CN108183316A - 使用内部容量频带天线的车辆、方法和系统 - Google Patents

Abstract

提供了车辆中的电子通信的车辆、系统和方法。车辆包括车辆主体、第一天线簇和第二天线簇。车辆主体限定车辆的内部和车辆的外部之间的边界。第一天线簇安装在车辆的外部并配置为使用覆盖频带信号以覆盖频带蜂窝电话频率操作。第二天线簇设置在车辆的内部并配置为使用容量频带信号以容量频带蜂窝电话频率操作。

Description

使用内部容量频带天线的车辆、方法和系统

技术领域

本技术领域总体上涉及具有内部蜂窝天线的车辆，且更具体地涉及使用内部容量频带天线的车辆、方法和系统。

背景技术

车辆正接收增加数量的无线服务，诸如蜂窝电话服务、卫星无线电、陆地无线电以及全球定位系统(GPS)服务。随着附加无线服务变得可用，车辆必须配备以容纳不同类型的信号。许多这些服务需要独立的天线以接收不同的无线电频率。当设计天线和天线外壳时，设计者关注于成本、美观和空气动力学。

传统天线通常具有包括多个天线接收元件的单个模块。每个天线元件以给定频率接收不同服务或连接。随着支持的蜂窝电话频带的数量增加，蜂窝天线变得更大、更复杂且昂贵。此外，近来的LTE性能改进可仅通过引入两个或多个附加天线来实现。随着大小增加，空气动力学阻力增加，这可引起风噪声和/或降低燃烧经济性。

因此，期望提供能够减小天线模块的大小和成本的车辆和系统。此外，从以下结合附图和前述技术领域及背景技术的详细说明和所附权利要求中可以更清楚地了解本发明的其它理想特点和特征。

发明内容

提供了用于车辆中的电子通信的车辆、系统和方法。

在一个非限制性实例中，车辆包括但不限于车辆主体、第一天线簇和第二天线簇。车辆主体限定车辆的内部和车辆的外部之间的边界。第一天线簇安装在车辆的外部并配置为使用覆盖频带信号以覆盖频带蜂窝电话频率操作。第二天线簇设置在车辆的内部并配置为使用容量频带信号以容量频带蜂窝电话频率操作。

在另一个非限制性实例中，提供了一种用于车辆中的电子通信的方法。该方法包括但不限于采用第一天线簇接收和发送覆盖频带信号，该第一天线簇安装在车辆的外部并配置为以覆盖频带蜂窝电话频率操作。该方法进一步包括采用第二天线簇接收和发送容量频带信号，该第二天线簇设置在车辆的内部并配置为以容量频带蜂窝电话频率操作。

在另一个非限制性实例中，车辆通信系统包括但不限于第一天线簇和第二天线簇。第一天线簇配置为安装在车辆的外部并使用覆盖频带信号以覆盖频带蜂窝电话频率操作。第二天线簇配置为设置在车辆的内部并使用容量频带信号以容量频带蜂窝电话频率操作。

附图说明

所公开实例将在下文结合以下附图进行描述，其中相同的符号表示相同的元件，且其中：

图1是示出了通信系统的非限制性实例的图；

图2是示出了根据本文公开的教导制造的车辆中的蜂窝通信的系统的非限制性实例的图；

图3是示出了根据本文的教导制造的车辆非限制性实例的图；

图4是根据实施例的蜂窝无线电系统的覆盖图的非限制性实例的图；以及

图5是根据本文的教导的车辆中的电子通信的方法的非限制性实例的图。

具体实施方式

以下详细描述本质上仅仅是示例性的，并非意图限制应用或用途。此外，不存在被前述的技术领域、背景技术、发明内容或者下面的详细描述中提出的任何表述的或暗示的理论约束的意图。如本文所使用，术语模块是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用或群处理器)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他合适的部件。

参照图1，示出了通信系统10的非限制性实例，该通信系统10的非限制性实例可以与本文所述的装置/系统的实例一起使用或者可以用以实施本文所公开方法的实例。通信系统10通常包括车辆12、无线载波系统14、陆地网络16以及呼叫中心18。应当理解，所示系统的整体架构、设置和操作以及各个部件仅仅是示例性的，且不同构造的通信系统还可用于实施本文所公开方法的实例。因此，提供了所示通信系统10的简要概述的以下段落不意图进行限制。

