載波聚合技術專利態勢及風險分析

張　倩　　中國信息通信研究院技術與標準研究所知識產權中心高級分析師黃翠霞　　中國信息通信研究院技術與標準研究所知識產權中心高級分析師李文宇　　中國信息通信研究院技術與標準研究所知識產權中心主任

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載波聚合技術專利態勢及風險分析

張倩中國信息通信研究院技術與標準研究所知識產權中心高級分析師
黃翠霞中國信息通信研究院技術與標準研究所知識產權中心高級分析師
李文宇中國信息通信研究院技術與標準研究所知識產權中心主任

摘要：介紹了載波聚合技術國內外相關專利發展態勢、各國重點專利權利人的專利分布情況和載波聚合場景下控制信道信令設計、主從載波機制等多個技術分支的專利情況；梳理了ETSI披露的標準必要專利及在美國發生的涉及載波聚合技術的專利訴訟案件，為我國企業開展LTE-A載波聚合技術的專利布局和專利預警提供了基礎。

關鍵詞：載波聚合；LTE-A；專利；訴訟；標準必要專利

1　引言

隨著移動通信的發展，用戶對數據業務速率的要求越來越高，在LTE-A系統中應用載波聚合（Carrier Aggregation）技術既可以增大帶寬又可以增加系統容量，滿足系統后向兼容的要求，縮短LTE-A系統的商用時間，減少運營成本和時間成本，因此載波聚合技術吸引了運營商、設備商以及消費者的關注。

從2013年韓國SK電信首次商用載波聚合技術開始，英國、澳大利亞、日本、香港等地的運營商也相繼部署或商用載波聚合。中國電信在2015年8月正式商用基于載波聚合的“4G+”業務，中國移動和中國聯通也將在2016年底完成全國載波聚合的商用，包括華為、中興、酷派、三星、OPPO、小米、樂視、海思芯片等國內各大手機品牌和芯片廠商已全面支持該技術。載波聚合產業已成為信息通信領域關注的熱點，本文將結合載波聚合技術產業、標準開展相關專利態勢、專利權利人、標準必要專利以及專利訴訟的分析。

2　載波聚合專利態勢和風險分析

2.1國內外專利整體趨勢分析

載波聚合是LTE-A系統的關鍵技術之一，截至2016年3月的統計顯示，全球載波聚合技術專利總量達到7836件，合計4185個專利族。

載波聚合技術的產生最初是由于3G系統的單載波容量無法滿足多種多樣數據業務需求，為了提高載波負荷均衡的管理效率，2008年3GPP在R8中引入了“相鄰載波雙小區HSDPA操作”的功能，即聯合載波資源分配的理念，在2007—2008年期間出現了少量的專利申請，在推出HSPA+網絡后，3GPP在2010年的LTEAR10中引入了載波聚合技術，由于企業對知識產權的保護早于標準的制定，因此專利申請從2009年開始大量出現，隨著載波聚合技術在R10、11、12不同版本中不斷進行標準化，與這些新特性有關的專利持續增長，2010—2013年期間申請量持續在較高水平，預計近幾年載波聚合專利年申請量將維持在較高水平。

如圖1所示，從中國、美國、日本、韓國、WO（PCT申請）和歐洲出現的專利申請數量占比可以看出美國仍然是企業眼中最大的目標市場國，各國申請人在美國提交的專利申請量最多，占35%，其次是PCT申請，占20%，在中、歐、韓、日等國和地區提交的專利申請分別占15%、13%、7%和7%。

2.2載波聚合標準演進路線

LTE的基礎帶寬最大支持20MHz，在協議的不同版本中，確定了不同的特性，比如R10規范了載波聚合的系統架構，R11引入了多個上行定時提前，因此可以支持帶間聚合，并且支持不同時隙配比的TD-LTE載波聚合。R12對FDD LTE和TD-LTE的聯合運營方案進行了研究，標準化了FDD LTE和TD-LTE載波聚合的方案。R13更為完善，引入了授權頻段輔助接入技術，通過將LTE載波部署在非授權頻段，并與授權頻段的主載波進行聚合，實現了LTE系統在非授權頻段的運營，使得載波聚合擴展到5GHz等非授權頻段成為可能。LTE R13擴展至最多32個載波，相關標準化工作于2014年12月啟動，并于2015年12月完成，標準化工作同時考慮了FDD LTE聚合、TD-LTE聚合以及TD-LTE與FDD LTE的聚合，近幾年的專利申請方向主要圍繞R12和13的相關特性。

