УСТРОЙСТВО И СПОСОБ СВЯЗИ
DEVICE AND COMMUNICATION METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к технологиям связи, применяемым, в частности, на транспортных средствах.
Более конкретно, оно касается устройства и способа связи, а также соответствующего транспортного средства.
Уровень техники
В системах связи при помощи электромагнитных волн все чаще применяют решения типа МIМО (от “многоканальный вход – многоканальный выход”), согласно которым сигналы, принимаемые соответственно множеством антенн, комбинируют таким образом, чтобы получить поток данных, передаваемый с более высокой скоростью передачи или имеющий улучшенное отношение сигнал-шум по сравнению с классическими решениями, в которых задействована только одна антенна.
Вместе с тем, использование по меньшей мере двух антенн приводит к увеличению места, необходимого для размещения системы, что создает проблему, в частности, в случае, когда эту систему необходимо разместить на транспортном средстве. Действительно, в этом контексте стараются ограничить пространство, используемое каждым функциональным средством транспортного средства.
Раскрытие изобретения
В этом контексте настоящим изобретением предложено устройство связи для транспортного средства, содержащее внутреннюю антенну, внешнюю антенну и электронную схему, содержащую первый контактный вывод, второй контактный вывод, и блок обработки, выполненный с возможностью производить поток данных посредством комбинирования первых сигналов, принимаемых на первом контактном выводе, и вторых сигналов, принимаемых на втором контактном выводе, отличающееся тем, что содержит переключатель, выполненный с возможностью переключения между первой конфигурацией, в которой первый контактный вывод соединен с внешней антенной, а второй контактный вывод соединен с внутренней антенной, и второй конфигурацией, в которой первый контактный вывод соединен с внутренней антенной, и тем, что электронная схема содержит блок передачи, выполненный с возможностью генерирования электрического сигнала на первом контактном выводе.
Использование внутренней антенны и внешней антенны позволяет распределить необходимое место внутри и снаружи транспортного средства. Таким образом, внутреннюю антенну, обычно используемую в качестве аварийной антенны, используют также во время нормальной работы.
Кроме того, использование внутренней антенны и внешней антенны позволяет добиться хорошего пространственного разнесения, в частности, за счет изоляции, обеспечиваемой стенкой транспортного средства (или крышей транспортного средства, что будет показано ниже).
В связи с этим можно отметить, что асимметрия расположения антенн не создает проблем, как это можно было бы предположить.
Кроме того, предложенное решение обеспечивает оптимальную передачу, когда работает внешняя антенна, и одновременно делает возможной передачу при помощи внутренней антенны, если внешняя антенна вышла из строя, например, в случае ДТП, что представляет особый интерес, в частности, для обеспечения срочного вызова.
Как будет более понятно из представленного ниже примера выполнения, первый контактный вывод работает на передачу и на прием, тогда как второй контактный вывод работает только на прием.
Согласно другим возможным отличительным признакам, рассматриваемым факультативно (и, следовательно, не являющимся ограничительными):
- устройство связи содержит блок управления, выполненный с возможностью переводить переключатель из первой конфигурации во вторую конфигурацию в случае неисправности внешней антенны;
- устройство связи содержит блок диагностики, выполненный с возможностью выдавать информацию о неисправности внешней антенны;
- блок управления выполнен с возможностью переводить переключатель из первой конфигурации во вторую конфигурацию при получении информации о неисправности;
- внутренняя антенна и внешняя антенна находятся с двух сторон от крыши транспортного средства;
- внутренняя антенна находится на расстоянии менее 5 см (и даже менее 2 см) от крыши транспортного средства;
- внутренняя антенна и электронная схема смонтированы на (одной) печатной схеме;
- на этой печатной схеме находится также вышеупомянутый переключатель;
- печатная схема расположена по существу параллельно крыше транспортного средства на расстоянии менее 5 см от крыши (например, печатная схема находится между крышей и обшивкой).
