CN109565520B - 具有不同lte等级的两个调制解调器的机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车(10)的移动无线电设备(15)，其中移动无线电设备(15)被设置用于提供与移动无线电网络(11)的无线电连接(12)，移动无线电设备(15)的控制装置(21)被设置用于在基础模式(M1)中借助于基础调制解调器电路(19)通过无线电连接(12)发送和/或接收数据(13)，该基础调制解调器电路(19)提供预先规定的基础比特率(B1)。本发明提出，提供附加调制解调器电路(20)，该附加调制解调器电路提供比基础比特率(B1)小的低比特率(B2)以用于通过无线电连接(12)传输数据(13)，其中控制装置(21)被设置用于识别至少一个预先规定的转换事件(22)并在识别出转换事件(22)时从基础模式(M1)转换成附加模式(M2)，在该附加模式中控制装置(21)借助于附加调制解调器电路(20)发送和/或接收数据(13)。

Description

具有不同LTE等级的两个调制解调器的机动车
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的移动无线电设备。借助于该移动无线电设备可以提供或建立与移动无线电网络的无线电连接。为传输数据而设有基础调制解调器电路，例如用于根据等级4(CAT-4)或更高的等级(CAT-5、CAT-6……)的LTE(Long Term Evolution(长期演进))标准的传输。本发明还涉及一种用于运行移动无线电设备的方法。调制解调器电路的简称是调制解调器(Modulation-Demodulation(调制-解调))。
背景技术
借助于移动无线电设备的调制解调器电路可以通过无线电连接传输数字数据、即比特或比特序列，这通过：在发送时通过调制将数据加载到具有固定的载波频率的载波信号上，在接收时通过解调将数据从载波信号中提取出来。根据调制解调器电路的设计方案得到在传输数字数据时的其他传输率。通过调制解调器电路例如确定：数字数据以什么形式通过正交振幅调制(QAM)传输和/或可以捆绑多少不同载波频率的信道以用于传输。例如从文献KR20090061224A中已知对这种调制解调器电路的描述。
由于调制解调器电路的运行需要电能，而当机动车停放时该调制解调器电路原则上是切断的。由此不再能例如为了机动车的控制器的软件更新而从外部通过无线电连接来连接机动车。从文献KR20160046191A中对此公开了，在机动车的停放状态中根据车辆电池的状态继续运行调制解调器电路。
从文献KR20070006139A中已知，在机动车的内燃机关闭时周期性地激活调制解调器电路。以此可以在预先规定的时间间隔内再次与机动车建立无线电连接。
在无线电连接微弱的情况下，可以通过基站向移动无线电设备传输控制信号，移动无线电设备通过该控制信号增强其发送信号，这也扩大了发送范围。
从文献US 2015/0222553 A1中已知一种用于通过不同的数据信道向机动车传输移动无线电数据的方法。待传输的数据借助于所谓的流量整形被分配至不同的信道上，以便不会由于较低优先级的数据阻挡需要最高传输率的数据。可以通过同时提供不同的无线电连接或在现有的无线电连接中预留多个信道，来提供不同的信道。
从文献US 2007/0190950 A1中已知一种能够通过移动无线电连接的语音信道既传输语音又传输数据的方法，由此可以在呼叫期间在呼叫中心中也传输设备数据。为了获得所使用的语音信道的尽可能大的带宽，在建立移动无线电连接时设置相应的控制比特。为现有的无线电连接确定数据率，该数据率是建立语音信道的前提条件。由此通过调整语音编码的方式改变该数据率。
发明内容
本发明的目的是，使机动车中的移动无线电设备能够适配于可供使用的电功率和/或适配于无线电线路的情况。
上述目的通过一种用于机动车的移动无线电设备以及一种用于运行机动车的移动无线电设备的方法实现。
