CN117501644A - 至少一个无线移动设备与无线移动网络基站通信的方法和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将至少一个无线移动设备(1)与无线移动网络基站(2)通信的方法，其中，使用覆盖增强技术通信无线移动设备(1)与无线移动网络基站(2)之间交换的信息的至少一个部分。其特征在于，当存在需求情况时，无线移动设备(1)启用覆盖增强模式，其中无线移动设备(1)使用覆盖增强技术与无线移动网络基站(2)交换信息，并且在不同于需求情况的正常情况下终止覆盖增强模式。

Description

至少一个无线移动设备与无线移动网络基站通信的方法和 车辆

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述类型的用于将至少一个无线移动设备与无线移动网络基站通信的方法，以及一种具有至少一个无线移动设备的车辆。

背景技术

第三代伙伴关系项目(3GPP)是一个由标准化机构组成的全球合作项目，旨在实现无线移动通信的标准化。3GPP提供了技术规范，以如此精确的方式描述了无线移动通信技术的所有方面，使来自不同制造商的无线移动设备能够在全球所有无线移动网络中无错误地工作。由此定义的无线移动通信标准例如是GSM、UMTS或LTE。无线移动通信标准也被称为2G、3G和4G。随着发展的推进，也可以传输相对较高数量的数据，例如通过目前引入的5G无线移动通信标准。随着研究的进展和未来技术如6G、7G或后续无线移动通信标准的引入，预计通过移动无线通信发送的数据速率将进一步提高。

数据的传输需要有足够的无线信号强度。当无线移动设备到发射台的距离增加时，该无线移动信号逐渐减弱，直到该无线移动信号太弱而无法发送高数据流。如果有障碍物，如高层建筑、桥梁、山丘或树木，以及干扰源，如电磁辐射源，如变压器，位于无线移动设备和基站之间，则无线移动信号可能受到额外的影响。

为了在相对较弱的无线移动信号下确保无线移动设备和基站之间的成功通信，3GPP引入了所谓的覆盖增强技术。通过覆盖增强技术，可以在相对较大的地理有效距离内安全可靠地在相对较弱的无线移动信号的情况下以相对较低的数据速率进行交换。数据传输以相对较低的发射功率进行，因此消耗的电力很小。为了实现覆盖增强技术，相应的基站和无线移动设备必须具有特殊的发射及接收硬件。覆盖增强技术可以通过LTE-M、LTE-MTC或LTE-Cut-M实现，也可以通过LPWAN或NB-IoT等较新的标准实现。

使用覆盖增强技术增加的有效距离是基于重复传输相同的数据。无线移动设备和基站之间的无线移动信号越弱，就越需要重复，以确保两个通信参与者之间的数据传输成功。相同数据的重新传输占用可用带宽，这是数据速率相对较低的一个原因。因此，覆盖增强技术仅适用于即使在恶劣的接收情况下也必须可靠地传输相对较少的数据或低数据速率的应用。

这样的用例可以在汽车行业中找到。因此，随着数字化程度的提高，车辆也越来越多地联网，然后车辆能够通过车辆对车辆的接口与其他车辆交换数据，通过车辆对基础设施的接口与基础设施交换数据，或者通过车辆对网络的接口通过移动无线通信发送信息。如果这种具有通信能力的车辆在行驶路线上进入信号盲区，则由于接收质量太差，可能无法通过LTE或5G等常用的无线移动通信标准传输信息。然而，在覆盖增强技术的帮助下，可以确保无线移动设备和无线移动网络基站之间在更远的距离上进行成功的通信。

但由于数据速率降低，只能传输选定的信息。由于其重要性，以下信息可用于使用覆盖增强技术进行通信：车辆状态更新，用于打开或关闭车门的解锁或锁定命令，和/或车辆诊断数据。

