CN104488197B - 用于汽车的移动无线电单元的电路装置、汽车以及用于运行电路装置的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电路装置，用于汽车(10)的移动无线电单元(12)，包括：第一移动无线电模块(34)，用于根据第一移动无线电标准或多个移动无线电标准传输移动无线电；以及第二移动无线电模块(36)，用于根据第二移动无线电标准传输移动无线电，其中，所述第一移动无线电模块(34)具有用于交换控制数据和有效数据的通信接口(60)，所述通信接口与用于使所述电路装置与外部处理器单元(14)电连接的电连接器(30)连接。应以小的开发和电路投入对于语音数据和其它数字有效数据允许可靠传输移动无线电。为此，根据本发明，所述第一移动无线电模块(34)具有附加接口(70)，所述第一移动无线电模块(34)通过所述附加接口与所述第二移动无线电模块(34)的被设计用于交换控制数据和有效数据的通信接口(62)电连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于汽车的移动无线电单元的电路装置，所述电路装置具有两个移动无线电模块，所述移动无线电模块被构造用于根据不同的移动无线电标准传输移动无线电。属于本发明的还有一种具有移动无线电单元的汽车，所述移动无线电单元具有根据本发明的电路装置。最后，本发明也涉及一种用于运行根据本发明的电路装置的方法。
背景技术
在汽车、例如轿车中，电话通信和互联网连接仅可通过与移动无线电网络的无线电连接来进行。在汽车中为此目的提供的移动无线电单元在此使汽车的控制处理器、例如信息娱乐系统的处理器与天线系统耦合。移动无线电单元在发射时从由控制处理器输出的有效数据(语音数据或其它数字数据)产生模拟移动无线电信号或者说在接收时从其通过天线系统接收的移动无线电信号提取有效数据并且将所述有效数据传送给控制处理器。模拟移动无线电信号与数字有效数据之间的转换通过所谓的移动无线电模块来进行，所述移动无线电模块可以以名称GSM模块(GSM：GlobalSystem for Mobile Communications)、UMTS模块(UMTS：UniversalMobile Telecommunications System)或者说LTE模块(LTE：Long-Term-Evolution)在市场上买到。在开发用于确定系列汽车的移动无线电单元时必须确定，对于移动无线电标准中的哪些、即例如GSM、UMTS或LTE应通过移动无线电单元实现移动无线电传输。较新的移动无线电标准在此虽然具有优点，即所述较新的移动无线电标准可能可以被使用较长时间。但缺点可能在于，还不是全部数据业务都被可靠实现。因此例如结合移动无线电标准LTE已经公知，LTE中设置的标准对于语音传输即VoLTE目前不被移动无线电网络支持。为了传输语音，LTE模块必须转换到较旧的移动无线电标准。相反，相比较而言较旧的移动无线电标准提供优点：可获得的系统已被建立和试验过并且由此工作可靠。但在长年使用具有较旧移动无线电标准的移动无线电单元时可证实，用户感觉移动无线电单元已经过时，因为在这期间较新的移动无线电标准已经建立。
结合移动无线电设备、例如移动电话机已经公知了双模的提供，在所述双模中，语音数据或其它有效数据例如可传输给UMTS或GSM。这种移动无线电设备在此具有两个移动无线电模块，例如一个GSM模块和一个UMTS模块。对于用于传输有效数据(同样地，语音数据或其它有效数据)的连接建立，首先试图通过具有较新移动无线电标准的移动无线电模块、即UMTS模块建立一个连接。如果不可进行UMTS连接，则转换到具有较旧移动无线电标准的移动无线电模块、即GSM模块并且将该移动无线电模块用于连接建立。
发明内容
本发明的目的在于，对于汽车提供一种移动无线电单元，所述移动无线电单元以小的开发和电路投入对于语音数据和其它数字有效数据允许可靠传输移动无线电。
