副标题：Patenting activity among 5G technology developers
美国倡导在全球范围内建立一个充满活力的数字经济，让更多民众从5G无线通信网络的承诺中受益。随着拜登政府和私营部门努力确保并加快5G及后续代网络的推出，人们对5G竞争力的兴趣空前高涨。在这种背景下，本报告探讨了与5G竞争力相关的一个重要因素：专利活动。近年来，许多研究试图确定5G技术的全球领导者。由于很难直接确定哪家公司拥有5G网络中使用的最受专利保护的技术，现有的研究已经检查了公司在5G标准化工作中的活动，以及宣布对5G标准可能至关重要的专利和专利申请。本报告通过检查多个数据集，并识别专利与复杂技术标准（如5G）之间的显著差异，提供了更广阔的视角。具体而言，该报告调查了哪些公司在美国专利商标局申请了更多专利，有这四项技术在已申报的专利申请中获得了最多的专利：本地无线资源管理、多用途传输路径、无线电传输系统、以及传输系统中的信息错误检测或错误纠正。2这种方法将重点缩小到5G创新的核心技术上。除了衡量这四项技术的专利活动外，该报告还研究了与更高价值相关的某些专利申请贡献。通过从各种角度分析5G专利申请活动的问题，美国专利商标局得出了一系列丰富的结果，可以说这些结果比之前的研究更能说明5G的竞争力。美国专利商标局的调查显示，爱立信、华为、LG、诺基亚、高通和三星等六家5G公司一直在专利活动中竞争。3根据为报告生成的数据，目前没有单一的公司主导5G创新。总之，结果表明，这六家5G公司在专利活动方面仍存在持续竞争，尽管媒体声称一家公司可能领先。鉴于结果的复杂性，在审查媒体声称的5G主导地位时，建议谨慎行事。关键指标
•在关于5G专利申请活动的研究中，本报告是独一无二的，它考察了（1）全球5G专利申请的总体趋势，以及（2）四项与5G相关技术最多专利的申请量和价值指标。
•根据该报告对专利活动的分析，最活跃的六家5G公司是爱立信、华为、LG、诺基亚、高通和三星。
•该报告的结论对任何单一公司或国家在5G技术竞赛中“获胜”的说法提出了质疑。
《保障5G实施计划的国家战略》呼吁美国政府“对美国5G制造商和供应商的全球竞争力和经济脆弱性有一个充分的了解”4。已有的研究对5G领导力提出了不同的主张，这可能与所检查的特定数据和应用的方法有关。鉴于之前研究的不同结果，本报告使用不同的方法研究了多个数据集，重点关注经济学家认为具有更大重要性或经济价值的专利族类型和专利属性。通过以不同的方式研究5G专利，本报告产生了一组丰富的结果，可用于评估5G创新。本报告第二节回顾了某些5G标准开发基础，包括技术贡献者识别或“申报”任何可能与5G标准相关的专利或应用的要求。第三节介绍了哪些公司申报了更多5G相关专利系列的结果和分析，包括经济学家在比较全球竞争对手的5G相关专利活动时通常认为更有用的所谓三方专利（triadic，本报告指在美国、欧洲和日本三国专利局同时申请）系列。第四节审查了之前任何研究中未考虑的数据，即美国专利商标局在5G相关技术方面最激烈的专利申请活动。该分析可以确定在美国市场上最活跃于这些核心技术的5G公司。第四节还利用新的数据集，考察了经济学家通常认为价值较高的专利特点。结论见第五节。技术标准提供了指导设备制造商的蓝图。遵循一个通用标准通常可以使不同制造商的设备无缝连接。标准可以促进竞争，让消费者受益。65G标准的开发正在第三代合作伙伴计划（3GPP）的框架下进行。3GPP是一个标准开发组织（SDO），由七个国家电信SDO组成，称为“组织合作伙伴”7 。3GPP为5G网络制定技术规范，然后可由其组织合作伙伴采用并作为标准发布。大多数5G标准的开发都是在3GPP的技术规范组和工作组中进行的。参与者提交技术贡献供考虑，因为小组正在努力制定解决特定技术挑战的规范。