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  • 权利要求
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  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    本申请涉及一种通信模组，包括：LTE模块和GNSS芯片，LTE模块设置串口，GNSS芯片通过串口与LTE模块连接；通信模组配置有GNSS天线接口和GNSS天线，GNSS天线接口与GNSS天线连接，GNSS天线用于接收卫星信号，并通过GNSS天线接口将卫星信号传输至GNSS芯片；GNSS芯片对卫星信号进行处理得到定位数据，并通过串口传输至LTE模块，LTE模块将接收到的定位数据经由蜂窝网络上传至云端，实现了一个模组同时支持LTE网络通信功能和GNSS定位功能的效果。
    公开号:CN214338130U
    申请号:CN202120318400.2U
    申请日:2021-02-04
    公开日:2021-10-01
    发明作者:刘君；陈利欢
    申请人:Zhejiang Graffiti Intelligent Electronic Co ltd；
    IPC主号:H04W4-02
    专利说明:
    [n0001] 本申请涉及物联网技术领域，特别是涉及一种通信模组与通信系统。
    [n0002] 基于目前蜂窝网络技术的快速发展，GSM/GPRS等2G技术面临退网，越来越多的蜂窝物联网产品开始转用LTE Cat通信模组，LTE Cat模块可以沿用目前各国移动运营商现有的LTE 4G网络，从而实现蜂窝物联网从2G到4G的技术升级。其中的LTE Cat模块主要是由支持LTE Cat技术的处理器，电源管理芯片，射频功放，双工器，滤波器，射频开关和USIM卡等器件组成。
    [n0003] 现有方案受限于处理器能力和模组的面积，通常只能支持单一的LTE Cat 的网络通信功能，无法实现GNSS定位功能。
    [n0004] 本申请提供一种通信模组与通信系统，以至少解决相关技术中单一的LTE Cat.1模组仅支持网络通信功能，无法实现GNSS定位功能的问题。
    [n0005] 第一方面，本申请实施例提供了一种通信模组，所述通信模组包括：LTE 模块和GNSS芯片，所述LTE模块设置串口，所述GNSS芯片通过所述串口与所述LTE模块连接；所述通信模组配置有GNSS天线接口和GNSS天线，所述 GNSS天线接口与GNSS天线连接，所述GNSS天线用于接收卫星信号，并通过所述GNSS天线接口将所述卫星信号传输至所述GNSS芯片；所述GNSS芯片对所述卫星信号进行处理得到定位数据，并通过所述串口将所述定位数据传输至所述LTE模块，所述LTE模块将接收到的所述定位数据经由蜂窝网络上传至云端。
    [n0006] 在其中一些实施例中，所述LTE模块还包括电源管理芯片，所述电源管理芯片的一端与外部电源连接，所述电源管理芯片的另一端与所述GNSS芯片连接，用于给所述GNSS芯片供电。
    [n0007] 在其中一些实施例中，所述电源管理芯片包括第一电源支路和第二电源支路，所述第一电源支路与所述GNSS芯片的Core和IO接口连接，所述第二电源支路与所述GNSS芯片的BACKUP接口连接。
    [n0008] 在其中一些实施例中，所述通信模组还包括射频电路，所述射频电路包括低噪音放大器和滤波器，所述低噪音放大器的一端与所述滤波器的一端连接，所述低噪音放大器的另一端与所述GNSS天线连接，用于对所述GNSS天线接收的卫星信号进行信号放大处理并传输至所述滤波器；所述滤波器的另一端与所述GNSS芯片连接，用于对放大后的所述卫星信号进行滤波处理并传输至 GNSS芯片；GNSS芯片对所述卫星信号进行数据解调转变为所述定位数据。
    [n0009] 在其中一些实施例中，所述通信模组还包括复位电路，所述复位电路的一端与所述LTE模块连接，所述复位电路的另一端与所述GNSS芯片连接，用于在所述GNSS芯片出现故障时，所述LTE模块对UC6226CI芯片进行复位处理。
