【西南证券】通信行业:5G-A,通感融合赋能低空经济.pdf

2024-04-22
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一、5G-A技术介绍

5G发展路径


5G分为两个阶段:R15-R17是第一阶段,R18-R20是第二阶段。第二阶段的技术相比第一阶段有显著的增强和改进,但又不算是 6G,所以,被称为5.5G阶段。2021年4月,5.5G正式被3GPP官方命名为5G-Advanced(5G-A),并启动了相关的标准化工作。 按既定规划,即将冻结的R18,将是5G-A的第一个正式版本,也是5G-A的首次登台亮相。


5G-A基于5G网络进行升级,为6G奠定基。5G-A有望使上下行速率提升10倍、连接密度提升10倍、时延进一步降低,并将定位精 度提升至厘米级。


2 5G-A VS 5G


5G-A不改变5G的网络架构,主要通过射频部分的改进、软件升级以及AI赋能,适应不同要求。例如:5G-A需要更加高性能设备来支持大量的数据传输 和处理,如4.9G的128T128R AUU将是5G-A面向通感一体等应用场景的主要建设方向;三载波聚合和通感一体等新技术需要运营商在BBU等网络设备上 增加相应的处理能力和射频接口,以支持额外的载波,同时,BBU等设备还需要具备更强大的处理能力和更灵活的软件架构,以便能够同时处理通信和 感知数据。


5G-A采用开拓新频段和频谱重耕的方案,使传输速率变快。5G方案中,国内提供的N41、N78两个最常用的频段各提供100MHz的频宽,通过载波聚合, 可以把两个100MHz频宽都用起来达到200MHz频宽。想要实现5.5G 网络,一方面要在现有近 100MHz FDD 频段与近 100MHz TDD 频段基础上,引 入更大带宽的 6GHz 提供 200MHz-400MHz 频谱,引入毫米波提供 800MHz 频谱,实现10Gbps下行速率。另一方面,要充分利用存量 FDD 频谱, 并定义全上行频谱,通过上下行解耦实现多频融合,提供 1Gbps 上行速率。


5G-A需要10倍于5G的传输速率,对基站射频性能、数量提出更高要求。其中超大带宽频谱和多天线技术是两大关键因素,相当于高速公路拓宽以及增 加车道。频谱换带宽后,由于6GHz的覆盖更差,需要通过升级的天线技术解决覆盖问题。6GHz相较于2.6GHz 频段增加了在空间的传播损耗。为弥补损 耗,需要比现在大规模天线阵列(Massive MIMO)更强的超大规模天线阵列(ELAA)。5G时代的通用配置是单面64个通道天线,每个基站设置三面 天线,以实现360°的覆盖范围;5G-A时代,宏基站天线通道增加至128个,每个基站有望设置5面天线。


应用场景扩列


在ITU定义的5G三大标准场景eMBB、mMTC、uRLLC基础上,5G-Advanced进行了深入的增强和扩展,新增了三大新场景,即: UCBC(上行超宽带)、RTBC(宽带实时交互)和HCS(通信感知融合)。


应用场景


一方面,5G-A持续增强已有的能力,支撑传统5G业务大规模应用;更重要的一方面,5G-A将增加 新的能力,支撑新场景新业务的应用。5G-A将面向六大主要应用场景,包括沉浸实时,智能上行、 工业互联、通感一体、千亿物联和天地一体,从网络、终端、云等端到端的关键方面进一步演进, 构建数字、智慧、绿色低碳社会的基础设施。


总的来说,实时沉浸交互业务引领移动互联网业务大幅增长,持续驱动无线网络管道能力大幅提升。 千行百业数智化转型走向深入,不断驱动无线网络提供新的连接能力。“双碳”目标驱动绿色低碳 网络建设,并通过无线网络赋能全行业节能减排。5G-A将围绕“万兆泛在体验,千亿智慧联接,超 能绿色业态”的愿景,深化实践“5G改变社会”的目标。


二、5G-A赋能低空经济

通感融合


定义:通感 融合 是5.5G/6G网络的关键技术,整合了通信和感知的功能,即利用通信系统的频谱资源、空口基数、硬件资源处理单元 等接受感知信号并进行处理,实现类似雷达的感知能力。


