探索5GNR组网方式下的终端实现方案

探索5GNR组网方式下的终端实现方案

王欢军

中睿通信规划设计有限公司广东省广州市510630

摘要：5GNR组网方式下的终端实现有助于满足人们对信息、网络、数据的需求，促进产业发展与时代接轨。本文分析了5GNR组网方式，同时从基带实现、射频实现两个角度探究了终端实现方案，以供参考。

关键词：5GNR组网；组网方式；终端实现方案

引言

NR，即NewRadio，5GNR，即5G新空口，形成了独立组网与非独立组网两种组网方式。组网对5G网络系统部署、终端产品设计等具有重要影响。在信息化、网络化时代不可逆的发展趋势下，5G终将融入到社会各个领域中，形成信息生态环境。探究5GNR组网独立与非独立方式下终端实现方案具有现实意义。

一、5GNR组网方式分析

（一）独立组网方式

独立组网方式下的5G要求部署基于“端-端”的全新网络，包括NRgNB与NextGenCore，5G独立承载CP和UP，也就是说，5G独立于LTE工作，能够独立服务于用户，发挥通信数据传输作用[1]。5GNR独立组网方式下存在内含NRgNB与NextGenCore的三种部署方案，如图1所示。

图15GNR非独立组网方式下的网络部署方案

（1）需要升级LTE基站，使其能够支持NRgNB接口，发挥处理功能，对现存LTE影响较小，只需要接入所部署的网络就能够发挥作用。（2）则要求全方位部署NRgNB与NextGenCore，将LTE基站升级为eLTE基站，除了需要支持NRgNB接口外，还需要全面升级协议栈。因此，（1）更为可行。

二、基于5GNR组网方式的终端实现方案

5GNR组网方式主要分为独立与非独立两种，每种组网方式下包括2-3种网络部署方案，通过本文第一部分分析可知，不论是独立组网，抑或是非独立组网，均是方案一可行性较高。基于此，本文在这一部分结合两个方案一探究5GNR组网方式的终端实现方案。

（一）基带实现

5G终端具有支持多频段的功能，采用独立芯片的方式能够降低设计难度，缩短研发时间，该终端实现方式是指把5G独立芯片安装到2G、3G、4G芯片上，通过不断优化、融合芯片降低成本。芯片设计与5GNR功能具有直接关系。独立组网方式下，终端实现无须支持4G、5G芯片同时运行，但非独立组网方式下需要进行支持。独立与非独立组网方式下的协议有所不同，不同的组网方式对协议栈影响较大。

独立组网方式下，终端经由NRgNB注册到NextGenCore上，终端实现应当支持控制面与协议栈，包含AS、RRC等各个子层以及NAS。基于移动性，终端实现需要支持系统重组以及单项、双项互操作。

非独立组网方式下，eLTE为双连接重要节点，作用于控制面信令，NRgNB为辅助节点，作用于用户面。在理论层面上，协议栈不需要NR的NAS。另外，3GPP协议中阐述了三种承载方式，于SplitbearerviaMCG这一类型，在理论上终端实现仅需要支持NR链路层MAC与RLC即可，鉴于灵活性考量，终端实现还应当支持各个子层以及RRC，以使其能够适应用户面承载与新节点新特性。

例如，具有差异性的双连接用户，5G终端实现设计过程中还应当增设L2Buffer解决PDCP层相关问题。对于主节点SplitbearerviaMCG而言，要求数据包括LTE链路层子层，能够发挥聚合处理作用，因NR数据信息传输效率较LTE高，因此，针对目前普及应用的4G应当留出足够的空间设置Buffer发挥聚合作用，接收5G数据信息。相对来讲，于SplitbearerviaSCG而言，其内含5GNR聚合，它需要留出足够的空间聚合4G数据。另外，双连接给终端实现方案制定带来了更高挑战，主要原因在于4G、5G空口的差距，若计算设计无效则会引起数据存储困难现象。在非独立组网模式下终端实现还应当关注LTEeNB和NRgNB同RRC的协调性。

（二）射频实现

终端实现过程中的射频环节主要包括射频前端以及射频芯片。考虑到被运行频段和带宽所影响，结合设计实现的难度，5GNR终端射频实现一般应用2G、3G、4G进行独立设计[2]。例如，在独立组网方式下进行5G终端射频实现，在射频前端方面，针对组网频段的差别，需要如滤波器、功率放大器等射频元器件均应当予以独立实现。射频芯片，5GNR组网需要两个以上发射天线，于射频芯片而言，需要相应的发射通道。

对于非独立组网方式，终端实现需要能够支撑LTE-NR双连接运行方式，基于上述分析，射频前端终端实现环节应当增加射频通路开关，进而能够实现5G、4G同时运行收发数据信息，相对而言也需要加设收发通道，该需求可以借助提升射频芯片规格或者增加芯片的方式予以解决。该模式下信号发射环节容易受到频段谐波或者互调干扰。与此同时，在部署网络的同时需要结合考量互干扰因素，合理配置运行频段。若在频谱资源不足的状态下，终端实现应当注重考量在射频实现环节安置谐波抑制器等设备，降低互干扰因素出现可能，以提高终端实现的可能性，发挥终端解调作用。

在发射天线设计方面可，5G终端实现期间为了提高上行传输效率，需要两个以上发射天线，相比于4G终端只需要一个发射天线，5G终端发射天线设计要求更高、难度更大，针对天线的类型、位置、方向、电流等均需要进行设计安排，以保障在信号状态良好的情况下能够顺利收发信号，同时避免损害人体。SpecificAbsorptionRatio,即SAR对于衡量终端辐射程度而言十分重要，它主要指在特定时间内质量物质吸收辐射的情况，数值越低、吸收量越小。其数值大小与人体健康存在直接关系，因此，设备出厂前必须进行严格测试。另外，终端实现与功耗还存在一定关系，射频设备、基带模块等耗能较高，对用户体验影响较大。独立组网方式下终端不需要同时收发运行，以其为例进行分析，5G为高频段组网，带宽大，耗能高，对5G运行效率存在影响。应当适当进行优化设计，以降低能耗。

三、结语

5GNR组网包括独立、非独立两种方式，不论哪种组网方式对网络系统要求均较高。终端实现方案对5GNR组网提出了更高要求。为了提高网络部署效果，适应多种部署。5G芯片及其终端软硬件在研发期间应当注重提升其性能，进行基于组网方式的设计，以确保其具有实效性。

参考文献：

[1]彭彦青.浅析5G终端业务的发展趋势及技术特点[J].通讯世界,2019,26(05):12-13.

[2]邢金强,马帅,肖善鹏.高频段5G终端射频实现与挑战[J].移动通信,2017,41(07):15-19.