TD-LTE关键技术MIMO的专利现状

MIMO(Multiple-Input Multiple-Out-put)技术最早是由马可尼于1908年提出的，它利用多天线来抑制信道衰落。根据收发两端天线数量，相对于普通的SISO(Single-Input Single-Output)系统，MIMO还可以包括SIMO(Single-Input Multiple-Output单入多出)系统和MISO(Multiple-Input Single-Output多入单出)系统。利用MIMO信道可以成倍地提高无线信道容量，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，频谱利用率可以成倍地提高。同时也可以提高信道的可靠性，降低误码率。

MIMO技术是智能天线技术的重要发展，而智能天线应用在TDD（时分双工）条件下是TD-SCDMA系统的重要特点。MIMO也在吸收TD-SCDMA设计思想的TD-LTE系统中处于重要位置，与TDD的双工技术和基于OFDM的多址接入技术并称为TD-LTE三项关键技术。作为3G－LTE以及未来4G中重要的底层技术，MIMO的专利情况也是通信产业界很关心的内容。

本文对MIMO(Multiple-Input Multiple-Out-put)有关专利进行检索分析，对MIMO技术专利发展趋势和前景、MIMO技术专利拥有者情况、专利竞争态势进行了一些讨论。本文提到的结论只针对检索结果。

一、 MIMO专利世界范围增长迅速

涉及MIMO技术世界范围的专利检索，截至2008年11月初，共检索到4432件基本专利（DWPI Basic patent）[1][1]，专利权是一项地域性的权利，要在不同国家获得专利保护就依靠优先权到不同国家地区分别进行申请，这样基本专利就会在不同国家形成同族专利（Family Patent），本次检索结果4000余件基础专利产生同族专利约11000余件。

图1、MIMO技术专利的逐年申请变化情况

MIMO技术目前基础专利数量约4400件[2][1][1]，从图1中看到世界范围MIMO技术的专利数量处于增长态势，特别是从2000年后发展非常迅速。图中2007年以后专利数量的下降是因为专利申请的延迟公开所致，考虑趋势目前应该仍为高速发展态势。

图2、MIMO技术专利世界范围新加入发明人情况

图2是反应MIMO技术专利发明人情况，图中红色代表新加入其中的发明人，蓝色代表已有的发明人，可以看到投入到MIMO相关研究的发明人数量逐年递增，并且不断有新人加入，研发热情很高。

图3、MIMO技术相关专利中所涉及技术主题逐年变化情况

图3是MIMO技术相关专利中所涉及技术主题逐年变化情况，可以看到目前处于快速增长态势中，不断有新的技术方向出现，说明MIMO相关技术正在兴盛发展并为产业应用所重视，这是因为专利与产业紧密联系只有产业前景看好的领域专利发展才会迅速。国内产业界应该抓紧时机，加强研发争取更多拥有未来竞争的专利筹码。

二、 MIMO技术专利垄断程度较低

图4、MIMO世界专利拥有者结构情况

从图中看到MIMO技术的被垄断度比较低，拥有超过100件以上专利的机构的专利总量仅占到专利总体数量的20％，此领域拥有专利最多的公司三星公司（304件）、松下公司（197件）、高通公司（188件）、NTT公司（135件）、NEC公司（112）处于这个量级。拥有专利申请在20－100件的申请人拥有专利总量的26％，我国的中兴公司和华为公司申请数量约在50件左右处于这个量级。

三、世界总体情况看中国是MIMO专利技术第四大原创国

图5、MIMO技术国家地区专利分布情况

中国申请人提出的专利申请占世界总量的大约6％，是第四大MIMO专利技术原创国，仅次于美国、日本、韩国。还需要注意的是在以中国优先权提起的专利申请中有大约20％为外国申请人申请，这表明国外大型跨国公司以中国作为研发基地产出了很多技术，特别是日本和韩国企业如松下、三星、NEC、日本电信电话公司。

四、 MIMO技术中国专利国内申请和国外来华申请争夺激烈

图6、MIMO技术中国专利申请逐年变化情况

MIMO的中国专利情况应该是公众所最关心的，对涉及MIMO技术的中国专利进行检索筛选得到相关专利申请721件。其中国内申请286件，国外来华申请435件，国外来华在申请数量上目前有一定优势。