Изобретением предложено также транспортное средство, содержащее вышеупомянутое устройство связи.
Наконец, изобретением предложен способ связи, содержащий следующие этапы:
- производят поток данных путем комбинирования первых сигналов, принимаемых на первом контактном выводе электронной схемы, и вторых сигналов, принимаемых на втором контактном выводе электронной схемы, при этом переключатель находится в первой конфигурации, в которой первый контактный вывод соединен с внешней антенной транспортного средства, а второй контактный вывод соединен с внутренней антенной транспортного средства;
- при получении информации о неисправности внешней антенны подают команду на перевод переключателя во вторую конфигурацию, в которой первый контактный вывод соединен с внутренней антенной;
- при помощи блока передачи генерируют электрический сигнал на первом контактном выводе.
Вышеупомянутые факультативные отличительные признаки можно также применять к этому транспортному средству и к этому способу.
Подробное описание примера выполнения
Изобретение и его выполнение будут более понятны из нижеследующего описания, представленного в качестве не ограничительного примера со ссылками на прилагаемые чертежи.
На этих прилагаемых чертежах:
Фиг. 1 - схема бортовой системы, установленной на транспортном средстве и содержащей заявленное устройство связи.
Фиг. 2 - основные элементы такого устройства связи.
На фиг. 1 схематично представлена бортовая система, установленная на транспортном средстве 2 и находящаяся на уровне крыши 4 транспортного средства 2 (то есть на уровне верхней, как правило, металлической стенки, отделяющей внутреннее пространство или салон от наружного пространства транспортного средства 2).
Эта бортовая система содержит, с одной стороны, внешний узел 10, находящийся над крышей 4 транспортного средства 2, и, с другой стороны, телематический блок 20 (или TCU от “Telematic Control Unit”), расположенный под крышей 4 транспортного средства 2, в данном случае вблизи крыши и, следовательно, внутри транспортного средства 2.
Разумеется, несмотря на то, что в данном случае узел 10 называют внешним с учетом его расположения снаружи салона транспортного средства 2, этот узел может быть расположен внутри кожуха, например, из пластического материала.
В представленном примере внешний узел 10 заключен в кожух в виде “акульего плавника” (или “Shark Fin”), расположенный на крыше 4 транспортного средства 2.
Внешний узел 10 содержит первую печатную схему 12 и вторую печатную схему 14. В данном случае главная плоскость расположения первой печатной схемы 12 является по существу параллельной относительно крыши 4 транспортного средства 2, то есть является по существу горизонтальной; главная плоскость расположения второй печатной схемы 14 является перпендикулярной к крыше 4 транспортного средства и/или к первой печатной схеме 12, то есть является вертикальной. Таким образом, главное направление расположения второй печатной схемы 14 является вертикальным, при этом другое главное направление расположения второй печатной схемы 14 ориентировано в направлении движения транспортного средства 2 (что позволяет встроить ее в кожух в виде “акульего плавника”).
Внешний узел 10 содержит антенну 15, называемую в дальнейшем «внешней антенной» (внешней относительно транспортного средства 2), поскольку она находится снаружи салона транспортного средства 2, в данном случае над крышей 4 транспортного средства 2.
Внешняя антенна 15 в данном случае выполнена на второй печатной схеме 12. Как видно на фиг. 1, внешняя антенна 15 выполнена, например, в виде плоской антенны на второй печатной схеме 12.
Внешняя антенна 15 является сотовой антенной, то есть выполнена с возможностью передавать и принимать электромагнитные сигналы соответственно в направлении и от базовой станции сети сотовой связи, например, в диапазоне частот от 500 МГц до 5 ГГц (на практике этот диапазон может составлять от 700 МГц до 2,6 ГГц).
В данном случае описание ограничено элементами, необходимыми для понимания изобретения, но на практике внешний узел 10 может включать в себя другие компоненты, используемые другими функциональными средствами транспортного средства.