所述目的通过具有权利要求1特征的电路装置、具有权利要求10特征的汽车以及具有权利要求12的步骤的方法来实现。本发明的有利的扩展构型通过从属权利要求给出。
根据本发明的电路装置包括两个用于根据两个不同的移动无线电标准传输移动无线电的移动无线电模块。优选所述移动无线电模块之一、即在此被称为第一移动无线电模块的移动无线电模块涉及UMTS模块或LTE模块。UMTS模块同时还可支持GSM，LTE模块同时还可支持UMTS和GSM。为此采用名称UMTS/GSM模块或者说LTE/UMTS/GSM模块。而第二移动无线电模块优选是GSM模块。移动无线电模块任意之一以本身公知的方式具有用于交换控制数据和有效数据的通信接口。通信接口涉及对应的移动无线电模块的这样的触点和与所述触点连接的逻辑电路：该移动无线电模块通过所述触点与本地设备交换有效数据并且该移动无线电模块可由本地设备控制。为了使电路装置与其余车载电子装置连接，电路装置具有电连接器。仅仅第一移动无线电模块的通信接口在此与所述连接器连接。换言之，对于外部处理器单元、例如汽车的娱乐信息系统的控制处理器，仅可通过电子连接器与第一移动无线电模块的通信接口直接交换控制数据和有效数据。而在根据本发明的电路装置中，第二移动无线电模块不直接与电路装置的电连接器连接。取而代之，第一移动无线电模块具有附加接口，第一移动无线电模块通过所述附加接口与第二移动无线电模块的通信接口电连接。换言之，第一移动无线电模块在电路技术上处于电连接器与第二移动无线电模块之间。所提及的外部处理器单元因此可间接通过第一移动无线电模块与第二移动无线电模块通信。
根据本发明的电路装置具有优点，电连接器为了使电路装置与车辆电子装置连接而必须具有相对少的信号导线，即仅具有用于与唯一一个通信接口交换控制数据和有效数据的信号导线。但在根据本发明的电路装置中可通过两个不同的移动无线电标准传输移动无线电。
根据本发明的汽车相应地具有移动无线电单元，所述移动无线电单元包括根据本发明的电路装置的实施形式。在此，可以以所述的方式使汽车的被布置用于与移动无线电网络交换数据的控制处理器、即例如信息娱乐系统的控制处理器通过电路装置的电连接器与第一移动无线电模块的通信接口耦合。控制处理器在此仅须以有利的方式被设计用于与第一移动无线电模块通信。
为了可通过控制处理器使用第二移动无线电模块，根据本发明的第三方面、即本发明方法而提出，通过第一移动无线电模块在其通信接口上接收控制指令，所述控制指令例如可由控制处理器为了呼叫建立(电话通信)或为了互联网连接的连接建立而传输给第一移动无线电模块的通信接口。根据所述方法的第二步骤，第一移动无线电模块对所接收的控制指令进行检验：控制指令是被确定用于第一还是第二移动无线电模块的。在第二情况中，即当连接应通过第二移动无线电模块建立时，则第一移动无线电模块通过其附加接口根据所接收的控制指令控制第二移动无线电模块。由此，呼叫建立或者说连接建立于是通过第二移动无线电模块引入。
确定的控制指令是被确定用于第一还是第二移动无线电模块的，可以以不同方式来求得。一方面，外部控制处理器可被布置用于将相应的信号发射给第一移动无线电模块，以便由此明确表明，哪个移动无线电模块应实施控制指令。
但如果通过第一移动无线电模块本身判断：是否所述第一移动无线电模块应实施所接收的控制指令本身或者是否所述第一移动无线电模块应促使通过第二移动无线电模块实施控制指令，则得到另一个优点。即于是外部控制处理器的控制软件不必被设计用于控制两个不同的移动无线电模块。为了允许通过第一移动无线电模块这样独立地将控制指令配置给第一或第二移动无线电模块，可通过第一移动无线电模块例如检验：可借助于两个移动无线电模块中的哪一个可能地建立具有较好信噪比的无线电连接。也可确定，原则上，用于电话通信的呼叫建立应通过第二移动无线电模块、即尤其是GSM模块来进行，而与语音信号数据不同的数字有效数据原则上应通过第一移动无线电模块、即尤其是UMTS模块或LTE模块来进行。优选第一移动无线电模块具有控制装置，所述控制装置被布置用于产生用于控制第二移动无线电模块本身的控制指令并且通过附加接口传输给第二移动无线电模块。由此得到优点：外部处理器单元不必被设计用于控制第二移动无线电模块。
