通信行业研究周报：低频5G启动规模建设，毫米波将提速

申港证券股份有限公司证券研究报告 敬请参阅最后一页免责声明 证券研究报告 行业研究 行业研究周报 低频5G启动规模建设 毫米波将提速 ——通信 投资摘要： 行情回顾：本周，上证指数下跌4.85%，深证成指下跌6.49%，申万通信指数上涨2.63%，位列申万28个一级行业涨幅榜第1位。 每周一谈：低频5G启动规模建设 毫米波将提速 毫米波具有带宽大、波束窄的特点，在5G网络、宽带卫星通信及雷达领域应用前景广泛。毫米波是指波长为1至10毫米的电磁波，对应频率26.5至300 GHz，其中可用带宽高达135GHz，可为无线通信网络提供超大的带宽资源。另外，毫米波波束宽度极窄，因此可以分辨相距更近的小目标或者更为清晰地观察目标的细节，使其可大幅提高雷达的观测精度。 毫米波是5G频谱的重要组成部分。随着2/3/4G无线通信网络的发展，全球各国的低频频谱资源已非常稀缺。更大的带宽资源只得向高频方向探寻，毫米波在无线通信网络的应用应运而生。 毫米波的大带宽可赋予5G更优的性能表现。5G两大关键性能指标传输速率与网络容量则与网络带宽正相关。毫米波可提供高达400至800MHz的载波带宽，相比4G提升数十倍，传输速率及系统容量相应大幅提高。毫米波在传输距离上存在天然劣势，因此5G网络中将毫米波定位为高价值热点区域的覆盖解决方案，作为Sub 6GHz 5G广覆盖网络的补充。 海外运营商5G毫米波网络已率先商用，重点为高价值区域提供高性能5G服务，而大范围的Sub 6GHz 5G广覆盖优先级较低。我国5G网络建设以Sub 6GHz为基础，以全国大范围广覆盖为优先目标。随着5G用户渗透率的提高，及例如AR/VR的5G新应用逐渐成熟，5G网络向高低频混合组网方向演进，我国5G毫米波网络的建设亦将随之提速。 毫米波因其高频率、大带宽的特性、对基带芯片、射频芯片、天线、变频器、移相器、功放、低噪放、射频开关等关键器件提出了新的要求。天线方面，5G毫米波的高频率使得大规模天线阵列技术的优势得以充分体现，并弥补毫米波的性能缺陷，在天线阵子数和制造工艺方面带来新需求。 毫米波产业链已初步成熟。各基站厂商均已推出了毫米波基站产品。终端芯片方面，仅高通推出了支持毫米波的终端芯片。海思、三星、联发科的毫米波芯片仅仅是时点问题。只待我国运营商明确毫米波应用时间，即可快速实现基站到终端芯片的闭环产业链支持。 中移动公布SPN招标结果，中兴份额意外被烽火反超，落至第三位。本次招标的份额对中远期中移动5G传输网的市场份额有深远影响。参考以往的建设经验，首次招标均是各厂商的重点竞争目标，蛋糕的初步切分将长期影响网络后期扩容时单一来源采购的利益划分。虽然烽火本次竞标的低价策略牺牲了毛利，但是本次份额成功突破，有助于公司后期的扩容中持续获得利润提升。 投资策略：毫米波具有大带宽频谱资源及波束高分辨率的特点，应用前景广泛。除了相控阵雷达等传统军用领域，毫米波在5G、宽带卫星及车载雷达等民用领域有着巨大的应用前景。我国5G毫米波网络将在低频广覆盖完成后进入加速发展阶段。现有产业链已初步支持，亟待三大运营商正式启动。推荐关注拥有毫米波T/R芯片自主研发能力的【和而泰】，深度布局毫米波AIP天线的【硕贝德】，相控阵雷达芯片国产化龙头【金信诺】。SPN市场格局迎变化，推荐关注SPN招标中实现份额突破的【烽火通信】。 风险提示： 5G毫米波发展不及预期；中美贸易摩擦升级。 评级 增持（维持） 2020年03月16日 曹旭特 分析师 SAC执业证书编号：S1660519040001 行业基本资料 股票家数 104 行业平均市盈率 179.66 市场平均市盈率 17.29 行业表现走势图 资料来源：申港证券研究所 相关报告 1、《通信：新基建起风 5G与数据中心并驾齐驱》2020-03-09 2、《通信行业研究周报：5G建设提速 基站设备及器件需求有望超预期》2020-03-02 3、《通信行业研究周报：4G模组进入顶峰 5G模组将接棒》2020-02-24 -24%-16%-8%0%8%16%2019-032019-062019-092019-122020-03通信沪深300 通信行业研究周报 敬请参阅最后一页免责声明 2 / 16 证券研究报告 1. 