通过本发明提供一种用于机动车的移动无线电设备。该移动无线电设备被设置用于提供与移动无线电网络的无线电连接。这可以以已知的方式一方面通过借助于发射器和接收器来运行天线和/或另一方面通过运行所谓的协议栈、例如LTE协议栈来实施，以用于管理移动无线电连接。为了在天线和协议栈之间传输数据，在发送时需要调制，而在接收时需要解调，以便使(在发送时)提供或(在接收后)需要数字数据的基带与移动无线电信道的载波频率联接。为此移动无线电设备的控制装置被设置用于在基础模式中借助于移动无线电设备的基础调制解调器电路通过移动无线电连接来发送和/或接收数据。该基础调制解调器电路是一种调制解调器。将该基础调制解调器电路设计成，提供预先规定的基础比特率作为用于通过无线电连接进行传输的传输率。
基础比特率越大，则这种基础调制解调器电路的电路消耗或电路复杂性也越大。传输率越大，则在基础调制解调器电路中为传输数据所需的电能或电功率也相应地越大。
为了减小例如在机动车停放运行时的能量需求，根据本发明提出，移动无线电设备包括另一调制解调器，即附加调制解调器电路，该附加调制解调器电路提供低比特率作为用于通过无线电连接传输数据的传输率，该低比特率小于所述的基础调制解调器电路的所述基础比特率。因此可以提出，附加模式的低比特率小于所述的基础模式的基础比特率的一半、特别是小于所述的基础模式的基础比特率的10％。
移动无线电设备的控制装置为此设置成，识别至少一个预先规定的转换事件并在识别出转换事件时由基础模式转换成附加模式，在该附加模式中控制装置借助于附加调制解调器电路发送和/或接收数据。替代于如在基础模式中使用的基础调制解调器电路，在附加模式中使用附加调制解调器电路来传输数据(发送和/或接收)。
除了提供原本的基础调制解调器电路外，还提供例如作为附加的或单独的芯片组的附加调制解调器电路。基础调制解调器电路和附加调制解调器电路也可以由公共的集成电路(IC-Integrated circuit(集成电路))来提供。也可以提供一个唯一的、公共的调制解调器电路，即一个公共的硬件来作为基础调制解调器电路和附加调制解调器电路，该硬件借助于配置数据和/或借助于操作软件交替地以基础模式和附加模式运行。因此当前对调制解调器电路的配置和/或编程分别得出基础调制解调器电路和附加调制解调器电路。附加调制解调器电路为传输预先规定的数据量所需求的能量小于基础调制解调器电路为传输相同数据量所需求的能量。原因是，附加调制解调器电路使用更低的传输率。因此可以例如通过使用成本较低的或较简单的正交振幅调制方式或通过完全放弃使用该正交振幅调制方式来降低能量需求。因此可以例如对于借助于基础调制解调器电路的基础模式规定64-QAM，而对于借助于附加调制解调器电路的附加模式可以放弃使用正交振幅调制方式。
通过本发明得到如下优点，在移动无线电设备中在其他构造相同的情况下通过提供附加调制解调器电路例如在机动车的停放阶段也能以较小的电功率需求继续进行发送操作和/或接收操作。
为了提供包括基础调制解调器电路和附加调制解调器电路的组合，提出，基础调制解调器电路和附加调制解调器电路分别是不同性能等级的LTE调制解调器电路。LTE调制解调器电路被划分为CAT-0至CAT-8等级。还有用于在所谓的物联网(IOT)中运行的设备的M等级和NB等级。这些性能等级例如可以在第三代合作伙伴项目(3GPP)中得以了解。
在此等级的顺序号越大，则所提供的传输率就越大。本发明所基于的认知是，相应的调制解调器电路的能量需求或功率需求也随着等级的顺序号升高。通过对具有不同性能等级的调制解调器电路进行组合可以提供基础模式和附加模式。
规定基础调制解调器电路的性能等级高于CAT-3，即例如是CAT-4、CAT-5或更高。因此在常规运行中，通过具有用于下行链路(接收)的100Mbit/s(兆比特每秒)或更高的传输率的LTE连接实现数据传输。在附加调制解调器电路方面规定性能等级CAT-1或CAT-0或用于辅助机器类型通信(机对机通信)的等级(例如CAT-M、CAT-M1、CAT-M0、或IEEE802.11ah)。特别是规定了NB-IOT技术(例如CAT-NB、CAT-NB1)。由此与基础模式相比，在附加模式中可以降低功率需求。