2.3技術分支專利分布情況

載波聚合場景下主要解決的技術問題包括7類，各技術分支專利申請量如圖2所示。

（1）控制信道信令設計，有2424件專利，占比31%，解決的技術問題主要是在載波聚合技術中，如何對上行控制信道和下行控制信道信令以及接入過程做相應設計。

圖1　載波聚合主要國家和地區專利申請趨勢

圖2　載波聚合技術分支專利分布

（2）主從載波機制，有1135件專利，占比14%，解決的技術問題主要是在終端聚合的多個分量載波中，高層如何對主上行/下行分量載波和輔分量載波做配置的方案。

（3）層2和3協議架構，有776件專利，占比10%，解決的技術問題主要是關于控制面層3和用戶面層2的協議架構的設置，包括HARQ過程的配置。

（4）載波調度技術，有1489件專利，占比19%，解決的技術問題主要是在上下行聚合載波上的資源調度策略，從申請人來看，LG、三星、中興、大唐、華為和高通非常關注調度策略技術。

（5）功率控制，有1280件專利，占比16%，解決的技術問題是如何基于分量載波分配功率，包括終端為每個分量載波上報一個功率上升空間報告PHR以及當多個分量載波的發射功率之和超過終端最大發射功率時，規定終端如何對多個分量載波的發射功率進行消減的技術方案，從申請人來看，LG、三星、華為、Interdigital都非常關注功率控制技術。

（6）載波聚合與多點協作技術相結合的方案，有142件專利，占比2%，解決的技術問題主要是載波聚合場景下如何實現多點協作技術，當前隨著聚合技術的發展，逐步形成了載波聚合技術與其他關鍵技術相互結合的應用，相關專利陸續出現，逐漸成為一個重要的研究方向。

（7）載波聚合與無線中繼技術相結合的方案，有140件專利，占比2%，解決的技術問題主要是載波聚合場景下如何實現中繼技術，LG、諾基亞、愛立信、松下等企業有相關專利布局。

從專利申請量中可以看出，企業最關注的技術問題是控制信道信令設計，這是由于引入多載波后，為了后向兼容，需要對原有的信道和信令方案重新做設計，這些技術屬于載波聚合的基礎框架設計，與標準協議結合緊密，如果專利的技術方案被標準采納，則該專利的影響力非常大，其次是關于載波的調度策略，這里涉及各種調度策略算法，是企業競爭的高點，然后是分量載波的功率控制方案和主從載波的配置機制，也是企業關注的技術問題。

2.4各國對比和主要申請人分析

載波聚合相關專利申請人比較分散，全球專利分布在超過100家申請人手中，對這些申請人所屬國家做分類可以看到如圖3所示情形，來自中美日韓的申請人對載波聚合技術的關注程度和研發熱度最高。

圖3　各國申請人申請量占比

自2013年起，中日韓的重點通信企業和運營商非常積極地推進載波聚合測試及商用化網絡的部署，其中，韓國是LTE-A商用網絡推進最為激進的國家，三大運營商均已推出基于載波聚合的LTE-A服務，從專利的視角可以看出以LG、三星為代表的韓國企業非常關注載波聚合，申請占比最高，達到25%；其次是中國申請人提交的專利總量排第二，占24%；日本排第三，占21%；美國第四，占19%；還有部分來自歐洲的諾基亞、愛立信、阿爾卡特朗訊的專利申請。

如圖4所示，從各國國家專利申請量排名靠前的重點企業列表可以看出，申請人主要來自傳統通信網絡商、終端商、芯片商和運營商。

其中，韓國LG的專利申請量遙遙領先，相關專利接近1000件，其次是三星和華為的載波聚合專利申請量分別達到650和540件，這3家企業旗下均有支持三頻載波聚合技術的終端產品出現，產品與專利結合非常緊密。

圖4　各國重點企業申請量

美國芯片廠商高通和英特爾非常重視支持載波聚合技術的芯片技術，其專利申請量分別達到452和121件。目前，高通、海思、英特爾和三星等芯片商都推出了支持Cat.10和Cat.7的LTE芯片，這些芯片同時支持上下行載波聚合技術。此外，著名的非專利實施主體NPE公司Interdigital（IDC）也有290件相關專利，其專利申請遍布中美日韓等國家。根據市場預測，2016年將會有更多支持載波聚合技術的芯片組出現，由于依托載波聚合技術能帶來高數據速率和更好的服務體驗，因此圍繞該技術的專利將是芯片廠商、運營商、終端廠商之間的重要競爭武器。

