國家知識產(chǎn)權(quán)局：《6G通信技術(shù)專利發(fā)展?fàn)顩r報告》

  報告對6G通信的總體專利狀況以及太赫茲、空天海地一體化、確定性網(wǎng)絡(luò)和基于AI的空口等關(guān)鍵技術(shù)的專利發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行解讀，從知識產(chǎn)權(quán)角度提出了推動6G通信產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展發(fā)展的措施建議。來自政府主管部門、通信廠商、運營商、科研院校及專業(yè)媒體的代表參加了此次發(fā)布會。

  一、6G通信概況

  根據(jù)移動通信的發(fā)展規(guī)律，大約每十年會更新一代移動通信系統(tǒng)并且秉承“商用一代，規(guī)劃一代”的發(fā)展原則，當(dāng)前中國乃至全球6G研發(fā)的大幕已經(jīng)拉開，均在爭先搶占戰(zhàn)略性的6G技術(shù)高地。擁有諾基亞公司的芬蘭率先發(fā)布了全球首份6G白皮書《面向6G泛在無線智能的驅(qū)動與主要研究挑戰(zhàn)》，對于6G愿景和技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)性展望。美國也從2018年開始6G研究，前期研究包括對6G芯片的研究，并率先在空天海地一體化通信特別是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)通信開展研究實踐。韓國將6G超高頻段無線器件研發(fā)列為“首要”課題。日本則在6G關(guān)鍵性的太赫茲技術(shù)方面已經(jīng)具有一定優(yōu)勢。我國也已經(jīng)全面啟動了6G研發(fā)，科技部于2019年11月啟動了由37家產(chǎn)學(xué)研機構(gòu)參與的6G技術(shù)研發(fā)IMT-2030推進(jìn)組，并召開了多場6G研討會。通信領(lǐng)域相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)組織ITU和3GPP對于6G相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定也給出了計劃時間表。

  目前對于6G的探討研究仍處于愿景架構(gòu)階段，希望通過6G使傳統(tǒng)通信行業(yè)性能大幅提升，與垂直行業(yè)深入融合。未來6G將具有“智能”驅(qū)動，“快、準(zhǔn)、全”的技術(shù)特性，相關(guān)技術(shù)特性也驅(qū)動了關(guān)鍵技術(shù)的產(chǎn)生，通信性能提升主要從頻譜資源、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和空口技術(shù)三個方面進(jìn)行，業(yè)界普遍認(rèn)為在太赫茲技術(shù)、空天海地一體化技術(shù)、確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和基于AI的空口技術(shù)等6G關(guān)鍵技術(shù)是未來發(fā)展重點。

  二、6G通信技術(shù)專利總體狀況

  報告從全球和中國兩個層面對6G通信技術(shù)領(lǐng)域的專利總體狀況進(jìn)行了分析。研究發(fā)現(xiàn)：

  (一)6G通信技術(shù)領(lǐng)域全球?qū)＠暾埩砍^3.8萬項，申請快速增長的背后中國貢獻(xiàn)超過三成，但中國創(chuàng)新主體未占據(jù)優(yōu)勢地位。數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前6G通信技術(shù)領(lǐng)域全球?qū)＠暾埧偭繛?.8萬余項，近二十年全球?qū)＠暾埩靠傮w呈上升趨勢，特別是2011年之后，6G通信技術(shù)相關(guān)專利年申請量大幅增加，增速明顯提高。中國是6G通信技術(shù)專利申請的主要來源國，專利申請占比35%(1.3萬余項，約合1.58萬件)，位居全球首位。從全球各主要國家和地區(qū)的申請趨勢來看，美國、歐洲、日本的專利申請保持平穩(wěn)，趨勢相對較為平緩，而中國從2009年之后，專利申請量開始迅速增加，明顯超過美國、歐洲、日本和韓國等國家和地區(qū)，在全球?qū)＠暾堉胸暙I(xiàn)最大。

  全球申請量排名前十位的申請人中，日本、美國和韓國均有3家, 依次是日本NEC公司、韓國大宇通信公司、日本三菱電子公司、韓國電信研究院、韓國三星電子、美國修斯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)公司、日本NTT公司、美國高通公司和美國衛(wèi)訊公司，均為專業(yè)的通信廠商和研究機構(gòu)，中國僅有電子科技大學(xué)這1家高校位列全球申請第八位，國內(nèi)通信廠商、運營商和科研機構(gòu)缺席。