车辆12可以是任何类型的移动车辆，诸如摩托车、汽车、卡车、野营旅游车(RV)、艇、飞机等，且配备有使其通过通信系统10通信的适合的硬件和软件。一些车辆硬件20在图1中总体示出，其包括远程信息处理单元24、扩音器26、扬声器28以及连接到远程信息处理单元24的按钮和/或控件30。操作地耦合到远程信息处理单元24的是网络连接或车辆总线32。适合的网络连接的实例包括控制器区域网络(CAN)、面向媒体的系统传输(MOST)、局部互连网络(LIN)、以太网以及其他适当的连接，举几个来说，诸如符合已知ISO(国际标准化组织)、SAE(汽车工程协会)、和/或IEEE(电子电气工程师协会)标准和规范的那些连接。

远程信息处理单元24是通过其与呼叫中心18的通信来提供各种服务的车载设备，且通常包括电子处理设备38、一种或多种类型的电子存储器40、蜂窝芯片集/部件34、无线调制解调器36、双模天线70以及包含GNSS芯片集/部件42的导航单元。在一个实例中，无线调制解调器36包括适于在电子处理设备38内执行的计算机程序和/或一组软件例程。

远程信息处理单元24可提供各种服务包括：结合GNSS芯片集/部件42提供的分路段显示方向和其他导航相关服务；结合各种撞击和/或碰撞传感器接口模块66和位于整个车辆的碰撞传感器68提供的安全气囊展开通告和其他应急或路边援助相关服务；和/或信息娱乐相关服务，其中音乐、互联网页、电影、电视节目、视频游戏和/或其他内容经由车辆总线32和音频总线22通过操作地连接到远程信息处理单元24的信息娱乐中心46来下载。在一个实例中，下载的内容存储用于当前或稍后回放。以上所列服务决不是穷举远程信息处理单元24的所有能力，而是仅仅是远程信息处理单元可以提供的一些服务的示例。可以预期，远程信息处理单元24可包括许多附加部件，除了和/或来自以上所列的那些的不同部件。

车辆通信可使用无线电传输来建立具有无线载波系统14的语音通道使得语音和数据传输可以通过语音通道发送和接收。车辆通信经由用于语音通信的蜂窝芯片集/部件34和用于数据传输的无线调制解调器36成为可能。任何合适的编码和调制技术可以用于本实例，包括数字传输技术，诸如TDMA(时分多址接入)、CDMA(码分多址接入)、W-CDMA(宽带CDMA)、FDMA(频分多址接入)、OFDMA(正交频分多址接入)等。

双模天线70服务GNSS芯片集/部件42和蜂窝芯片集/部件34。

扩音器26为驾驶员或其他车辆乘员提供了一种输入口头命令或其他听觉命令的装置，且可以配备有使用本领域已知的人/机器界面(HMI)技术的嵌入的语音处理单元。相反，扬声器28向车辆乘员提供可听输出，且可以是或者专门用于远程信息处理单元24的独立扬声器或者是车辆音频部件64的一部分。在任一事件中，扩音器26和扬声器28使车辆硬件20和呼叫中心18通过可听语音与乘员通信。车辆硬件还包括用于使车辆乘员启动或接合车辆硬件部件20中的一个或多个的一个或多个按钮和/或控件30。例如，按钮和/或控件30之一可以是用于启动与呼叫中心18(无论其是人诸如顾问58或者自动化呼叫响应系统)的语音通信的电子按钮。在另一实例中，按钮和/或控件30之一可用于启动紧急服务。

音频部件64操作地连接到车辆总线32和音频总线22。音频部件64接收模拟信息，从而经由音频总线22将其作为声音。经由车辆总线32接收数字信息。音频部件64提供调幅(AM)和调频(FM)无线电、致密盘(CD)、数字视盘(DVD)以及独立于信息娱乐中心46的多媒体功能。音频部件64可包含扬声器系统，或者可经由对车辆总线32和/或音频总线22的仲裁来使用扬声器28。

