2022年全球5G行业之专利活动报告 5G各技术领域创新能力分析

一、5G标准必要专利说明

（一）标准必要专利定义

不同的标准 组织之间存在细微的差异。概括来说，标准必要专利（Standard Essential Patent，简称“SEP”）是指标准规定的技术在专利的保护范 围之内，在实施标准时所必须实施的专利，有时也简称标准专利。其 中，标准包括国际标准、国家标准和行业标准等。

（二）标准来源

“第三代合作伙伴计划”（3rd Generation Partnership Project，简 称“3GPP”）是成立于 1998 年的标准化项目，由全球主要国家/地区 的组织伙伴合作推进，这些组织伙伴包括欧洲的ETSI1 、中国的CCSA2 、 韩国的 TTA3 、日本的 ARIB4 和 TTC5 、美国的 ATIS6 和印度的 TSDSI7 。 3GPP 制定的协议由这些组织伙伴转变为国家或地区标准。3GPP 最 初的工作职责是制定 3G 移动通信系统的标准，后来 3GPP 将其工作 范围延续至 4G 和 5G 等新一代的移动通信系统标准的制定。

3GPP 于 2015 年 9 月召开 5G 技术标准研讨会，探讨 5G 技术趋 势和标准路线。于 2017 年开始制定 5G 的第一个标准版本，即 Rel-15 版本，该版本为 5G 基础版本，重点支持增强移动宽带业务和基础的 低时延高可靠业务。Rel-16 版本为 5G 第二阶段的演进标准版本，进 一步提升增强移动宽带业务的能力，同时扩展支持更多物联网场景。 5G Rel-17 版本的标准制定工作于 2019 年底启动，预计会在 2022 年 6 月完成冻结。

相比于 Rel-16 版本，Rel-17 版本将会引入更多的应用 场景和技术特性，通过增强的大规模天线、覆盖增强、频谱扩展、终端节电等无线接入网技术进一步提升 5G 网络的性能和体验，同时支 持扩展现实、非地面网络通信、增强移动物联网等全新用例。5G Rel-18 版本的标准将是 5G 演进技术的第一个版本，Rel-18 的首批项 目已于 2021 年底立项通过，无线接入网的典型项目包括人工智能、 轻量级终端增强、双工演进等。 因此，本报告以 3GPP 制定的 5G 移动通信标准作为标准来源。

（三）声明专利来源

3GPP 在制定 5G 标准的同时，也规定了相应的知识产权政策， 即 3GPP 成员有义务向组织伙伴告知其所知的标准必要专利8 。 作为 3GPP 的组织伙伴之一，ETSI 的知识产权政策鼓励成员对 其认为的标准必要专利进行声明。同时，ETSI 具有相应的声明专利 机制、流程和数据库，用于管理和公开各成员声明的标准必要专利信 息。通常情况下，成员如果认为自己持有相关标准的标准必要专利并 愿意向公众公开，即可在 ETSI 进行标准必要专利声明。不排除部分 在通信领域有较多创新贡献的产业主体出于自身考虑不进行声明，这 并不代表该主体在该领域的创新贡献不突出。

ETSI 专利数据库拥有相对最全的标准必要专利声明信息，如包 括了 3G、4G、5G 等移动通信标准在内的声明信息，可以作为分析 全球 5G 产业创新活动的原始数据来源。本报告以各成员在 ETSI9 声 明的 5G 专利作为统计分析对象，声明时间限定在 2017 年 1 月 1 日 至 2021 年 12 月 31 日。本报告仅对在 ETSI 专利数据库声明了 5G 专利的产业主体创新情况开展研究，不包括未进行声明的主体。

（四）声明专利数据处理说明

由于 ETSI 专利数据库下载的动态报告（Dynamic Report）10存在 一件专利号码重复声明、声明号码为优先权号、专利申请号或者公开 号不完整、不规范等问题，因此需要对下载的专利数据进行删除重复 值、规范格式以及剔除无效申请号等数据处理操作。