当前技术难点:实现通感融合需要自身AAU(有源天线 )能够提供独立的对地、对空波束,既包括通信波束也 包括感知波束,实现这一目标需克服众多技术挑战: 感知波束的宽度、数量和方向动态可调,实现通感一体 要需要对基站高度、下倾角等参数进行规划,建立合适 的RF模型,如何实现感知波束的最优参数组合 。通信系统主要是采用连续波。而雷达既有连续波,也有 脉冲波(周期性发送),如何做好波形设计,如何优化 帧结构,如何对时隙进行合理分配需要 。干扰问题、同步问题、算力问题也是发展过程中亟待解 决的问题。


通感融合赋能场景——提升无人机感知定位准确性


无人机感知定位即是利用无线电信号进行目标检测,获得在一个三维坐标系统中的一组向量的集合(包括目标距离、速度、角度), 数据量在数百 Mbps,对通信链路开销和算力能力要求较低,固化感知计算功能的位置。通感一体化技术可以使得无人机通信系统在 数据传输的同时实现高精度的外部环境感知。


通感融合赋能场景——助力低空飞行安全监管


通感 融 合 技术可以让需要部署抵抗安防区域的多个基站变身雷达,结合基站内部的算力资源快速搭建低空安防系统,在基站信号范围 内实时定位和追踪入侵低空飞行器。


通感融合赋能场景——拓宽通信上限并实现通信多样化


实现低空网联无人机多样化通信: 依托5G-A通感一体、北斗高精度定位、算力、网络安全等一系列基础设施, 通过低空网联无人机载荷采集的图像和视频数据、无人机全球定位系统(GPS )及传感器获得的位置信息、姿态信息,按周期或实时上报给各个低空业务平 台和低空管控平台,根据业务场景的具体需求,无人机可以配置不同通信方式 支持低空飞行器的实时数据传输,最终实现网联无人机高效可靠的通信保障。


通感融合相关增量——天线振子


天线振子是构成天线的最基本单位。天线振子是天线上的重要元器件,是发射和接收高频振荡信号的一段金属导体。具有导向和放大 电磁波的作用,使天线接收到的电磁信号更强。天线振子分为根本振子、对称振子、半波对称振子,这与天线的导线长度和形状有关。 两导线的间隔越近,电场被捆绑在两导线之间,辐射就会很弱;将两导线打开,电场就散播在周围的空间,辐射便会增强。 天线振子实现量价齐升。从传统方案来看,单面64通道,3面192通道,传统5G基站的振子单价为10元以内;从5G-A方案来看,单面 提升至128通道,面数有望提升至3-5个,振子单价有望提升为10元以上。


通感融合相关增量——滤波器


滤波器为选频装置。滤波器是由电容、电感和电阻组成的滤波电路。可以对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤 除,得到特定频率的电源信号,或消除特定频率后的电源信号。利用滤波器的选频作用,可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。在直流 稳压电源中滤波电路可以尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分,保留其直流成分,使输出电压纹波系数降低,波形变得平滑。 陶瓷介质滤波器进展加速。从传统方案来看(700M/900M/2100M等),滤波器主要还是金属腔体;从5G-A方案来看(主推4.9G), 通道数量提升叠加陶瓷介质滤波器上量,单价大幅提升。


通感融合相关增量——功放


功放主要实现功率放大的作用。射频功率放大器(PA)作为射频前端发射通路的主要器件,主要是为了将调制振荡电路所产生的小功 率的射频信号放大,获得足够大的射频输出功率,才能馈送到天线上辐射出去,通常用于实现发射通道的射频信号放大。 5G-A均采用氮化镓方案。相较于其他材料,氮化镓具有高射频功率、低直流功耗、小尺寸及高可靠性等优势,让设备制造商能够减小 基站体积。反过来,这又有助于减少5G基站信号塔上安装的天线阵列系统的重量,因此可以降低安装成本。另外,氮化镓还能在各种 毫米波频率上,轻松支持高吞吐量和宽带宽。