车辆撞击和/或碰撞检测传感器接口66操作地连接到车辆总线32。碰撞传感器68经由撞击和/或碰撞检测传感器接口66将关于车辆碰撞的严重程度(诸如冲击角度和遭受的力的大小)的信息提供到远程信息处理单元。

连接到各种传感器接口模块44的车辆传感器72操作地连接到车辆总线32。实例性车辆传感器包括但不限于陀螺仪、加速计、磁力计、排放检测和/或控制传感器等。仅举几个来说，实例性传感器接口模块44包括动力系控制、气候控制以及车身控制。

无线载波系统14可以是蜂窝电话系统或在车辆硬件20和陆地网络16之间传送信号的其他适合的无线系统。根据实例，无线载波系统14包括一个或多个小区发射塔48。

陆地网络16可以是传统的陆基电信网络，其连接到一个或多个陆线电话以及将无线载波系统14连接到呼叫中心18。例如，陆地网络16可包括公众交换电话网络(PSTN)和/或因特网协议(IP)网络，如本领域技术人员所理解。当然，陆地网络16的一个或多个段可以以标准有线网络、光纤或其他光网络、电缆网络、其他无线网络诸如无线局域网络(WLAN)或提供宽带无线接入(BWA)的网络，或他们的任何组合的形式来实施。

呼叫中心18设计成为车辆硬件20提供许多不同系统后端功能，且根据这里所示的实例，通常包括一个或多个交换机52、服务器54、数据库56、顾问58以及各种其他电信/计算机装置60。这些各种呼叫中心部件经由网络连接或总线62(诸如前面结合车辆硬件20描述的一个)适当地彼此耦合。交换机52(其可以是专用交换分机(PBX)交换机)发送进入信号使得语音传输通常发送到或者顾问58或者自动响应系统，且数据传输被传递给调制解调器或电信/计算机设备60的其他工件用于解调和进一步的信号处理。调制解调器或其他电信/计算机装置60可包括如前所述的编码器，且可连接到各种设备诸如服务器54和数据库56。例如，数据库56可以设计成存储用户简档记录、用户行为模式，或任何其他相关用户信息。尽管所示实例已经描述为其与有人操纵的呼叫中心18结合使用，但应当理解，呼叫中心18可以是期望将声音和数据交换到其或者交换来自其的语音和数据的有人操纵或无人操纵的移动或者固定的任何中心或者远程设施。

参照图2，且继续参照图1，示出了用于车辆中的蜂窝通信的系统100的非限制性实例。应当理解，所示系统100的整体架构、设置和操作以及各个部件仅仅是示例性的，且不同构造的通信系统还可用于实施本文所公开系统100的实例。因此，提供了所示通信系统100的简要概述的以下段落不意图进行限制。

与传统系统相比，系统100通常提供较小和较便宜的外部天线簇，该外部天线簇仅覆盖可能存在于蜂窝电话服务覆盖范围的边缘的频带(例如，覆盖频带)。较少增益的内部天线覆盖其余频带(例如，容量频带)，其在容量频带区域对天线增益不太敏感，如以下所述。远程信息处理单元配置为解调容量频带信号和覆盖频带信号的远程信息处理单元，其中远程信息处理单元与外部天线簇和内部天线簇通信地耦合。

系统100包括无线载波系统14的部件，其中相同的标号表示相同的部件。在所提供实例中，系统100包括远程信息处理单元24、第一天线簇70A、第二天线簇70B、第三天线簇70C、防水壳体110以及传输电缆112。

第一天线簇70A配置为安装在车辆12外部上并配置为使用覆盖频带信号以覆盖频带蜂窝电话频率操作。第二天线簇70B设置在车辆12内部并配置为使用容量频带信号以容量频带蜂窝电话频率操作。第三天线簇70C设置在车辆的内部并配置为接收覆盖频带信号。在一些实施例中，第三天线簇70C被省去。在所提供实例中，第二和第三天线簇70B-C被直接固定到远程信息处理单元24内的电路板。

在所提供实例中，第一天线簇70A构成车辆的整个外部蜂窝天线。例如，无其他外部蜂窝天线存在于车辆12上。在第一天线簇70A构成车辆12的整个外部蜂窝天线的实施例中，无配置为以容量频带蜂窝电话频率操作的天线设置在车辆12外部上。