国外申请起步较早从2001年，国内申请落后2年从2003年开始。在中国首件关于MIMO技术的专利申请CN01101314是由美国朗讯公司2001年以美国优先权提出关于“多输入多输出无线系统的时空处理”，这件专利被授权目前维持有效。首件国内申请是西南交通大学在2003年申请的“用于多发射多接收（MIMO）天线阵列系统的空间并行交织方法”该件申请未被授权，于2007年视撤。但目前总体上国内申请获得授权更多。

从趋势上看国内申请和国外来华申请都处于增长态势，2007年和2008年数量有所下降，应该是专利延迟公开所致对于具体数量还需要进一步跟踪关注。国外来华申请增长相比更快。2006年以后国内申请超过国外来华申请，但判断应该是国外来华申请更多采用PCT途径公开延迟时间更长所致。目前国内申请和国外来华申请仍然争夺激烈。

五、 MIMO中国专利国内申请和国外来华申请实力对比

国内申请和国外来华申请在审查中的发明专利申请方面236比399有一些劣势，有效专利权46比32国内申请拥有的专利数量更多，相比CDMA在MIMO领域自主知识产权有很大进步的。

其余有70多家企业、大学、个人申请了相关专利。目前国内申请人和国外申请人所拥有的中国专利数量差异不大，没有显著的实力差距。但对比专利权人类型国内专利权人中很多为大学等非生产机构，其拥有的专利如何能够真正为产业服务也是需要考虑的问题。

六、三星、松下、高通、NTT、NEC拥有MIMO专利数量排名全球前5位

图7、MIMO技术世界专利排名前十位情况

三星、松下、高通、日本NTT、NEC所拥有的MIMO相关专利申请数量排在全球前五位，申请量都超过100件。我国的中兴和华为公司申请数量在50件左右，距离前十位机构差距并不太大。

图8、MIMO世界范围专利前5大公司情况对比

前5大机构情况对比，起步最早的是松下公司开始于1973年，其次为NEC公司开始于1975年，最晚的是高通公司2000年，其他三星公司和NTT公司都开始于1991年。发展势头上看高通公司目前发展最快，最近三年的新增申请量占到了其专利总量的48％。

图9 MIMO世界范围专利前5大公司专利产出地情况

5大机构的技术产出最主要都来自母公司所在地，其中高通公司的专利基本完全来自美国，而三星公司的技术主要来自韩国和美国。需要注意的是其中松下公司和NTT公司的专利中有一定份额是采用中国专利优先权申请。说明中国是松下和NTT除本国外的重要技术研发基地。

七、 MIMO专利技术分布情况

阅读相关专利文件，发现对于目前MIMO技术的几个重要发展方向，MIMO-OFDM复合技术，空间多工（spatial multiplexing），空间多样（spatial diversity），波束成型（beamforming），预编码（precoding）等，都有相关专利覆盖。

所以提醒国内通信产业界在大力发展自主知识产权的同时也应该关注在先重要专利，仔细评估这些专利的重要性，凡事预则立，早作打算避免付出不必要的代价。

八、主要结论

1、MIMO技术专利目前发展迅速，专利申请增长很快，涉及的技术主题和参与其中的研发人员不断增加，非常热门。

2、目前MIMO的专利垄断性相对较低，我国企业的专利申请量相比世界前十位机构有一定差距，但增速较快。

3、国外申请人从2001年开始在中国申请MIMO相关专利，国内申请人落后2年从2003年开始申请相关专利，目前在申请总量和待审发明专利数量上国内申请有一些劣势，但获得授权的专利数量多于国外来华申请。对于MIMO技术专利国内申请和国外来华申请目前争夺仍很激烈。

4、三星、松下、高通、NTT、NEC是世界范围用于MIMO相关专利最多的前五大机构。在中国申请相关专利数量最多的是高通公司、松下公司，但中兴公司和华为公司在中国专利申请量与其差距不大。但需要注意是国内专利权人中很多是大学等科研机构，它们拥有的专利如何实际服务于产业是需要考虑的问题。

5、从检索专利涉及技术内容看，MIMO的主要技术方向MIMO-OFDM复合技术，空间多工（spatial multiplexing），空间多样（spatial diversity），波束成型（beamforming），预编码（precoding）等，都有相关专利覆盖。提醒国内通信产业界仔细评估这些专利的重要性早筹对策。