每周一谈： 低频5G启动规模建设 毫米波将提速 近期政策层面多次加码推进5G网络建设进度，运营商频频启动相关设备集采，我国5G Sub 6GHz网络规模建设正式提速。但在Sub 6GHz的5G网络下，单用户峰值速率仍在百兆水平。5G eMBB所提到的“10Gbps”传输能力标杆则需要高性能的毫米波5G网络，我国的5G网络发展也必将向毫米波演进，以真正实现5G的性能突破。 1.1 5G超高速率依赖于毫米波实现 1.1.1 何为毫米波 毫米波具有带宽大、波束窄的特点，在5G网络、宽带卫星通信及雷达领域应用前景广泛。毫米波是指波长为1至10毫米的电磁波，对应频率26.5至300 GHz，其中可用带宽高达135GHz，可为无线通信网络提供超大的带宽资源。另外，毫米波波束宽度极窄，因此可以分辨相距更近的小目标或者更为清晰地观察目标的细节，使其可大幅提高雷达的观测精度。 图1：毫米波频率定义及应用场景 资料来源：微波射频网，申港证券研究所 1.1.2 毫米波之于5G 高速高容量基石 毫米波是5G频谱的重要组成部分。随着2/3/4G无线通信网络的发展，全球各国的低频频谱资源（6GHz以下）已非常稀缺。5G网络在6GHz以下的频谱中可用带宽有限，更大的带宽资源只得向高频方向探寻，毫米波在无线通信网络的应用应运而生。根据3GPP 38.101协议的规定，5G 网络主要使用FR1频段和FR2频段。FR1频段的频率范围是450MHz-6GHz，即Sub 6GHz频段；FR2频段的频率范围是24.25GHz-52.6GHz，即5G毫米波。 mNwOoRrRzRrQnPmQnRoMxO9P9R6MoMmMtRnNkPrRpMjMoPtNbRoPqOMYmQsOvPsQsR通信行业研究周报 敬请参阅最后一页免责声明 3 / 16 证券研究报告 图2：5G毫米波频谱主要分布于24.25-43.5GHz 资料来源：ZTE《5G高频解决方案》，申港证券研究所 毫米波的大带宽可赋予5G更优的性能表现。众所周知，5G具有eMBB、mMTC、uRLLC三大特性，可提供相对4G网络更快传输速率、更高系统容量、更高可靠性、更低延迟的移动网络服务。而其中两大关键性能指标传输速率与网络容量则与网络带宽正相关。对于Sub 6GHz的5G网络，标准的载波带宽为100MHz，相比4G时期20MHz的载波带宽提升了5倍。毫米波之于5G，可提供高达400至800MHz极大的载波带宽，相比4G的20MHz有数十倍提升，可将5G网络的传输速率提高至10Gbps的水平，并同时大幅提高网络连接数。 表1：不同频段制式通信能力比较 4G LTE 20MHz@2.6GHz 5G Sub6GHz 100MHz@2.6GHz 5G毫米波800MHz@26GHz 下行（4流256QAM） 290Mbps 1.5Gbps 10Gbps 上行（2流64QAM） 30Mbps 175Mbps 1Gbps 资料来源：公开资料整理，申港证券研究所 毫米波在传输距离上存在天然劣势，因此5G网络中将毫米波定位为高价值热点区域的覆盖解决方案，作为Sub 6GHz 5G广覆盖网络的补充。相对于低频电磁波，处于高频的毫米波衍射和绕射能力较差，在自由空间的传播损耗随频率变高呈对数级增长。因此，5G毫米波在复杂环境下传播覆盖范围较小。运营商普遍将5G毫米波应用于用户及业务密度大的热点场景，或为固定宽带提供无线接入。Sub 6GHz 5G网络则扮演打底广覆盖的角色。 