  (二)中國6G通信領(lǐng)域國內(nèi)專利申請占比達(dá)到80%，國內(nèi)高校和科研機構(gòu)是6G創(chuàng)新的引領(lǐng)力量，部分領(lǐng)域已具有先進(jìn)水平。數(shù)據(jù)顯示，中國1.58余萬件專利申請中，80%為國內(nèi)申請人提交，數(shù)量將近1.27萬件，而國外來華專利申請為3100余件，從數(shù)量上來看國內(nèi)申請占有絕對的主導(dǎo)地位。但同時我們也注意到，中國高校和科研機構(gòu)占據(jù)6G關(guān)鍵技術(shù)專利申請的前十位，沒有一家企業(yè)類型的創(chuàng)新主體。其中電子科技大學(xué)的專利申請量為294件排名第一，東南大學(xué)和中國電科第五十四研究所緊隨其后，專利申請量分別為187件和175件?？傮w而言，國內(nèi)高校和科研機構(gòu)引領(lǐng)6G通信技術(shù)的基礎(chǔ)研發(fā)創(chuàng)新，并在部分領(lǐng)域已經(jīng)領(lǐng)先。比如，在軌道角動量技術(shù)、可重構(gòu)智能表面技術(shù)、星地量子密鑰分發(fā)技術(shù)、通信射頻器件等領(lǐng)域已經(jīng)擁有較強實力，專利申請布局緊跟科研創(chuàng)新步伐，并積累了一批核心專利。

  三、6G通信關(guān)鍵技術(shù)專利發(fā)展?fàn)顩r

  報告進(jìn)一步針對太赫茲技術(shù)、空天海一體化技術(shù)、確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、基于AI的空口技術(shù)等6G通信的四大關(guān)鍵技術(shù)專利發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了分析。

  (一)太赫茲技術(shù)涉及太赫茲技術(shù)的全球?qū)＠暾埧偭繛?737項，總體呈現(xiàn)增長趨勢。來自中國的太赫茲技術(shù)專利申請最多(3118項，約合3634件)，占全球?qū)＠暾埧偭康?0%，美國以1585項位居第二。中國專利申請中以國內(nèi)申請為主體，申請量為3088件，占比近85%，遠(yuǎn)超國外來華申請量(546件)。國內(nèi)專利申請集中在四川省、北京市、江蘇省等通信類高校集中的省市。全球排名前十位的申請人中，中國申請人占據(jù)6家，均為高校和科研機構(gòu)，其中電子科技大學(xué)和中國計量大學(xué)位列前兩位。太赫茲專利技術(shù)主要集中在大頻段的路徑損耗問題方面，解決路徑包括通過天線技術(shù)如對傳統(tǒng)大規(guī)模天線陣列波束賦形方面的性能優(yōu)化，也包括軌道角動量技術(shù)和可重構(gòu)智能表面技術(shù)等新的天線技術(shù)，專利申請的技術(shù)重點包括：大規(guī)模天線波束賦形技術(shù)、軌道角動量技術(shù)、可重構(gòu)智能表面技術(shù)。

  (二)空天海地一體化技術(shù)6G通信的重要發(fā)展方向是建構(gòu)地面通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)及深海遠(yuǎn)洋網(wǎng)絡(luò)融合的實現(xiàn)空天海地一體化的全球連接。其中衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域的全球?qū)＠暾埧偭繛?5509項，來自中國的專利申請量最多，達(dá)到9159件，占比31%。但是全球前十位申請人中僅有1家中國企業(yè)，為中國電科集團排名第六，美、日、韓三國企業(yè)類型的申請人位列前茅，其中日本NEC公司、韓國大宇通信公司、日本三菱電子公司排名前三位。同樣，在衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域，中國的專利申請超過86%的為國內(nèi)申請，主要來自北京、廣東和江蘇等省市，專利申請的技術(shù)重點主要涉及星載天線中的相控陣列天線技術(shù)、星間鏈路中的星間激光鏈路技術(shù)和星地鏈路中的星地量子密鑰分發(fā)技術(shù)。

  (三)確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高可靠、低時延的確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將在6G時代成熟并廣泛應(yīng)用。確定性網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域全球?qū)＠暾埧偭繛?034項，美國在確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面優(yōu)勢明顯，專利申請量最多(573項)，占全球?qū)＠暾埧偭康?5%。而中國的確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專利申請僅為232項(約合387件)，占全球?qū)＠暾埧偭康?3%。全球?qū)＠暾埲酥校髽I(yè)申請人占據(jù)主導(dǎo)地位，美國的思科和通用電氣分列第一和第三，我國華為位居第二。確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展重點包括時間敏感型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(TSN)和大規(guī)模確定性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)(DIP)。在時間敏感性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面，專利申請人排名前三位是美國思科公司、德國西門子公司和美國英特爾公司，華為公司位居第四。在大規(guī)模確定性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)方面，美國思科公司、美國通用電氣公司、華為、諾基亞、愛立信等公司專利申請量排名前列。