本发明还涉及有利的改进方案，通过这些有利的改进方案的特征可以得到附加的优点。
优选提出，附加调制解调器电路的有效带宽小于基础调制解调器电路的有效带宽。由此在附加模式中传输数据时减小了易受干扰性。还可以通过减小有效带宽增大作用范围，从而例如也能从移动无线电网络通过无线电连接来连接例如位于地下车库中的机动车。
优选提出，在附加调制解调器电路情况下提供的扩频/频谱扩展比在基础调制解调器电路情况下的扩频更大。由此也在增大移动无线电连接的作用范围的同时减小了易受干扰性。所述有效带宽是在所述扩频之前所使用的带宽。整体而言优选提出，附加或另选于扩频，在附加模式中调制方法和/或前向纠错(FEC-Forward error correction)和/或ARQ-协议(ARQ-Automatic repeat request(自动重发请求))与在基础模式中不同，由此在附加模式中的传输范围和/或链路预算(Leistungsübertragungsbilanz)比在基础模式中大。更大的传输范围的优异之处特别是在于，在环境噪声保持不变的情况下，与基础模式相比，在附加模式下在相对于机动车更远的距离内产生预先规定的信噪比(SNR)和/或预先规定的传输错误率。链路预算被可以被称为“Link Budget(链路预算)”。该链路预算是一个特别是可以借助于性能等级M(Cat.M或CAT-M)以及也可以借助于NB-IOT-技术(NB-IOT-Narrowband Internet-of-Things(窄带物联网))改进的标准。
以所述方式根据转换事件实现从基础模式转换到附加模式，该转换事件由控制装置识别或探测。为了从基础模式转换到附加模式，移动无线电设备可以退出移动无线电网络、激活附加调制解调器电路、根据规定的性能等级加载作为软件协议栈的用于数据传输的协议栈，然后移动无线电设备通过附加调制解调器电路再次在移动无线电网络中登录。
一种实施形式提出，控制装置被设置用于，识别在比预先规定的最小持续时间更长的时间内未发生通过无线电连接传输使用数据/有效数据的情况以作为转换事件。即如果除了本就已知的用于管理无线电连接本身的控制数据或操纵数据本身外，没有通过无线电连接传输任何用于例如其他车辆部件的使用数据、例如语音数据或互联网数据，则可以规定，将控制装置转换到附加模式中。由此以有利的方式继续保持了移动无线电设备与移动无线电网络的连接，而不需要如运行基础模式所需的能量要求或性能要求。基础调制解调器电路可以无电流地接通或断开，这是因为通过附加调制解调器电路实现数据传输。
根据一改进方案可将控制装置设置成，识别紧急呼叫信号表明应通过无线电连接发出自动的紧急呼叫的情况以作为转换事件。该机制也被称为eCALL(紧急呼叫)。对于应发出自动的紧急呼叫的情况，有利的是，使用附加调制解调器电路的较大的作用范围，该附加调制解调器电路虽然具有较小的传输率(即低比特率)，但为此例如可以规定较小的有效带宽和/或较大的扩频，从而由此与基础模式相比增大了作用范围和/或对抗无线电连接的干扰的鲁棒性。
根据一改进方案将控制装置设置成，识别连接故障信号满足预先规定的中断标准的情况以作为转换事件，该连接故障信号表明无线电连接中断或无线电连接的连接建立失败。连接故障信号在现有技术中已知为无线链路失败(RLF)。如果存在所述故障之一，则可以通过移动无线电设备本身产生该连接故障信号。中断标准可以例如说明：连接故障信号在预先规定的时间段内产生的次数大于预先规定的最大数目。如果借助于针对较大的传输率(即基础比特率)的基础调制解调器电路不能可靠地运行无线电连接，则转换到附加模式，在该附加模式中使用较小的传输率、即低比特率，由此也得到鲁棒的移动无线电连接。