数据处理操作包括：首先，在 ETSI 专利数据库下载全部声明专 利的动态报告；其次，利用动态报告中的“ETSI Projects”字段和 “Standards”字段筛选出 5G 声明专利；再次，对 5G 声明专利进行 字段合并，并通过改写等方式规范申请号、公开号和优先权号；最后， 将规范后的申请号或者公开号导入专利检索数据库，获得已公开的 5G 声明专利的全部同族扩展专利。 需要说明的是，数据处理后的 5G 声明专利并未经过对标分析， 并不能代表真正的 5G 标准必要专利的分布情况。

二、5G标准必要专利声明分析

（一）声明专利概述

2017 年，3GPP 启动 5G 标准第一个版本的制定工作，随着 5G 标准化工作的推进，各企业和科研组织逐步向 ETSI 专利数据库提交 和声明自己认定的 5G 标准必要专利。截至 2021 年 12 月 31 日，全 球声明的 5G 标准必要专利超过 6.49 万件，其中，在德温特全球专利 检索数据库中检索到的专利将近 5.97 万件，经 INPADOC 同族扩展的有效全球专利族11超过 4.61 万项。

（二）声明趋势分析

从声明趋势12来看，2017 年为 5G 标准制定的元年，5G 标准必要 专利的声明量处于较低水平。2018 年企业声明的 5G 标准必要专利数 量将近 2017 年的三倍。随着 5G Rel-15、Rel-16 标准版本的冻结以及 Rel-17 标准版本制定工作的持续推进，2019 年至 2021 年的 5G 标准 必要专利的年度声明量超过万件，并呈现持续增长的态势。

（三）法律状态分析

在德温特全球专利检索数据库检索到的全部专利中，45%的专利 处于“授权”状态，37%的专利处于“公开”状态13，18%的专利已 经处于“失效”状态。

（四）优先权年分析

虽然业界很早开始了 5G 标准的预研工作，但超过 60%的 5G 有 效全球专利族在 2016 年后申请，这与 3GPP 从 2016 年全面开展 5G 技术研究有关。2017 年的有效全球专利族数量最多，其次是 2018 年 和 2019 年。优先权年为 2020 年和 2021 年的有效全球专利族数量较 少，与部分专利申请尚未达到 18 个月公开期有关。

（五）主要声明企业分析

在 ETSI 进行 5G 专利声明的产业主体中，排名前十位企业的有 效全球专利族数量超过全部专利族数量的 70%，基本体现了全球 5G 创新活动的主要趋势。图 4 展示的是有效全球专利族排名前十位企业 的授权专利族和公开专利族14的分布情况。

华为有效全球专利族数量占比为 14%，以较大的优势排名第一位； 高通排在第二位，其占比为 9.8%；三星排在第三位，占比为 9.1%； 排名第四至第十位的企业依次是 LG、中兴、诺基亚、爱立信、大唐、 OPPO 和夏普。值得注意的是，全球各国家/地区的运营商普遍较少出 现在 5G 专利声明活动行列，但这并不代表运营商不持有 5G 标准必要专利。

在 5G 有效全球专利族中，授权专利族15的占比达到 67.1%。图 6 展示了企业的授权专利族情况，授权专利族排名前十位的企业依次是 华为（17%）、三星（10.1%）、高通（9.8%）、LG（9.5%）、诺基亚（8.8%）、 中兴（7.3%）、爱立信（5.8%）、大唐（4.6%）、OPPO（4.4%）和夏普（3.5%）。

在授权专利族中，具有经中国国家知识产权局、美国专利商标局、 欧洲专利局、日本专利局或韩国专利局（简称“IP5 局”）任一局授权 的专利族占比高达 98.6%，即只有不到 2%的授权专利族中的授权专 利不在中美欧日韩 5 局获得授权。图 7 展示了企业的 IP5 局专利授权 情况。华为在 IP5 局授权专利族占比最高，达到 17.2%；三星排名第 二位，占比为 10.1%；第三至第十位的企业依次是高通（9.9%）、LG（9.6%）、诺基亚（8.8%）、中兴（7.4%）、爱立信（5.7%）、大唐（4.6%）、 OPPO（4.2%）和夏普（3.5%）。

