公司、日本三菱电子公司、韩国电信研究院、韩国三星电子、美国修斯网络系统公司、日本NTT公司、美国高通公司和美国卫讯公司,均为专业的通信厂商和研究机构,中国仅有电子科技大学这1家高校位列全球申请第八位,国内通信厂商、运营商和科研机构缺席。

(二)中国6G通信领域国内专利申请占比达到80%,国内高校和科研机构是6G创新的引领力量,部分领域已具有先进水平。数据显示,中国1.58余万件专利申请中,80%为国内申请人提交,数量将近1.27万件,而国外来华专利申请为3100余件,从数量上来看国内申请占有绝对的主导地位。但同时我们也注意到,中国高校和科研机构占据6G关键技术专利申请的前十位,没有一家企业类型的创新主体。其中电子科技大学的专利申请量为294件排名第一,东南大学和中国电科第五十四研究所紧随其后,专利申请量分别为187件和175件。总体而言,国内高校和科研机构引领6G通信技术的基础研发创新,并在部分领域已经领先。比如,在轨道角动量技术、可重构智能表面技术、星地量子密钥分发技术、通信射频器件等领域已经拥有较强实力,专利申请布局紧跟科研创新步伐,并积累了一批核心专利。

三、6G通信关键技术专利发展状况

报告进一步针对太赫兹技术、空天海一体化技术、确定性网络技术、基于AI的空口技术等6G通信的四大关键技术专利发展状况进行了分析。

(一)太赫兹技术涉及太赫兹技术的全球专利申请总量为7737项,总体呈现增长趋势。来自中国的太赫兹技术专利申请最多(3118项,约合3634件),占全球专利申请总量的40%,美国以1585项位居第二。中国专利申请中以国内申请为主体,申请量为3088件,占比近85%,远超国外来华申请量(546件)。国内专利申请集中在四川省、北京市、江苏省等通信类高校集中的省市。全球排名前十位的申请人中,中国申请人占据6家,均为高校和科研机构,其中电子科技大学和中国计量大学位列前两位。太赫兹专利技术主要集中在大频段的路径损耗问题方面,解决路径包括通过天线技术如对传统大规模天线阵列波束赋形方面的性能优化,也包括轨道角动量技术和可重构智能表面技术等新的天线技术,专利申请的技术重点包括:大规模天线波束赋形技术、轨道角动量技术、可重构智能表面技术。

(二)空天海地一体化技术6G通信的重要发展方向是建构地面通信网络、卫星通信网络及深海远洋网络融合的实现空天海地一体化的全球连接。其中卫星通信技术领域的全球专利申请总量为25509项,来自中国的专利申请量最多,达到9159件,占比31%。但是全球前十位申请人中仅有1家中国企业,为中国电科集团排名第六,美、日、韩三国企业类型的申请人位列前茅,其中日本NEC公司、韩国大宇通信公司、日本三菱电子公司排名前三位。同样,在卫星通信技术领域,中国的专利申请超过86%的为国内申请,主要来自北京、广东和江苏等省市,专利申请的技术重点主要涉及星载天线中的相控阵列天线技术、星间链路中的星间激光链路技术和星地链路中的星地量子密钥分发技术。

(三)确定性网络技术高可靠、低时延的确定性网络技术将在6G时代成熟并广泛应用。确定性网络领域全球专利申请总量为1034项,美国在确定性网络技术方面优势明显,专利申请量最多(573项),占全球专利申请总量的55%。而中国的确定性网络技术专利申请仅为232项(约合387件),占全球专利申请总量的23%。全球专利申请人中,企业申请人占据主导地位,美国的思科和通用电气分列第一和第三,我国华为位居第二。确定性网络技术的发展重点包括时间敏感型网络技术(TSN)和大规模确定性网络架构技术(DIP)。在时间敏感性网络技术方面,专利申请人排名前三位是美国思科公司、德国西门子公司和美国英特尔公司,华为公司位居第四。在大规模确定性网络架构技术方面,美国思科公司、美国通用电气公司、华为、诺基亚、爱立信等公司专利申请量排名前列。