从WO 2018/213166 A1中已知一种在使用覆盖增强技术时监控无线信号质量的方法。借助于该文献中描述的方法，改变覆盖增强水平，使得执行覆盖增强所需的数据速率最佳地适应于当前存在的接收信号强度。当无线移动设备移到远离无线移动网络基站时，选择高覆盖增强技术水平，这与待发送的无线移动信号的高重复率相关联。另一方面，当无线移动设备接近无线移动网络基站时，选择相对较低的覆盖增强技术水平，这与较低的数据重复率相关联。通过这种方式，可以节省网络通信资源，从而得到最佳利用。

发明内容

本发明的目的是给出一种用于将至少一个无线移动设备与无线移动网络基站通信的改进方法，其中允许通信参与者之间的高效和能量优化的通信。

根据本发明，该目的通过一种根据权利要求1的特征所述的、用于将至少一个无线移动设备与无线移动网络基站通信的方法，以及一种根据权利要求8的特征所述的、具有至少一个无线移动设备的车辆来实现。有利的设计方案和改进方案在从属权利要求中给出。

根据本发明，在一种上述类型的用于将至少一个无线移动设备与无线移动网络基站通信的方法中，当存在需求情况时，无线移动设备启用覆盖增强模式，在覆盖增强模式中，无线移动设备使用覆盖增强技术(也称为Coverage Enhancement)与无线移动网络基站交换信息，而在不同于需求情况的正常情况下终止覆盖增强模式。

借助于本发明的方法，能够在无线移动设备和无线移动网络基站之间进行特别高效和能量优化的通信。同时运行标准移动无线通信连接和保持通过覆盖增强技术进行的移动无线通信需要相对较高的能量。如果无线移动设备靠近无线移动网络基站，使得在两个通信参与者之间具有相对较高的接收信号强度，则不需要保持覆盖增强模式，因为要在两个通信参与者之间传输的数据可以通过诸如UMTS、LTE或5G的常用的无线移动通信标准传输，因此不必要为了通过覆盖增强技术来维持移动无线通信消耗电力。通过在这样的正常情况下关闭覆盖增强模式，无线移动设备因此通过降低能量消耗来节省电力。如果无线移动网络基站和无线移动设备之间的接收信号质量降低到无法通过常用的无线移动通信标准交换相关数据的程度，则通过在覆盖增强模式中使用覆盖增强技术来确保两个通信参与者之间的通信。

根据本发明方法的有利的改进方案，在下列情况下给出了这种需求情况：

-当无线移动设备和无线移动网络基站之间的无线移动信号的强度在规定的时间段内低于规定的最小值时；

-当无线移动设备接收到通过移动无线通信发送的需求指示时；

-当在无线移动设备的预测位置没有无线移动信号或无线移动信号不足以用于正常运行模式时；和/或

-当在正常情况下不能发出紧急呼叫时。

通过前面描述的需求情况，可以有针对性地，从而以节能的方式启用覆盖增强技术。例如，如果无线移动设备穿过盲区，则可以预期无线移动设备与无线移动网络基站之间的无线移动信号仅在短时间内低于规定的最小值，例如适合于通过常用的无线移动通信标准进行通信的值，这使得如果在该短时间内没有相关数据要传输，则启用覆盖增强技术变得多余。另一方面，如果盲区特别大，或者如果在通过盲区时需要发送相关数据，则启用覆盖增强技术以确保数据传输。借助于规定的时间段，可以定义待启用覆盖增强技术的时间间隔。例如，可以根据待传输相关数据的间隔来选择该时间间隔或该时间段。

借助于需求指示，还可以向无线移动设备发送启用覆盖增强技术的请求。通过这种方式，可以特别灵活地将无线移动设备置于覆盖增强模式中，从而满足需要。

如果已知无线移动设备的计划移动路径，则可以检查该移动路径上是否存在盲区。如果检测到这样的盲区，并且如果检测到足够大的盲区，使得低于通过无线移动信号的规定最小值规定的时间段较长，则也可以在早期，例如在无线移动设备的移动开始时启用覆盖增强技术。覆盖增强技术也可以在短时间内启用，例如在到达这样的盲区之前。例如，可以选择用于启用覆盖增强技术的最小时间值或到达盲区的最小距离。

