國際技術標準形成機制研究:華為Polar碼案例分析

崔維軍,陳玉琪

(1.南京信息工程大學 商學院;2.南京信息工程大學 中國制造業(yè)發(fā)展研究院,江蘇 南京 210044)

0 引言

技術標準是開發(fā)新產品[1]、建立技術壁壘[2]、引領市場競爭和制定競爭規(guī)則的關鍵[3]。伴隨著技術多樣性和復雜性的日益增加,技術標準對于經濟的良好運轉至關重要,它是一種必要的結構手段[4]。在國際市場范圍內,技術標準不僅能夠滲透到現代科技發(fā)展前沿[5],在國際經濟技術合作和貿易中也不可或缺[6]。特定技術標準不僅能夠降低產品生產成本,還能夠實現規(guī)模經濟效應[4]。當今技術標準國際化發(fā)展趨勢表明,技術標準作為國際貿易壁壘的現象明顯增多,制定國家技術標準戰(zhàn)略的國家越來越多[6]。

然而,國內外學者對技術標準產生機制尚未形成共識。現有研究圍繞技術標準形成機制、模式及與知識產權的關系,形成“技術專利化—專利標準化[7]—標準產業(yè)化[8]”鏈條式標準演化路徑[9]。然而,現有理論框架不足以解釋隨技術迭代而演變的標準形成機制。國際標準內在形成機制復雜多變,標準形成過程各不相同,尤其是針對中國步入國際標準制定者行列的研究較為鮮見。目前,技術標準形成機制研究主要體現在組織和流程層面,如技術標準制定者組織形式(高京等,2020)、技術標準線性和循環(huán)流程[10]等,缺乏從微觀視角深入探索技術標準形成機制的研究。因此,本文基于“技術專利化—專利標準化—標準產業(yè)化”研究框架,以華為為案例,從微觀視角深入分析Polar碼,將研究問題定位于理論轉化為專利的布局過程、專利轉化為標準的內在規(guī)律以及轉化過程中標準與專利間的關系,深入闡述Polar碼由理論轉化為國際技術標準的形成機制。

1 文獻綜述

1.1 技術標準形成機制

伴隨著市場的動態(tài)變化以及標準之間的激烈競爭,技術標準形成機制也隨之發(fā)生改變。目前,技術標準形成機制主要包括政府主導機制、市場機制和戰(zhàn)略聯盟機制3種形式。

(1)政府主導機制。由國家標準局制定并強制執(zhí)行,過程公開、透明,以公眾利益為基礎設立,形成政府主導的法定標準。因此,在技術標準制定過程中可以迅速獲得各方支持,搶先獲得更大的市場份額[11]。由于技術標準方向由政府制定,并促成一個或多個并存的技術標準,所以政府引導十分重要,在一定程度上可以改變競爭方向,形成各方的良性競爭(徐明華等,2007)。然而,這種技術標準形成機制難以適應技術的快速變化,可能導致技術延誤和成本增加[8]。

(2)市場機制。通過市場競爭形成事實標準,通常由在行業(yè)中占據主導地位的企業(yè)制定。企業(yè)圍繞產品進行充分的技術、價格等多標準競爭,掌握技術和市場的快速變化,以更好地適應這種動態(tài)變化[10]。遵循市場自身運作機制,可以維持高標準技術創(chuàng)新支出,相比于政府主導機制,市場機制更能夠篩選出最符合市場預期的技術創(chuàng)新成果,從而使用戶福利最優(yōu)化、社會福利最大化。然而,由于存在多種技術標準并行的可能性,企業(yè)間過度競爭也會造成一定的資源浪費[12]。

(3)戰(zhàn)略聯盟機制。由民間企業(yè)通過協商、談判等形式設定,經官方標準化組織確認后轉化為法定標準,是當代企業(yè)參與標準競爭較為普遍的一種形式。為在標準競爭中占據壟斷地位,行業(yè)中處于領先地位的企業(yè)會圍繞核心技術建立聯盟,共同確立標準[8]。這種形式不僅可以分擔企業(yè)風險,還能夠解決技術交易帶來的高成本問題[12],并且有效化解專利私有與標準公利之間的矛盾[13]。經此機制形成的標準可通過國際標準化組織成為全世界的行業(yè)標準,因此具有較強的市場競爭力[14]。

