基于專利分析的我國LED可見光通信技術分析

王 華，張亞菲

(廣東省半導體照明產業(yè)聯合創(chuàng)新中心，廣東 佛山 528226)

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基于專利分析的我國LED可見光通信技術分析

王 華，張亞菲

(廣東省半導體照明產業(yè)聯合創(chuàng)新中心，廣東 佛山 528226)

LED可見光通信技術是通過可見光頻段進行高速無線傳輸的新型的通信方式。本文通過專利分析手段，厘清現階段我國可見光通信技術發(fā)展過程、主要專利申請人信息，并預測未來的發(fā)展趨勢。研究發(fā)現，我國可見光通信技術起步較晚，專利申請集中在高校和科研機構，通信技術和可見光通信應用將會是下一階段發(fā)展的重點。

可見光通信；專利分析；發(fā)展趨勢；應用

引言

可見光通信(Visible Light Communication)是通過可見光頻段進行高速無線傳輸的通信方式。2000年，日本中川研究所開始研究白光LED進行照明和通信的可行性，發(fā)展至今，可見光通信數據傳輸速度已經達到3.4 Gb/s，支撐應用領域的擴展[1]。LED可見光通信技術有效的融合了照明和通信兩種功能，解決綠色照明問題的同時，充分利用可見光的頻譜光段，拓展通信頻譜，無電磁干擾，充分適用于室內網絡融合、室內定位、室外無線傳輸、特殊區(qū)域通信、準確定位、導航、廣告系統(tǒng)等照明和通信形式。

1 可見光通信專利檢索和分析

基于可見光通信技術的發(fā)展現狀，通過關鍵詞+IPC檢索，經過人工篩選降噪，本文獲得中國可見光通信相關的專利數據597項，并針對細分技術領域進行詳細的解讀和分析。

1.1 專利申請趨勢分析

可見光通信技術起步于2000年前后，利用LED作為光源，照明的同時實現高速通信。日本、韓國、歐洲等地的實驗室和企業(yè)先后開展研究，并實現應用化突破。中國可見光通信專利發(fā)展起步較晚，如圖1，2000—2008年，處在緩慢增長的階段，每年僅有少數的幾個專利申請，從2008年以后，中國的可見光通信專利申請進入增長階段，并在2011年以后，進入快速增長階段，專利申請數量逐漸增加。

圖1 中國可見光通信專利申請趨勢Fig.1 Patent application trend of VLC technology in China

圖2是各國申請人在華專利布局情況，其中中國專利申請人占86%，其他主要專利申請人來自韓國、日本、美國以及其他國家和地區(qū)。日本和韓國的企業(yè)和研究機構，傾向于在中國加強專利布局。

圖2 中國可見光通信專利申請人來源Fig.2 Applicants source of VLC technology patent in China

圖3是中國可見光通信主要專利申請人排行，其中專利申請數量較大的中國專利申請人以高校和研究機構為主，在企業(yè)方面，深圳光啟、中興通訊、華為、南京復實通訊科技有限公司等也有較多的專利申請。日本的東芝以及韓國的三星等，在中國有相應的專利布局。排行前十一申請人的專利申請量，占中國可見光通信專利申請量的43%以上。從專利上來看，可見光通信技術還屬于小眾的領域，僅有有實力的企業(yè)在展開基礎研發(fā)，從實驗室走向產業(yè)化應用，還需要更多的企業(yè)參與產業(yè)化設計環(huán)節(jié)。值得注意的是，作為專利運營機構的北京智谷睿拓也開始展開本領域的專利布局，這說明可見光通信作為前沿技術領域，已經得到專利獵頭的投資和注意。

圖3 中國可見光通信主要專利申請人排行Fig.3 The main patent applicants of VLC technology in China

圖4是中國可見光通信專利法律狀態(tài)，因中國專利申請高峰期始于2010年，因此其中大部分專利尚處在審查階段，其中58%的專利處于審中，尚未授權，35%的專利已經授權。隨著技術推廣力度的加大，未來在應用領域的專利，專利將會呈現繼續(xù)增長的趨勢。

圖4 中國可見光通信專利法律狀態(tài)分析Fig.4 The legal status of VLC patent in China

1.2 技術領域分析

通信技術包括實現光信號和通信信號的調制、數據和信號傳輸、可見光通信網絡和傳統(tǒng)的局域網以及電力線融合、編碼等，隨著技術發(fā)展，專利申請數量逐漸增加。可見光通信器件主要包括LED光源、光探測裝置、接收裝置發(fā)射裝置以及接收終端等，專利布局較為穩(wěn)定。可見光通信系統(tǒng)類的專利申請數量較多，主要為可見光通信整體通信解決方案。應用類技術則主要包括以圍繞可見光通信技術展開的應用性方案設計等。