通过这种方式，可以确保在任何时候都能够在无线移动设备和无线移动网络基站之间进行可靠的移动无线通信，因为无线移动设备和无线移动网络基站之间的通信链路在任何时候都不会中断。

在紧急情况下，也可能需要通过移动无线通信发出紧急呼叫。如果在正常情况下，通过常用的无线移动通信标准是不能的，则可以根据需要启用覆盖增强技术以传输紧急呼叫。这增加了实际传输紧急呼叫的可能性，从而及时启动适当的救援行动。

覆盖增强技术的启用通常可以通过将移动无线通信参数从无线移动网络基站传输到无线移动设备来实现，或者也可以通过PHY/MAC/RRC/PDCP中或类似PHY/MAC/RRC/PDCP中的用户特定信令来实现，或者也可以在应用级别上控制。

根据该方法的另一有利设计方案，需求指示的输出由无线移动设备的制造商、包括无线移动设备的装置的制造商和/或无线移动网络运营商发起。因此，无线移动设备的制造商或包括无线移动设备的装置的制造商以及无线移动网络运营商能够将无线移动设备置于覆盖增强模式。例如，包括无线移动设备的装置可以是车辆。因此，该装置的制造商可以是车辆制造商。

例如，如果车辆制造商在较长时间内没有从特定车辆接收到相关数据，则车辆制造商可以在通信链路再次足够稳定的情况下将需求指示发送到车辆的相应无线移动设备。由此，将车辆的无线移动设备置于覆盖增强模式，从而允许无线移动设备与车辆制造商之间进行更可靠的通信。

该方法的另一有利设计方案进一步规定，为了检查是否存在需要输出需求指示的情况，使用人工智能。通过使用人工智能，例如人工神经网络，可以特别可靠地识别需要发起需求指示的情况。例如，人工智能可以监控发生在无线移动设备和无线移动网络基站之间的通信，并且在检测到例如在接收信号强度中的特定模式之后，检测需求情况的存在。在此过程中，人工智能可由无线移动设备或包括无线移动设备的装置的制造商或无线移动网络运营商使用。在这种情况下，通常也可以在无线移动设备上或在包括无线移动设备的装置的计算单元上执行人工智能。因此，无线移动设备本身和/或计算单元可以输出需求指示。

根据该方法的另一有利设计方案，仅当需求指示的发起器被授权启动覆盖增强模式时，无线移动设备在接收到需求指示后才启动覆盖增强模式。这防止了覆盖增强技术被第三方、未经授权的用户，例如黑客等攻击者或服务器由于混淆而将需求指示发送到无线移动设备启用。

该方法的有利改进方案进一步规定，在无线移动设备中存储发起器的标识符，以便将其分类为被授权启动覆盖增强模式。在标识符的帮助下，特别容易检查需求指示的发起器是否被授权。例如，标识符可以是IMSI、IMEI、MSISDN、ICCID、SPID值等。该标识符也可以与需求指示一起传输到无线移动设备。此外，在将需求指示传输到无线移动设备之前，例如在无线移动设备的交付或制造时，可以在无线移动设备上设置该标识符。为此，标识符可以存储在诸如无线移动设备或计算单元的易失性或非易失性存储介质的存储单元上。

优选地，通过基于卫星或无人机的远程通信技术传输需求指示。基于无人机的远程通信是由至少一架无人机或无人机群创建的无线移动网络。通过至少一颗卫星和/或至少一架无人机，可以使用任何无线移动通信技术，如2G到5G或即将到来的无线移动通信标准，甚至WIFI或类似的无线电技术。卫星和/或无人机的使用使无线移动网络能够覆盖地球上相对不发达的地区。