为了实现在第二移动无线电模块与外部处理器单元之间交换真正的有效数据、即语音数据或不涉及语音的数字数据，可进一步构造根据本发明的方法，其方式是第一移动无线电模块被设计用于在其通信接口与其附加接口之间传输有效数据，即使有效数据环通。在此可设置直接传输或借助于缓存器的传输。例如因此可实现数字语音信号、例如PCM信号(PCM：Pulse Code Modulation)在外部处理器单元与第二移动无线电模块之间交换。在此，在通过第一移动无线电模块传输时，也可通过第一移动无线电模块执行信号处理。
在第一移动无线电模块的通信接口与其附加接口之间传输有效数据符合目的地通过导通装置来实现，所述导通装置可使通信接口和附加接口的彼此相应的连接器例如直接彼此电连接，但或者例如也可借助于中间缓存来实现数据的传输。音频数据的传输例如可这样来进行，即两个通信接口的音频连接器通过中间接口耦合。
到目前为止，两个不相关的移动无线电模块的运行也要求提供两个SIM(SIM：Subscriber Identity Modul，用户身份模块)。在此意义下，根据本发明的电路装置的扩展构型提出，第一移动无线电模块被设计用于通过其通信接口的连接器由SIM串行地接收使用者的识别数据。由此，于是可通过单个的电接口传输识别数据。例如，传输可按照USB标准(USB：Universal Serial Bus)来进行。在此，尤其是可使用在USB标准的范围内提供的规范CDC/ACM(Communication Device Class/Abstract ControlModel)。
优选在根据本发明的电路装置中两个移动无线电模块设置在公共的插卡上。于是，根据本发明的电路装置例如可安装在传统的控制单元中，在所述传统的控制单元中对于具有仅一个单个移动无线电模块的插卡提供一个插入位置。
根据本发明的电路装置的另一个有利的扩展构型允许用一个天线系统运行两个移动无线电模块，所述天线系统如被设置用于以天线分集运行单个的移动无线电模块。这样的天线系统通常包括一个主天线和一个副天线，其中，主天线具有对于无线电连接而言更有利的传输特征，尤其是较小的方向性。主天线为此通常设置在汽车的顶棚上。而用于实现天线分集的副天线可设置在被屏蔽的位置上，例如保险杠中，因为两个天线设置在顶棚上通常不是期望的。现在，为了对于两个移动无线电模块使用主天线，电路装置的一个实施形式提出一种开关装置，通过所述开关装置，为了无线电信号传输，在第一转换状态中，第一移动无线电模块与电路装置的主天线连接器连接并且在此期间第二移动无线电模块与电路装置的副天线连接器连接，反之，在第二转换状态中，第一移动无线电模块与副天线连接器耦合，第二移动无线电模块与主天线连接器耦合。即第二移动无线电模块、例如GSM模块不传输电话通信数据，而是仅与GSM移动无线电站交换控制数据，而为此开关装置在第一转换状态中可负荷并且控制数据的交换通过副天线来进行。同时，对于第一移动无线电模块提供完全的天线分集，因为第一移动无线电模块不仅使用主天线而且(通过另一个天线导线)使用副天线来接收，而第二移动无线电模块不受干扰。在激活第二移动无线电模块时，例如在呼叫建立的意义上或在出现呼入时，于是第二移动无线电模块可与主天线耦合，其方式是开关装置转换到第二转换状态中。另外，在此期间，第一移动无线电模块可继续使用副天线用于接收或者用降低的带宽发射。
附图说明
下面借助于具体实施例再次详细描述本发明。附图表示：
图1根据本发明的汽车的一个优选实施形式的示意性视图；以及
图2如可安装在图1的汽车中的移动无线电单元的示意性视图。
具体实施方式
在下面描述的例子中，汽车或者说移动无线电单元的所述部件分别是本发明的彼此无关地待考察的单独特征，所述特征分别也彼此无关地进一步构造本发明，由此也可单独地或以不同于所示组合的组合视为本发明的组成部分。此外，所述的实施形式也可通过本发明的已经描述的特征中的其它部分来补充。