1.2 技術標準化模式

為適應和促進技術創(chuàng)新,標準化模式越來越多元化。從標準化參與主體和標準化競爭技術出發(fā),國內外學者對技術標準化模式進行了積極探索。

(1)技術標準化主體主要包括政府、企業(yè)、科研院所、行業(yè)協會、聯盟組織等,它們在技術標準化過程中扮演著不同角色,發(fā)揮著各自的作用。以標準形成的市場化程度和行政程序化程度為維度進行劃分,Choh[15]提出政府模式、共同體模式、專業(yè)協會模式、聯盟模式和市場模式。當政府參與標準化且干預程度不同時,技術標準化模式分為市場競爭標準化模式、政府間接式標準化模式和政府直接干預型標準化模式。對于通訊、數字化信息等重點行業(yè)和產業(yè)領域,應由政府把握技術研發(fā)和標準產業(yè)化兩個關鍵過程,由政府推動相關技術標準制定。這種機制下的技術標準化模式主要包括政府主導模式和產業(yè)聯盟模式。實踐表明,政府間接干預標準化進程是目前較為有效的運作模式[16]。

(2)技術標準中的技術是指有較好兼容性、一定突破性和創(chuàng)新性的專利技術。技術標準的形成需要必要專利技術的支撐以及占據市場足夠份額的技術。郭明軍等(2012)以時間和自主技術研發(fā)模式為維度,將企業(yè)標準化模式看作一個有機生態(tài)系統,構建“承接—聯創(chuàng)”“研發(fā)—自創(chuàng)”“前瞻—預創(chuàng)”“研發(fā)—聯創(chuàng)”模式,在提升企業(yè)自主研發(fā)能力的同時應盡量規(guī)避風險;蔣明琳等(2016)在研究政府協助標準化形成和擴大標準市場份額的前提下,以技術水平和市場化程度為維度,提出政府培育、支持、主導、扶持4種模式;張俊艷等(2018)從標準必要專利視角出發(fā),指出“標準融入式”“標準創(chuàng)造式”模式更有益于實現技術趕超。因此,以技術為維度構建模型形成諸多技術標準化模式,不僅有利于企業(yè)實現技術標準制定,更有利于促進相關領域發(fā)展。

1.3 技術標準與知識產權之間的關系

企業(yè)圍繞技術標準知識產權實施技術標準戰(zhàn)略,是一種使企業(yè)獲得有利競爭地位的總體謀劃(張俊艷等,2018)。知識產權的獲得對于技術標準化競爭至關重要[7]。國內外學者以專利為分析對象,對技術標準與知識產權之間的關系進行了一系列研究。

知識產權具有專有性,包括專利權、著作權、商標權等,是技術標準化的重要來源。技術標準通過一定方式對知識產權進行轉化,從而實現在特定領域的推廣與應用。兩者相結合,被廣泛運用于國際競爭與合作[10]。在技術標準化形成過程中,各企業(yè)以自身擁有的專利進行技術標準競爭,競爭者若要贏得標準,較高強度的專利組合是其必備資產[17]。專利技術與技術標準日益融合是標準化領域的一個重要趨勢[16],企業(yè)通過在自身核心技術領域申請專利成為企業(yè)進入標準競爭市場的重要途徑(張俊艷等,2018)。在我國,專利申請與標準形成之間存在積極影響關系,尤其在ICT領域,專利、標準及其組合尤為重要[9]。因此,專利技術對于技術標準必不可少。

國際標準形成過程復雜多樣,學者對技術標準的關注度較高。技術標準是專利的最高體現形式,標準實施過程中必須使用的專利,即為標準必要專利(SEP)[18]。為防止SEP所有者濫用壟斷權,標準制定組織(SSO)對SEP許可費作出規(guī)定,要求SEP所有者遵守FRAND(fair, reasonable, and nondiscriminatory)原則或RF(royalty-free)原則。前者無明確界定,因此定價空間有較大自由[19];后者要求專利所有者免費提供SEP許可,雖然減少了專利權人收益,卻有助于標準推廣(杜玉申等,2021)。SSO會通過要求成員披露SEP信息、承諾按照FRAND或RF原則許可專利使用權等政策組合方式,平衡專利權人和標準使用者權益(吳菲菲等,2018)。

因此,需要重點關注技術標準形成過程中的專利技術。當前,以理論向技術標準轉化為主線,從中國ICT領域出發(fā),選取某一代表性企業(yè)為案例,從微觀視角探索其形成機制的研究較少,尤其針對專利和技術標準轉化尚未有理論給予充分解釋。專利布局和標準形成機制具有多樣性,其布局方式和形成過程并非千篇一律,不同行業(yè)、經濟環(huán)境背景下,專利布局策略和標準形成規(guī)律有所不同,標準和專利聯動以及發(fā)展模式因企業(yè)而異。因此,有必要將分析視角前移至專利和技術標準形成前階段,深入拓展單一理論專利研究框架,從微觀視角出發(fā)解構企業(yè)國際標準化路徑。

