LTE终端直通专利技术综述

雷蕾 李晨

摘 要：LTE终端直通（LTE Device-to-Device，LTE-D2D）是移动通信研究的一个热点，文章基于检索结果，对LTE终端直通领域近些年的研究成果进行了分析，重点论述了全球及中国范围内关于LTE终端直通技术的技术分支、历年专利申请量、专利申请的地域分布、主要申请人以及分支发展历程，对今后的技术研究有指导性意义。

关键词：LTE；终端直通；技术分支；主要申请人

中图分类号：TN929.5 文献标志码：A 文章编号：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蜂窩网络的D2D通信或者称为邻近服务，是指用户数据可不经过网络中转而直接在终端之间传输，与传统LTE蜂窝网络相比，LTE终端直通技术所带来的增益主要体现在三个方面：第一方面是节省无线资源，在LTE-D2D通信模式下，避免了传统蜂窝通信中用户数据经过网络中转传输；第二方面是提升了用户体验，LTE-D2D可以实现用户间近距离的数据共享、小范围的社交和商业活动，降低了端到端时延，也减少了终端的电池消耗；第三方面是扩展通信应用，当通信基础设施损坏，或者在无线网络的覆盖盲区，终端之间可使用LTE-D2D实现端到端通信。因此，D2D通信技术是移动通信研究的一个热点，也是未来混合网络中的一个重要组成部分。

本文对LTE终端直通的相关专利申请进行分析，选择的是中国专利文摘数据库（CNABS）以及德温特世界专利索引数据库（DWPI），本次检索时间截止2017年5月，经过检索式检索与简单人工筛选，得到最终所要分析的专利数据样本。对专利进行分析时，主要从技术分支、历年专利申请量、专利申请的地域分布、主要申请人以及分支发展历程入手，以了解该项技术的整体专利分布情况。

1 LTE终端直通技术原理及分支情况

1.1 LTE终端直通技术原理

终端直通技术是一种通信终端在短距离内可以形成直接链路进行通信的技术，它与目前已经出现的短距离通信不同，如Bluetooth、WIFI等技术，后者使用的是不受基站控制的非授权频带，进行的是不受管理、不受协调、任何人都可以连接的近距离通信。而LTE-D2D通信技术可以使短距离通信受到基站的控制，复用蜂窝网络资源，由蜂窝基站统一调度，能够非常好地提高频谱效率，增加系统的覆盖面积和容量，并且可以让现今需求越来越大地短距离数据业务只占用少量蜂窝资源。

1.2 LTE终端直通的技术分支

本文在获得专利数据样本的基础上，通过查阅相关文献，对LTE终端直通技术所涉及的技术分支进行分解（详见表1）。

图1是该领域中三个分支的数量对比图，从图中可以看出，占比最大的专利申请涉及无线资源管理，高于其他两个分支。比重其次的是连接管理，而最少的则是设备发现。其原因主要在于，D2D通信技术与蜂窝网络共享使用的频谱，通过在用户间使用D2D通信来提高网络的容量，然而，由于与蜂窝共享频谱资源，必然带来系统间干扰，因此，D2D通信技术的最大挑战是如何设计有限的无线资源管理算法来保证系统的协调运作，从而导致了该分支下的专利申请量也应该是最多的。

2 LTE终端直通的专利现状分析

2.1 申请量年度分布

图2显示了LTE中的终端直通申请量的年度分布图，A曲线标识全球范围内LTE中的终端直通申请量的年度分布，B曲线标识在中国范围内申请量的年度分布。从图中反映出，在全球范围内，LTE中的终端直通技术属于近10多年来比较新的技术，专利申请总体呈上升趋势，起始于二十世纪初期，前期2008-2010年发展比较缓慢，从2011年开始有较大幅度的上升，此时LTE中的终端直通技术已经进入发展阶段；在2012-2015年间是全球申请量的迅速增长时期，3GPP组织从2013年4月的RAN1#72BIS会议开始，着重对D2D技术进行研讨，D2D技术日趋成熟；相比之下，中国的LTE-D2D产业发展较国外滞后一些，但在总体趋势上大致表现一致，只在2015年间小幅回落，这也有可能是2015年部分专利尚未公开，所以并未被统计完全。