如本文所使用，术语“配置为以……操作”是指天线的物理设计使得天线主要地操作用以以规定的频率接收和发送无线电频率信号，如本领域普通技术人员所能够容易理解。传统蜂窝技术由450MHz至4GHz的频带支持。如本领域普通技术人员所理解，无线电波传播随着无线电波的频率增加而劣化。因此，高频率信号不像低频率信号行进的一样远。因为低频率信号行进得更远，故低频率信号经常用于期望大覆盖区域的农村区域。相反，高频带经常用于增加市内和郊区区域的容量。如本文所使用，术语“覆盖频带蜂窝电话频率”是指约2GHz或低于约2GHz的无线电波蜂窝电话频率。如本文所使用，术语“容量频带蜂窝电话频率”是指大于约2GHz的无线电波蜂窝电话频率。

防水壳体110可以是用于车辆12外部上的任何适合的耐候性天线壳体。例如，防水壳体110可以是封闭多个天线的密封塑料壳体，该多个天线覆盖多种无线服务。壳体110可使用各种天线来支持各种服务，诸如蜂窝天线、个人通信服务(PCS)天线、全球定位系统(GPS)电线以及卫星无线电天线和其他天线。在所提供实例中，第一天线簇70A设置在安装到车辆主体的防水壳体110中，位于车辆12外部上。

传输电缆112将覆盖频带信号从第一天线簇70A传输到远程信息处理单元24。在所提供实例中，传输电缆112是具有通过绝缘层和管状导体环绕的中心导体的同轴电缆，如本领域普通技术人员所理解。

现参照图3，且继续参照图1-2，根据本公开的教导示出了车辆12。车辆12包括具有仪表盘120、车顶122、后行李箱盖124以及侧视镜壳体126的车辆主体118。车辆主体118限定车辆的内部和车辆的外部之间的边界。在所提供实例中，远程信息处理单元24设置在仪表盘120之后，且防水壳体110可以设置在车顶122上、后行李箱盖124上或侧视镜壳体126中。在一些实施例中，防水壳体110设置在车顶122、行李箱盖124和侧视镜壳体126中的仅一个上。

参照图4，且继续参照图1-3，根据本公开的教导示出了用于蜂窝无线电系统的覆盖图130。覆盖图130由覆盖频带小区132和容量频带小区134组成。小区132和134代表由小区发射塔48上的不同天线服务的覆盖图130的区域。在不脱离本公开的范围的情况下，小区发射塔48的位置和数量可以改变。在所提供实例中，小区发射塔48位于每个小区132和134的中心。

覆盖频带小区132使用覆盖频带蜂窝电话频率向车辆12提供蜂窝电话服务。如上所述，覆盖频带蜂窝电话频率具有小于约2GHz的频率。用于覆盖频带小区132的低频率允许大覆盖区域提供横跨大区域的蜂窝电话服务。例如，覆盖频带小区132可以位于无稠密的人口的农村区域。

相反，容量频带小区134使用容量和覆盖频带蜂窝电话频率向车辆12提供蜂窝电话服务。如上所述，容量频带蜂窝电话频率具有大于约2GHz的频率。容量频带小区134代表许多蜂窝服务顾客通常以给定时间操作的区域，诸如在市内和郊区区域。为了增加整个无线载波系统14的容量，容量频带小区134大小设计成小于容量频带蜂窝电话信号的使用范围，如本领域普通技术人员所理解。因此，容量和覆盖频带蜂窝电话频率处的信号可用性是高的，甚至在每个容量频带小区134的边缘。因此，内部第二天线簇70B的增益足够对用于容量频带小区134的所有蜂窝电话频率进行有效操作。此外，容量频带蜂窝电话信号通常不用于覆盖频带小区132。因此，可以省去外部容量频带天线以降低车辆12上的外部天线的大小、复杂性和成本。

现参照图5，且继续参照图2-4，流程图示出了一种车辆中的电子通信的方法200。在所提供实例中，方法200使用系统100来执行。然而，应当理解，方法200不限用于系统100，且可以用于其他蜂窝系统，该其他蜂窝系统将覆盖频带天线设置在车辆的外表面并且将容量频带天线设置在车辆的内表面。应当理解，根据本公开，方法200内的操作顺序不限于图5中所示的顺序执行，但如果适用且根据给定应用的需求可以以一个或多个变化顺序执行。