    [n0010] 在其中一些实施例中，所述通信模组还包括扩展接口，所述扩展接口包括 SDIO、SPI、I2S、I2C、UART、USB和USIM卡中的至少一个。
    [n0011] 在其中一些实施例中，所述LTE Cat.1模块内置有处理器芯片，所述处理器芯片通过所述串口与所述GNSS芯片连接，所述处理器芯片的型号为 UIS8910DM。
    [n0012] 在其中一些实施例中，所述LTE模块为LTE Cat.1模块。
    [n0013] 第二方面，本申请还提供了一种通信系统，所述通信系统包括上述的通信模组以及外置的主控MCU，所述主控MCU与所述通信模组USB通信连接或串口连接。
    [n0014] 第三方面，本申请还提供了一种通信系统，所述通信系统包括上述的通信模组，以及内置在所述通信模组的Open CPU固件。
    [n0015] 相比于相关技术，本申请实施例提供的通信模组，包括：LTE模块和GNSS 芯片，所述LTE模块设置串口，所述GNSS芯片通过所述串口与所述LTE模块连接；通信模组配置有GNSS天线接口和GNSS天线，所述GNSS天线接口与 GNSS天线连接，所述GNSS天线用于接收卫星信号，并通过所述GNSS天线接口将所述卫星信号传输至所述GNSS芯片；所述GNSS芯片对所述卫星信号进行处理得到定位数据，并通过所述串口将所述定位数据传输至所述LTE模块，所述LTE模块将接收到的所述定位数据经由蜂窝网络上传至云端，实现了一个模组同时支持LTE网络通信功能和GNSS定位功能的效果。
    [n0016] 本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
    [n0017] 此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
    [n0018] 图1为一个实施例中提供的传统的通信系统的架构图；
    [n0019] 图2为一个实施例中提供的通信模组的示意图；
    [n0020] 图3为一个实施例中提供的图2中通信模组的内部结构示意图；
    [n0021] 图4为另一个实施例中提供的图2中通信模组的内部结构示意图；
    [n0022] 图5为一个实施例中提供的图2中通信模组外部接口示意图；
    [n0023] 图6为一个实施例中提供的通信模组尺寸的示意图；
    [n0024] 图7为一个实施例中提供的通信模组管脚的示意图；
    [n0025] 图8为一个实施例中提供的通信系统的结构图；
    [n0026] 图9为另一个实施例中提供的通信系统的结构图。
    [n0027] 为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
    [n0028] 显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。
    [n0029] 在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本申请，在附图中仅仅示出了与本申请的部分实施例密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本申请的部分实施例关系不大的其他细节。
    [n0030] 另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”、“具有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的结构、模块、或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括有这种结构、模块、或者设备所固有的要素。
    [n0031] 本申请提供了一种通信模组，如图2所示，通信模组包括：LTE模块和GNSS 芯片，LTE模块设置串口，GNSS芯片通过串口与LTE模块连接；通信模组配置有GNSS天线接口和GNSS天线，所述GNSS天线接口与GNSS天线连接，所述GNSS天线用于接收卫星信号，并通过所述GNSS天线接口将所述卫星信号传输至所述GNSS芯片；GNSS芯片对卫星信号进行处理得到定位数据，并通过串口将定位数据传输至LTE模块，LTE模块将接收到的定位数据经由蜂窝网络上传至云端。