Присутствие только одной внешней антенны 15 для описанного в данном случае функционального средства связи (что будет показано в дальнейшем тексте описания) позволяет также оптимизировать свободное пространство для других функциональных средств.
Телематический блок 20 (например, выполненный в виде телематической коробки) содержит печатную схему 21, на которой находятся электронная схема 24 связи (иногда называемая NAD (устройство доступа к сети от “Network Access Device”), внутренняя (по отношению к транспортному средству 2) антенна 25 и переключатель 22.
Внутренняя антенна 25 выполнена, например, в виде одночиповой антенны (или “chip antenna”) на печатной схеме 21. В варианте внутренняя антенна 25 может быть вынесена на кронштейн из пластмассы, соединенный с телематической коробкой. Согласно другому варианту, внутренняя антенна 25 может быть выполнена посредством металлизации на телематической коробке. В этих различных случаях внутренняя антенна 25 встроена в телематическую коробку и электрически соединена с электронной схемой 24.
Внутренняя антенна 25 тоже является сотовой антенной, то есть выполнена с возможностью передавать и принимать электромагнитные сигналы соответственно в направлении и от базовой станции сети сотовой связи, например, в диапазоне частот от 500МГц до 5 ГГц (на практике этот диапазон может составлять от 700 МГц до 2,6 ГГц).
Соответствующие соединения и работа электронной схемы 24 связи и переключателя 22 описаны ниже со ссылками на фиг. 2.
На практике телематический блок 20 установлен, например, между обшивкой и крышей 4 транспортного средства 2 (и в данном случае на расстоянии менее 2 см от крыши транспортного средства 2).
На фиг. 2 схематично показаны основные компоненты, обеспечивающие обмен данными через вышеупомянутую базовую станцию.
Электронная схема 24 связи содержит первый контактный вывод Р (или «главный контактный вывод»), второй контактный вывод D (или «разнесенный контактный вывод», блок 28 обработки, блок 26 передачи и блок 30 диагностики.
Блок 28 обработки выполнен с возможностью обрабатывать электромагнитные сигналы, принимаемые на антеннах 15, 25 при помощи так называемых технологий MIMO. Эту технологию применяют, в частности, в рамках стандарта LTE.
R
Таким образом, блок 28 обработки выполнен с возможностью производить поток F данных посредством комбинирования первых электрических сигналов, принимаемых на первом контактном выводе Р (и поступающих от одной антенны, что будет пояснено ниже), и вторых электрических сигналов, принимаемых на втором контактном выводе D (и поступающих от другой антенны, что будет пояснено ниже).
R
R
R
Производимый поток F данных может быть передан (например, через шину данных) в другие электронные компоненты 41, установленные на транспортном средстве 2, например, такие как бортовой компьютер или устройство телефонии (в этом случае поток F данных представляет собой голос собеседника), в данном случае согласно стандарту LTE, или в любое другое приложение, использующее поток F данных в режиме приема.
E
E
Блок 26 передачи выполнен с возможностью генерировать электрический сигнал на первом контактном выводе Р (соединенном с антенной, как будет показано ниже) в зависимости от потока F данных, предназначенных для передачи, чтобы генерировать (при помощи антенны, соединенной с первым контактным выводом Р) электромагнитный сигнал, представляющий собой этот поток F данных, для передачи на вышеупомянутую базовую станцию.
E
Полученный поток F данных может передаваться (например, через шину данных) от электронных компонентов 41, установленных на транспортном средстве 2.
Блок 30 диагностики измеряет напряжение, связанное с внешней антенной 15, которое в данном случае показывает в зависимости от своего значения либо нормальную работу внешней антенны 15, либо присутствие короткого замыкания или отсоединение внешней антенны 15. Таким образом, блок диагностики моет выдавать информацию I о неисправности, когда измеренное напряжение указывает на наличие короткого замыкания или на отсоединение, что происходит, в частности, когда внешняя антенна 15 неисправна (например, когда транспортное средство 2 попало в ДТП).