2 研究設計

2.1 研究方法

國際技術標準形成是一個復雜、漫長的過程。少數學者采用個案研究方法探討管理實踐中的新問題,深入剖析產業(yè)技術標準化戰(zhàn)略、標準與專利協同轉化模式等,如Motorola技術標準化專利戰(zhàn)略研究[20]、3G標準與專利協同轉化聯盟戰(zhàn)略研究(譚勁松等,2008)以及英國水電工程技術標準國際化模式案例研究[21]。案例研究不僅有助于了解標準形成過程,展示研究過程的整體性,還可以通過數據直觀透視企業(yè)如何將理論轉化為國際技術標準這一事實。

2.2 案例選取

過去10年,中國移動通信產業(yè)實現從4G同步到5G引領的歷史性跨越。中國通信產業(yè)的快速發(fā)展引起很多國家的廣泛關注。本文以2016年華為拿下5G NR eMBB控制信道編碼短碼標準制定權作為案例分析對象,主要是基于以下考慮:①代表性原則。華為從技術落后到發(fā)展壯大,再到如今成為通信業(yè)全球標準制定者之一,體現其作為案例研究的重要意義;②理論意義。華為在邁向行業(yè)標準化過程中,技術專利布局、標準提案以及兩者協同格外重要。

2.3 數據收集

本文數據收集主要包括:①利用德溫特專利索引數據庫HUAW-C中的專利權人名稱和代碼以及polar code主題檢索策略,獲取華為2011—2019年Polar碼專利申請數據,如申請數量、授權時間、專利摘要、權利地域、優(yōu)先權等信息,經過對專利技術、地域的分類與整理,了解Polar碼相關專利布局過程;②2007—2020年,獲取3GPP RAN1(第三代合作項目:無線接入網絡物理層)標準會議提案數據及華為公司年報,將標準發(fā)展與華為里程碑事件相結合,了解華為開展Polar碼相關研究的總體戰(zhàn)略部署,為進一步分析標準與專利關系作出鋪墊;③提取2016—2020年標準會議提案內容,即3GPP RAN1#85—#104e的十二次標準會議,對相關標準提案主題、內容、數量、狀態(tài)等進行整理和分析,并與主要競爭對手(愛立信和高通)優(yōu)勢進行對比,深入了解和探索華為技術標準形成規(guī)律。

利用Google Scholar對“Polar codes”進行檢索,將時間范圍限定為2011—2019年,在IEEE通信類期刊中共篩選出152篇文獻。分別剔除Polar碼應用類文獻4篇、介紹類文獻2篇,其余146篇文獻研究中的Polar碼技術主要包括4類:信息位選取、級聯結構、速率匹配和信道交織,文獻篇數分別為40篇、25篇、19篇和62篇。此外,Hui等[22]、吳湛擊等[23]、Bae等[24]主要圍繞碼構建、 信息位選取、級聯結構、速率匹配、信道交織、譯碼等主題對Polar碼專利技術進行研究?；谝陨戏治?本文從信息位選取、級聯結構、速率匹配和信道交織4類技術出發(fā),對華為Polar碼專利數據數量、申請時間和地域分布進行對比分析。

本文通過對已有數據和文獻進行梳理發(fā)現,學術論文、專利和標準三者并非相互獨立,其在發(fā)展過程中緊密相連。專利和技術離不開學術論文或理論支撐,專利向標準轉化固然重要,但在研究標準化路徑時不能只追溯前端專利和技術,應再前移至與專利相關的技術來源,若無理論支撐,技術研究和突破方向將是標準化發(fā)展的一大掣肘,因此不能忽略技術向專利轉化前的理論研究。而且,對于某一項技術市場化路徑而言,存在“理論成果專利化—專利標準化—標準壟斷化”市場演化路徑。以往研究從學術論文角度針對專利與技術標準協同發(fā)展模式的探討較少?；诖?本文重點探究學術論文向專利轉化后的專利布局、標準發(fā)展規(guī)律以及標準與專利是否具有協同發(fā)展動態(tài)模式。

3 Polar碼技術標準形成機制

3.1 Polar碼理論專利化過程

3.1.1 Polar碼理論

1948年,現代信息論奠基人Claude Elwood Shannon[25]提出著名的香農定理,香農三大定理中的第二個定理又稱為有噪信道編碼定理,是Polar碼的理論基礎。香農雖然未給出相應編碼方法,卻提供了一個用以衡量實際通信系統性能的標準——香農限。從2G時代到4G時代,編碼方法不斷被調制,每一次都在逼近香農限,但從未達到。2006年,通信技術專家Erdal Arikan提供了一個通用框架,即通過信道極化(信道合并和分裂)的方法無限逼近香農限,這便是Polar碼的思想基礎。次年,Arikan詳細闡述了信道極化,并給出世界上唯一一個能夠被嚴格證明達到香農限的信道編碼方法,即Polar碼[26]。