    [n0032] LTE模块可以是LTE Cat.X模块，本申请中，LTE模块以LTE Cat.1模块为例说明但并不对LTE模块的类型进行限制。LTE Cat.1模块具备一定的成本优势，例如网络建设上，现在LTE Cat.1模块可以无缝接入现有LTE网络当中，无需针对基站进行软硬件的升级，网络覆盖成本很低。LTE Cat.1模组主要是由支持LTE Cat.1技术的处理器，电源管理芯片、射频功放、双工器、滤波器、射频开关和 USIM卡等器件组成。
    [n0033] GNSS的全称是全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System)，它是泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统。
    [n0034] 传统地，受限于处理器能力和模组面积，通常只能支持单一的LTE Cat.1的网络通信功能，无法实现GNSS定位功能。在应用于需要GNSS定位的场景时，就需要额外增加GNSS模组，整体的系统架构参考图1，需要系统分别对LTE Cat.1模组和GNSS模组供电，同时主控MCU要通过两组通信接口对LTE Cat.1 模组和GNSS模组分别对接，占用了硬件的资源，软件也需要单独针对GNSS 模组进行设计。工作模式为主控MCU通过单独的串口获取GNSS模组的定位信息，然后通过主控MCU传输给LTE Cat.1模组，由LTE Cat.1模组通过蜂窝网络上传到后台服务器或云端。这样就增加了终端产品客户的开发难度，同时也增加了成本。
    [n0035] 与现有技术相比，本实用新型在常用的LTE Cat.1模组方案上只需要增加一颗GNSS芯片，通过串口和LTE Cat.1处理器进行内部通信。模组外部仅增加 GNSS天线接口，实现了一个模组同时支持LTE Cat.1和GNSS功能。通过上述方案，终端产品在设计应用时只需考虑其他系统MCU与模组本身的通信，GNSS 的定位数据内容可以直接通过LTE Cat.1模组经由蜂窝网络单独上传给后台服务器或云端，所有功能均内部集成，减少了开发设计的难度，同时也降低了成本。
    [n0036] 在其中一些实施例中，参考图4和图6，LTE模块还包括电源管理芯片，电源管理芯片的一端与外部系统电源连接，电源管理芯片的另一端与GNSS芯片连接，用于给GNSS芯片供电。本实施例中，GNSS芯片通过LTE模块供电，不需要系统分别对LTE模组和GNSS模组供电，从而不需要两路充电线路，节省了硬件资源。
    [n0037] 在其中一些实施例中，参考图4，电源管理芯片包括第一电源支路和第二电源支路，第一电源支路与GNSS芯片的Core和IO接口连接，第二电源支路与 GNSS芯片的BACKUP接口连接。
    [n0038] GNSS芯片的供电由电源管理芯片提供，通过两路电源来给GNSS芯片供电。第一电源支路为UC6226CI的Core和IO供电，这一路电源可以通过LTE Cat.1 模块的处理器来控制打开和关闭，模组需要定位时打开电源开关使GNSS芯片工作，不需要定位时关闭电源开关实现低功耗。第二电源支路为GNSS的 BACKUP供电，盖电源支路为常开电源，用于实现重启电源后GNSS芯片的热启动，从而加快定位速度。
    [n0039] 在其中一些实施例中，参考图3，通信模组还包括射频电路，射频电路包括低噪音放大器和滤波器，低噪音放大器的一端与滤波器的一端连接，低噪音放大器的另一端与GNSS天线连接，用于对GNSS天线接收的卫星信号进行信号放大处理并传输至滤波器；滤波器的另一端与GNSS芯片连接，用于对放大后的卫星信号进行滤波处理并传输至GNSS芯片；GNSS芯片对卫星信号进行数据解调转变为定位数据。
    [n0040] 卫星信号由天线接收后，经过低噪音放大器进行信号放大，再经过滤波器滤波后进入GNSS芯片，GNSS芯片对接收的信号进行数据解调后转变为数字信号。需要说明的是，滤波器和低噪器件的前后电路需要经过匹配调试，来提高模组的卫星信号接收性能。