在具有至少一个无线移动设备的车辆中，根据本发明，无线移动设备被设置为执行前述方法。车辆可以是任何车辆，如轿车、卡车、面包车、公共汽车等。车辆可以包括一个或多个无线移动设备。这些可以牢固地集成到车辆中，或者也可以与车辆一起运输，例如以移动终端设备的形式，例如智能手机等。例如，通过在车辆中设置这种无线移动设备，即使无线移动信号太弱，无法根据诸如2G到5G等的无线移动通信标准传输数据，也可以从车辆向车辆制造商传输车辆诊断数据、车辆状态更新等。因此，在覆盖增强技术的帮助下，以相对较低的数据速率实现了可靠的数据传输。因此，例如，即使在无线移动网络覆盖很差的情况下，车辆也可以通过无线移动设备接收到释放或锁定车门的命令。

根据车辆的有利设计方案，无线移动设备被设计为车辆远程通信单元。

优选地，无线移动设备被设置为在以下情况下启动或终止覆盖增强模式：

-行驶期间；

-停车期间；

-车门锁定时；和/或

-从待机模式退出。

因此，在不同的行驶情况下，无线移动设备能够启用或终止覆盖增强模式。此外，无线移动设备可以从待机模式唤醒车辆本身，或者至少唤醒车辆的计算单元，例如车辆子系统的控制设备。

附图说明

根据本发明的方法和车辆的其他有利的设计方案也通过在下文中参考附图更详细说明的实施例给出。

在附图中：

图1示出了在其路线上有不同强度的无线移动信号的车辆的示意性俯视图；

图2示出了根据本发明的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了车辆3的俯视图，该车辆3在路线5上通过不同的无线移动网络基站2的发射区域9。例如，无线移动网络基站2可以是地面地面站6、卫星7和/或无人机8。在此，由不同的无线移动网络基站2产生的发射区域9可以局部重叠或完全重叠。在由车辆3行驶的路线5的一部分上，有一个由图1中的阴影区域突出显示的盲区10，其中无线移动信号非常微弱，使得通过经过验证的无线移动通信标准如2G到5G或未来的无线移动通信标准如6G等与无线移动网络基站2通信是不可能的。在发射区域9中，用于数据传输的另一种无线电技术，例如广播或WIFI，也可以作为移动无线通信技术的代替或备选使用。

车辆3包括至少一个车辆远程通信单元4、至少一个计算单元11，以及至少一个用于执行车辆诊断的传感器12。通过传感器12产生的传感器数据在计算单元11上被处理，并通过车辆远程通信单元4经由无线移动通信传输到无线移动网络基站2。然后，传输到无线移动网络基站2的数据可以例如通过因特网传递给车辆制造商，以便车辆制造商评估数据或以其他方式进一步处理数据。通常，车辆3还可以具有多个车辆远程通信单元4或其他无线移动设备1，例如以诸如智能手机的移动终端13的形式。

当车辆3接近无线移动网络基站2的第一范围14.1时，由于用于数据传输的无线移动信号在第一范围14.1外面太弱，因此不再可能通过常用的无线移动通信标准从无线移动设备1传输数据。如果车辆3或计算单元11和/或无线移动设备1仍然需要发送相关数据，则存在使根据本发明无线移动设备1切换到使用覆盖增强技术与无线移动网络基站2交换数据的覆盖增强模式的需求情况。为此，无线移动网络基站2具有第二范围14.2，该第二范围14.2仍然可以使用覆盖增强技术进行数据传输。在图1的示例中，仅为图1左侧所示的地面基站6绘制了这样的第二范围14.2。然而，其他无线移动网络基站2也具有这样的第二范围14.2。

如果车辆3进入由卫星7服务的发射区域9，则不再存在执行基于覆盖增强技术的通信的需求情况。在这种情况下，存在一种正常情况，其中无线移动设备1切换到正常运行模式，在该模式下通信再次使用经过验证的无线移动通信标准进行。然后禁用使用覆盖增强技术的通信。因此，可以降低无线移动设备1的功耗，从而降低车辆3的功耗。

通过仅在需要的情况下启用覆盖增强技术，可以节省能源和通信带宽方面的资源。这使得车辆3的特别有效运行成为可能。

图2示出了根据本发明的方法的流程图。在方法步骤201中，车辆3启动并向目的地方向行驶。在方法步骤202中，监控由车辆3所包括的无线移动设备1和与由车辆3所包括的无线移动设备1通信的无线移动网络基站2之间通信的无线移动信号的强度。

