電力線通信汽車網絡的制作方法
【專利說明】電力線通信汽車網絡
[0001]優(yōu)先級和交叉引用
[0002]本申請要求享有于2013年12月19日提交的、主題為“Powerline Communicat1nAutomotive Network”的序列號61/918，511的臨時提交的美國專利申請的權益，該申請在此全文通過引用并入本文。
技術領域
[0003]本發(fā)明總體涉及一種用于利用交通工具中的電力分布網絡在交通工具子系統(tǒng)之間進行通信的裝置和設備。
【背景技術】
[0004]現(xiàn)代交通工具(包括但不限于汽車、公交車、火車和飛機)由組多元件構成，諸如傳感器、開關、致動器、電動機、顯示器和娛樂功能。例如，圖1示出了示例性的交通工具組件，包括交通工具10、主布線線束(局部)20、鏡面電動機30、駕駛員門控制器40、窗戶電動機50、駕駛員門鎖傳感器節(jié)點和窗戶開關節(jié)點(內側)60、乘客門控制器70、窗戶電動機80、乘客門鎖傳感器節(jié)點和窗戶開關節(jié)點(內側)90、鏡面加熱器100、前門120以及乘客門IlOo
[0005]在1983年中研發(fā)了 CAN(控制器局域網絡)總線以允許不同的交通工具模塊通信。CAN總線使用四個專用布線，以及集電極開路接口，因此在電學上限制了其可以在總線上支持的裝置的數(shù)目。在現(xiàn)代交通工具中，可以存在多于70個必須連接的節(jié)點，并且CAN總線需要多個橋接的CAN網絡以便于超過電學限制。這導致額外的復雜性、花費和重量。

【發(fā)明內容】

[0006]一個實施例是包括實施第一通信協(xié)議的通信接口的電力線通信(PLC)設備，其包括通過交通工具的電力分布布線進行通信的收發(fā)器。第一通信協(xié)議包括電力線通信汽車網絡(PLCAN)定界符類型(DT) (PLCAN-DT)，以及在框架控制中的PLCAN變量長度字段，其包括有效載荷長度、使用的符號數(shù)目、PHY組塊(block)大小以及使用的副本數(shù)目，其中在網絡中使用廣播尋址以傳輸消息。
[0007]另一實施例是包括通過交通工具的電力分布布線以第一通信協(xié)議傳輸電力線通信(PLC)消息的方法。以第一通信協(xié)議傳輸電力線通信(PLC)消息包括傳輸PLC汽車網絡(PLCAN)定界符類型，傳輸在交通工具的電力分布布線之上重復傳輸PLC消息的次數(shù)，向第一用戶傳輸?shù)谝挥行лd荷，以及向第二用戶傳輸?shù)诙行лd荷。
【附圖說明】
[0008]為了更完整理解本發(fā)明及其優(yōu)點，現(xiàn)在結合附圖參考以下說明書，其中:
[0009]圖1示出了包括交通工具組件的示例性交通工具；
[0010]圖2示出了電力線通信(PLC)收發(fā)器體系結構的框圖；
[0011]圖3示出了根據(jù)一個實施例的電力線通信汽車網絡(PLCAN)幀格式的示例；
[0012]圖4示出了根據(jù)一個實施例的PLCAN MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元(MPDU)幀控制組塊的示例；
[0013]圖5示出了根據(jù)一個實施例的用于PLCAN MPDU幀控制組塊的定界符類型的表格；
[0014]圖6A和圖6B示出了根據(jù)一個實施例的用于PLCAN MPDU幀控制組塊的字段的表格；
[0015]圖7示出了根據(jù)一個實施例的具有固定寬度有效載荷的多用戶MPDU的示例；
[0016]圖8示出了根據(jù)一個實施例的具有可變寬度有效載荷的多用戶MPDU的示例；
[0017]圖9示出了典型PLC信號的時序圖；以及
[0018]圖10示出了根據(jù)一個實施例的示出了多用戶確認的PLCAN信號的時序圖。
【具體實施方式】
[0019]以下詳細討論實施例的制造和使用。然而應該知曉的是本公開提供了可以實施在大量各種具體上下文中的許多可應用的創(chuàng)新性概念。所述的具體實施例僅是對于制造和使用本發(fā)明的具體方式的示意說明，并且并未限制本發(fā)明的范圍。
[0020]將相對于具體上下文中的實施例描述本公開，也即用于經由交通工具的現(xiàn)有電力布線而在控制器之間通信的電力線通信(PLC)網絡的方法和設備。