就5G而言，许多提交的技术出现在已授予的专利或待决的专利申请中。为了帮助促进后续许可交易并避免反垄断问题，制定了规则，作为标准开发过程的一部分。其中一条规则要求参与者确定最终5G标准可能需要的专利和专利申请。特别是，3GPP的组织合作伙伴之一欧洲电信标准协会（ETSI）要求成员提交技术提案，以“提请ETSI注意该成员的任何知识产权（知识产权），如果该提案被采纳，这可能是至关重要的”8。尽管人们对确定5G专利组合最强的公司非常感兴趣，但调查很难评估。尽管贡献者必须申报可能对标准至关重要的专利，但要确定哪些专利“被使用（read on）”或声称最终标准中包含的技术可能非常困难。必要性可能是诚信争议的主题，即使双方在许可谈判和诉讼期间投入大量资源进行分析。由于缺乏可靠和全面的直接信息，现有研究试图通过计算公司在标准开发过程中提交的技术贡献数量和/或公司宣布可能与标准相关的专利和应用数量来评估5G的领先地位。利用这些方法和其他方法，四项相对较新的研究9得出了不同的结论，即哪家公司在5G创新方面领先。然而，所有这些公司都有爱立信、华为、诺基亚和高通，其中三家公司加上了LG和三星。10本报告产生的结果表明，目前，就专利活动而言，所列出的六个公司是最活跃的。本节审查的专利和专利申请家族，截至2021年5月，根据潜在的与5G标准有关的公司根据ETSI要求（以下ETSI宣布5G专利）11。如下：对“全球”（或“世界范围”）和“三方”专利家族进行审查，以帮助确定那些在5G专利申请中最活跃的公司。12专利家族由要求一项“优先”申请的专利和专利申请组成。优先权申请是在一个司法管辖区首次提出的专利申请，是在其他司法管辖区进行专利申请的基础。专利条约允许申请人在其他司法管辖区进行申请时，享有在第一个管辖区的申请日期的权益。在多个司法管辖区内针对同一主题的专利申请被称为专利家族，因为它们都与首次申请有关。分析专利家族可以更好地理解实体的发明贡献，因为单独计算专利可能会高估公司的发明贡献。“全球（“世界范围”）专利家族“包括那些在世界任何地方申请的专利。审查对5G标准至关重要的全球专利系列是有用的，因为这是一项综合实践。然而，如果专利所有人在其本国司法管辖区内过度申请，排除了在主要外国市场的申请行为，则此类审查可能会对家族的价值产生误导。为了解决这个问题，报告还研究了“三方”专利家族。经济合作与发展组织（OECD）和世界银行等国际组织将三方专利家族视为衡量国家经济表现的指标。如果专利家族至少有一项专利申请与美国专利商标局（USPTO）、欧洲专利局（EPO）和日本专利局（JPO）同时申请或获得专利授权，他们将其定义为“三方专利”。经合组织解释说：在统计分析方面，三方专利系列提高了基于专利的指标的国际可比性，因为只有在同一组国家申请的专利才包括在该系列中；因此，专利优势和地理位置的影响被消除。第二，专利家族中包含的专利通常具有更高的价值，因为专利权人只有在认为值得的情况下才承担向这些国家提供保护的额外成本和延迟。通过引入关于这一组专利价值的事实上的分界点，选择了按价值分配的专利分布尾端效应的上部（就全球应用而言），使得专利系列计数比国家或地区计数更具信息性。13
