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Gegenstand
der Erfindung ist ein System insbesondere zur Verwendung in einem
Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren
zur Übertragung
von Daten in einem Kraftfahrzeug.
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In
heutigen Kraftfahrzeugen werden verschiedenste Empfangskonzepte
eingesetzt. Diese betreffen den Empfang von Rundfunkstandards wie z.
B. AM, FM, DVB, DRM oder HD-Radio bzw. den Empfang von GPS-Signalen
für die
Positionsbestimmung, den Empfang von Signalen im ISM-Band z. B. für Funktionen
wie das Aufschließen
des Fahrzeugs mittels einer Funkverbindung oder den Empfang einer
Verbindung zum Internet.
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Für die einzelnen
Funktionen werden an verschiedenen Positionen im Fahrzeug Empfangsmodule
verbaut, die durch einzelne Verbindungen im Fahrzeugkabelbaum ihre
Signale zur Weiterverarbeitung durchleiten. Dabei sind im Stand
der Technik die Hochfrequenz-Frontends und das Basisband-Processing,
wie z. B. die Demodulation oder Decodierung, in einem Empfangsmodul
zusammengefasst. Nachteilig an der vorgenannten Modulbauweise ist, dass
für jede
einzelne Funktion das decodierte Signal in einen Kabelbaum eingeleitet
und in diesem weitergeleitet werden muss. Ein weiterer Nachteil
besteht bei Konzepten, bei welchen die Empfangsmodule z. B. im Armaturenbrett
oder der Mittelkonsole eines Multimediasystems integriert sind.
Bei diesen Konzepten müssen
die einzelnen Nutzsignale durch mehrere Antennenkabel im Kabelbaum
dem integrierten System zugeführt
werden, da die Antennen zumeist im Bereich der Heckscheibe untergebracht sind.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein System zu schaffen, welches
die vorgenannten Probleme verringert bzw. behebt.
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Die
Aufgabe wird mit einem System nach den Merkmalen des Anspruchs 1
sowie mit einem Verfahren zur Übertragung
von Daten gelöst.
Ausführungsformen
des Systems bzw. des Verfahrens sind in den untergeordneten Ansprüchen angegeben.
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Bei
dem erfindungsgemäßen System,
welches vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug verwendet wird, sind
mindestens zwei Empfangsmodule zum Empfang von Daten, mindestens
ein Multiplexer, mindestens ein Demultiplexer und mindestens eine Vorrichtung
zur Signalaufbereitung vorhanden. Dabei werden die Daten durch die
Empfangsmodule empfangen, an den Multiplexer geleitet und zwischen dem
Multiplexer und dem Demultiplexer in ein Bussystem zur Übertragung
der Daten eingespeist. Von dem Bussystem werden die Daten durch
den Demultiplexer wieder aufgeteilt und mindestens einer Vorrichtung
zur Signalaufbereitung zugewiesen.
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Durch
das erfindungsgemäße System
wird es möglich,
die Empfangsmodule von der Vorrichtung zur Signalaufbereitung räumlich zu
trennen. Dies bedeutet insbesondere, dass Daten verschiedenster
Empfangsmodule an eine zentral gelegene Vorrichtung zur Signalaufbereitung
weitergegeben werden können
und erst in dieser weiterverarbeitet und an die einzelnen Applikationen übergeben
werden. Unter Applikationen sind hierbei beispielsweise ein Radio,
eine Displayanzeige für
GPS-Daten, ein Computer, ein TV-Gerät gemeint.
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Durch
das Vorhandensein eines Bussystems kann die Anzahl der notwendigen
Kabel stark reduziert werden. Hierbei werden die Daten, welche durch die
mindestens zwei Empfangsmodule empfangen werden, durch den Multiplexer
in ein einzelnes zusammenhängendes
Signal umgewandelt, welches in dem Datenbus zum Demultiplexer geleitet
wird, welcher in räumlicher
Nähe zu
der mindestens einen Vorrichtung zur Signalaufbereitung angeordnet
ist. Auf diese Weise kann auf eine Vielzahl von Verkabelungen verzichtet
werden, da sämtliche über Empfangsmodule
empfangene Daten über
das Bussystem transportiert werden.
