从美运营商Verizon动作看5G网络，基站数量有望大幅提升

美国Verizon公司是由美国两家原地区贝尔运营公司——大西洋贝尔和Nynex合并建立BellAtlantic后,独立电话公司GTE合并而成的，公司正式合并后，Verizon一举成为美国最大的本地电话公司、最大的无线通信公司，全世界最大的印刷黄页和在线黄页信息的提供商。Verizon在美国、欧洲、亚洲、太平洋等全球45个国家经营电信及无线业务，公司在纽约证券交易所上市。

一直以来美国Verizon公司在通信行业的一举一动均对行业有着重大的影响。

通信标准指引通信行业的发展方向，透过通信标准的技术指标，我们能够获得产业界关于未来通信技术的设想，进而可以分析其对产业链的影响。美国运营商 Verizon 在 2016年发布了自己制定的 5G 标准，通过分析 Verizon 5G 标准，我们认为 5G 时代 TDD 和热点覆盖有望促使基站数量大幅提升：

1、 TDD 或将成为 5G 主流模式，全球基站需求量大幅提升；

2、 Verizon 标准凸显扩容提速需求，热点小区或将成基站增量市场。

TDD 或将引领 5G，全球基站需求量有望大幅提升

在 4G 时期， FDD 技术占据较大市场份额， 截止到 2017 年 1 月，根据 GSA 的统计数据， 39.7%的终端设备支持 TD-LTE 模式，全球共有 581 张 LTE 商用网络，其中 TDD网络 95 张。根据目前 5G 标准制定进展以及 Verizon 发布的 5G 标准来看，我们认为，未来技术主流或将从 FDD 转向 TDD，全球 5G 基站需求量大幅提升，我国主设备商在5G 时期将极大受益： 1、技术上， TDD 更适合 5G 场景。产业上， Verizon 已从原有的FDD 转向 TDD。因此， TDD 或将在 5G 时期市场份额或将进一步提升； 2、受限于帧结构特点， TDD 基站比 FDD 基站覆盖面积要小，全球基站需求量或将大幅提升，我国设备商将极大受益。

TDD 趋势逐渐清晰， 5G 时期市场份额或进一步提升
从全球来看， FDD 技术占据市场大部分份额，但 FDD 技术在技术上较 TDD 灵活程度有所欠缺，应对未来 5G 时期多场景应用相对困难。具体而言： 1、从厂商态度来看，Verizon 在 4G 时期采用 FDD 技术，但最新制定的 Verizon 5G 标准明确采用 TDD 技术，并未支持 FDD，主流厂商态度转变凸显 TDD 渐成主流趋势； 2、从技术上来看， TDD技术能够实现更为灵活的资源分配，提高频谱利用率，在兼容 Massive MIMO 等新特征方面有较大优势。
从 Verizon 通信技术商用历史来看，其 4G 及前期技术皆为 FDD 模式。而 Verizon 5G标准明确表示仅支持 TDD 模式。从 Verizon 5G 标准转向来看，我们认为， TDD 或将成为未来 5G 主流。

 FDD 是在分离的两个对称频率信道上进行接收和发送，依靠频率来区分上下行链路。 TDD 用时间来分离接收和发送信道，接收和发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载, 其单方向的资源在时间上是不连续的。例如，在使用手机观看视频时，大部分时间是处于下载状态的，在 TDD 模式下可以多分配下行链路的时间，而在 FDD 模式下，上行信道的频率大部分时间处于空闲状态，造成频率资源的浪费。因此，在未来 5G 丰富应用场景中，资源的分配需更为灵活， TDD 模式或将更为有利。

 TDD 在 Massive MIMO 的应用上能使用较少的资源。 Massive MIMO 在实际应用时，需要了解基站到用户之间的信道情况，即进行信道估计。 TDD 模式中，上下行链路处于同一频率，在时间较短的情况下，上下行信道具有互易性，可通过上行链路的信道信息得出下行链路信道信息。而 FDD 模式中，上下行链路处于不同频率，上下行信道之间不具有互易性，无法像 TDD 那样进行估计。 FDD 占用资源与基站天线数成正比， TDD 则与天线数无关。在天线数较多时， FDD 占用资源巨大。 因此， TDD 在 Massive MIMO 的应用中优势更加明显。