本报告采用了三方专利家族的相同定义14。在本节中从2021年5月开始的IPlytics数据库中检查的数据包括大约106,000个ETSI宣布5G专利15。七家公司申请了大约70%的专利：爱立信、华为、LG、诺基亚、高通、三星和中兴。由于中兴申请的三方专利家族太少，该公司在本报告的其余部分仅选择性地出现。图1对比了全球范围内ETSI和三大家族的5G专利申请活动，排名前七的公司申请。16数据表明，“全球”内的公司与“三方”公司形成了鲜明对比。根据调查期间全球范围内的情况，图1的（a）显示，华为申请ETSI申报的5G专利家族的数量在全球最高，其次是LG、高通和三星。华为的专利申请数量比第二大公司LG高12%，比高通高近25%。在全球专利申请数量中，中兴在全球范围内的专利申请数量超过诺基亚或爱立信。17如图（b）所示，使用三方专利族会导致不同的结果。首先，使用这个较高的阈值作为检查专利价值的工具，可以显著减少专利家族的数量。（b）中的纵轴800就达到了三方专利的最大值，而（a）中显示了5000个专利家族。在与（a）相同的时间段内，对三方专利系列的研究表明，高通公司是5G专利中最活跃的公司，其次是三星、LG和华为。值得注意的是，这一结果是基于某一特定时间点（2021年5月）的“截取”，一些非三方专利家族可能会当新的家族成员被公布和/或宣布为必要时，成为三方专利家族。图1还显示了华为和高通等不同公司在全球和三方5G相关声明方面的表现。在华为宣布的大约4600个专利家族中，大约有400个是三方专利。相比之下，高通公司在全球范围内申报的专利家族比华为少约四分之一，但它申报的三方专利家族却超过750个。三星和LG在这两项指标上都排名靠前。中兴在全球范围内和三方家族中表现出最大的反差。虽然中兴在全球范围内与其他公司一样处于该范围的低端，但它申报的三方专利家族不到50个，约为诺基亚申报数量的六分之一，是申报三方专利家族数量的倒数第二。考虑到三方专利家族的价值可能会更高，而且全球范围内的公司与三方专利家族之间的对比非常强烈，在评估5G公司的专利活动时，应该同时考虑这两个角度。本节回顾了美国专利商标局在四种5G技术方面的专利活动，以及与竞争性专利组合相关的专利申请特征。在美国专利商标局ETSI申报的专利申请中，将审查限制在专利活动最多的技术上，允许5G公司在可能对其研究工作更为重要的技术方面进行额外的比较，至少就授予的专利数量而言。随后，对与竞争性投资组合相关的专利申请特征的审查将重点从专利申请的数量转移到有关其重要性的信息。将这些调查的结果与第三节中报告的结果进行比较，可以增强本报告总体结论的可信度。在2010至2021年间，美国专利商标局公布了超过22,000件ETSI申报专利申请，其中有四项技术是美国专利商标局在ETSI中申请最多的专利技术。18本次调查仅限于美国专利商标局（USPTO），因为这样做允许对5G公司进行跨司法管辖区的比较。19尽管5G标准涵盖了广泛的技术，但在美国专利商标局（USPTO）ETSI申报的专利总量中，只有四项标准占了近一半。20在这四项技术中，前面提到的六家5G公司占专利和专利申请的75%-85%。使用合作专利分类（CPC）系统的命名法，选择的四种技术是：•本地无线资源的管理21
•多用途传输路径22
•无线电传输系统23
•传输系统中的信息错误检测或错误纠正24
表1显示了四种技术中公司的数据。对于每个公司和技术，该表显示了ETSI申报的5G USPTO专利和申请的数量，以及独特的全球专利系列的数量。该表还提供了5G申报的专利和应用的百分比，它们是三方家庭成员和2021年5月申请专利的百分比。
对于选定5G技术的专利活动，没有一家公司能成为明确的领导者。以ETSI宣布的5G USPTO专利申请数量衡量，LG在“本地无线资源管理”、“无线电传输系统”和“多用途传输路径”领域是最活跃的公司，而高通在“信息错误检测”领域最活跃。如果考虑专利系列，这四种技术的结果是相同的，只是高通公司是“多用途传输路径”领域最活跃的申请公司。无论是专利和申请，还是专利系列，华为在竞争活动方面都落后于高通、LG和三星。除了在无线电传输系统领域排名第二外，三星通常是第三活跃的公司。在对22,000多份ETSI申报专利申请的进一步分析中，本报告考察了与技术竞争力相关的各种专利属性。