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Im
Vergleich zum Stand der Technik werden die bislang verwendeten hochintegrierten
Empfangsmodule räumlich
aufgeteilt und die Vorrichtungen zum Empfang der Daten von der Vorrichtung
zur Signalaufbereitung räumlich
getrennt. Dies führt
dazu, dass beim Empfang von Daten durch eines der zwei Empfangsmodule
diese mit Hilfe des Multiplexers in das Bussystem eingespielt werden
und mit Hilfe des Demultiplexers einzeln wieder an die Vorrichtung
zur Signalverarbeitung übergeben
werden.
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In
einer Ausführungsform
des Systems weisen die mindestens zwei Empfangsmodule eine Antenne
und/oder ein Antennenmodul und jeweils einen Analog/Digital-Wandler
auf. Die mindestens zwei Empfangsmodule können jeweils eine eigene Antenne
aufweisen, welche für
den Empfang des ihnen zugedachten Frequenzbereiches ausgebildet
sind. Dies hat Vorteile hinsichtlich der Antennengeometrie und der
Verwendbarkeit von bereits vorhandenen Bauteilen. Alternativ können auch
mehr als ein Empfangsmodul mit einem Antennenmodul in Verbindung stehen,
wobei das Antennenmodul eine wesentlich größere Bandbreite an Frequenzen
abdeckt und das jeweils durch das einzelne Empfangsmodul benötigte Frequenzband
mittels eines Frequenzfilters, welcher vorzugsweise in Form eines
Bandpassfilters gebaut ist, an das Empfangsmodul übermittelt
wird.
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Die
mit Hilfe von Antennen aufgenommenen Signale liegen zunächst in
analoger Form vor. Durch die Verwendung von Analog/Digital-Wandlern
werden die durch die Antenne empfangenen Signale bzw. Daten in einen
digitalen Code übersetzt,
so dass sie für
moderne Datenverarbeitungsverfahren zugänglich werden. Dabei ist noch
keine Signaldemodulation oder Signaldecodierung vonnöten.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weist die mindestens eine Vorrichtung zur Signalaufbereitung eine
Demodulationseinheit und/oder Decodierungseinheit auf bzw. sind
derartige Einheiten der Vorrichtung zugewiesen. Um das an der Vorrichtung
zur Signalaufbereitung ankommende Signal der mindestens zwei Empfangsmodule
in ein für
den Benutzer zugängliches
Signal zu wandeln, muss dieses zunächst demoduliert und/oder decodiert
werden. Zwar ist dies noch nicht bei allen Übertragungsstandards nötig, jedoch
ist zu erwarten, dass alle wesentlichen zukünftigten Übertragungsstandards in verschiedenen
Modulationsverfahren und Codierungsverfahren komprimiert werden.
Mittels der in der Vorrichtung zur Signalaufbereitung angeordneten
Demodulierer bzw. Decodierer werden diese Signale dann in Nutzsignale
gewandelt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
sind die mindestens zwei Empfangsmodule und die mindestens eine
Vorrichtung zur Signalaufbereitung voneinander räumlich beabstandet und vorzugsweise
auf mindestens zwei Schaltplatinen angeordnet. Der wesentliche Vorteil
der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Länge des Kabelbaums bzw. der
Umfang des Kabelbaums auf eine einzige oder wenige Übertragungsleitungen
als Teil des Bussystems reduziert werden kann. Dies bedeutet insbesondere
auch, dass nachträglich
einzelne Empfangsmodule zugeschaltet werden können, ohne eine neue oder zusätzliche
Verkabelung des Kabelbaums vornehmen zu müssen. Es müssen lediglich am Bussystem
Ports vorhanden sein, um die Empfangsmodule hinzuzufügen. Hinsichtlich
der Signalaufbereitung derartig neu hinzugefügter Empfangsmodule können der
Vorrichtung zur Signalaufbereitung mittels z. B. eines Firmware-Updates
die Identifikation und Datenstruktur des neuen Empfangsmoduls bzw.
die dafür
benötigten
Demodulations- bzw. Decodierungsverfahren mitgeteilt werden. Der
wesentliche Vorteil liegt also in der Verringerung des Umfangs des
Kabelbaums und der verbesserten Modularität durch Trennung der Signalaufbereitung
und des Empfangs der Daten.