    [n0041] 在其中一些实施例中，通信模组还包括复位电路，复位电路的一端与LTE 模块连接，复位电路的另一端与GNSS芯片连接，用于在GNSS芯片出现故障时，LTE模块对UC6226CI芯片进行复位处理。
    [n0042] 在其中一些实施例中，参考图5，通信模组还包括扩展接口，扩展接口包括 SDIO、SPI、I2S、I2C、UART、USB和USIM卡中的至少一个。
    [n0043] 在其中一些实施例中，参考图5，通信模组还支持可扩展的功能，包括设备充电、显示屏、摄像头、按键矩阵、麦克风、喇叭和MiscroSD存储卡等。
    [n0044] 在其中一些实施例中，LTE模块内置有处理器芯片，处理器芯片通过串口与GNSS芯片连接，处理器芯片的型号为UIS8910DM。
    [n0045] 本申请中，LTE模块的处理器采用型号为UIS8910DM的芯片，该芯片为紫光展锐推出的国内首款LTE Cat.1芯片。模组通过电源管理芯片供电，电源管理芯片的型号为UIP8910M，LTE Cat.1模块的其他器件包括功率放大器、双工器、射频开关、滤波器等，具体参见图3和图4。LTE Cat.1上行信号由处理器输出射频调制信号给功率放大器，功率放大器放大信号后接到不同频段的双工器，再接到射频开关通过天线发射信号。下行信号通过LTECat.1天线接收后通过射频开关区分频段后接到双工器，由双工器的接收端接到处理器解调。通过上述方案，模组可根据SIM卡输入的信息通过LTE Cat.1网络进行数据传输，在该网络模式下，数据的传输速率为上行5Mbps，下行10Mbps。
    [n0046] 本实用新型的LTE Cat.1处理器支持蓝牙4.2和WIFI SCAN通信技术，蓝牙4.2支持经典蓝牙和BLE蓝牙，射频信号通过滤波器进行滤波后通过天线进行收发。通过上述方案，模组可以支持使用手机或蓝牙网关对模组进行控制，同时支持涂鸦智能的蓝牙BLE配网技术对应用模组进行配网。WIFI SCAN支持 WIFI路由扫描，模组可以通过WIFI SCAN功能配合涂鸦智能室内定位技术实现室内定位。
    [n0047] 在其中一些实施例中，GNSS芯片的型号为UC6226CI。该芯片采用28nm 工艺和高效的PMU设计，兼具低功耗和极致小型化的特点，显著提升用户设备的续航能力。UC6226CI面向全球应用，支持GPS、GLONASS、北斗、Galileo，可多系统联合定位，支持多种SBAS信号接收处理，向用户提供快速、准确的高性能定位体验。
    [n0048] 可以理解的是，本实用新型采用的GNSS芯片为和芯星通的UC6226CI芯片，此外也可以采用其他厂家的GNSS芯片作为此方案的替代。
    [n0049] 本申请提供的通信模组，可以在通过LTE Cat.1网络进行数据传输的同时，还可以支持GNSS定位能力，同时配合WIFI SCAN技术，可以实现室内室外全场景的定位，室内和室外的定位数据通过模组经由蜂窝网络独立上传后台服务器或云端。客户在应用时可以配合其他系统MCU中控开发，亦可独立使用本模组开发，不增加产品的开发难度，并降低使用多个模组的成本。本实用新型将 LTE Cat.1与GNSS两种通信技术以及两种芯片平台放置到同一个模组内的创新应用，和所做的模组尺寸、连接方式的优化均在本申请的保护范围之内。
    [n0050] 本申请还提供了一种通信系统，如图6所示，通信系统包括和上述的通信模组以及外置的主控MCU，主控MCU与通信模组USB通信连接或串口连接。
    [n0051] 本申请提供的通信系统，终端产品在设计应用时只需考虑其他系统MCU与通信模组本身的通信，GNSS的定位数据内容可以直接通过LTE模组经由蜂窝网络单独上传给后台服务器或云端，所有功能都已经内部集成，减少了开发设计的难度，同时也降低了成本。
    [n0052] 本申请还提供了一种通信系统，如图7所示，通信系统包括上述的通信模组，以及内置在通信模组的Open CPU固件。
    [n0053] OpenCPU是一种以模块作为主处理器的应用方式，能够有效降低产品成本的现实优势。通信模块配合涂鸦云平台通过OpenCPU方式单独使用，不使用外部配置主控MCU,配合简单电路单独开发定位器等产品，可以简化用户对无线应用的开发流程，精简硬件结构设计，降低产品成本。