我们认为， 5G 时期 TDD 技术趋势或将推升全球基站数量提升，我国设备商受益于全球领先市场地位将极大受益。具体而言： 1、从采用频段上来看，高频段信号传输损耗提升，基站覆盖面积减小，若用高频段进行 5G 广覆盖，基站数量将大幅提升； 2、从物理层协议上来看， TDD 基站的覆盖面积由帧结构决定，帧结构的内在区别导致 TDD 基站比 FDD 覆盖面积较小。
 5G 频段提升导致基站覆盖面积减小，或推升基站数量。 从通信原理上来讲，频率提升将导致信号传输损耗加大，即在相同距离下，接收到的信号强度要低。而信号在接收端完成解调需大于一定的强度，只能通过在更近的距离接收信号来满足解调最低强度。因此，频率的提升或将导致基站覆盖半径减小，导致基站覆盖面积减小，在覆盖同样面积的情况下，频率高的基站数量要更多。
 TDD 帧结构决定其覆盖面积比 FDD 较小， TDD 趋势将推动基站数量增加。 TDD模式上下行可采用同一频段，通过上下行在时间上的区分来避免同一频率的干扰，因此， TDD 帧结构中专门有一个特殊子帧负责“告诉”基站数据将由下行变为上行，而这个特殊子帧的时间长度决定着基站的覆盖面积。

Verizon 标准凸显扩容提速需求，热点小区或将成基站增量市场
Verizon 5G 标准与 3GPP 5G 标准和 LTE 标准在编码方式、帧结构、调制解调和高层协议上都有较大差别，二者并不兼容。我们认为， Verizon 5G 标准主要解决热点小区扩容和固定无线接入需求，凸显城区流量密集区域提速扩容需求， 热点小区或将成为增量基站市场。 具体而言： 1、 Verizon 5G 标准帧长度缩短、天线个数保守增加以及前导码个数下降体现热点覆盖场景； 2、 Verizon 5G 载波间隔增大，凸显硬件复杂度降低意图，或将推动规模部署。

Verizon 5G 标准体现其热点覆盖应用场景
 Verizon 5G 标准帧长度缩短，导致覆盖面积缩短、信道反馈加速，有效应对热点区域。 LTE 子帧长度为 0.5ms， Verizon 5G 标准子帧长度为 0.1ms，子帧长度的缩减将导致特殊子帧时间长度的缩减，导致覆盖半径减小。同时，子帧长度的缩减将导致整个系统运行的节奏加快，信道信息反馈加速，由于信道信息反馈的加速，导致其能够适用于信道变化更快的场景。

而这种城区热点场景正是信道变化较快的场景
 从接入信道前导码个数来看，单基站服务用户数比 LTE 略为减小。在当前通信标准中，用户接入基站需要通过随机接入信道，基站需为每一个接入的用户分配一个前导码来识别不同用户。因此，前导码个数将直接决定基站所能服务的用户数。
Verizon 5G 前导码个数为 48 或 16 个， LTE 为 64 个，可见 Verizon 5G 能同时服务的用户数较 LTE 减小。

Verizon 5G 标准关注硬件复杂度，或利于规模部署
 Verizon 5G 载波间隔增大，降低调制解调复杂度。 Verizon 5G 调制解调技术采用OFDM， OFDM 调制解调的复杂度与信号的采样点数有很大的关系。采样点数越高，设备复杂度越高。
假设子载波个数为 N，则采样点数为最接近且大于 2 的 N 次幂的数值。 Verizon 5G单载波带宽为 100MHz，载波间隔为 75kHz，因此子载波个数在 1300 左右，采样点数即位 2048，与 LTE 支持的最大采样点数一致。若载波间隔缩小，则会导致采样点数大幅增加，设备计算复杂度提升，制约规模发展。

综上，TDD 技术大幅提升基站需求量，相信5G网络时代来临后，我国设备商将极大受益，光模块厂商也将受益匪浅。

文：长江证券 于海宁