國際電信聯盟ITU在2015年定義了5G三個主要應用場景：增強型移動寬帶（eMBB）、大連接物聯網（mMTC）及低時延高可靠通信（uRLLC）。根據未來移動通信論壇發布的《5G白皮書》，從信息交互對象不同的角度劃分，其中eMBB場景是指在現有移動寬帶業務場景的基礎上，對于用戶體驗等性能的進一步提升，主要還是追求人與人之間極致的通信體驗，對應的是3D/超高清視頻等大流量移動寬帶業務；mMTC和uRLLC則是物聯網的應用場景，但各自側重點不同：eMTC主要體現物與物之間的通信需求，面向智慧城市、環境監測、智能農業、森林防火等以傳感和數據采集為目標的應用場景；uRLLC應用對時延和可靠性具有極高的指標要求，面向如車聯網、工業控制等垂直行業的特殊應用需求。

　　我國IMT-2020(5G)推進組定義了5G的主要技術場景：連續廣域覆蓋、熱點高容量、低功耗大連接和低時延高可靠。與國際電信聯盟ITU定義的三個場景基本相同，只是我國將移動寬帶進一步劃分為廣域大覆蓋和熱點高速兩個場景。其中，連續廣域覆蓋和熱點高容量場景主要滿足2020年及未來的移動互聯網業務需求，也是傳統的4G主要技術場景，該場景的主要挑戰在于隨時隨地（包括小區邊緣、高速移動等惡劣環境）為用戶提供100Mbps以上的用戶體驗速率；而熱點高容量場景主要面向局部熱點區域，為用戶提供極高的數據傳輸速率，該場景的主要挑戰在于1Gbps用戶體驗速率、數十Gbps峰值速率和數十Tbps/km2的流量密度需求。

　　低功耗大連接和低時延高可靠場景主要面向物聯網業務，是5G新拓展的場景。低功耗大連接場景主要面向智慧城市、環境監測、智能農業、森林防火等以傳感和數據采集為目標的應用場景，具有小數據包、低功耗、海量連接等特點，該場景的主要挑戰在于滿足100萬/km2連接數密度指標要求，保證終端的超低功耗和超低成本。低時延高可靠場景主要面向車聯網、工業控制等垂直行業的特殊應用需求，該場景的主要挑戰在于需要為用戶提供毫秒級的端到端時延和接近100%的業務可靠性保證。

5G主要技術場景及關鍵挑戰

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　　5G定義：Gbps用戶體驗速率+一組關鍵技術。每一代移動通信系統都可以通過標志性能力指標和核心關鍵技術來定義，如4G以正交頻分多址（OFDMA）技術為核心，用戶峰值速率可達100Mbps至1Gbps，能夠支持各種移動寬帶數據業務。而5G關鍵能力則更加豐富，同時，面對多樣化場景的極端差異化性能需求，5G很難像以往一樣以某種單一技術為基礎形成針對所有場景的解決方案。因此綜合5G關鍵能力與核心技術，5G概念可由“標志性能力指標”和“一組關鍵技術”來共同定義。其中，標志性能力指標為“Gbps用戶體驗速率”；一組關鍵技術包括大規模天線陣列、超密集組網、新型多址、全頻譜接入和新型網絡架構。

　　可以說5G是4G的延伸，但與4G不同的是，5G并不是一個單一的無線接入技術，而是一個真正意義上的融合網絡。5G網絡并不會獨立存在，它將會是多種技術的結合，包括2G、3G、LTE、LTE-A、Wi-Fi、M2M等等。相比3G/4G技術，5G技術傳輸速率高、網絡容量大、延時短，能將網絡能效提升超過百倍，真正開啟萬物互聯網時代。

5G應用全景

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　　5G時間表：到2018年底完成標準化工作，非獨立組網標準化時間提前半年。在全球業界的共同努力下，5G愿景與關鍵能力需求已基本明確，3GPP作為國際移動通信行業的主要標準組織，將承擔5G國際標準技術內容的制定工作。3GPP R14階段被認為是啟動5G標準研究的最佳時機。從全球進程計劃上，到2018年底完成標準化工作，2019年開始進行試商用，其中亞太區的參與活躍程度比較高，這得益于政府的強力推動。在2017年2月，28家通信巨頭集體宣布，支持加速5G NR標準化進度，同意將5G NRNon-Standalone（非獨立組網）從原計劃的標準完成時間2018年6月提前到2017年12月，以滿足部分運營商在2019年實現5G商用的強烈需求。