图3：5G毫米波主要应用于室内外热点覆盖、宽带无线接入及低频网络回传 资料来源：中国移动，申港证券研究所 通信行业研究周报 敬请参阅最后一页免责声明 4 / 16 证券研究报告 1.1.3 5G毫米波海外先行 我国将逐渐加速 海外运营商5G毫米波网络已率先商用，重点为高价值区域提供高性能5G服务，而大范围的Sub 6GHz 5G广覆盖优先级较低。欧美日韩等国已率先完成5G毫米波频谱划分，并部分开始商用。其中，韩国已在2018年平昌冬奥会提供了基于5G毫米波的360度全景VR及多角度观赛服务，并在密集城区开始商用部署。而欧美则多将5G毫米波应用于固定宽带的无线接入，以降低宽带固网的建设成本。 图4：全球5G毫米波规划 资料来源：ZTE《5G高频解决方案》，申港证券研究所 我国5G网络建设以Sub 6GHz为基础，以全国大范围广覆盖为优先目标。2020年，我国三大运营商已公布全年建设计划，总计将建设55万站Sub 6GHz 5G基站，以完成全国300余个地级以上城市区域的5G覆盖。随着5G用户渗透率的提高，及例如AR/VR的5G新应用逐渐成熟，热点地区的5G性能需求将进一步提高，5G网络向高低频混合组网方向演进，我国5G毫米波网络的建设亦将随之提速。 图5：5G发展中后期，毫米波（高频）重要性将逐步提高 资料来源：中国移动，申港证券研究所 通信行业研究周报 敬请参阅最后一页免责声明 5 / 16 证券研究报告 1.1.4 5G毫米波带来技术变革 毫米波因其高频率、大带宽的特性、对基带芯片、射频芯片、天线、变频器、移相器、功放、低噪放、射频开关等关键器件提出了新的要求。 5G毫米波的高频率使得大规模天线阵列技术的优势得以充分体现，并弥补毫米波的性能缺陷。在天线设计中，波长越短所需要的天线尺寸越小。毫米波波长相对较短，可以在有限的面积内部署更多的天线阵子，符合5G演进中大规模天线阵列的发展需要。而大规模天线阵列所提供的的波束赋形增益能够弥补毫米在传输距离上的先天短板。 图6：大规模天线阵列的阵子数越多传输距离越远 资料来源：：ZTE《5G高频解决方案》，申港证券研究所 相比低频5G天线，毫米波天线所需天线阵子数量大幅提升。目前毫米波基站天线采用512阵子（4发4收），每个通道均有128个天线阵子，相比Sub 6GHz 5G基站的192阵子，有大幅提升。 图7：5G毫米波基站模块框图 资料来源：ZTE《5G高频解决方案》，申港证券研究所 毫米波天线的制造工艺针对基站及终端呈现出不同方案。其中基站主要采用基于PCB材料的AOB工艺，而终端侧则基本采用基于LTCC材料的AIP工艺。  AOB（Antenna on board）：主要使用PCB材料工艺，单个模块的AOB天线规模大，一般不需要多个模块拼接，是目前基站设备商的主流方案； 通信行业研究周报 敬请参阅最后一页免责声明 6 / 16 证券研究报告  AIP（Antenna in package）：主要使用LTCC材料工艺，基于模块化考虑，以及LTCC的加工工艺，天线规模一般为4*4或8*8，是目前手机厂商的主流方案，若用于毫米波基站则需要多个AIP天线模块进行拼接；  AOC（Antenna on chip）：使用半导体工艺，单个模块的天线规模为2*2。 1.1.5 产业链已初步成熟 只待运营商东风 基站侧及终端芯片侧均已针对5G毫米波推出了成熟产品。  基站方面：华为、中兴、爱立信、中信科、诺基亚贝尔均已推出了毫米波基站产品，并已启动在中国信通院及运营商的测试验证工作。其中华为和中兴的毫米波产品表现更佳，测试进度大幅领先。  终端芯片方面：终端芯片龙头高通已连续推出了多款同时支持5G Sub 6GHz和毫米波的5G终端芯片。而海思、三星、联发科则仅仅推出了支持5G Sub 6GHz的5G终端芯片，这一点也频频受到毫米波芯片龙头高通的攻击。海思的毫米波芯片正处于信通院测试阶段。 我们认为，当前毫米波产业链已初步成熟。虽然在终端芯片侧仅高通为支持欧美地区毫米波的早期商用率先推出了芯片产品，但海思、三星、联发科的5G毫米波