CN112075095A - 用于车辆的信息娱乐系统的主单元、系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的信息娱乐系统的主单元，该主单元能与移动终端设备通过蓝牙连接耦合并且被配置成，在通电话期间在免提通话的情况下与通过蓝牙连接借助于免提规范耦合的移动终端设备通过另外的无线连接交换数字音频信号。

Description

用于车辆的信息娱乐系统的主单元、系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的信息娱乐系统的主单元/主机(Head Unit)，该主单元能与移动终端设备通过蓝牙连接耦合。本发明还涉及一种具有移动终端设备和车辆的信息娱乐系统的主单元的系统以及一种用于在移动终端设备与车辆的信息娱乐系统的主单元之间交换数字音频信号的方法。
背景技术
车辆的信息娱乐系统通常包括：主单元(Head Unit)，该主单元具有多个功能模块，如收音机、CD播放器、导航系统等；一个或多个与主单元连接的麦克风和扬声器；以及一个或多个用于将主单元与外部设备、例如移动终端设备有线地或无线地连接的接口。
文献US 2016/0095142 A1例如公开了一种用于在两个电子设备之间传输数据的方法，其中，数据在电子设备之间以优先级控制的方式通过两个电子设备的两个同时存在的无线连接进行传输。
信息娱乐系统的功能模块处理声学模拟的音频信号、例如车辆乘员的语音表达和/或数字音频信号、也就是说音频数据、例如CD的音乐数据，所述功能模块在越来越多的微型化努力的范围内大多时候借助于专用的高度集成的电路来实现。
文献WO 2012/64272 A2公开了一种这样的用于处理音频信号的集成电路、一种包括这样的集成电路的通信设备以及一种用于这种集成电路的控制方法。利用该集成电路，可以以多种方式将在多个信号输入端上输入的不同的模拟或数字的音频信号进一步处理成不同的模拟或数字的音频信号，并输出到多个信号输出端。
在车辆行驶期间，在车辆的内室中由于行驶噪声而通常存在不利的声学条件，所述声学条件可能妨碍或实际上阻止在车辆乘员之间的交谈。行驶噪声可以与车辆的类型和/或行驶速度、天气条件、在车辆的周围环境中的其它车辆或其它背景噪声相关。
特别地，由于坐在前座上的乘员通常将其脸部朝向前方并且不朝向后座上的乘员，因此在坐在车辆前座上的乘员与坐在车辆后座上的乘员之间的交谈变得困难，从而坐在后座上的乘员仅能间接地获得前座上的乘员的声学表达。
为了补救，文献WO 2008/061205 A1公开了一种用于机动车的集成的通信系统，该通信系统包括控制模块以及与控制模块连接的麦克风和扬声器，并且即使在困难的声学条件下也能确保特别是在坐在前座的车辆乘员与坐在后座的车辆乘员之间的改进的声学通信。这主要通过扬声器在车辆内室的后部区域中相对于车辆内室的前部区域提高输出音量来实现。
上述通信系统的控制模块可以容易地集成到车辆的信息娱乐系统的主单元中。由现代化信息娱乐系统的主单元通常提供的另一功能是在电话交谈期间的免提通话。这种免提通话特别是对于车辆的驾驶员来说是规定的，该驾驶员根据适用的规定在车辆行驶期间不允许手持移动电话。当然，所述的不利声学条件也会削弱免提通话功能。这些不利声学条件可以使车辆乘员的声学表达对于电话交谈的另一个交谈参与者相叠加并且部分地使其无法理解。
因此，文献DE 11 2010 005 020 T5公开了一种用于语音信号恢复的设备和方法。在此，设备的合成滤波器通过从语音信号编码簿组合宽带音位信号和音源信号来合成多个宽带语音信号。借助于失真评估单元选出合成的宽带语音信号中的一个，其相对于采样/扫描的窄带语音信号具有最小的失真。