优选提出，控制装置被设置成，识别机动车已停放的情况以作为转换事件。这例如可以通过点火装置关闭信号来识别，该点火装置关闭信号可以由机动车中的移动无线电设备例如通过通信总线、例如CAN总线(CAN–Controller Area Network(控制器局域网络))接收。也可以提出，在接收到点火装置关闭信号后必须识别出预先规定的无点火装置信号的最短持续时间，由此从基础模式转换到附加模式。在机动车的停放运行中可以借助于附加调制解调器电路继续与机动车建立移动无线电连接，以便例如接收来自机动车的远程信息处理信号或机动车的GPS位置(GPS–Global positioning system(全球定位系统))和/或实施机动车控制器的远程维护、例如软件更新。可通过机动车中的控制装置识别的另一转换事件可以是，机动车的行驶速度在比预先规定的最小持续时间更长的时间内大于预先规定的阈值。因此如果机动车以大于由阈值所规定的速度行驶，则借助于附加调制解调器电路运行具有较小传输率的移动无线电连接，由此该移动无线电连接例如对于多普勒效应更具鲁棒性。该阈值可以例如位于大于150km/h的范围内。
通过运行根据本发明的移动无线电设备得到根据本发明的方法。通过根据本发明的移动无线电设备以本就已知的方式提供与移动无线电网络的无线电连接。为了传输数据，移动无线电设备的控制装置通过无线电连接在基础模式中借助于基础调制解调器电路以预先规定的基础比特率发送和/或接收数据。如果控制装置识别至少一个预先规定的转换事件，则控制装置在识别出转换事件的情况下从基础模式转换到附加模式，在该附加模式中控制装置通过无线电连接不是借助于基础调制解调器电路、而是借助于附加调制解调器电路以小于基础比特率的低比特率发送和/或接收数据。由此根据至少一个转换事件以不同的传输率进行传输，为此在移动无线电设备中提供两个不同的调制解调器电路。
本发明还包括根据本发明的方法的改进方案，其具有已经结合根据本发明的移动无线电设备的改进方案进行描述的特征。因此，这里不再描述根据本发明的方法的相应的改进方案。
附图说明
下面描述本发明的实施例。对此唯一的附图(图)示出根据本发明的移动无线电设备的一个实施形式的示意图。
具体实施方式
以下说明的实施例是本发明的优选实施形式。在实施例中，实施形式的所述组成部分分别构成了本发明的各单独的、可视为彼此独立的特征，这些特征也彼此独立地改进本发明，并且因此也单独地或以与示出的组合不同的组合被视为本发明的组成部分。此外，所描述的实施例还可以通过本发明的已经描述的其他特征来补充。
附图示出机动车10的两种不同的运行模式，即基础模式M1和附加模式M2。机动车10可以与移动无线电网络11建立用于传输数据13的移动无线电连接或简而言之建立无线电连接12。该无线电连接12可以被提供在移动无线电网络11的基站14与机动车10的移动无线电设备15之间。通过移动无线电设备15可以联接机动车的天线16和控制器17。控制器17可以例如是信息娱乐系统(Information-Unterhaltungssystem(信息-娱乐系统))的组成部分。控制器17可以借助于移动无线电设备15与移动无线电网络11交换使用数据，也就是说，至少部分发送和/或接收使用数据18。使用数据18是数据13的一部分。
移动无线电设备15可以为了调制待发送的数据13和/或解调接收到的数据13而具有两个调制解调器电路，这两个调制解调器电路可以交替地被运行：在基础模式M1中可以使用基础调制解调器电路19，在附加模式M2中可以运行附加调制解调器电路20。在此期间相应的另外的调制解调器电路19、20可以被断开。
移动无线电设备15的控制装置21可以在调制解调器电路19、20之间切换。调制解调器电路19、20可以分别是例如在现有技术中可以供不同调制方法使用的芯片组。这两个调制解调器电路19、20也可以作为一个公共的集成电路来提供。也可以设置一个唯一的调制解调器电路，该调制解调器电路借助于配置数据和/或借助于运行软件交替地在基础模式M1和附加模式M2中运行。控制装置21可以例如包括电子电路和/或微控制器。