在方法步骤203中，车辆3或计算单元11和/或无线移动设备1检查是否存在(在可选的未示出的方法步骤中)从无线移动设备1接收到的需求指示。

在方法步骤204中，对车辆3规划的路线5进行分析，其中，检查路线5上的网络覆盖是否存在任何盲区10。如果在这样的盲区10的行驶过程中需要传输相关数据，则存在需求情况。

在方法步骤205中，车辆3通过经过验证的无线移动通信标准发出紧急呼叫，但由于无线移动信号的信号强度不足，无线移动网络基站2无法接收到该紧急呼叫。方法步骤202至205的全部或部分可以依次执行和/或如图所示同时执行。所述方法步骤中的各个步骤也可以是可选的，因此可以省略。

在方法步骤206中，无线移动设备1或计算单元11检查是否存在需求情况。这意味着无线移动信号的信号强度在规定的时间段内或在规定的时间以上低于规定的最小值，从无线移动设备1接收到需求指示，在路线5上存在盲区10，或者具有不足以用于正常运行模式的无线移动信号，和/或在正常运行模式下紧急呼叫的发出是否不成功。

如果是这种情况，则在方法步骤207中，用于使用覆盖增强技术进行数据传输的覆盖增强模式被启用。另一方面，如果不是这样，则在方法步骤208中检查无线移动设备1和无线移动网络基站2之间的通信是否通过经过验证的无线移动通信标准存在或再次成为可能。如果是这种情况，则在方法步骤209中，终止覆盖增强模式，无线移动设备1切换回正常运行模式。在方法步骤210中，方法结束。例如，当到达车辆3的目的地时，可以是这种情况。然而，根据本发明的方法也可以在停放的车辆上继续运行。例如，如果车辆3停放在盲区10中，则可由此保持例如与车辆制造商的通信。

Claims (10)

1.一种用于将至少一个无线移动设备(1)与无线移动网络基站(2)通信的方法，其中，使用覆盖增强技术传输在所述无线移动设备(1)与所述无线移动网络基站(2)之间交换的信息的至少部分，

其特征在于，

当存在需求情况时，所述无线移动设备(1)启用覆盖增强模式，在覆盖增强模式中所述无线移动设备(1)使用覆盖增强技术与所述无线移动网络基站(2)交换信息，而在不同于需求情况的正常情况下终止所述覆盖增强模式。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

-当所述无线移动设备(1)和所述无线移动网络基站(2)之间的无线移动信号的强度在规定的时间段内低于规定的最小值时；

-当所述无线移动设备(1)接收到通过无线移动通信发送的需求指示时；

-当在所述无线移动设备(1)的预测位置没有无线移动信号或无线移动信号不足以用于正常运行模式时；和/或

-当在正常情况下不能发出紧急呼叫时，

给出需求情况。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述需求指示的输出由所述无线移动设备(1)的制造商、包括所述无线移动设备(1)的装置的制造商和/或无线移动网络运营商发起。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，为了检查是否存在需要输出所述需求指示的情况，使用人工智能。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，仅当所述需求指示的发起器被授权启用所述覆盖增强模式时，所述无线移动设备(1)在接收到所述需求指示后才启用所述覆盖增强模式。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述无线移动设备(1)中存储所述发起器的标识符，以便将所述发起器分类为被授权启用所述覆盖增强模式。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其特征在于，通过基于卫星或无人机的远程通信技术传输所述需求指示。

8.一种具有至少一个无线移动设备(1)的车辆(3)，其特征在于，所述无线移动设备(1)被设置为执行权利要求1至7中任一项所述的方法。

9.根据权利要求8所述的车辆(3)，其特征在于，所述无线移动设备(1)被设计为车辆远程通信单元(4)。

10.根据权利要求8或9所述的车辆(3)，其特征在于，所述无线移动设备(1)被设置为：

-在行驶期间；

-在停车期间；

-在车门锁定时；和/或

-从待机模式退出；

启用或终止所述覆盖增强模式。