從技術領域上來看，如圖5所示，中國可見光通信技術以通信技術和應用類居多，這與中國的主要專利申請人為通信類相對應，LED企業(yè)參與研發(fā)和應用較少。應用類專利的產業(yè)化應用，取決于器件、通信技術以及整體解決系統(tǒng)的完善，在各個應用領域提前展開專利布局，是國內缺乏技術基礎的企業(yè)切入可見光通信產業(yè)的很好的視角，但是是否能夠實現，存在很大的不確定性。另外，LED器件是決定可見光通信是否能否大規(guī)模使用和推廣的重要因素，我國LED上游企業(yè)因為技術等方面的限制，缺乏深度參與，可能影響最終完整可見光產業(yè)鏈的建設。

圖5 中國可見光通信專利技術領域分布Fig.5 Distribution of VLC technology patent in China

從各個細分技術領域的專利申請趨勢來看，如圖6，隨著通信企業(yè)關注和加入可見光通信技術的研發(fā)，在通信類技術領域的專利申請數量在快速提升。而可見光通信的器件、控制測試及檢測等類別的專利申請，維持基本平衡，有相應的企業(yè)布局專利，但是數量的增長趨勢不是很明顯。可見光通信系統(tǒng)方面的專利，數量維持穩(wěn)定的增長趨勢。

圖6 可見光通信技術專利申請趨勢Fig.6 Application trends of VLC technology

應用類的專利在中國可見光通信專利中所占的比重最大，且增長趨勢較為明顯，吸引大量的企業(yè)參與，申請人的數量較多，引導可見光通信的研究成果向產業(yè)化方向轉移。智能交通、車輛控制、室內照明和通信等方向，吸引光電類、汽車類生產企業(yè)關注并布局相關的專利。主要的企業(yè)類專利申請人包括廣東昭信照明、蘇州昭創(chuàng)光電、深圳市裕富照明、東莞勤上光電、深圳華為、波瑞電氣、重慶長安汽車、國家電網等。

總體來看，我國的可見光通信技術發(fā)展以現有高校和研究機構，以及通信類企業(yè)為主導，以各個主要應用領域的企業(yè)為跟隨者，通過技術合作研發(fā)等形式展開技術產業(yè)化應用。在技術研發(fā)趨勢上，通信技術類將會是未來一段時間的發(fā)展重點，調制、編解碼、以及可見光通信信道控制、多用戶接入以及與電力線和局域網融合等細分領域的專利布局將會增加。在應用領域，隨著照明類企業(yè)、交通控制類企業(yè)、以及電網等企業(yè)的加入，新的應用模式將會進一步被開拓，物聯網和安防也將會是下一步布局的熱點。

1.3 核心專利分析

專利引證通常被用來判斷專利價值，即被引用頻次較高的專利，是以后技術進步的基礎，因此被引頻次越高，專利價值就越高[2]。同族專利也是判斷專利價值的指標之一，專利族的規(guī)模越大，覆蓋的申請地域越多，說明在該領域關注和參與的人越多，重要性程度就越大[3]。通過專利被引頻次，結合同族專利布局情況，本文得出我國可見光通信技術的主要相關專利，如表1。

表1 可見光通信相關專利列表Table 1 Related VLC Patents

2 結論

我國的可見光通信技術處在快速發(fā)展的階段，在國內外現有研究的基礎上，國內的科研院所充分利用專利信息，展開核心領域專利申請和布局，并且開展產業(yè)化應用研究。中國企業(yè)可加強針對重點專利申請人的關注，借鑒相關的技術進展，展開研發(fā)和專利申請及布局，并可開展與高校和科研機構合作研發(fā)，實現科研院所的技術轉移，推進可見光通信產品設計和產業(yè)化應用。

[1] 遲楠. LED可見光通信關鍵器件與應用[M]. 北京:人民郵電出版社，2015.

[2] 李清海, 劉洋, 吳泗宗，等. 專利價值評價指標概述及層次分析[J]. 專利文獻研究, 2006, 25(6):1-9.

[3] 萬小麗, 朱雪忠. 專利價值的評估指標體系及模糊綜合評價[J]. 科研管理, 2008, 29(2):185-191.

The Visible Light Communication (VLC) Technology of China Based on Patent Analysis

WANG Hua， ZHANG Yafei

(GuangdongSolidStateLightingIndustryInnovationCenter，Foshan528226，China)

LED visible light communication is a new kind of communication which achieves wireless transmission through visible light spectrum. Based on patent information, the paper clarifies the development path of VLC technology and main patent applicants. It also predicts further technical trends. According to the analysis, the VLC research started late in China, and most of the applicants are from universities or research institutes. Communication technology and application design will be the focus areas in the near future.

VLC; patent analysis; development trend; application

廣東省科技廳技術交易體系與科技服務網絡建設項目(項目編號：2014B040405005；佛山市科技創(chuàng)新專項資金項目(項目編號：2014EZ100012)

張亞菲，E-mail：zhangyf@gscled.com

TN929.1

A

10.3969j.issn.1004-440X.2016.04.024