[0021]如上所述，現(xiàn)代交通工具包括需要相互通信的許多元件，諸如傳感器、開關、致動器、電動機、顯示器和娛樂功能。在一些情形中，這些裝置可以根據(jù)功能和/或位置而在方便的組件中連接在一起。例如，所有門致動器(例如門鎖致動器)、開關(例如窗戶升/降開關90)、以及乘客門(例如110)的電動機(例如窗戶電動機80)均方便地連接至乘客門組件控制模塊(例如70)。乘客門組件控制模塊(例如70)典型地由微處理器(包括CPU)、存儲器、晶體、以及專用于子系統(tǒng)元件的接口/驅動器構成。門控制模塊也包含用以在其他子組件之間通信的通信控制器。例如，用以打開和閉合乘客窗戶的開關(例如60)可以位于駕駛員的門上并且由駕駛員門組件控制模塊(例如40)控制。在該示例中，乘客門模塊和駕駛員門模塊必須相互通信以完成該動作。
[0022]根據(jù)本公開，電力線通信(PLC)網絡用于經由交通工具現(xiàn)有的電力布線而在交通工具中所有控制器之間進行通信。在本公開中，網絡協(xié)議稱為電力線通信汽車網絡(PLCAN) ο
[0023]圖2示出了 PLC收發(fā)器體系結構的框圖。用于PLC的普通技術在共存并且可共同操作的標準中規(guī)定，諸如HomePlug Green PHY規(guī)范，HomePlug?AV規(guī)范和IEEE Std1901-2010?( “標準”)，其通過引用在此并入本文。HomePlug Green PHY?規(guī)范用于插入式電動交通工具DC充電系統(tǒng)，并且標準也用于家庭中以及由公司實體使用。因此，PLCAN應該與所包含的標準共存并協(xié)作以避免任何潛在的不利相互作用并且最大化應用機會。
[0024]HomePlug Green PHY(HPGP)小型-強健正交頻分多路復用(OFDM)(小型R0B0)模式限定了 136八位幀控制PHY協(xié)議數(shù)據(jù)單元(Prou)有效載荷，并且使用正交相移鍵控(QPSK)調制，917載波，7.56微秒的防護間隔，1/2渦輪卷積編碼，并且重復消息五次(使用強健OFDM) ROBO交織器，有時稱作“副本”功能)。指定該方式以提供最大的通信強健性并且噪音頻道中最長的可能范圍。因為其是小型以及強健的PPDU，其通常用于設置網絡，交換網絡管理消息，并且用于網絡信標通信。因為PLC是聯(lián)網技術，裝置的數(shù)目受限于網絡可尋址性，例如對于總共4，096個裝置而言，HomePlug Green PHY可以局部地尋址28(或256)個裝置和24(或16)個網絡。如在任何網絡中，局部節(jié)點的實際數(shù)目由于數(shù)據(jù)速率和延遲而受限于協(xié)議實際可以支持的業(yè)務量，但是這在汽車應用的范圍內是良好的。
[0025]然而，交通工具應用具有這些標準并未預期的不同需求集合。在PLCAN應用中，沒有隱藏的節(jié)點，網絡大小和配置結構是高度穩(wěn)定的，因此信道噪音特性和阻抗是高度穩(wěn)定的，并且業(yè)務負載是高度可預測的。因此，展示了對于該應用優(yōu)化了通信的創(chuàng)新性改變，并且也減小了每個汽車工業(yè)需求的成本和重量。
[0026]在優(yōu)選實施例中，小型ROBO模式在合適的時刻由PLCAN使用以與標準PLC網絡通話(相互操作)。然而，為了在交通工具控制模塊之間通信，使用了由新MPDU幀控制定界符類型(DT)、PLCAN-DT (參見圖4和圖5)構成的PLCAN協(xié)議。PLCAN-DT并未與標準PLC協(xié)議兼容。如果需要，則交通工具可以在協(xié)議之間切換。例如，當交通工具停放時可以使用PLC可兼容協(xié)議，但是當交通工具移動時可以使用PLCAN。在一些實施例中，協(xié)議的選擇可以取決于交通工具的位置，其可以基于交通工具的位置數(shù)據(jù)。協(xié)議自身也可以取決于交通工具的需求而改變。例如，如果后視相機需要傳輸圖像，則可以需要更高性能的通信，這可以要求使用其他通信協(xié)議參數(shù)。網絡也可以使用網絡ID和/或時分多址(TDMA)或頻分多址(FDMA)技術以建立具有不同的數(shù)據(jù)速率或延遲需求的獨立網絡。例如，具有其子組件的交通工具本體子系統(tǒng)、發(fā)動機控制子系統(tǒng)、娛樂子系統(tǒng)和防碰撞子系統(tǒng)可以具有不同的網絡需求，通過在交通工具電力分布系統(tǒng)內建立它們自有的私用網絡而最佳的尋址。
[0027]圖3示出了根據(jù)一個實施例的PLCAN幀格式的示例。PLCAN幀格式包括幀控制組塊和MDPU有效載荷。圖4示出了根據(jù)一個實施例的PLCAN幀控制組塊的示例。所示PLCAN幀控制組塊包括五個字段。這些字段是定界符類型(DT_PLCAN)、訪問字段(ACCESS)、短網絡標識符(SNID)、變量字段(VF-PLCAN)以及PLCAN幀控制組塊校驗序列(FCCS_PLCAN)。圖5示出了根據(jù)一個實