2.2 申请的地域分布

图3是LTE中的终端直通技术全球申请的国家及地区分布图，从图中可知，韩国、欧洲、日本、美国和中国是专利申请的主要国家和地区，上述几个区域的申请量占到了全球申请总量的九成，其中韩国占全球申请总量的35%，远高于处于第二名的欧洲申请量17%。众所周知，韩国的LTE产业发达，LTE的巨大的市场，推动了包括LTE-D2D技术在内的LTE相关领域的发展。在欧洲，笔者统计到的最早将LTE终端直通技术申请专利的就是来自欧洲的诺基亚，并且欧洲还包括爱立信在内通信领域的行业巨头，诺基亚和爱立信也在LTE-D2D领域投入了较多的研发精力。位于第三和第四的分别是日本和美国，分别占全球申请总量的16%和14%。而中国，虽然以13%的全球申请量暂列第4，由于对该技术的重视和后起之秀华为、中兴等通信公司的追赶，近几年来发展也相当的迅速。

2.3 主要申请人分布

通过对申请人的申请量进行分析，得到全球在LTE终端直通领域的前10位申请人的申请量排名情况（图4），这代表了各公司在该领域的技术储备和技术实力。由图4可以看出，全球申请量排名前十的多为国际知名跨国企业，排名前五位的分别是LG电子、爱立信、三星电子、京瓷株式会社和高通。在排名前5的申请人中，有两位是韩国企业：LG电子和三星电子，足见韩国在该领域中的雄厚实力，特别是LG电子，其申请量高达268件，是并列第二的爱立信和三星电子申请量85件的3倍左右。排名前5的申请人中，另外三位是爱立信、京瓷株式会社和高通，分别来自欧洲、日本和美国，这三个国家或区域作为全球传统通信领域的重要区域市场，也是全球专利布局的重点区域。在排名前十的申请人当中，只有一家中国公司上榜，就是位于第6位的华为公司，华为公司作为中国通信领域特别是LTE领域的佼佼者，近些年来表现势头强劲，已成为中国LTE-D2D领域专利申请的领头羊。

3 LTE终端直通技术分支发展历程

根据申请年代对本领域中的重要的专利描绘了整体技术路线图，如图5所示。横轴表示各专利的申请年代，纵轴表示本领域的三个不同分支。

从图5可知，LTE终端直通技术专利申请的发展大致经历了以下三个主要发展阶段： 第一阶段（2008年-2010年）为起步期。从技术路线图可知，LTE终端直通技术的专利申请可以追溯到2008年，早期的LTE终端直通技术发展趋势比较缓慢，这个阶段对该技术的研究还不够成熟，例如在无线资源管理方面，资源的分配形式比较单一且没有过多的考虑终端在D2D通信中的需求，主要考虑的是在LTE终端直通中的资源分配如何实现。第二阶段（2011年-2013年）为发展阶段。在该阶段，LTE终端直通技术的研究的到了不断的发展，LTE终端直通技术不再仅仅局限于实现问题，而是提供更多的实现方法与较好的通信质量。在这个阶段，LTE的終端直通技术出现了多元化的发展，例如在设备发现方面，已经出现了多种的发现方法，复用已有的蜂窝通信信道来实现设备发现或者提出新的信标信号的方式实现终端之间的发现。LTE终端直通技术的方方面面不断得到改进，涌现了一些新的设想和方法。第三阶段（2014-至今）为全面发展阶段，这个阶段全球申请量的迅速增长，人们对终端直通技术表现出浓厚的兴趣，随着LTE终端直通技术的发展，该技术越来越多的考虑的是如何提高LTE终端直通的通信质量，最大程度的节省无线资源，在蜂窝连接和D2D连接之间做好干扰协调工作，并且基于蜂窝连接和D2D连接提高整个系统的容量，技术的实现更加灵活，充分考虑了不同的场景下的应用改进，更加注重用户端的需求和体验。

4 结束语

本文详细梳理了LTE终端直通的分类和各技术分支的发展情况，并对LTE终端直通领域的历年申请量、地域和主要申请人进行分析。我国的LTE终端直通产业发展虽然较国外滞后一些，但在最近几年里，以华为为代表的中国企业也逐渐重视起该领域的专利申请。LTE终端直通技术，作为LTE的一个重要的分支，国内申请人不能掉以轻心，需要继续关注该领域技术的发展，提前分析发展趋势，做好专利预警和专利布局工作。

参考文献：

[1]荣涛.D2D通信技术研究[D].南京邮电大学，2013.

[2]林秋华，等.D2D设备发现与通信中的资源分配技术研究[D].北京邮电大学，2014.

[3]张警界.基于LTE的D2D功率控制及同步技术研究[D].电子科技大学，2013.