尽管其他因素也与决定创新活动有关，但经济学家已经确定，至少从技术角度来看，一家公司专利组合的几个特征表明了竞争力。IPlytics为其数据库中的每个相关专利申请计算了这些指标的一个子集，但四个选定的CPC小组对一家公司投资组合的结果并未出现在已发表的文献中。包括的指标如下：25•市场覆盖率（Market coverage）：这一指标反映了相关专利系列所涵盖国家的总体国内生产总值。在这个指标上，大型经济体的专利申请比小型经济体的专利申请得分更高。市场覆盖率被视为专利价值的一个指标，因为如果申请人认为发明的商业化是可能的，他们将有更大的动机在多个司法管辖区申请专利，并且因为在更大的经济领域享有独家专利权。26•技术相关性（Technical relevance）：该指标反映了专利或公开的申请被另一专利或申请引用为现有技术参考的次数。27为了缓解任何可能影响新专利和应用结果的截断问题，通过控制发布年份来调整技术相关性度量。然而，考虑到这些专利申请中有许多是最近才公布的，因此应该谨慎看待这一措施。•激进性（Radicalness）：28通过计算专利或申请中被引用为现有技术的专利数量，并考虑被引用专利引用的现有技术数量，计算出经济新颖性的衡量标准。一般来说，现有技术的引用次数越少，激进程度越高。高半径值表示在某个技术领域具有高度的新颖性。•法律广度（Legal breadth）：该指标通过计算最短独立权利要求使用的字数来计算。一般来说，较短的独立权利主张表明更广泛的法律范围，反之亦然。29更广泛的主张通常比狭义的主张更有价值。•范围（Scope）：专利范围度量是审查员用来对专利下的发明进行分类的不同CPC子类的数量。更高的范围值反映了专利发明更广泛的技术适用性。30图2和图3描述了公司在每种选定5G技术的指标上的得分。在图中，离中心较远的地方绘制的分数较高。31回顾图2和图3，出现了几种模式，但没有单一的公司占主导地位。在“法律广度”指标上，高通公司排名第一，爱立信位居第二，紧随其后的是诺基亚，而LG则落后于所有其他公司。
爱立信和诺基亚在“激进”方面的得分通常较高，而高通和三星在“技术相关性”方面处于或接近最高水平。在“范围”和“市场覆盖率”指标上没有明显差异。总体而言，所审查的这段时期的竞争力指标表明，这六家公司的5G相关专利组合各不相同。通过从一系列新的角度评估5G专利活动的问题，本报告在评估5G竞争力方面比以前的专利研究有更广阔的网络，提供了更多的信息。根据审查期间的数据，美国专利商标局对5G相关专利活动的多部分审查表明，没有一家公司在5G技术竞赛中“获胜”。虽然没有一家公司在本报告的结果中始终领先，但分析支持三个关键因素。首先，本研究中审查的六家公司——爱立信、华为、LG、诺基亚、高通和三星——一直比其他公司申请更多5G相关专利申请。中兴有时被称为第七大竞争对手，但在本报告审查期间，其专利和申请更集中于国内市场，其在国外市场的专利活动相对其他六家公司较小。第二，根据生成的结果，在审查期间，似乎没有单一的公司主导5G相关专利。华为申请的5G相关专利家族最多，而高通申请的三方专利家族最多（即美国、欧洲和日本的专利家族）。在ETSI申报的申请中，四项专利活动最多的技术占美国专利商标局所有5G专利申请的一半左右，LG和高通成为最活跃的技术，这取决于技术以及是否考虑了专利或专利系列。三星排在第三位，华为排在第四位，均领先于爱立信和诺基亚。第三，对可能共同说明专利组合竞争力的指标进行检查，并没有发现一个一致的领先者。在审查期间，高通公司的专利申请具有最大的法律广度，而LG在这方面落后于所有其他公司。爱立信和诺基亚在激进性方面排名更高（即，在起诉过程中，针对某项应用的现有技术引用较少），而高通和三星在技术相关性方面往往领先。