5G時間工作計劃

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　　我國5G進程：中國移動2017年開始5G外場試驗。我國5G試驗分為兩步實施：技術研發試驗，起止時間為2015年至2018年；產品研發試驗，起止時間為2018年至2020年。我國5G商用推進進程幾乎與ITU、3GPP的5G標準化時間表保持一致：3GPP將在2017年12月完成Rel.15非獨立組網5G新空口技術標準化，以及完成5G網絡架構標準化，滿足美韓日激進運營商需求；2018年6月完成獨立組網5G新空口和核心網標準化，支持eMBB和uRLLC兩大場景，滿足2020年5G初期商用需求；2019年9月，支持eMBB、mMTC、uRLLC三大場景，滿足全部ITU技術要求。2017年3月，在MWC2017上，作為全球擁有最多4G用戶的電信運營商，中國移動的計劃在5G全球發展路徑更為明晰時也出現了一些微調，2017年啟動5G外場試驗，2018年將啟動5G網絡預商用試驗，在2019年進行商用化規模試驗，力爭在2020年實現5G網絡規模商用的目標。

我國5G時間工作計劃

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　　5G產業推進進度的標志性事件如下：（1）頻率資源是移動通信發展的前提條件。MWC2015（世界無線電大會）通過了一個頻率是1.4-1.5GHz的方案，其它留在2019年定。2016年7月，FCC（美國聯邦通訊委員會）批準了5G的頻率，工作在28GHz、37GHz、39GHz，以及64GHz到71GHz頻段。2016年11月，歐盟發布了5G頻率，低頻段是3.4-3.8GHz，還有廣播及現在電視用的牌照給移動通信用；高頻段，有24-28GHz，31-33GHz，40-43GHz。可見，5G已經擴展到毫米波頻段。2016年，我國無線電管理部門批復了在3.4-3.6GHz頻段開展5G系統技術研發試驗，2017年6月，工信部公開征求對5G使用3300-3600MHz和4800-5000MHz頻段的意見。

　　（2）2016年11月18日，在國際移動通信標準化組織3GPP的RAN1（無線物理層）第87次會議上，3GPP最終確定了5G eMBB（增強移動寬帶）場景的信道編碼技術方案，其中，華為為核心代表、由中國主導推動的Polar Code碼作為控制信道的編碼方案，從側面反映出中國在5G標準制定上話語權的增強，產業鏈受益或更為廣泛。

　　（3）大規模天線陣列Massive MIMO被預期為最先商用的5G關鍵技術，能夠提升頻譜效率、大幅度提升基站容量。2017年6月，中國移動正式啟動4G網絡五期工程無線網主設備集中采購工作，同時提出大規模天線的商用需求并正式采購。中國移動作為全球最早啟動和推進Massive MIMO技術的運營商之一，目前，已經分別在29個省50個城市進行3D-MIMO預商用驗證，并在杭州、深圳、合肥、洛陽、石家莊等地實現3D MIMO多場景商用部署。目前看，Massive MIMO的產業成熟度和支撐能力還有一定的差距，其中突出表現在Massive MIMO性價比還不夠理想。中國移動研究院副院長黃宇紅指出，2017年，計劃全網熱點區域分階段正式商用，以三階段推進Massive MIMO的商用，2020年，根據需要將2018-2017的Massive MIMO增強版本軟件升級至5G，同時，引入支持5G新空口的全新型態產品。

　　創新技術：包括無線技術和網絡技術

　　5G技術創新主要來源于無線技術和網絡技術兩方面。

5G無線技術創新

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　　【大規模天線陣列（MassiveMIMO）】大規模的天線是為增加天線數。在現有多天線基礎上通過增加天線數可支持數十個獨立的空間數據流，以此來增加并行傳輸用戶數目，這將數倍提升多用戶系統的頻譜效率。

　　面臨的挑戰：實際部署中面臨的挑戰在于硬件成本，主要由于大規模多天線系統由多個天線子陣列組成，每個子陣列共享數模轉換、混頻器等元件，而子陣列的每根天線單獨擁有移相器、功率放大器、低噪放大器等模塊，硬件的部署成本增加。同時，多天線的增益效應使得系統的容錯能力提升，每個單元的模塊的功能可以進一步減弱，軟件層面則需要復雜的算法來管理和動態地適應與編碼和解碼用于多個并行信道的數據流，需要一個相對強大的處理器。

　　【超密集組網】超密集組網是為增加基站數。通過增加基站部署密度，可實現頻率復用效率的巨大提升，但考慮到頻率干擾、站址資源和部署成本，可在局部熱點區域實現百倍量級的容量提升。

　　面臨的挑戰：在實際部署中，站址的獲取和成本是超密集小區需要解決的首要問題。而隨著小區部署密度的增加，除了站址和成本的問題之外，超密集組網將面臨許多新的技術挑戰，如干擾、移動性、傳輸資源等。

　　【全頻譜接入】全頻譜接入是增加帶寬。6GHz以下頻段因其較好的信道傳播特性可作為5G的優選頻段，6~100GHz高頻段具有更加豐富的空閑頻譜資源，可作為5G的輔助頻段。