大多时候，适合于通电话的移动终端设备通过蓝牙连接与信息娱乐系统的主单元耦合。为蓝牙标准分配有多个为不同目的而设置的通信协议。为了耦合移动终端设备，通常使用所谓的免提规范/免提协议(Hands Free Profile、HFP)，但是该免提规范为了实时地传输音频信号而仅保留特定的、相对小的最大带宽。相应地，在HFP的范围内可以传输最大采样频率/扫描频率仅为16kHz的数字音频信号，由此所传输的模拟声学语音信号的频谱根据所谓的反混叠定理而被限制到8kHz。这导致通过蓝牙连接传输的数字音频信号的音频质量降低。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种车辆的信息娱乐系统的改进的主单元，该主单元避免所描述的缺点并且利用通过蓝牙连接耦合的移动终端设备确保了更好的用于免提通话的音频质量。此外，本发明的目的是，实现一种改进的系统，该系统包括移动终端设备和车辆的信息娱乐系统的主单元，以及给出一种改进的用于在移动终端设备与车辆的信息娱乐系统的主单元之间交换数字音频信号的方法。
本发明的主题是一种用于车辆的信息娱乐系统的主单元(Head Unit)，该主单元能与移动终端设备通过蓝牙连接耦合。这种主单元安装在许多现代化车辆中，由此得到本发明的许多应用可能性。
根据本发明的主单元被配置成，与通过蓝牙连接耦合的移动终端设备通过另外的无线连接交换数字音频信号。另外的无线连接使数字音频信号摆脱了蓝牙标准HFP的带宽限制，因此在免提通话时能实现改进的音频质量。本领域技术人员可以理解，HFP将继续用于控制主单元和与主单元耦合的移动终端设备。
在一个实施方式中，该主单元具有用于所述另外的无线连接的无线电模块，特别是具有用于WiFi连接的WLAN模块，和/或具有用于移动无线电连接/移动通信连接的内部的移动无线电模块/移动通信模块。WLAN模块和内部的移动无线电模块两者提供了允许以高于16kHz的采样频率实时地交换数字音频信号的带宽。当无线电模块被设计为WLAN模块时，主单元可以与在车辆外部的固定的WLAN热点建立无线连接。
在另外的实施方式中，该主单元具有用于放大音频信号的放大器模块、用于处理音频信号的音频信号处理模块和用于控制音频信号处理模块的音频控制模块。音频处理模块可以包括多个音频编解码器(语音编码器/解码器)，其借助于各自不同的算法将声学语音信号转换为数字音频信号并且相反地转换，并且以这种方式提供与模拟声学语音信号关联的数字音频信号的不同音频质量。音频控制模块可以设置为安装在主单元中的应用程序并且根据对于交换音频信号可用的带宽、参与电话交谈的设备等来确定各自合适的音频编解码器和用于处理数字音频信号的最佳采样频率。在此，合适的音频编解码器以及最佳采样频率的确定也可以基于与参与的设备、特别是另一方的设备的协商。此外，有效算法的行为方式可以被最佳地相互协调。
在一个优选的实施方式中，该主单元被配置成，以高于16kHz的采样频率交换音频信号，并且特别是以至少为44kHz的采样频率交换音频信号。利用蓝牙HFP，可用于传输数字音频信号的带宽仅允许16kHz的采样频率。而另外的无线连接以及内部的移动无线电连接为音频信号提供以下的带宽，该带宽允许超过16kHz的采样频率、特别是具有44kHz或更高(全频带)的采样频率的CD质量。
本发明的主题也涉及一种包括移动终端设备和车辆的信息娱乐系统的主单元、特别是根据本发明的主单元的系统，移动终端设备和主单元能通过蓝牙连接耦合，该系统被配置成，在移动终端设备与主单元之间交换数字音频信号。
根据本发明的系统被配置成，当移动终端设备和主单元通过蓝牙连接耦合时，在移动终端设备与主单元之间通过另外的无线连接交换数字音频信号。因此，音频信号的交换摆脱了HFP的带宽限制。
在一个实施方式中，该系统被配置成，在移动终端设备与主单元之间通过WiFi连接交换音频信号。WiFi连接提供允许以高于HFP的采样频率交换音频信号的带宽。
在一个优选的实施方式中，该系统被配置成，以高于16kHz的采样频率交换音频信号，并且特别是以至少44kHz的采样频率交换音频信号。由于另外的无线连接，可以实现具有44kHz(CD标准)或更高(全频带)的采样频率的音频质量。
在另外的实施方式中，移动终端设备是移动电话、特别是智能电话，或者是平板电脑。移动终端设备可以包括应用程序(App)，在与主单元蓝牙耦合联接时该应用程序通过另外的无线连接使数字音频信号被转送。
本发明的另一个主题是一种用于在移动终端设备与车辆的信息娱乐系统的主单元之间交换数字音频信号的方法，该移动终端设备特别是移动电话、智能电话或平板电脑，该主单元特别是根据本发明的主单元，其中，移动终端设备和主单元通过蓝牙连接被耦合或者说已被耦合。