低空经济市场规模


市场规模: 全球范围内,2021-2022年通用飞机交付额由215.7亿美元增长至229亿美元,同比增长6.2%,其中,美国通用航空器交付量占据 全球市场规模的比例始终超60%;据测算,2015-2024年全球民用无人机市场规模将从214.5亿元发展至4157.3亿元,CAGR达 43%,中国占全球无人机市场规模的比例始终保持在50%以上; 中国低空经济市场规模2021年达2.3万亿元,2022年达2.5万亿元;据中央发布的《国家立体交通网络规划纲要》,到2035年中国 低空经济的产业规模将达6万亿元。


三、通感技术重点公司梳理

灿勤科技:电子陶瓷行业的引领者


江苏灿勤科技股份有限公司成立于2004年,2021年在上交所科创板上市。公司专业从事微 波介质陶瓷、高温共烧陶瓷、低温共烧陶瓷、特种复合陶瓷等产品的研发、生产和销售,广泛应 用于移动通信、卫星导航、无线通讯、半导体封装、新能源等领域。灿勤科技目前已经成为国内 通信产业链上游重要的射频器件供应商。 产品构成:以滤波器、谐振器、天线等多种元器件为主,并以低互调无源组件、金属陶瓷结构 与功能器件、射频模块与系统等多种产品作为补充 。 应用领域:主要用于移动通信、雷达、射频电路、数据链、电子侦查与干扰、卫星通讯导航与 定位、航空航天与国防科工、新能源、半导体、万物互联等领域。


公司营收恢复增长,净利润仍 在减少。2023年前三季度,公 司实现营收2.6亿元,同比增加 5.3%;归母净利润0.3亿元,同 比增加减少52.1%。 主营业务方面,滤波器占比超 70%,低互调无源组件占比逐 渐增加。2018-2022年, 公司 主营业务中滤波器占比始终超 70%,低互调无源组件占比从 7.4%波动增长至10.1%,天线、 谐振器的业务占比显著减少。 毛利率 、 净 利 率 双 双 下 降 。 2018-2023Q1-3年公司毛利率、 净利率波动下降。2022年,公 司实现毛利率28.5%,同比下降 8.14pp,主要系滤波器产品的 毛利率下降所致。公司盈利能 力有待提高。


华测导航:中国高精度时空信息产业的企业引领者


上海华测导航技术股份有限公司成立于2003年,2017年深交所创业板上市。公司专注于高 精度导航定位技术的研发、制造及产业化推广,聚焦客户关注的挑战和压力,提供有竞争力的精 准时空信息解决方案和服务,持续为客户创造最大价值。 “一个核心、两个平台、三大应用”:专注高精度导航定位核心技术,持续打造高精度定位芯 片技术平台和全球星地一体增强网络服务平台,应用方向包括导航定位授时、地理空间信息、 封闭和半封闭场景的自动驾驶。 产品及解决方案:已广泛应用于建筑与基建、地理空间信息、资源与公共事业、机器人与无人 驾驶等板块,深入自然资源、建筑施工、交通、水利、电力、农业、教育、环保等行业,并进 入智慧城市、自动驾驶、人工智能等新兴领域。


公司营业收入稳定增长,归母 净利润呈上升趋势。2023年前 三季度实现营收18.3亿元,同 比增长25.9%。实现归母净利润 2.8亿元,同比增长25.9%。主 要系公司及时调整经营策略、 市场拓展策略,实现了营业收 入和净利润的持续稳定增长。 主营业务方面,高精度定位装 备占比过半,系统应用及解决 方案业务占比逐年增加。2018- 2022年,公司主营业务中高精 度定位装备占比始终过半但占 比逐渐减少,相应的系统应用 及解决方案的占比不断提高, 预计将成为公司主要业绩新的 增长点。 毛利率 、 净 利 率 缓 慢 增 加 。 2018-2023Q1-3,公司毛利率、 净利率分别缓慢从54.3%和11.3 增长至58.4%和15.1%,公司降 本、控费、提质、增效效果显 著,盈利能力明显提高。


报告节选:


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)


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