5G 专利申请活动最为活跃的三局分别是美国专利商标局、中国 国家知识产权局和欧洲专利局。图 8 分别展示了企业在中、美、欧的 授权专利族占比情况。华为、高通、三星、LG 和诺基亚在美国专利 商标局授权专利族占比最高；华为、中兴、高通、大唐和诺基亚在中 国国家知识产权局授权专利族占比最高；华为、诺基亚、高通、三星和爱立信在欧洲专利局授权专利族占比最高。

本报告综合考量了5G全球基础设施市场规模以及PCT专利申请 情况，将中美欧三方专利族作为评价 5G 创新活动的指标之一。美国 咨询公司 MarketResearch 的研究显示，至 2026 年，中美欧将拥有全 球最大的 5G 基础设施市场规模，其中，中国的 5G 基础设施市场规 模排名第一位，远超分列第二位的美国和第三位的欧洲。在 PCT 专 利申请进入国家/地区方面，世界知识产权组织（WIPO）发布的 2021 年 PCT 年度报告显示，2019 年，进入美国的 PCT 专利申请数量最多， 约有 16.42 万件，排名第一位；进入欧洲的 PCT 专利申请量排在第二 位，共有约 10.57 万件；进入中国的 PCT 专利申请量排名第三位，共约 8.92 万件。

中美欧三方专利族是指同时具有中国国家知识产权局、美国专利 商标局和欧洲专利局授权专利的专利族。统计结果显示，中美欧三方 专利族占全部授权专利族的 26%。图 9 展示了企业的中美欧三方专利 族占比情况，其中华为占比最高，达到 24.6%，其他企业依次为高通 （13.6%）、诺基亚（10.7%）、三星（10.2%）、LG（7.5%）、爱立信 （6.3%）、中兴（5.1%）、夏普（3.8%）、OPPO（2.9%）和大唐（2.0%）。

由于移动通信技术具有继承性和相似性的特点，企业在声明标准必要专利时，存在将一件专利声明到同一代系的多个标准或者将一件 专利声明到不同代系标准的情形。即企业若认为一件在 2G/3G/4G 标 准中声明的专利的技术方案在 5G 标准中仍然使用，则可将该专利再 次声明为 5G 标准必要专利。对于只包含声明为 5G 专利的“5G only 专利族16”，可倾向于认为该专利族是针对5G新引入技术进行的创新。 从声明数据来看，5G only 专利族占全部有效全球专利族的 73.7%。

三、5G各技术领域创新能力分析

3GPP 的各技术规范组（TSG）制定，负责相应 技术工作的技术规范组分别是 TSG RAN（无线接入技术与无线接入 网）、TSG SA（业务与系统）和 TSG CT（核心网与终端）。每个技术 规范组下面又设置多个工作组（WG），每个工作组负责承担具体的 任务。以 TSG RAN 为例，TSG RAN 现有五个工作组，分别是 RANWG1（无线层 1）、RAN WG2（无线层 2 和层 3）、RAN WG3（无线 网络架构和接口）、RAN WG4（射频性能）和 RAN WG5（终端一致 性测试）。

每个技术规范组都会制定并发布各自的标准，并用协议号来标识 每项标准。企业在声明 5G 标准必要专利时，也会声明该专利所对应 的标准信息，因此，可通过协议号与技术规范组的对应关系获知专利 及专利族所涉及的技术规范组及技术领域。