在根据本发明的方法中，在移动终端设备与主单元之间通过另外的无线连接——特别是通过WiFi连接——交换音频信号。另外的无线连接在此为了交换音频信号而提供比HFP大的带宽。
在一个优选的实施方式中，以高于16kHz的采样频率交换音频信号，并且特别是以至少为44kHz的采样频率交换音频信号。44kHz的采样频率对应于CD标准。但是也可以通过另外的无线连接来传输更高(全频带)的采样频率。
附图说明
根据附图中的实施方式示意性地示出本发明并且参考附图进一步描述本发明。图中示出：
图1在示意图中示出根据本发明的系统的一个实施方式，该系统包括移动终端设备和车辆的信息娱乐系统的主单元；
图2在示意性的细节图中示出在图1中所示的、具有其它连接的主单元。
具体实施方式
图1在示意图中示出根据本发明的系统的一个实施方式，该系统包括移动终端设备6和车辆2的信息娱乐系统的主单元4，该主单元为车辆乘员提供免提通话功能。移动终端设备6和主单元4能相应地通过蓝牙连接24耦合。
该系统被配置成，当移动终端设备和主单元通过蓝牙连接24耦合时，在移动终端设备6与主单元4之间通过另外的无线连接26交换数字音频信号。该系统特别被配置成，在移动终端设备6与主单元4之间通过除了蓝牙连接24之外还存在的WiFi连接交换音频信号。
此外，该系统被配置成，通过另外的无线连接26以高于16kHz的采样频率交换音频信号，并且特别是以至少为44kHz的采样频率交换音频信号。
图2在示意性的细节图中示出在图1中所示的主单元4，该主单元具有另外的无线连接。主单元4包括用于放大数字音频信号的放大器模块42和用于处理音频信号的音频信号处理模块41。
为了实现免提通话功能，四个麦克风8与音频处理模块41连接，两个扬声器10与放大器模块42连接。当然，也可以将不同数量的麦克风8和/或扬声器10连接到主单元4上。
音频信号处理模块41包括一个或多个所谓的音频编解码器(语音编码器/解码器)，其将由麦克风8检测到的声学语音信号转换为数字音频信号，以及反过来将数字音频信号转换为声学语音信号。在此，音频编解码器根据各自执行的转换算法以及由所述算法各自使用和能使用的采样频率而相区别。
主单元4包括天线22和与天线22连接的未示出的蓝牙模块，借助于该蓝牙模块能将主单元4与移动终端设备6耦合。此外，主单元4包括无线电模块43，该无线电模块被设计成用于WiFi连接的WLAN模块作为另外的无线连接，并且同样与天线22连接。作为用于无线通信的另外的接口，主单元4包括用于移动无线电连接28的内部的移动无线电模块44，以用于连接至固定的移动无线电基站/移动通信基站30。
主单元4还包括音频控制模块45，用于通过确定合适的音频编解码器以及最佳采样频率——借助于该采样频率将声学语音信号转换为数字音频信号以及相反地转换——来控制音频信号处理模块41，并调节无线连接26、28，通过该无线连接对音频信号进行交换。为此，音频控制模块45具有通向音频信号处理模块41、放大器模块42、无线电模块43和内部的移动无线电模块44的接口，并且通过相应的接口与上述模块连接。通向音频信号处理模块41的接口可以包括单独的控制线路46。音频控制模块45例如可以设置为应用程序(App)并且安装在主单元4中。
主单元4被配置成，与通过蓝牙连接24耦合的移动终端设备6通过除了蓝牙连接24之外还可以存在的另外的无线连接26交换数字音频信号，并且与移动终端设备6以高于16kHz的采样频率交换音频信号，并且特别是以至少为44kHz的采样频率交换音频信号。但是替代地，主单元4也可以通过内部的移动无线电模块44和由其提供的移动无线电连接28交换数字音频信号。如果车辆2处于固定的WLAN热点的作用范围内，则主单元4可以通过在无线电模块43与WLAN热点之间的无线连接、而不是通过移动无线电连接28交换数字音频信号。
移动终端设备6是能通过蓝牙连接24耦合的并且能通过另外的无线连接26、特别是WiFi连接进行连接的智能电话，但是也可以是能通过蓝牙连接24耦合的以及能通过另外的无线连接26进行连接的另外的移动电话或平板电脑。如常见的那样，移动终端设备6被配置成，与固定的移动无线电基站30通过移动无线电连接28交换数据、特别是数字音频信号。