理論研究產出技術往往都是公開發(fā)表的論文(徐曉丹等,2020)。國內ICT產業(yè)技術主要來源于高校共享、科技論文及創(chuàng)新知識(高霞等,2016),且連接理論知識的主要途徑便是專利引文[27]。因此,科學論文是專利和技術發(fā)展的基礎,專利是將抽象理論變成產品的重要手段,技術是對科學論文的創(chuàng)新、優(yōu)化和迭代。Polar碼提出后的次年,華為識別出Polar碼有作為優(yōu)秀信道編碼技術的潛力,于是便與Arikan展開雙向合作。Arikan向華為共享理論知識,華為向Arikan提供資金支持、技術反饋和場景測試。面對此前完全陌生的Polar碼,華為逆勢前進,開展基礎技術研發(fā),維持其原有優(yōu)越性并不斷改進,以滿足5G NR通信系統性能需求。

3.1.2 Polar碼技術專利化過程

(1)專利技術分布。對Polar碼專利數據進行分類和整理發(fā)現,華為將理論工程化,Polar碼技術研究以信息位選取、級聯結構、速率匹配、信道交織4類核心技術循序漸進,利用編譯碼和解碼不斷優(yōu)化Polar碼技術,并輔之以優(yōu)化效果的方法和裝置。圖1為華為Polar碼專利技術迭代優(yōu)化過程,直觀展現華為Polar碼專利研究內容。針對5G NR eMBB場景控制信道編碼標準,這些專利組成一套完整的技術方案,是一個側重于Polar碼結構的改進變化和制造方法步驟的過程。

圖1 Polar碼技術迭代優(yōu)化Fig.1 Iterative optimization of Polar code technology

信息位選取技術是指在編碼過程中選出可靠性最強的技術作為信息信道,該技術專利申請始于2011年,分布于2011年、2013年、2017年和2018年。級聯結構技術是指在有限碼長中提升Polar碼性能,該技術專利申請始于2012年,分布于2012年、2016年、2017年和2018年。速率匹配技術與編碼方式強相關,根據信道編碼后不同碼流長度,經不同處理使得碼流長度與實際傳輸能力相匹配。該技術專利申請始于2013年,分布于2013年、2014年、2015年、2016年、2017年和2018年。信道交織技術是指通過變換序列位置,使誤碼離散化,從而改善整個數據序列的傳輸質量。該技術專利申請始于2017年,分布于2017年和2018年。編譯碼、解碼技術與輔助設備、方法和裝置貫穿于2011—2019年。

除2011年以外,華為2012—2019年每年均有新合成的Polar碼,即逐步向理論Polar碼邁進,不斷逼近香農限;另外,除新合成的Polar碼外,華為2011—2013年每年都會出現一項新技術突破和新專利申請,編譯碼、解碼方式也隨之更新迭代。直到2017年才有新專利申請,2011—2017年華為一直在對以往技術進行優(yōu)化和更新迭代。

(2)專利地域分布。華為共申請233項Polar碼相關專利,其中一部分專利通過《國際專利條約》(簡稱“PCT”)國際專利申請系統進行申請,隨后在一些國家申請專利保護,另一部分專利僅通過PCT國際專利申請系統進行申請且未在其它國家申請專利保護。表1展示了華為Polar碼專利地區(qū)、年份分布,本文根據專利是否在其它國家申請專利保護,將其劃分為兩大類,僅展示優(yōu)先權國家專利數量和地區(qū)分布數據。第一縱列表示專利使用優(yōu)先權國家,第二縱列“CN”“US”“IN”“EP”“CA”“KR”分別表示未進行國際申請僅在各國申請專利保護的專利局簡寫。由表1可知:①2011—2017年,華為專利申請數量總體呈上升趨勢,2017年專利申請數量為109項,達到峰值,2018年、2019年申請數量逐步下降;②按專利申請數量排序,依次為中國(CN)、美國(US)、印度(IN)、歐洲(EP)、加拿大(CA)及韓國(KR),華為在PCT國際專利申請系統中申請的專利分別為138項、28項、7項、3項、2項和1項,未在PCT國際專利申請系統申請的專利分別為33項、7項、0項、1項、0項、0項;③2011—2019年,華為在不同國家或地區(qū)申請專利保護。2011—2017年,在中國申請的專利數量呈波動上升趨勢并于2017年達到峰值;2016年,在美國申請的專利數量達到峰值;2015年、2016年、2017年在印度申請專利數量分別為1項、3項、3項;2014年、2016年、2017年在歐洲申請的專利數量分別為1項、1項、2項;2014年在加拿大申請的專利數量為2項;2016年在韓國申請的專利數量為1項。

本文將華為Polar碼專利數據劃分為兩大類:一類是通過PCT國際專利申請系統申請并在其它國家申請保護的專利,一類是僅通過PCT國際專利申請系統申請但未在其它國家申請保護的專利。如表2所示。由表2可知:①通過PCT國際專利申請系統申請的專利共有192項,其中有179項分別在其它國家申請專利保護,其余13項未在其它國家申請專利保護;②通過PCT國際專利申請系統申請但未在其它國家申請保護的專利分布于2015—2018年,數量分別為2項、4項、1項、6項;③通過PCT國際專利申請系統申請并在其它國家申請保護的專利分布于2011—2018年。2011—2017年,專利申請數量呈波動上升趨勢,2017年達到峰值,專利申請數量為83項。