在操作210中车辆在某一位置操作。例如，在操作210中，车辆12可以在覆盖频带小区132内的位置或者容量频带小区134内的位置操作。在操作214中第一天线簇在车辆的外部处接收覆盖频带信号，在操作216中第一天线簇在车辆的外部处发送覆盖频带信号。例如，第一天线簇70A可接收和发送远程信息处理单元24和小区发射塔48之间的覆盖频带信号。换句话说，方法200包括采用第一天线簇接收和发送覆盖频带信号，该第一天线簇安装在车辆的外部并配置为以覆盖频带蜂窝电话频率操作。

在操作220中第二天线簇在车辆的内部处接收容量频带信号，且在操作222中在车辆的内部处接收覆盖频带信号。在操作224中第二天线簇在车辆的内部处发送容量和覆盖频带信号。例如，当车辆12在容量频带小区134中时，在操作220、222和224中，第二天线簇70B可在车辆的内部处接收容量和覆盖频带信号。换句话说，方法200包括采用第二天线簇接收和发送容量频带信号，该第二天线簇设置在车辆的内部并配置为以容量频带蜂窝电话频率操作。应当理解，当车辆12在容量频带小区134中时，还可以在第一天线簇70A处接收覆盖频带信号。

在操作226中，控制器调制和解调容量和覆盖频带信号。例如，远程信息处理单元24可调制和解调容量和覆盖频带信号。

尽管在前述详细说明中呈现了各种示例性实施例，但应当理解存在许多变型。还应当理解，示例性实施例仅作为实例，而不期望以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。而是，前述详细说明将实施示例性实施例的便利指引提供给本领域技术人员。应当理解，在不脱离所附权利要求以及其法定等价物所述的本公开的范围的情况下，可以对元件的功能和布置做出各种改变。

Claims (10)

1.一种车辆，其包括：

车辆主体，其限定所述车辆的内部和所述车辆的外部之间的边界；

第一天线簇，其安装在所述车辆的所述外部并配置为使用覆盖频带信号以覆盖频带蜂窝电话频率操作；以及

第二天线簇，其设置在所述车辆的所述内部并配置为使用容量频带信号以容量频带蜂窝电话频率操作。

2.根据权利要求1所述的车辆，其中所述第一天线簇构成所述车辆的整个外部蜂窝天线。

3.根据权利要求2所述的车辆，其中所述第一天线簇设置在安装到位于所述车辆的所述外部的所述车辆主体的防水壳体中。

4.根据权利要求1所述的车辆，进一步包括第三天线簇，其设置在所述车辆的所述内部并配置为以所述覆盖频带蜂窝电话频率操作。

5.根据权利要求1所述的车辆，其中所述覆盖频带蜂窝电话频率低于约2GHz。

6.根据权利要求5所述的车辆，其中所述容量频带蜂窝电话频率低于约2GHz。

7.根据权利要求1所述的车辆，进一步包括配置为解调所述容量频带信号和所述覆盖频带信号的远程信息处理单元，其中所述远程信息处理单元与所述第一天线簇和所述第二天线簇通信地耦合。

8.根据权利要求7所述的车辆，进一步包括耦合在所述第一天线簇和所述远程信息处理单元之间的传输电缆。

9.一种车辆中的电子通信的方法，所述方法包括：

采用第一天线簇接收和发送覆盖频带信号，所述第一天线簇安装在所述车辆的外部并配置为以覆盖频带蜂窝电话频率操作；以及

采用第二天线簇接收和发送容量频带信号，所述第二天线簇设置在所述车辆的所述内部并配置为以容量频带蜂窝电话频率操作。

10.一种车辆通信系统，其包括：

第一天线簇，其配置为安装在所述车辆的所述外部并使用覆盖频带信号以覆盖频带蜂窝电话频率操作；以及

第二天线簇，其配置为设置在所述车辆的所述内部并使用容量频带信号以容量频带蜂窝电话频率操作。