  (四)基于AI的空口技術(shù)在通信物理層通過無線傳輸與AI深度學(xué)習(xí)相結(jié)合是6G的未來趨勢。當(dāng)前全球?qū)＠暾埧偭繛?66項，來自中國的專利申請最多，占比達(dá)到75%，并且近五年來中國專利申請量持續(xù)保持增長，年申請量一直保持在全球第一。中國申請人仍以高校和科研院所為主，其中東南大學(xué)、中國電子科技大學(xué)、南京郵電大學(xué)排列前三位。我國針對鏈路檢測與自適應(yīng)算法的研究較早，此分支的專利申請量最多?；谖磥?A href="http://3xchallenge.com/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=6G&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">6G網(wǎng)絡(luò)的空口技術(shù)與AI的結(jié)合發(fā)展，實現(xiàn)在所有層上對參數(shù)的進(jìn)行快速且細(xì)粒度的優(yōu)化，在自適應(yīng)波形、編解碼以及多址技術(shù)等AI的使用上我國相關(guān)機構(gòu)也已展開研究，并進(jìn)行了專利布局。

  四、對6G通信發(fā)展的幾點建議

  (一)發(fā)揮自身優(yōu)勢力量，加強自主知識產(chǎn)權(quán)創(chuàng)造和儲備

  中國在6G通信關(guān)鍵技術(shù)的專利申請總量上占優(yōu)，同時保持逐年增長的趨勢，表明我國早已開始進(jìn)行技術(shù)研發(fā)和專利布局，應(yīng)爭取利用5G上的技術(shù)優(yōu)勢繼續(xù)搶占先機。特別是在軌道角動量技術(shù)、可重構(gòu)智能表面技術(shù)、星地量子密鑰分發(fā)技術(shù)、水聲通信技術(shù)和基于AI的空口技術(shù)等領(lǐng)域研發(fā)投入較多，應(yīng)繼續(xù)保持良好研發(fā)態(tài)勢，做好技術(shù)儲備和專利布局，爭取更多話語權(quán)。

  (二)關(guān)注國外先發(fā)優(yōu)勢技術(shù)，深挖自身潛在研發(fā)實力

  在高空平臺通信、鏈路管理、確定性網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵技術(shù)方面，中國的起步較晚，自主知識產(chǎn)權(quán)創(chuàng)造和儲備相對較為薄弱。國內(nèi)創(chuàng)新主體應(yīng)多關(guān)注國外先發(fā)優(yōu)勢技術(shù)，深挖自身潛力同步加緊技術(shù)研發(fā)，同時要充分利用各國知識產(chǎn)權(quán)制度和政策，在研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)制定的同時制定配套的專利布局策略，加強關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新和高價值專利培育，推動標(biāo)準(zhǔn)必要專利布局實現(xiàn)突破。

  (三)整合國內(nèi)產(chǎn)學(xué)研優(yōu)勢資源，推動專利成果轉(zhuǎn)化

  在當(dāng)前復(fù)雜的國際環(huán)境形勢下，國內(nèi)通信產(chǎn)業(yè)應(yīng)立足雙循環(huán)，加強國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈合作，整合優(yōu)勢資源，嘗試推動龍頭企業(yè)、高校和科研院所有效合作。比如衛(wèi)星通信技術(shù)作為具有前瞻性、戰(zhàn)略性的空天科技前沿技術(shù)，我國科研院所、大專院校和企業(yè)均有側(cè)重，可集中各自的科研力量進(jìn)行資源優(yōu)化配置和共享，推動關(guān)鍵共性核心技術(shù)創(chuàng)新和專利成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

  (四)推進(jìn)知識產(chǎn)權(quán)領(lǐng)域國際合作，降低技術(shù)依賴

  通信標(biāo)準(zhǔn)的制定從來都不是由技術(shù)的先進(jìn)性唯一確定，我國應(yīng)在處于優(yōu)勢的關(guān)鍵技術(shù)中尋求全地域、全產(chǎn)業(yè)鏈的合作。例如，日本和韓國在6G通信的軌道角動量技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)、高空平臺通信等關(guān)鍵技術(shù)方面具有一定優(yōu)勢，日本的NTT公司、NEC公司、三菱公司、軟銀公司和韓國的大宇通信公司等企業(yè)專利申請均位居前列，具有較強的技術(shù)實力。建議可與這些國家和企業(yè)開展6G通信產(chǎn)業(yè)國際合作，降低歐美技術(shù)依賴度。

  (五)專利和開源相結(jié)合，打造良好技術(shù)生態(tài)環(huán)境

  以確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為例，中國技術(shù)起步和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用較歐美滯后，目前仍處于產(chǎn)學(xué)研并舉的狀態(tài)。開源軟件(OSS)更具創(chuàng)造性、質(zhì)量更好、生產(chǎn)成本更低，開源已經(jīng)成為現(xiàn)代組織以及越來越多的傳統(tǒng)組織構(gòu)建軟件的方式。建議中國企業(yè)結(jié)合6G通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的未來核心，選擇知識產(chǎn)權(quán)保護的形式和內(nèi)容，在筑牢專利安全的同時積極參與開源發(fā)展，雙輪驅(qū)動，打牢技術(shù)底座，創(chuàng)造良好的技術(shù)生態(tài)環(huán)境。