表1 華為2011-2019年Polar碼專利地區(qū)與年份分布Table 1 Region and year distribution of Huawei's Polar code patents from 2011-2019

表2 Polar碼專利國際申請Table 2 Patents international application of Polar code

華為專利申請具有以下特征:①通過圖1時間鏈和技術組合方式,形成滿足未來場景需求的技術包圍網;②通過4類核心專利與外圍專利(設備、方法和裝置)組合方式,使核心技術不斷優(yōu)化,形成可達香農限的Polar碼技術;③通過解決硬件實施問題并對其性能加以優(yōu)化,使技術標準占據重要地位,并將其應用于5G eMBB場景,體現了創(chuàng)造性和實用性;④通過地域自內向外的專利布局方式,使技術扎根國內,再向外逐步擴散,有效形成專利防御。

3.2 Polar碼專利標準化過程

3.2.1 專利標準提案

專利向標準轉化是企業(yè)站穩(wěn)腳跟的必要途徑,也是促進行業(yè)發(fā)展的必然路徑。然而,標準的高復雜性導致單個企業(yè)難以擁有行業(yè)技術標準所需的核心技術專利。華為5G標準提案包括華為與其它企業(yè)合作申請專利和華為獨立申請專利,如表3所示。在5G產業(yè)周期內,華為合作提案占比從2015年的83.70%下降至2020年的64.66%,華為獨立提案占比從2015年的16.30%逐步上升到2020年的35.34%。從中可見,華為合作提案行為逐步減少,獨立提案行為日益增多。華為5G標準提案經歷了先合作再獨立的演化過程。選擇合作是由于彼時華為未完全掌握核心技術,需要依靠合作創(chuàng)新降低研發(fā)風險,通過在合作過程中吸收不同企業(yè)的先進技術知識,為自主創(chuàng)新創(chuàng)造更多價值。選擇獨立申請行為是由于隨著技術的不斷進步,華為技術吸收率不斷提高,僅獲取技術已經不能滿足其發(fā)展需求,為在行業(yè)中占據主導地位,需要放棄部分合作行為,增加獨立開發(fā)比重,贏得可持續(xù)競爭優(yōu)勢。

表3 華為5G標準提案方式分布Table 3 Distribution of Huawei 5G standard proposals

根據3GPP RAN1會議提案以及2007—2020年華為公司年報,本文繪制華為公司成長發(fā)展與3GPP技術標準發(fā)展對比圖,如圖2所示。從中可見,2006—2012年華為不斷發(fā)起修訂、改進、更正等請求提案,同時積極模仿同行企業(yè)的成熟技術,從中找出技術突破口。2012—2016年,華為緊跟標準發(fā)展,根據標準規(guī)定的性能指標進行方法調節(jié)和系統策劃,在3GPPRAN1會議上發(fā)起與自己研究方向相一致的提案,并對其它公司提出的提案進行更正、修改,同時進一步提升自身技術研究方向和專利申請,兩者同步進展。2016—2020年,在3GPPRAN1會議上多次發(fā)起標準提案。即使標準已經發(fā)布,但華為依舊對標準提案進行再完善、更正和修訂。技術標準兼容性特征要求其在更多產業(yè)鏈主體內實施。從技術標準研發(fā)到提案,華為從早期對同行的模仿、研究和學習,到與知名廠商如愛立信、英特爾、諾基亞、高通、三星等組建產業(yè)化同盟、共同定義5G標準,再到成立產品線,華為一邊通過2012實驗室進行產品研發(fā)、制造和驗證等工作,一邊參與5G標準制定并與其他參與者共同推進技術標準商業(yè)化運用,到最后測試推廣使之產業(yè)化,華為與國內運營商合作在城市鋪開5G實驗網,同時攜手沃達豐開展跨國測試。華為以自身研究的技術引導標準進一步發(fā)展,促進自身持有專利向標準不斷轉化。

基于自身專利布局和3GPP RAN1標準要求,華為對Polar碼專利進行持續(xù)研究,并發(fā)起Polar碼標準提案。2016年11月14日至18日,美國內華達州里諾召開的3GPP RAN1#87會議,華為憑借Polar碼方案在與LDPC碼和Turbo碼方案競爭中勝出,成為5G控制信道eMBB場景編碼的最終方案。

圖2 華為公司成長發(fā)展與3GPP技術標準發(fā)展對比Fig.2 Development comparison of Huawei and 3GPP technology standards