基础调制解调器电路19可以例如是LTE调制解调器，该LTE调制解调器具有在高于CAT-3范围中的性能等级、即例如CAT-4、CAT-5、CAT-6、CAT-7、CAT-8、……或CAT-16。由此提供得到基础比特率B1的传输率，其中该比特率B1可以大于或等于100Mbit/s。
附加调制解调器电路20可以具有与低比特率B2相对应的传输率，该低比特率B2比基础比特率B1小。该附加调制解调器电路20可以为此例如提供根据LTE标准的性能等级CAT-M或CAT-M1或CAT-M0或CAT-1或CAT-0。
由于附加调制解调器电路20提供M等级的性能等级，机动车10起到如同所谓的物联网的参与者的作用。这使得能够在停放时间较长时使机动车10的远程信息处理装置、即例如控制器17持续运行。此外，与之伴随的窄带技术(所谓的窄带物联网技术)还提高了无线电连接12的作用范围，从而机动车10即使例如位于地下车库中也是可从移动无线电网络11出发连接到的和/或能够连接到移动无线电网络。
因此基础调制解调器电路19专用于以高的基础比特率进行数据传输，但它为此也需要比附加调制解调器电路20更大的运行电流和/或静态电流(待机电流)。而附加调制解调器电路20相比之下则可以提供更大的无线电作用范围，并且即使机动车例如停放在地下车库中也可以提供移动无线电连接12，而这通过基础调制解调器电路19是不能实现的。此外运行电流和/或静态电流比在基础调制解调器电路19的情况下更小。
控制装置21可以根据能够被控制装置21识别到的转换事件22在基础调制解调器电路19与附加调制解调器电路20之间进行转换。为了接收可以表明转换事件22的相应事件信号23，控制装置21可以例如连接到机动车10的通信总线24上。通信总线24可以例如是CAN总线。
通过事件信号23可以例如表明：机动车10的点火装置是否被打开和/或是否被关闭，是否应发出紧急呼叫(eCALL)和/或机动车10以何种行驶速度行驶。附加或另选地，控制装置21还可以监控：从何时开始就不再通过移动无线电设备15传输使用数据18。如果在某一预先规定的最小持续时间内没有发生使用数据18的发送和/或接收，就可以从基础模式M1转换到附加模式M2。该最小持续时间可以例如大于1小时，特别是位于从一小时至48小时的范围内。附加或另选地，可以在机动车的停放阶段转换到附加模式M2。
也可以监控：移动无线电设备15的连接故障信息是否表明移动无线电连接12终止或中断或可能未建立。然后也可以转换到附加模式M2。
因此可以在基础模式M1运行时根据外部的载波(信号)或触发(信号)、即例如事件信号23或发送的使用数据18的量或连接故障信号，来通过移动无线电设备15将机动车10从移动无线电网络11退出登录或解除联接，然后改变移动无线电设备15的配置，从而激活附加调制解调器电路20并提供相应的协议栈，随后再借助于附加调制解调器电路20建立无线电连接12，就是说，移动无线电设备15再次在移动无线电网络11中登录。优选使用同一移动无线电网络。
如果识别预先规定的返回切换事件，即例如机动车在停放阶段后重新起动和/或行驶速度在预先规定的持续时间之前降到阈值之下和/或传输了预先规定的最小量的使用数据18，则可以从附加模式M2返回到基础模式M1，从而再次使用基础调制解调器电路19代替附加调制解调器电路20来传输数据13。因此再次提供基础比特率。
总之示例示出，通过本发明如何能够为移动无线电设备提供作为附加模式的低能耗待机模式。

Claims (8)