图1中示出了汽车10，所述汽车例如可以是轿车。在汽车10中安装有移动无线电单元12以及控制器14。移动无线电单元12可通过主天线18以及必要时副天线20发射数字数据作为移动无线电信号16或者说对通过天线18、20接收的移动无线电信号进行解调并且提取包含在移动无线电信号中的有效数据。
移动无线电单元12因此允许在天线18、20的模拟移动无线电信号与在移动无线电单元12与控制器14之间交换的数字数据之间进行转换。数字数据例如可涉及电话设备22的语音数据或者涉及计算机24、例如用于阅读电子邮件或用于浏览网页的车载计算机的数字数据。控制器14、电话设备22和计算机24可以是信息娱乐系统26的组成部分。电话设备22也可涉及车辆外部设备，所述车辆外部设备例如通过蓝牙连接与控制器14通信。计算机24也可涉及车辆外部设备、例如笔记本电脑，所述车辆外部设备通过缆线连接或无线电连接(WLAN：Wireless Local Area Network)与控制器14通信。
下面详细描述移动无线电单元12的结构和工作方式。
移动无线电单元12可作为插卡28来实现，所述插卡可插入到汽车10的控制器的(未示出的)插入位置中。移动无线电单元12具有电连接器30，所述电连接器具有多个电触点，信号通过所述电触点在移动无线电单元12与控制器14之间交换。通过连接器30也为电压供给装置32供给汽车10的整车电路网络电压(例如12V)。移动无线电单元12具有两个移动无线电模块，即在本例子中具有一个LTE模块34和一个GSM模块36。LTE模块34还可附加地支持标准UMTS和GSM。取代LTE模块34，移动无线电单元12也可具有UMTS模块或HSPA模块。UMTS或HSPA模块还可附加地支持标准GSM。LTE模块34在该例子中被用于传输汽车10的计算机34和另外的计算机的数字有效数据或者说接收用于这些设备的有效数据。GSM模块36用于提供电话连接。也可提出，GSM模块36用于电话通信——仅当识别出该功能暂时不可通过LTE模块34提供时。
每个移动无线电模块34、36具有用于屏蔽高频辐射的金属板壳体，在所述金属板壳体中存在数字电路和模拟放大器，以便在模拟输出端38、40、44上输出用于天线18、20的天线信号或者说由天线18、20接收相应的天线信号。模拟输出端38、40、44通过转换装置46与用于天线18或者说20的天线连接器48、50连接。转换装置46具有可控制的开关，所述可控制的开关在一个开关位置中允许LTE模块34的模拟输出端38、40分别与天线连接器48、50之一连接。在该开关位置中，LTE模块34利用两个天线18、20来通过天线分集接收移动无线电信号16。在该开关位置中，GSM模块36的模拟连接器44与副天线20连接，GSM模块36通过所述副天线从周围的GSM移动无线电站接收控制数据。在转换装置36的第二开关位置中，LTE模块34的模拟连接器38、40与副天线20连接。在该开关位置中，LTE模块34仅利用天线20来发射和接收。在此期间，GSM模块36的模拟连接器44可与主天线18连接。数字连接器42可涉及用于指示GSM突发脉冲序列(Burst)的输出端。在发出GSM突发脉冲序列时，例如转换装置46可引入避免模拟连接器38、40过载的保护措施。模拟连接器44支持共同的发射和接收传输。GSM模块36由此可利用主天线18的更好的发射和接收特性来传输电话通信数据。数字连接器42′用于将模拟连接器38、40、44转换到模拟连接器48、50上。
转换装置46也包括用于模拟连接器38至44与天线18、20之间的阻抗匹配的电结构元件。
虽然一方面数字有效数据、另一方面电话通信数据的传输在移动无线电单元12中可通过两个不同的移动无线电模块34、36进行，但连接器30仅具有用于控制器14与移动无线电模块34之间的数据交换的连接触点。用于与GSM模块36数据交换的另外的数据导线在连接器30中没有必要。