Как показано на фиг. 2, электронная схема 24 связи связана с внешней антенной 15 и с внутренней антенной 25 через переключатель 22.
Переключатель 22 может переключаться между двумя конфигурациями, например, по команде блока 35 управления, как было указано выше:
- первой конфигурацией (показана на фиг. 2 пунктирной линией), в которой первый контактный вывод Р соединен с внешней антенной 15 и второй контактный вывод D соединен с внутренней антенной 25; и
- второй конфигурацией (показана на фиг. 2 штриховой линией), в которой первый контактный вывод Р соединен с внутренней антенной 25 (при этом второй контактный вывод D может быть соединен с внешней антенной 15).
Действительно, в данном случае телематический блок 20 включает в себя вышеупомянутый блок 35 управления. Этот блок 35 управления принимает информацию I о неисправности, которую может выдавать блок 30 диагностики.
Блок 35 управления выполнен с возможностью управлять (посредством подачи командного сигнала С на переключатель 22) переключением переключателя 22 из первой конфигурации во вторую конфигурацию при получении информации I о неисправности.
В данном случае блок 35 управления показан отдельно от электронной схемы 24 связи, но на практике блок 35 управления может быть встроен в электронную схему 24 связи.
При нормальной работе переключатель 22 находится в первой конфигурации. Таким образом, первый контактный вывод Р получает сигналы, принимаемые внешней антенной 25, что позволяет блоку 28 обработки работать в соответствии с вышеупомянутой технологией MIMO.
R
В частности, блок 28 обработки производит поток F данных посредством комбинирования электрических сигналов, принимаемых на первом контактном выводе Р (от внешней антенны 15), и электрических сигналов, принимаемых на втором контактном выводе D (от внутренней антенны 25).
Разделение внешней антенны 15 и внутренней антенны 25 при помощи крыши 4 транспортного средства 2 обеспечивает также определенную изоляцию этих антенн 15, 25, что дает хорошее пространственное разнесение системы приема и улучшает таким образом ее характеристики.
При передаче сигналы, генерируемые блоком 26 передачи (на первом контактном выводе Р), передаются через внешнюю антенну 15, коэффициент усиления которой обычно превышает коэффициент усиления внутренней антенны 25.
В этой первой конфигурации переключателя 22, если обнаруживается неисправность внешней антенны 15 (например при неисправности внешней антенны 15 по причине ДТП), блок 30 диагностики 30 выдает информацию I о неисправности в блок 35 управления, и блок 35 управления подает команду на перевод переключателя 22 во вторую конфигурацию.
При этом первый контактный вывод Р соединяется с внутренней антенной 25, и электрические сигналы, генерируемые блоком 26 передачи (на этом первом контактном выводе Р), могут быть переданы при помощи внутренней антенны 25, несмотря на неисправность внешней антенны 15.
E
Например, эти электрические сигналы, генерируемые блоком 26 передачи, могут представлять собой поток F данных, генерируемый аварийным модулем 40, когда этот аварийный модуль 40 обнаруживает ситуацию ДТП транспортного средства 2 (например, при помощи акселерометра, установленного на транспортном средстве 2).
E
E
Такой аварийный модуль 40 обеспечивает, например, передачу потока F данных в соответствии с инициативой, называемой eCall: например, при передаче вышеупомянутый поток F данных содержит идентификатор транспортного средства 2 и/или данные геолокализации транспортного средства 2.
В предпочтительном варианте выполнения аварийный модуль обеспечивает также голосовой обмен между пассажиром или пассажирами транспортного средства и внешним оператором.
На уровне модуля 40 это предполагает использование потока данных при передаче через блок 26 передачи и при приеме через блок 28 приема, содержащего, кроме всего прочего, данные, представляющие собой голос собеседников. Предпочтительно голосовой обмен устанавливается с применением приложения телефонии при помощи антенны 15 или антенны 25, если обнаружена неисправность антенны 15.