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        LTE終端直通專利技術(shù)綜述

        2018-10-20 10:51:04雷蕾李晨
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2018年24期

        雷蕾 李晨

        摘 要:LTE終端直通(LTE Device-to-Device,LTE-D2D)是移動(dòng)通信研究的一個(gè)熱點(diǎn),文章基于檢索結(jié)果,對(duì)LTE終端直通領(lǐng)域近些年的研究成果進(jìn)行了分析,重點(diǎn)論述了全球及中國(guó)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(qǐng)量、專利申請(qǐng)的地域分布、主要申請(qǐng)人以及分支發(fā)展歷程,對(duì)今后的技術(shù)研究有指導(dǎo)性意義。

        關(guān)鍵詞:LTE;終端直通;技術(shù)分支;主要申請(qǐng)人

        中圖分類號(hào):TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):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(luò)的D2D通信或者稱為鄰近服務(wù),是指用戶數(shù)據(jù)可不經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)而直接在終端之間傳輸,與傳統(tǒng)LTE蜂窩網(wǎng)絡(luò)相比,LTE終端直通技術(shù)所帶來(lái)的增益主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:第一方面是節(jié)省無(wú)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(guò)網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)傳輸;第二方面是提升了用戶體驗(yàn),LTE-D2D可以實(shí)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(dòng),降低了端到端時(shí)延,也減少了終端的電池消耗;第三方面是擴(kuò)展通信應(yīng)用,當(dāng)通信基礎(chǔ)設(shè)施損壞,或者在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋盲區(qū),終端之間可使用LTE-D2D實(shí)現(xiàn)端到端通信。因此,D2D通信技術(shù)是移動(dòng)通信研究的一個(gè)熱點(diǎn),也是未來(lái)混合網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)重要組成部分。

        本文對(duì)LTE終端直通的相關(guān)專利申請(qǐng)進(jìn)行分析,選擇的是中國(guó)專利文摘數(shù)據(jù)庫(kù)(CNABS)以及德溫特世界專利索引數(shù)據(jù)庫(kù)(DWPI),本次檢索時(shí)間截止2017年5月,經(jīng)過(guò)檢索式檢索與簡(jiǎn)單人工篩選,得到最終所要分析的專利數(shù)據(jù)樣本。對(duì)專利進(jìn)行分析時(shí),主要從技術(shù)分支、歷年專利申請(qǐng)量、專利申請(qǐng)的地域分布、主要申請(qǐng)人以及分支發(fā)展歷程入手,以了解該項(xiàng)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(jìn)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(jìn)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(fù)用蜂窩網(wǎng)絡(luò)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(lái)越大地短距離數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)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(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn),對(duì)LTE終端直通技術(shù)所涉及的技術(shù)分支進(jìn)行分解(詳見(jiàn)表1)。

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

        2 LTE終端直通的專利現(xiàn)狀分析

        2.1 申請(qǐng)量年度分布

        圖2顯示了LTE中的終端直通申請(qǐng)量的年度分布圖,A曲線標(biāo)識(shí)全球范圍內(nèi)LTE中的終端直通申請(qǐng)量的年度分布,B曲線標(biāo)識(shí)在中國(guó)范圍內(nèi)申請(qǐng)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(lái)比較新的技術(shù),專利申請(qǐng)總體呈上升趨勢(shì),起始于二十世紀(jì)初期,前期2008-2010年發(fā)展比較緩慢,從2011年開(kāi)始有較大幅度的上升,此時(shí)LTE中的終端直通技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入發(fā)展階段;在2012-2015年間是全球申請(qǐng)量的迅速增長(zhǎng)時(shí)期,3GPP組織從2013年4月的RAN1#72BIS會(huì)議開(kāi)始,著重對(duì)D2D技術(shù)進(jìn)行研討,D2D技術(shù)日趨成熟;相比之下,中國(guó)的LTE-D2D產(chǎn)業(yè)發(fā)展較國(guó)外滯后一些,但在總體趨勢(shì)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(kāi),所以并未被統(tǒng)計(jì)完全。