连接器30主要通过在此被称为SIM导线52的五个物理导线、用于串行数据传输的USB导线54、控制导线56和音频导线58与LTE模块34的连接触点连接。连接触点共同形成LTE模块34的通信接口60。
GSM模块36具有可与本身已由现有技术公知的比较的通信接口62。通信接口62的连接触点不直接与连接器30的连接触点连接。取而代之，通信接口62与LTE模块34的另外的连接触点至少通过控制导线64、音频导线66和SIM导线68连接。为了使导线64、66、68与LTE模块34连接，可使用LTE模块34的连接触点，所述连接触点可通过LTE模块34的相应编程来自由配置。所利用的连接触点全部形成LTE模块34的附加接口70。
通过LTE模块34的控制软件，可形成导通装置72，通过所述导通装置，数据可选择地或者在通信接口60与LTE模块34的处理单元74之间或者在通信接口60与附加接口70之间传输。在后一情况中，由此例如可将由电话设备22通过控制器14例如作为音频导线58上的PCM数据传输给LTE模块34的语音数据通过音频导线66传导给GSM模块36。控制器14的控制指令也可通过控制导线56转送给控制导线64。
结合GSM模块36的控制或者也结合音频数据的处理也可提出，通过处理单元74直接将GSM控制指令或所处理的音频数据通过中间附加接口70独立地输出给GSM模块36。
为了运行移动无线电模块34、36，需要使用者的分别来自SIM的识别数据(SIM1和SIM2)。两个SIM在移动无线电单元12外部设置在至少一个SIM卡(UICC：Universal Integrated Circuit Card)上，所述SIM卡可分别处于汽车10中的插入位置中。连接器30仅具有SIM导线52中的五个物理导线，以便将SIM1的数据传导到LTE模块34的通信接口60。第二SIM即SIM2的识别数据可传输给LTE模块34，而为此不需要另外五个导线。USB导线54作为串行通信接口例如借助于LTE模块34的CDC-ACM驱动被设计用于接收呈串行传输的数据形式的、第二SIM(SIM2)的识别数据。LTE模块34被设计用于将通过USB导线54接收的识别数据通过SIM导线68传输给GSM模块36。SIM导线68例如又可以是用于按照标准传输SIM卡的识别数据的惯常的五个物理导线。
为了使用LTE模块34和GSM模块36，本来必须分别提供一个SIM卡。但也可提出，使用同一个SIM卡的两个SIM区，这例如已由企业NowGSM的产品SuperSIM公知。
移动无线电单元12可具有另外的用于附加的SIM卡76的连接器。汽车10的制造商因此可在汽车10的控制器与例如用于汽车的车辆外部服务站之间通过LTE模块34建立通信连接，而这不带来汽车使用者的成本。因此例如可将软件更新从汽车制造商传输到汽车10的控制器中。为了可利用SIM卡76，移动无线电单元12可具有开关78，所述开关通过汽车10的(未示出的)控制逻辑电路来转换。
根据经验，将来在车辆中实现LTE时，应考虑技术难度，由此，值得期望的是，具有冗余解决方案或备用解决方案。通过例子表明，如何在移动无线电单元中、尤其是在单个插卡上不仅可设置LTE模块而且可设置GSM模块。两个模块分两个天线。一个天线比另一个天线具有更好的接收性能。按照需求，具有更好的接收性能的天线与LTE模块或GSM模块接通。例如在打电话期间，具有更好的接收性能的天线与GSM模块接通。优选GSM模块控制天线的转换逻辑电路，即开关装置。
LTE模块可通过也可借助于USB标准运行的控制导线与控制器的不处于插卡上的控制处理器连接。用于GSM模块的控制部分通过LTE模块借助于导通装置而环通和/或在需要时由LTE模块仍相应影响。LTE模块也可通过数字音频连接器与不处于插入模块上的信号处理器连接。用于GSM模块的音频信号于是通过LTE模块而环通或由所述LTE模块在需要时仍相应影响。