2.5載波聚合標準必要專利分析

歐洲電信標準化協會ETSI對于標準中的知識產權采取自愿性事前披露政策，各企業會在標準制定的過程中依照ETSI的知識產權政策披露自己所擁有的必要專利或潛在的必要專利。其中，向ETSI聲明的與載波聚合技術相關的標準必要專利數量超過百件，這些專利主要來自三星、諾基亞、LG、松下、高通、愛立信，還有部分來自華為、中興、電信科學技術研究院、夏普、NEC、Marvell、NTT、HTC以及谷歌（從摩托羅拉移動收購得到），此外有一些專利的專利權已經從諾基亞轉移給了WirelessFutureTechnologies公司，通常發生過交易的專利價值較高，因此這些專利很值得我們關注。

如表1所示，企業在ETSI披露的部分載波聚合技術標準必要專利的相關信息，其中包括企業名稱、披露的專利號、企業聲明該專利所對應的標準協議號以及專利名稱。由于該披露信息是基于各個公司上報給ETSI的，而ETSI并不對專利與標準的相關性進行評估，所以所述披露專利是否全部是標準必要專利有待驗證，但是總體而言，ETSI知識產權數據庫提供的檢索數據在一定程度上能反映各企業的LTE專利持有情況。

2.6載波聚合技術專利訴訟案件分析

當前，在美國已經發生了一起載波聚合技術領域的專利訴訟案件，引起了產業界關注。2014年8月29日，一家名為 Odyssey Wireless（前身是 EICES Research）的美國公司將蘋果、摩托羅拉移動、三星電子和LG電子同時告上了法庭，原因是這些公司旗下的終端產品侵犯了EICES所持有的4件美國技術專利，專利號分別是US7881393、US8199837、US8576940和US8660169，該項起訴最初由北卡羅萊納州的東部地方法院受理，在2015年8月5日，該案已轉移至南加州地方法院審理。

其中涉案專利US8576940名稱為“一種自適應地改變通信的帶寬和/或頻率內容的系統和方法”，該發明是應用于4GLTE載波聚合的系統和方法，包括經由發射機傳輸可變信息的一種波形帶寬序列，其中包含非連續的第一和第二個頻率間隔，以及在第一和第二頻率間隔中間用于避免干擾的第三頻率間隔的設計。

該專利的持有人OdysseyWireless宣稱該專利是LTE標準實施所需要的專利，認為這些公司的產品由于支持4GLTE技術因此必然侵犯了該公司的專利權，目前此案還未結，但值得我們重視。載波聚合技術發展進入了成熟期，3GPP在R10、11、12、13不同的版本中一直對相關技術特性做標準化，企業圍繞該技術布局的專利申請數量眾多，如果專利被鑒定為標準必要專利，則影響力非常大，因此需要重視那些不做產品，而是以專利運營為主營業務的公司手中持有的專利技術。

3　結束語

本文介紹了載波聚合技術的產業發展情況和標準化演進路線，重點分析了國內外專利發展態勢以及各個國家重點專利權利人的專利分布情況，梳理了載波聚合技術發展過程中的7個關鍵技術的專利分布。然后，介紹了當前在ETSI聲明的與載波聚合技術相關的全球標準必要專利的分布情況，為我國企業對LTE-A載波聚合技術的專利申請和專利布局研究提供了參考信息。

綜合考慮載波聚合領域專利布局活躍的企業，目前已有多家在業界提出商用產品和網絡部署計劃，用戶對帶寬的需求會進一步促使企業間軍備競賽般地推出支持載波聚合功能的產品和解決方案。隨著市場成熟化，企業之間通過專利侵權訴訟以打擊競爭對手的現象將頻繁發生。本文在最后介紹了近期在美國發生的一起與載波聚合技術有關的專利侵權訴訟案件，市場活躍的企業可能會成為非專利實施實體NPE眼中的肥羊，為了應對潛在的風險，企業除了盡早提交專利申請保護創新之外，還需關注競爭者的專利動向以及企業向ETSI披露的標準必要專利的信息。

參考文獻

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［3］焦慧穎.載波聚合標準化工作緊鑼密鼓網速提升指日可待［J］.通信世界.2016，02：38-39.

收稿日期：（2016-05-08）

Research on patent trend and patent risk of carrier aggregation technology

ZHANG Qian，HUANG Cuixia，LI Wenyu

Abstract：With the global LTE-A carrier aggregation technology industry booming，this paper analyses the global patent trend and make a detail study on the patent distribution of key technology，this paper analyzes the ETSI standard essential patent and the recent patent litigation about carrier aggregation technology.Though the description of thispaper，it provides a reference for domestic enterprise in the development of the patent portfolio and patent early warning of carrier aggregation technology.

Key words：carrier aggregation；LTE-A；patent analysis；standard essential patent；patent risk