无线接入技术与无线接入网是 5G 创新的重要方向，在 TSG RAN 开展标准化工作。英国市场调研及咨询机构 Omdia17于 2020 年 10 月 发布的统计结果显示，各企业向 RAN 提交的 5G 提案数量最多。具 体地，RAN 的主要职责包括制定无线层 1、无线层 2 和层 3、无线网 络架构和接口、射频性能以及终端一致性测试的标准。其中，无线层 1 就是物理层，物理层技术包括时频结构设计、扩频和调制方案、信 道编码以及物理层过程等。无线层 2 和层 3（MAC、RLC、PDCP、 SDAP、RRC）位于物理层之上，这些协议层涉及无线资源管理策略、 QoS 控制以及安全等方面。

无线网络架构和接口、射频性能和终端一 致性测试的标准也是确保终端接入 5G 网络所必不可少的部分。声明 数据中，84.2%的有效全球专利族覆盖无线接入技术与无线接入网技 术领域，其中该技术领域授权专利族占全部授权专利族的 81.6%。

5G 架构和服务是 5G 在网络和业务领域的另一技术创新方向， 在 TSG SA 开展标准化工作。具体地，TSG SA 负责确定 3GPP 系统 的整体架构和服务能力，并具有跨技术规范组的协调责任。SA 技术 规范组的主要工作包括确定 5G 业务需求和实现业务需求的总体技术 方案，并将无线接入网（RAN）和核心网（CN）的功能分别分配给 RAN 技术规范组和 CT 技术规范组来实现。声明数据中，11%的有效 全球专利族覆盖 5G 架构和服务技术领域，其中，该技术领域授权专 利族占全部授权专利族的 11.7%。

核心网与终端技术规范组（TSG CT）主要负责制定终端接口（逻辑与物理）、终端能力以及 3GPP 系统核心网部分的标准，与 TSG RAN 中的无线接入部分以及 TSG SA 的业务部分等一起构成终端的完整 技术要求。声明数据中，4.8%的有效全球专利族覆盖核心网与终端技 术领域，其中，该技术领域授权专利族占全部授权专利族的 6.7%。

无线接入技术与无线接入网（RAN）领域授权专利族数量最多的 企业是华为，其他企业依次为三星、高通、LG、爱立信、中兴、诺 基亚、大唐、OPPO 和夏普。5G 架构和服务（SA）领域授权专利族 数量最多的企业是华为，其他企业依次为诺基亚、三星、高通、爱立 信、大唐、中兴、夏普、OPPO 和 LG。核心网与终端（CT）领域授 权专利族数量最多的企业是诺基亚，其他企业依次为华为、三星、LG、 中兴、高通、夏普、爱立信、OPPO 和大唐。

四、总结

本报告以 ETSI 专利数据库中的 5G 声明专利作为基础数据来源， 通过对 5G 标准必要专利声明情况的多维度统计分析，用以展示全球 5G 创新活动。不排除部分在通信领域有较多创新贡献的产业主体出 于自身考虑不进行声明，这并不代表该主体在该领域的创新贡献不突 出。

数据显示，5G 标准必要专利的年度声明量呈现逐年攀升的态势， 截至 2021 年 12 月 31 日，全球声明的 5G 标准必要专利超过 6.49 万 件，有效全球专利族超过 4.61 万项。随着 5G Rel-17 标准的冻结以及 Rel-18 标准制定工作的开展，预计未来 5G 标准必要专利的声明数量 仍会继续增长。

有效全球专利族数量排名前十位的企业依次是华为、高通、三星、 LG、中兴、诺基亚、爱立信、大唐、OPPO 和夏普。数据显示，华为 在有效全球专利族、授权专利族、IP5 局任一授权族、多国授权族、 中美欧三方专利族、5G only 族以及技术领域等分析维度上都处于领 先地位，高通、三星、LG、中兴、大唐、诺基亚和爱立信等企业则 在不同分析维度上各有所长。

本报告的结果可一定程度上体现全球 5G 技术创新活动的发展状 况。同时需要说明的是，报告中的专利并未经过对标分析，并不能代 表在 5G 标准中真正的标准必要专利的分布情况。 后续研究组将不定期发布 5G 报告，以跟踪 5G 领域创新活动的 最新发展动向。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）