　　面臨的挑戰：6GHz以下的頻段由于其較好的信道傳播特性，已經非常擁擠；6~100GHz高頻段中，30GHz~100GHz頻率之間屬于毫米波的范疇，需要使用到毫米波技術。我國5G推進組已完成2020年我國移動通信頻譜需求預測，屆時移動通信頻譜需求總量為1350-1810MHz，我國已為IMT規劃的687MHz頻譜資源均屬于5G可用頻譜資源，因此還需要新增663-1123MHz頻譜，我國無線電管理“十三五”規劃中明確為IMT-2020（5G）儲備不低于500MHz的頻譜資源。

　　【新型多址技術】新型多址接入是為增加信噪比。通過發送信號在空/時/頻/碼域的疊加傳輸來實現多種場景下系統頻譜效率和接入能力的顯著提升。此外，新型多址技術可實現免調度傳輸，將顯著降低信令開銷，縮短接入時延，節省終端功耗。

　　【網絡技術：軟件定義網絡（SDN）、網絡功能虛擬化（NFV）新型網絡架構】未來的5G網絡與4G相比，網絡架構將向更加扁平化的方向發展，控制和轉發將進一步分離，網絡可以根據業務的需求靈活動態地進行組網，將是基于SDN、NFV和云計算技術的更加靈活、智能、高效和開放的網絡系統。在新型開放的網絡系統下形成“三朵云”，即接入云、控制云和轉發云三個域。其中接入云支持多種無線制式的接入；5G的網絡控制功能和數據轉發功能將解耦，形成集中統一的控制云和靈活高效的轉發云，轉發云基于通用的硬件平臺，在控制云高效的網絡控制和資源調度下，實現海量業務數據流的高可靠、低時延、均負載的高效傳輸。5G網絡架構的發展會存在局部變化到全網變革的中間階段，通信技術與IT技術的融合會從核心網向無線接入網逐步延伸，最終形成網絡架構的整體演變。

5G網絡技術創新

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　　1.35G產業鏈：技術創新將帶來新一輪投資機會

　　5G在無線技術和網絡技術的創新技術將帶來相關產業鏈的新一輪投資機會。按照產業鏈爆發順序，依次為上游器件、中游設備、網建設優化維護、電信運營及應用。

5G技術變化帶來的投資機會

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　　【上游器件】主要為終端天線及射頻器件。手機天線及射頻器件的數量增多，同時集成封裝難度加大，相關標的：信維通信、碩貝德等。

　　【中游設備】主要為基站天線及射頻器件、無線設備、光通信設備。超密集組網、大規模天線陣列技術帶來基站部署密度增加，所需的基站天線等數量成倍增加、射頻模塊需求大幅增加。基站天線及射頻廠商：數量增加，集成難度加大，相關標的：通宇通訊、盛路通信。無線設備：受益基站增加及全頻譜接入技術，相關標的：中興通訊；光通信：核心網虛擬化，隨后向無線接入網逐步延伸，形成網絡架構的整體演變，帶動網絡改造投資，相關標的：中興通訊、烽火通信、光迅科技等。

　　【網建優化維護】都將面臨新一輪建設、優化及維護需求，且需求要求或進一步提高。相關標的：宜通世紀、華星創業、邦訊技術、三元達等。

　　【應用】5G將滲透到物聯網及各種行業領域，與智慧城市、工業設施、醫療儀器、交通工具等深度融合。相關標的：宜通世紀、榕基軟件、高新興、東軟載波、三川智慧、盛路通信等。

5G產業鏈

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　　5G技術逐步成熟及推廣將對下游智能終端射頻前端模塊（RF FEM）的元器件結構產生深遠影響。數據顯示，2016年全球智能手機出貨量14.7億部，而同期國內智能手機出貨量達5.22億部，占全球智能手機出貨量比重35.51%。隨著無線通訊制式由4G向5G發展，智能手機射頻前端模塊將有相當顯著的變化，對國內廠商而言是確定性的機遇。

　　智能手機使用的RF前端模塊與組件市場于2016年產值為101億美元，到了2022年，預計將會成長至227億美元。射頻前端模塊市場增長源于以下兩方面因素：（1）2015 年開始國內4G終端出貨量持續攀升，至2017年5月，4G手機出貨量占比達到95%，但是載波聚合的應用對射頻前端模塊，特別是PA的復雜度有更高的要求，有助于提升FEM的價值量；（2）4G 到5G 的演進過程中，射頻器件的復雜度逐漸提升，射頻器件的單部手機價值量會得到提升。

國內4G手機滲透率接近100%

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載波聚合示意圖

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　　4G向5G演進，理論上最大下載速率可提升至18Gbps，對比2012年LTE Rel-11下的峰值速率僅為1.2Gbps。為了實現傳輸速率的最大化提升，需要對硬件層進行以下幾方面的重大改變：增加天線數量、提高載波聚合CA頻段的組合數量以及擴展頻段數量。