3.2.2 技術標準的形成

在3GPP RAN1 #85、#86等12次標準會議中,愛立信、華為和高通發(fā)起的提案數量位居前三,如表4所示。由表4可知:①愛立信、華為和高通發(fā)起的提案數量分別為63項、55項和44項;②2016—2020年,華為在2016年、2017年、2018年和2020年均發(fā)起標準提案,愛立信僅在前3年發(fā)起提案,高通僅在前兩年發(fā)起提案;③3GPP確定5G NR eMBB控制信道編碼標準方案后,3家企業(yè)的Polar碼提案發(fā)起數量均在次年(2017年)達到峰值。

對華為發(fā)起的55項Polar碼標準提案進行整理,提取主題、內容和時間,繪制Polar碼標準提案主題—內容,如圖3所示。圖3中,首行為Polar碼提案主題,共九類,按每一類主題首個提案內容的提案時間依次排序,分別為信道編碼、極化碼設計、代碼構建、速率匹配、序列設計、代碼構建遺留問題、其它、物理廣播信道和上行鏈路循環(huán)冗余校驗。首列為標準提案年份。按照提案時間對每一類提案主題的提案內容依次排序,并對重復項進行篩選,結果發(fā)現:①在Polar碼標準提案主題中,信道編碼和物理廣播信道、代碼構建、速率匹配、序列設計4類主題技術與4類專利核心技術一一對應;②2016年、2018年、2020年只有一類標準主題有提案內容;③2017年提案內容最多,分布于除信道編碼以外的各個主題。

表4 2016-2020年華為Polar碼提案數量Table 4 Quantities of Polar code proposals from 2016 to 2020

圖3 Polar碼標準提案主題—內容展示Fig.3 Theme-content display of Polar code standard proposals

Polar碼始于應用場景對技術的需求,終于市場用戶對技術的反饋?；趫鼍靶枨蠹笆袌龇答佁岢鲂卵芯糠较?、制定研發(fā)方案,并對方案進行評估以確保方案能夠順利實施。核心技術研發(fā)方案構建完成后,對研發(fā)成果進行增益測試、技術校正、多場景檢測、結果研討等,以保證技術與不斷變化的市場相適應。源源不斷的市場需求拉動產業(yè)技術迭代創(chuàng)新。Polar碼始于市場反饋終于場景需求,從雛形到成型,Polar碼從理論層面到市場層面經歷了不斷疊加的技術創(chuàng)新升級,期間不乏反復且大量評估、研發(fā)、測試、反饋及改進,甚至推倒重來,各環(huán)節(jié)循環(huán)往復,從而推動標準進步,獲得用戶認可,快速占領市場份額,引領技術標準走向國際。

華為Polar碼標準項目提案共涉及5種狀態(tài),分別為:noted(不可取,表示目前尚未提交而是作為資料);available(可獲得)、revised(改訂,表示修改為同一CR的新修訂版)、agreed(同意,表示無持續(xù)反對將其轉交TSG(技術規(guī)范組)供批準)以及not treated(未接受)。本文通過對華為發(fā)起的55項標準提案數量進行匯總(見圖4),發(fā)現其具有以下特征:①提案主題為“信道編碼”的提案數量最多,為17項,各類標準提案主題包含的提案內容各有不同,其中noted共24項,available共17項,revised共11項,agreed共2項,not treated共1項;②標準提案內容被批準且最終輸出的技術規(guī)范集中于#85、#86、#87、#88、#88Bis、#90、#90Bis和#92會議,其中#87、#90會議較多,分別為6項、11項,分布于2016年和2017年;③提案主題為“上行鏈路循環(huán)冗余校驗”的提案內容未被批準,其余每一類提案主題均有被批準的提案內容,其中信道編碼包含的提案內容被批準項目最多,為11項。

華為、愛立信和高通發(fā)起的合作提案時間均集中于2017年。本文對3家企業(yè)發(fā)起的合作提案進行整理,歸納標準提案主題、內容、提案內容狀態(tài)、提案日期等,并將數據簡化,進一步展示合作企業(yè)名稱和標準提案狀態(tài),表現為“合作與否”“批準”“未批準”3種狀態(tài),如表5所示。由表5可知:①在3家企業(yè)合作發(fā)起的標準提案中,提案主題和提案內容各有不同,但只有華為發(fā)起的標準提案被批準,愛立信和高通發(fā)起的標準提案無論合作與否,均未被批準;②在華為合作發(fā)起的4項標準提案中,其中有3項發(fā)起獨立提案,這3項標準提案發(fā)起時間跨度較短,且無論合作與否,最后狀態(tài)均為被批準;③高通無論合作與否,未對同一提案內容發(fā)起重復提案,愛立信在不同主題下發(fā)起同一項提案內容,先合作再獨立,但均未被批準。