为了连接插卡，需要比在两个移动无线电模块的传统连接的情况下所需的信号导线少的信号导线。此外，控制器的控制处理器不必承担用于控制两个移动无线电模块的计算负载。用于控制GSM模块的计算负载转移给LTE模块。
Claims (12)
1.一种电路装置，用于汽车(10)的移动无线电单元(12)，包括：
-第一移动无线电模块(34)，用于根据至少一个第一移动无线电标准传输移动无线电，以及
-第二移动无线电模块(36)，用于根据第二移动无线电标准传输移动无线电，
其中，所述第一移动无线电模块(34)具有用于交换控制数据和有效数据的通信接口(60)，所述通信接口与用于使所述电路装置与外部处理器单元(14)电连接的电连接器(30)连接，其特征在于：所述第一移动无线电模块(34)具有附加接口(70)，所述第一移动无线电模块(34)通过所述附加接口与所述第二移动无线电模块(34)的被设计用于交换控制数据和有效数据的通信接口(62)电连接，
所述电路装置具有用于连接主天线(18)的主天线连接器(48)和用于连接副天线(20)的副天线连接器(50)，所述电路装置的开关装置(46)被设计用于，在第一转换状态中使所述第一移动无线电模块(34)与所述主天线连接器(48)耦合并且使所述第二移动无线电模块(36)与所述副天线连接器(50)耦合，在第二转换状态中使所述第一移动无线电模块与所述副天线连接器(50)耦合并且使所述第二移动无线电模块与所述主天线连接器(48)耦合，用于传输无线电信号。
2.根据权利要求1的电路装置，其中，所述第一移动无线电模块(34)具有导通装置(72)，所述导通装置被设计用于选择性地在其通信接口(60)与其附加接口(70)之间导通信号。
3.根据权利要求2的电路装置，其中，所述第一移动无线电模块和第二移动无线电模块的通信接口(60，62)分别包括用于发射和/或接收音频信号的音频连接器并且所述导通装置(72)被设计用于在所述音频连接器之间传输音频信号。
4.根据权利要求1-3之一的电路装置，其中，所述第一移动无线电模块(34)具有控制装置(74)，所述控制装置被设置用于产生用于控制所述第二移动无线电模块(36)的控制指令并且通过所述附加接口(70)传输给所述第二移动无线电模块(36)。
5.根据权利要求1-3之一的电路装置，其中，所述第一移动无线电模块(34)被设计用于通过所述通信接口的连接器(54)由SIM串行地接收使用者的识别数据。
6.根据权利要求1-3之一的电路装置，其中，所述第二移动无线电模块(36)是GSM模块。
7.根据权利要求1-3之一的电路装置，其中，所述第一移动无线电模块(34)是UMTS/GSM模块或LTE/UMTS/GSM模块或LTE模块。
8.根据权利要求1-3之一的电路装置，其中，所述第一移动无线电模块(34)和所述第二移动无线电模块(34)设置在公共的插卡(28)上。
9.一种汽车(10)，具有移动无线电单元(12)，所述移动无线电单元具有根据权利要求1-8之一的电路装置。
10.根据权利要求9的汽车(10)，其中，所述汽车(10)的被布置用于与移动无线电网络交换数据的控制处理器(14)通过所述电连接器(30)与所述第一移动无线电模块(34)的通信接口(60)耦合。
11.一种用于运行根据权利要求1至8之一的电路装置的方法，具有步骤：
-通过第一移动无线电模块(34)在其通信接口(60)上接收控制指令，
-通过第一移动无线电模块(34)对所接收的控制指令进行检验：控制指令是被确定用于第一还是第二移动无线电模块(34，36)的，在第二情况中，通过附加接口(70)通过第一移动无线电模块(34)根据所接收的控制指令控制第二移动无线电模块(36)。
12.根据权利要求11的方法，具有步骤：
-通过第一移动无线电模块(34)在其通信接口(60)上或在其附加接口(70)上接收有效数据，
-将所接收的有效数据通过第一移动无线电模块(34)分别传输给另一个接口(60，70)。
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