在系统运行期间，移动终端设备6和主单元4通过仅用于控制目的的蓝牙连接24相互耦合并且通过另外的无线连接26、特别是WiFi连接相互连接。在每次电话交谈中，音频控制模块45取决于各个参与的设备并与各个参与的设备协调地确定音频信号处理模块41的合适的音频编解码器、音频信号传输的最大带宽以及最佳采样频率。在移动终端设备6与车辆2的信息娱乐系统的主单元4之间通过所述另外的无线连接26以高于16kHz的采样频率并且特别是以至少为44kHz的采样频率交换由音频信号处理模块41转换的数字音频信号。
根据本发明的主单元的优点在于，在借助于车辆的免提通话装置通电话时改善了音频质量。另一个优点在于，根据本发明的主单元在每次电话交谈中根据多个因素始终提供免提通话装置的最佳的音频质量。根据本发明的系统能实现端对端的数据连接，其中，所有参与的设备的相应的技术可行性，例如可用的带宽或可用的音频编解码器、以及相应的环境状况，例如车辆类型、车辆速度或背景噪声都是已知的并且可以最佳地彼此协调。
附图标记列表：
2 车辆
4 主单元
6 移动终端设备
8 麦克风
10 扬声器
20 天线
21 天线
22 天线
24 蓝牙连接
26 另外的无线连接
28 移动无线电连接
30 移动无线电基站
41 音频信号处理模块
42 放大器模块
43 无线电模块
44 内部的移动无线电模块
45 音频控制模块
46 控制线路

Claims (10)

1.一种用于车辆(2)的信息娱乐系统的主单元(4)，该主单元能与移动终端设备(6)通过蓝牙连接(24)耦合并且被配置成，在通电话期间在免提通话的情况下与通过蓝牙连接(24)借助于免提规范耦合的移动终端设备(6)通过另外的无线连接(26)交换数字音频信号。
2.根据权利要求1所述的主单元，该主单元具有用于所述另外的无线连接(26)的无线电模块(43)，特别是具有用于WiFi连接的WLAN模块，和/或具有用于移动无线电连接(28)的内部的移动无线电模块(44)。
3.根据权利要求1或2所述的主单元，该主单元具有用于放大音频信号的放大器模块(42)、用于处理音频信号的音频信号处理模块(41)和用于控制音频信号处理模块(41)的音频控制模块(45)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的主单元，该主单元被配置成，以高于16kHz的采样频率交换音频信号，并且特别是以至少为44kHz的采样频率交换音频信号。
5.一种系统，该系统包括移动终端设备(6)和车辆(2)的信息娱乐系统的主单元(4)、特别是根据权利要求1至4中任一项所述的主单元(4)，其中，移动终端设备(6)和主单元(4)能通过蓝牙连接(24)耦合，该系统被配置成，在通电话期间在免提通话的情况下、当移动终端设备和主单元通过蓝牙连接(24)借助于免提规范耦合时，在移动终端设备(6)与主单元(4)之间通过另外的无线连接(26)交换数字音频信号。
6.根据权利要求5所述的系统，该系统被配置成，在移动终端设备(6)与主单元(4)之间通过WiFi连接交换音频信号。
7.根据权利要求5或6所述的系统，该系统被配置成，以高于16kHz的采样频率交换音频信号，并且特别是以至少为44kHz的采样频率交换音频信号。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的系统，其中，移动终端设备(6)是移动电话、特别是智能电话，或者是平板电脑。
9.一种用于在通电话期间在免提通话的情况下在移动终端设备(6)与车辆(2)的信息娱乐系统的主单元(4)之间交换数字音频信号的方法，该移动终端设备特别是移动电话、智能电话或平板电脑，该主单元特别是根据权利要求1至4中任一项所述的主单元(4)，在通电话期间在免提通话的情况下，移动终端设备(6)和主单元(4)通过蓝牙连接(24)借助于免提规范耦合，其中，在移动终端设备(6)与主单元(4)之间通过另外的无线连接(26)——特别是通过WiFi连接——交换音频信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，以高于16kHz的采样频率交换音频信号，并且特别是以至少为44kHz的采样频率交换音频信号。
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