    [n0054] 本申请提供的通信模组尺寸的采用与目前市场常规的LTE Cat.1模组兼容，可以直接替换市场现有模组进行开发使用。具体尺寸如图8所示。需要说明的是，图8所示通信模组尺寸仅是举例说明，并不对通信模组的具体尺寸造成限制。
    [n0055] 通信模组的管脚定义如下表；
    [n0056]
    [n0057]
    [n0058]
    [n0059] 由上表可知，与常规LTE Cat.1模组对比，本申请提供的通信模组，LTE模块只增加了GNSS天线接口，其余设计都在通信模组内部完成。
    [n0060] 以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
    [n0061] 以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
    权利要求:
    Claims (10)
    [0001] 1.一种通信模组，其特征在于，所述通信模组包括：LTE模块和GNSS芯片，所述LTE模块设置串口，所述GNSS芯片通过所述串口与所述LTE模块连接；所述通信模组配置有GNSS天线接口和GNSS天线，所述GNSS天线接口与GNSS天线连接，所述GNSS天线用于接收卫星信号，并通过所述GNSS天线接口将所述卫星信号传输至所述GNSS芯片；所述GNSS芯片对所述卫星信号进行处理得到定位数据，并通过所述串口将所述定位数据传输至所述LTE模块，所述LTE模块将接收到的所述定位数据上传至云端。
    [0002] 2.根据权利要求1所述的通信模组，其特征在于，所述LTE模块还包括电源管理芯片，所述电源管理芯片的一端与外部电源连接，所述电源管理芯片的另一端与所述GNSS芯片连接，用于给所述GNSS芯片供电。
    [0003] 3.根据权利要求2所述的通信模组，其特征在于，所述电源管理芯片包括第一电源支路和第二电源支路，所述第一电源支路与所述GNSS芯片的Core和IO接口连接，所述第二电源支路与所述GNSS芯片的BACKUP接口连接。
    [0004] 4.根据权利要求1所述的通信模组，其特征在于，所述通信模组还包括射频电路，所述射频电路包括低噪音放大器和滤波器；所述低噪音放大器的一端与所述滤波器的一端连接，所述低噪音放大器的另一端与所述GNSS天线连接，用于对所述GNSS天线接收的卫星信号进行信号放大处理并传输至所述滤波器；所述滤波器的另一端与所述GNSS芯片连接，用于对放大后的所述卫星信号进行滤波处理并传输至GNSS芯片；GNSS芯片对所述卫星信号进行数据解调转变为所述定位数据。
    [0005] 5.根据权利要求1所述的通信模组，其特征在于，所述通信模组还包括复位电路，所述复位电路的一端与所述LTE模块连接，所述复位电路的另一端与所述GNSS芯片连接，用于在所述GNSS芯片出现故障时，所述LTE模块对GNSS芯片进行复位处理。
    [0006] 6.根据权利要求1所述的通信模组，其特征在于，所述通信模组还包括扩展接口，所述扩展接口包括SDIO、SPI、I2S、I2C、UART、USB和USIM卡中的至少一个。
    [0007] 7.根据权利要求1所述的通信模组，其特征在于，所述LTE模块内置有处理器芯片，所述处理器芯片通过所述串口与所述GNSS芯片连接，所述处理器芯片的型号为UIS8910DM。
    [0008] 8.根据权利要求1所述的通信模组，其特征在于，所述LTE模块为LTE Cat.1模块。
    [0009] 9.一种通信系统，其特征在于，所述通信系统包括和权利要求1至8任一项所述的通信模组以及外置的主控MCU，所述主控MCU与所述通信模组USB通信连接或串口连接。
    [0010] 10.一种通信系统，其特征在于，所述通信系统包括权利要求1至8任一项所述的通信模组，以及内置在所述通信模组的Open CPU固件。
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