        2.2 申請(qǐng)的地域分布

        圖3是LTE中的終端直通技術(shù)全球申請(qǐng)的國(guó)家及地區(qū)分布圖,從圖中可知,韓國(guó)、歐洲、日本、美國(guó)和中國(guó)是專利申請(qǐng)的主要國(guó)家和地區(qū),上述幾個(gè)區(qū)域的申請(qǐng)量占到了全球申請(qǐng)總量的九成,其中韓國(guó)占全球申請(qǐng)總量的35%,遠(yuǎn)高于處于第二名的歐洲申請(qǐng)量17%。眾所周知,韓國(guó)的LTE產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá),LTE的巨大的市場(chǎng),推動(dòng)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(jì)到的最早將LTE終端直通技術(shù)申請(qǐng)專利的就是來(lái)自歐洲的諾基亞,并且歐洲還包括愛(ài)立信在內(nèi)通信領(lǐng)域的行業(yè)巨頭,諾基亞和愛(ài)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(guó),分別占全球申請(qǐng)總量的16%和14%。而中國(guó),雖然以13%的全球申請(qǐng)量暫列第4,由于對(duì)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(lái)發(fā)展也相當(dāng)?shù)难杆佟?/p>

        2.3 主要申請(qǐng)人分布

        通過(guò)對(duì)申請(qǐng)人的申請(qǐng)量進(jìn)行分析,得到全球在LTE終端直通領(lǐng)域的前10位申請(qǐng)人的申請(qǐng)量排名情況(圖4),這代表了各公司在該領(lǐng)域的技術(shù)儲(chǔ)備和技術(shù)實(shí)力。由圖4可以看出,全球申請(qǐng)量排名前十的多為國(guó)際知名跨國(guó)企業(yè),排名前五位的分別是LG電子、愛(ài)立信、三星電子、京瓷株式會(huì)社和高通。在排名前5的申請(qǐng)人中,有兩位是韓國(guó)企業(yè):LG電子和三星電子,足見(jiàn)韓國(guó)在該領(lǐng)域中的雄厚實(shí)力,特別是LG電子,其申請(qǐng)量高達(dá)268件,是并列第二的愛(ài)立信和三星電子申請(qǐng)量85件的3倍左右。排名前5的申請(qǐng)人中,另外三位是愛(ài)立信、京瓷株式會(huì)社和高通,分別來(lái)自歐洲、日本和美國(guó),這三個(gè)國(guó)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(chǎng),也是全球?qū)@季值闹攸c(diǎn)區(qū)域。在排名前十的申請(qǐng)人當(dāng)中,只有一家中國(guó)公司上榜,就是位于第6位的華為公司,華為公司作為中國(guó)通信領(lǐng)域特別是LTE領(lǐng)域的佼佼者,近些年來(lái)表現(xiàn)勢(shì)頭強(qiáng)勁,已成為中國(guó)LTE-D2D領(lǐng)域?qū)@暾?qǐng)的領(lǐng)頭羊。

        3 LTE終端直通技術(shù)分支發(fā)展歷程

        根據(jù)申請(qǐng)年代對(duì)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(qǐng)年代,縱軸表示本領(lǐng)域的三個(gè)不同分支。

        從圖5可知,LTE終端直通技術(shù)專利申請(qǐng)的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個(gè)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(qǐng)可以追溯到2008年,早期的LTE終端直通技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)比較緩慢,這個(gè)階段對(duì)該技術(shù)的研究還不夠成熟,例如在無(wú)線資源管理方面,資源的分配形式比較單一且沒(méi)有過(guò)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(shí)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(shí)現(xiàn)問(wèn)題,而是提供更多的實(shí)現(xiàn)方法與較好的通信質(zhì)量。在這個(gè)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(shè)備發(fā)現(xiàn)方面,已經(jīng)出現(xiàn)了多種的發(fā)現(xiàn)方法,復(fù)用已有的蜂窩通信信道來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備發(fā)現(xiàn)或者提出新的信標(biāo)信號(hào)的方式實(shí)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(jìn),涌現(xiàn)了一些新的設(shè)想和方法。第三階段(2014-至今)為全面發(fā)展階段,這個(gè)階段全球申請(qǐng)量的迅速增長(zhǎng),人們對(duì)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(lái)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(wú)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(gè)系統(tǒng)的容量,技術(shù)的實(shí)現(xiàn)更加靈活,充分考慮了不同的場(chǎng)景下的應(yīng)用改進(jìn),更加注重用戶端的需求和體驗(yàn)。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        本文詳細(xì)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(duì)LTE終端直通領(lǐng)域的歷年申請(qǐng)量、地域和主要申請(qǐng)人進(jìn)行分析。我國(guó)的LTE終端直通產(chǎn)業(yè)發(fā)展雖然較國(guó)外滯后一些,但在最近幾年里,以華為為代表的中國(guó)企業(yè)也逐漸重視起該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)。LTE終端直通技術(shù),作為L(zhǎng)TE的一個(gè)重要的分支,國(guó)內(nèi)申請(qǐng)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(shì),做好專利預(yù)警和專利布局工作。

        參考文獻(xiàn):

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