華為Polar碼技術標準提案具有如下特征:第一,華為全程參與項目內容,以核心技術研發(fā)為主,以其它技術研究為輔,確保知悉競手動態(tài)及市場動向,把握技術標準發(fā)展方向。第二,數量即使未絕對領先,但被批準的數量也占有一定優(yōu)勢,確保不落后或者與競爭對手保持同步發(fā)展,為將來占領市場份額打下基礎。第三,合作與獨立研發(fā)兩不誤,與競爭對手保持戰(zhàn)略友好合作關系,同時完善、加強自身技術研發(fā),確保技術研發(fā)更全面,以更好地適應市場及消費者需求,避免惡性競爭。結合專利數據,華為發(fā)起的Polar碼技術標準提案在數量方面對Polar碼專利進行深化和凝練,以未來市場需求為主導進行基礎研究并加以創(chuàng)新;在技術方面對Polar碼專利進行深究和延續(xù),從而實現關鍵技術增益和重要領域突破;在內容方面對Polar碼專利進行深省和提升,將偏差信號反復反饋至前端以達到最優(yōu)效果。

表5 華為、愛立信、高通合作提案比較Table 5 Comparison of cooperation proposals among Huawei, Ericsson and Qualcomm

3.3 Polar碼形成過程中標準與專利協同

本文從時間、布局和規(guī)律3個層面對Polar碼專利主要技術與標準提案的主要項目進行深入分析,繪制“專利技術—時間分布圖”和“標準提案項目—時間分布圖”,如圖5所示。按照布局和規(guī)律繪制“專利布局圖”“標準提案規(guī)律圖”,如圖6和圖7所示。

3.3.1 標準與專利技術—時間分布

Polar碼專利的4類核心技術信息位選取、級聯結構、速率匹配和信道交織與標準提案項目中“信道編碼、廣播物理信道”“代碼構建”“速率匹配”“序列設計”所涉技術一一對應。圖5中橫軸表示年份,橫軸上方4種圖形分別代表4類技術,每個圖形為一項專利或提案,從下至上一一對應。本文將專利申請時間和標準提案時間精確到“日”,以展現專利和提案時間分布。通過對比發(fā)現:①信息位選取技術與信道編碼、廣播物理信道項目專利申請分布于2011—2013年,填補標準提案空白區(qū)域;標準提案分布于2016年,填補專利申請空白區(qū)域;②級聯結構技術與代碼構建項目密集區(qū)域較為一致,均分布于2017年,其它時間段專利申請分布于2012年、2016—2018年;③速率匹配技術和項目以專利申請為主,分布較為均勻,標準提案僅分布于2017年,信道交織專利申請與序列設計項目提案分布較為一致。

圖5 技術—時間分布Fig.5 Technology—time distribution

綜合來看,Polar碼專利申請與標準提案具有協同性,主要體現在兩個方面:①專利申請與標準提案在彼此空白區(qū)域相互彌補,兩者前后交叉銜接;②專利申請與標準提案密集區(qū)域總體較為一致,兩者發(fā)展態(tài)勢較為同步。

3.3.2 標準與專利競爭

(1)專利布局競爭。本文在分析華為Polar碼專利的同時,對比分析愛立信、高通和三星的專利研發(fā)方向和專利申請內容,并依此繪制專利布局對比圖,如圖6所示。圖6上半部分為愛立信、高通和三星,下半部分為華為。每一縱欄代表一類專利研發(fā)方向。大圓表示4類核心技術,實心圓表示企業(yè)申請的技術專利,空心圓表示未研究該類專利。小圓表示核心技術的輔助性專利,小圓大小不一,從小到大分別代表1個、2個、5個專利。同樣,以信息位選取、級聯結構、速率匹配和信道交織4類技術作為主要分析點,與其它企業(yè)進行對比,結果發(fā)現:①華為對每類技術都進行研究,對其它企業(yè)進行選擇性研究;②華為對每類技術都配之以輔助性專利技術,對其它企業(yè)進行選擇性研究、申請;③未研究核心技術的企業(yè)申請了輔助性技術。

圖6 專利布局對比Fig.6 Comparison of patent layouts

(2)標準提案競爭。本文分析華為Polar碼標準提案的同時,對比分析愛立信、高通和三星的標準提案方向,并繪制標準提案對比圖,如圖7所示。圖7上半部分為愛立信和高通,下半部分為華為。每一縱欄代表一類技術提案方向。大圓分別代表4類主題,實心圓表示企業(yè)對該類主題發(fā)起提案,空心圓表示未提案。小圓代表圍繞主題提出的項目內容,小圓大小不一,從小到大分別代表1項、2項、5項。以“信道編碼、廣播物理信道”“代碼構建”“速率匹配”“信道交織”4類項目作為主要分析點,與其它企業(yè)進行對比,結果發(fā)現:①華為對每類項目都發(fā)起提案,對其它企業(yè)選擇性發(fā)起提案;②華為圍繞每類項目均提出項目內容,對其它企業(yè)選擇性提出項目內容;③未發(fā)起4類項目提案的企業(yè)均提出圍繞項目的提案內容。