1.一种用于机动车(10)的移动无线电设备(15)，其中该移动无线电设备(15)被设置用于提供与移动无线电网络(11)的无线电连接(12)，移动无线电设备(15)的控制装置(21)被设置用于在基础模式(M1)中借助于基础调制解调器电路(19)通过无线电连接(12)发送和/或接收数据(13)，该基础调制解调器电路(19)提供预先规定的基础比特率(B1)，其特征在于，提供附加调制解调器电路(20)，该附加调制解调器电路提供比基础比特率(B1)小的低比特率(B2)以用于通过无线电连接(12)传输数据(13)，其中控制装置(21)被设置用于识别至少一个预先规定的转换事件(22)并在识别出转换事件(22)时从基础模式(M1)转换成附加模式(M2)，在该附加模式中控制装置(21)借助于附加调制解调器电路(20)发送和/或接收数据(13)，其中基础调制解调器电路(19)和附加调制解调器电路(20)分别是不同的性能等级的LTE调制解调器电路，在此基础调制解调器电路(19)的性能等级高于CAT-3，附加调制解调器电路(20)的性能等级是CAT-1或CAT-0或用于辅助机器类型通信的等级之一，其中，所述控制装置(21)被设置成，识别机动车(10)已停放的情况以作为转换事件(22)，该情况可以通过点火装置关闭信号来识别，在此提出，在接收到点火装置关闭信号后必须识别出预先规定的无点火装置信号的最短持续时间，由此从基础模式转换到附加模式。
2.根据权利要求1所述的移动无线电设备(15)，其特征在于，附加调制解调器电路(20)的有效带宽小于基础调制解调器电路(19)的有效带宽。
3.根据权利要求1或2所述的移动无线电设备(15)，其特征在于，在附加模式(M2)中的扩频大于在基础模式(M1)中的扩频，和/或在附加模式中调制方法和/或前向纠错和/或ARQ-协议与在基础模式中不同，由此在附加模式(M2)中的传输范围和/或链路预算比在基础模式(M1)中大。
4.根据权利要求1或2所述的移动无线电设备(15)，其特征在于，控制装置(21)被设置用于，识别在比预先规定的最小持续时间更长的时间内未发生通过无线电连接(12)传输使用数据(18)的情况以作为转换事件(22)。
5.根据权利要求1或2所述的移动无线电设备(15)，其特征在于，控制装置(21)被设置用于，识别紧急呼叫信号表明应通过无线电连接(12)发出自动的紧急呼叫的情况以作为转换事件(22)。
6.根据权利要求1或2所述的移动无线电设备(15)，其特征在于，控制装置(21)被设置用于，识别连接故障信号满足预先规定的中断标准的情况以作为转换事件(22)，该连接故障信号表明无线电连接(12)中断或连接建立失败。
7.根据权利要求1或2所述的移动无线电设备(15)，其特征在于，控制装置(21)被设置用于，作为转换事件(22)识别：机动车(10)的行驶速度在比预先规定的最小持续时间更长的时间内大于预先规定的阈值。
8.一种用于运行机动车(10)的移动无线电设备(15)的方法，其中通过移动无线电设备(15)提供与移动无线电网络(11)的无线电连接(12)，移动无线电设备(15)的控制装置(21)通过无线电连接(12)在基础模式(M1)中借助于基础调制解调器电路(19)以预先规定的基础比特率(B1)发送和/或接收数据(13)，其特征在于，控制装置(21)识别至少一个预先规定的转换事件(22)并在识别出转换事件(22)的情况下从基础模式(M1)转换到附加模式(M2)，在该附加模式中控制装置(21)通过无线电连接(12)借助于附加调制解调器电路(20)以比基础比特率(B1)小的低比特率(B2)发送和/或接收数据(13)，其中基础调制解调器电路(19)和附加调制解调器电路(20)分别是不同的性能等级的LTE调制解调器电路，在此，基础调制解调器电路(19)的性能等级高于CAT-3，附加调制解调器电路(20)的性能等级是CAT-1或CAT-0或用于辅助机器类型通信的等级，其中，所述控制装置(21)被设置成，识别机动车(10)已停放的情况以作为转换事件(22)，该情况可以通过点火装置关闭信号来识别，在接收到点火装置关闭信号后必须识别出预先规定的无点火装置信号的最短持续时间，由此从基础模式转换到附加模式。
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