LTE到5G演進的主要技術參數

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　　天線方面，現在智能終端普遍使用MIMO技術，即信號發射端和接收端采用多根發射天線和接收天線的通訊技術。MIMO技術使得通訊的速率及容量成倍的增長，是LTE 及未來5G 的關鍵技術之一。為提升通訊速率，預計到2020年5G商用之時，MIMO64x8 將成為標準配置，即基站采用64根天線，移動終端采用8 根天線。目前市場上多數手機采用MIMO 2x2技術，如若采用MIMO64x8 技術，基站天線的配置數量需要增長31倍，手機天線數量需要增長3倍。

　　頻段方面，根據預測，到2020年，5G應用支持的頻段數量將實現翻番，新增50個以上通信頻段，全球2G/3G/4G/5G網絡合計支持的頻段將達到91個以上。此外，美國FCC（聯邦通信委員會）16年7月份劃定了5G頻段，包括3.85GHz、7GHz、27.5-28.35GHz、37-38.6 GHz、38.6-40GHz、64-71 GHz。從美國劃定的5G頻段來看，新增頻段集中在3.8-7GHz、27-40GHz、64-71GHz的低、中、高三大頻段，相比之下，目前4G頻段均處于3.85GHz以下。高頻率頻段對濾波器的性能要求更加苛刻，濾波器行業面臨著一場從材料到制造工藝的全新技術革命。

　　大量新增頻段也對載波聚合(CA)技術提出更高的要求。CA是將數個窄頻段合成一個寬頻段，實現傳輸速率的大幅提升。技術上，載波聚合需要有前端配合的多工器，功放PA又需要重新設計來滿足線性度的要求，頻段增加對射頻器件性能以及射頻系統復雜度的要求大大提高。目前市場上的射頻器件主要采用2 載波的載波聚合，而市場預計2017年國內三大電信運營商將正式啟動三載波的聚合，Qorvo預計2018年后多載波聚合將陸續出現。載波聚合技術要求射頻天線開關具有極高的線性度，以避免與其他設備發生干擾，對于濾波器及射頻開關的性能要求將更加苛刻。趨勢上，隨著制式復雜度的提高，射頻前端器件趨于集成化。

　　射頻前端模塊主要器件包括天線、開關、雙工器、濾波器以及功率放大器（PA）/低噪聲放大器（LNA）。隨著國內網絡制式不斷升級，相關的手機終端射頻模塊的結構出現較大變化。以iPhone為例，對比2010年的iPhone 4以及2015年iPhone 6s可以發現明顯的變化。由于iPhone 4 僅支持GSM以及WCDMA，而iPhone 6s全網通版本不僅支持GSM/WCDMA，還支持TD-SCDMA/FDD-LTE/TDD-LTE，因此在射頻前端模塊復雜度大幅提升。

　　理論上，單個頻段的射頻信號處理需要2個濾波器。由于多個濾波器會集成在濾波器組中，手機配置的濾波器器件與頻段數量之間的關系并非簡單線性比例關系。但頻段增多之后，濾波器設計的難度及濾波器數量大幅增加是確定的趨勢。

射頻前端模組（FEM）架構簡圖

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iPhone4與iPhone6s射頻模塊對比

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　　以iPhone 7 的配置來看，手機配置了3 顆PA 芯片（高、中、低頻段），2 顆濾波器組，2 顆射頻開關，2 顆PA-濾波器一體化模組。根據在早期的GSM手機中，射頻器件的單部手機價值量不足1美金，進入4G時代，單部手機射頻器件價值從3G終端的3.75美金提升至7.5美金，支持全球漫游的終端設備ASP甚至達到了12.75美金。

單部手機RF器件價值量演變（美金）

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　　濾波器是射頻前端市場中最大的業務板塊，也是增長最快的細分行業。高通預測射頻濾波器市場將由現在的50 億美金的市場規模增長至2020 年的130 億美金。濾波器市場的驅動力來自于新型天線對額外濾波的需求，以及多載波聚合（CA）對更多的體聲波（BAW）濾波器的需求。

　　功率放大器（PA）和低噪聲放大器（LNA）是射頻前端市場中第二大的業務板塊，但是其增長乏力。高端LTE功率放大器市場的增長將被2G和3G市場的萎縮所平衡。由于新型天線的出現和增長，低噪聲放大器市場將穩步前行。

　　開關是射頻前端市場中第三大的業務板塊，其市場規模預計從2016年的10億美元增長至2022年的20億美元。該市場將主要由天線開關業務驅動而增長。

　　天線調諧器是射頻前端市場中最小的業務板塊，2016年市場規模約為3600萬美元，預計2022年將達到2.72億美元。該市場的主要增長原因是調諧功能被添加到主天線和分集天線中。