(四)基于AI的空口技术在通信物理层通过无线传输与AI深度学习相结合是6G的未来趋势。当前全球专利申请总量为566项,来自中国的专利申请最多,占比达到75%,并且近五年来中国专利申请量持续保持增长,年申请量一直保持在全球第一。中国申请人仍以高校和科研院所为主,其中东南大学、中国电子科技大学、南京邮电大学排列前三位。我国针对链路检测与自适应算法的研究较早,此分支的专利申请量最多。基于未来6G网络的空口技术与AI的结合发展,实现在所有层上对参数的进行快速且细粒度的优化,在自适应波形、编解码以及多址技术等AI的使用上我国相关机构也已展开研究,并进行了专利布局。

四、对6G通信发展的几点建议

(一)发挥自身优势力量,加强自主知识产权创造和储备

中国在6G通信关键技术的专利申请总量上占优,同时保持逐年增长的趋势,表明我国早已开始进行技术研发和专利布局,应争取利用5G上的技术优势继续抢占先机。特别是在轨道角动量技术、可重构智能表面技术、星地量子密钥分发技术、水声通信技术和基于AI的空口技术等领域研发投入较多,应继续保持良好研发态势,做好技术储备和专利布局,争取更多话语权。

(二)关注国外先发优势技术,深挖自身潜在研发实力

在高空平台通信、链路管理、确定性网络等关键技术方面,中国的起步较晚,自主知识产权创造和储备相对较为薄弱。国内创新主体应多关注国外先发优势技术,深挖自身潜力同步加紧技术研发,同时要充分利用各国知识产权制度和政策,在研发和标准制定的同时制定配套的专利布局策略,加强关键核心技术创新和高价值专利培育,推动标准必要专利布局实现突破。

(三)整合国内产学研优势资源,推动专利成果转化

在当前复杂的国际环境形势下,国内通信产业应立足双循环,加强国内产业链合作,整合优势资源,尝试推动龙头企业、高校和科研院所有效合作。比如卫星通信技术作为具有前瞻性、战略性的空天科技前沿技术,我国科研院所、大专院校和企业均有侧重,可集中各自的科研力量进行资源优化配置和共享,推动关键共性核心技术创新和专利成果转化应用。

(四)推进知识产权领域国际合作,降低技术依赖

通信标准的制定从来都不是由技术的先进性唯一确定,我国应在处于优势的关键技术中寻求全地域、全产业链的合作。例如,日本和韩国在6G通信的轨道角动量技术、卫星技术、高空平台通信等关键技术方面具有一定优势,日本的NTT公司、NEC公司、三菱公司、软银公司和韩国的大宇通信公司等企业专利申请均位居前列,具有较强的技术实力。建议可与这些国家和企业开展6G通信产业国际合作,降低欧美技术依赖度。

(五)专利和开源相结合,打造良好技术生态环境

以确定性网络技术为例,中国技术起步和产业化应用较欧美滞后,目前仍处于产学研并举的状态。开源软件(OSS)更具创造性、质量更好、生产成本更低,开源已经成为现代组织以及越来越多的传统组织构建软件的方式。建议中国企业结合6G通信产业发展的未来核心,选择知识产权保护的形式和内容,在筑牢专利安全的同时积极参与开源发展,双轮驱动,打牢技术底座,创造良好的技术生态环境。


(免责声明:本网站内容主要来自原创、合作媒体供稿和第三方自媒体作者投稿,凡在本网站出现的信息,均仅供参考。本网站将尽力确保所提供信息的准确性及可靠性,但不保证有关资料的准确性及可靠性,读者在使用前请进一步核实,并对任何自主决定的行为负责。本网站对有关资料所引致的错误、不确或遗漏,概不负任何法律责任。
任何单位或个人认为本网站中的网页或链接内容可能涉嫌侵犯其知识产权或存在不实内容时,应及时向本网站提出书面权利通知或不实情况说明,并提供身份证明、权属证明及详细侵权或不实情况证明。本网站在收到上述法律文件后,将会依法尽快联系相关文章源头核实,沟通删除相关内容或断开相关链接。 )