圖7 標準提案對比Fig.7 Comparison of standard proposals

雖然專利申請與標準提案屬于兩個不同系統,但兩者與其它企業(yè)競爭時產生的圖樣具有高度相似性。因此,兩者發(fā)展過程存在協同性,主要體現在兩個方面:①無論是專利申請還是標準提案,華為均對技術和設備進行研究;②對于專利和標準,華為對每類技術都進行研究,環(huán)環(huán)相扣,連接緊密。

3.3.3 兩者協同

對專利技術進行全面研究,可為標準提案的完整性提供鋪墊。企業(yè)以專利為技術標準發(fā)起標準提案,提案內容可行性強、審核通過率高。專利經技術轉化與標準有效連接,不斷優(yōu)化的技術促進專利革新,不斷變化的需求促進標準進步,革新專利以迭代的新技術為樞紐向標準轉化,不斷符合用戶需求、推動行業(yè)發(fā)展。因此,標準與專利以技術為紐帶相互影響。無論是各自的技術分布方式,還是與其它企業(yè)之間的競爭圖樣,兩者在同類技術中是一套完整的發(fā)展體系。標準與專利發(fā)展,兩者具有協同性。

4 結語

4.1 研究結論

在數字化通信背景下,圍繞“理論形成國際技術標準的機制”這一核心問題,從微觀和動態(tài)視角對華為案例進行分析,對Polar碼專利布局、技術標準形成規(guī)律以及兩者關系進行深入探究,得出如下研究結論:

(1) Polar碼專利通過“技術優(yōu)化—地域擴散”組合方式布局。Polar碼專利布局是一種技術層級優(yōu)化、地域逐步擴散的組合過程。在技術方面,華為申請的Polar碼專利均為改進型專利。通過遞進式研究2011年、2012年、2013年和2017年華為4類核心技術申請專利,以編譯碼、解碼技術貫穿其中,并輔之以各類技術達到最優(yōu)效果,使Polar碼不斷優(yōu)化迭代。在地域方面,華為通過PCT國際專利申請系統進行專利申請,從國內逐步向國外擴散,廣泛分布于亞洲、歐洲等地區(qū)。

(2) Polar碼技術標準遵循“需求導向—集成創(chuàng)新—增益觀察—閉環(huán)反饋”持續(xù)性循環(huán)演化規(guī)律。產業(yè)技術迭代創(chuàng)新通過市場需求拉動,而非技術推動。基于國內通用的3G、4G技術以及未來場景需求,華為將相關技術有機融合,實現核心技術創(chuàng)新突破。然而,技術創(chuàng)新、升級需要不斷的效果反饋,通過大量反復試驗、觀察,之后再次進行效果反饋,如此循環(huán)來適應不斷變化的場景需求,進而獲得用戶認可。

(3)Polar碼技術標準與專利相互促進與協同。時間上兩者相互推進,數量上兩者峰值時間一致,技術上兩者相互對應。標準促進專利化,專利被納入革新標準,新技術需求促進專利改進、申請;專利引導標準化,對已有技術進行優(yōu)化,并在需求等方面引導標準發(fā)展方向、促進標準化。技術不斷創(chuàng)新,標準也隨之更新進步。專利布局需要以標準發(fā)展為基礎進行方案設計,并對理論技術進行研究,引導專利向標準化方向發(fā)展,同時為標準提案作出鋪墊。

4.2 實踐啟示

基于上述研究結論,本文對企業(yè)引領國際技術標準、標準與專利協同實踐提出以下幾點啟示:第一,企業(yè)應重視基礎研究,不斷加強產學研合作,以市場反饋為導向,保持理論的持續(xù)創(chuàng)新與跟進;第二,企業(yè)在前期應主動學習、模仿已制定的技術標準,逐步成為技術標準申請人,中期應積極參與技術標準研究,或者自主或合作申請技術標準,后期應不斷加強自主研究和技術創(chuàng)新;第三,企業(yè)應盡可能將自身研究專利納入標準提案,挖掘基礎理論并使之專利化,從專利技術研究到技術標準申請與制定形成技術壁壘,不斷提高自身競爭力,將國際技術標準牢牢掌握在自己手中。

4.3 不足與展望

由于本文中的華為案例具有獨特性,而技術標準制定具有一定的復雜性和多樣性,無法判斷相關結論是否適用于國內外同行業(yè)其它企業(yè)。未來將進一步豐富數據,深入研究技術標準提案內容和相關技術專利內容,與國內外同行業(yè)、同類型企業(yè)進行比較分析,細致觀察兩者關系,探索技術標準形成機制。