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In
einer weiteren Ausführungsform
des Systems ist jeweils einem der mindestens zwei Empfangsmodule
eine Vorrichtung zur Signalaufbereitung zugeordnet. Diese Ausführungsform
ist insbesondere bei bereits bestehenden Systemen vorteilhaft, bei welchen
eine einheitliche Signalaufbereitung konzeptionell noch nicht möglich ist.
Jedoch kann bereits durch die Trennung der Signalaufbereitung vom Empfang
der Daten eine wesentliche Einsparung der nötigen Verkabelung erzeugt werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weist das Bussystem eine breitbandige Aufnahmefähigkeit auf, vorzugsweise größer als
100 Mbit/s, besonders vorzugsweise größer als 500 Mbit/s. Mittels
eines besonders breitbandigen Bussystems kann eine Vielzahl von
Kommunikationsdaten in dieses eingepflegt werden, und es bleibt
genügend
Platz für
die zukünftige
Hinzufügung
zusätzlicher
Empfangsmodule. Hierbei könnte
die Datenübertragung
optisch oder auch kabellos vorgenommen werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
sind die Empfangsmodule zum Empfang von Rundfunkstandards, wie z.
B. AM, FM, DVB, DRM, HD-Radio und DRM-Simulcast, und/oder Navigationsstandards,
wie z. B. GPS- oder Galileo-Daten, und/oder Internetstandards wie
z. B. TCP/IP-Protokollen oder weiteren Ethernet-Protokollen, und/oder
anderen Funkstandards, wie z. B. dem ISM-Band, ausgebildet. Die
einzelnen Bauteile sind im Stand der Technik bereits bekannt.
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Die
in den vorhergehenden Abschnitten aufgeführten Ausführungsformen sind dabei beliebig miteinander
kombinierbar. Auch ist es möglich,
mehr als nur zwei Empfangsmodule zu verwenden, d. h. drei, vier
oder mehr Empfangsmodule in einem Kraftfahrzeug anzuordnen. Bei
den Vorrichtungen zur Signalverarbeitung können mehrere Vorrichtungen
zur Signalaufbereitung vorhanden sein, wobei eine Vorrichtung zur
Signalaufbereitung auch die Signale von zwei verschiedenen Empfangsmodulen
verarbeiten kann.
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Im
Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele genauer erläutert werden. Es
zeigen:
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1a eine
schematische Darstellung einer Ausführung des Systems;
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1b eine
schematische Darstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels des Systems;
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2 eine
schematische Darstellung der Anordnung in einem Kraftfahrzeug.
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Die 1a zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines Systems 1, welches verschiedene Empfangsmodule 2, 3, 4, 5, 6 aufweist.
Das Empfangsmodul 2 weist dabei ein Hochfrequenzmodul 20 auf,
welches zum Empfang von Daten über
eine Funkverbindung geeignet ist. Dieses umfasst einen Hochfrequenzfilter,
um die geeignete Bandbreite des empfangenen Signals herauszufiltern.
Die derart aufbereiteten Daten werden an einen Analog/Digital-Wandler 21 übergeben
und anschließend über die
Verbindung 22 an einen Multiplexer 7 übertragen.
Analog hierzu weisen die Empfangsmodule 3, 4, 5, 6 ebenfalls
Hochfrequenzmodule 30, 40, 50, 60 und
Analog/Digital-Wandler 31, 41, 51, 61 auf.
Dabei werden die Daten über
die Verbindungen 32, 42, 52, 62 an
den Multiplexer 7 übertragen.
Das Empfangsmodul 2 ist zum Empfang von Standardradiosignalen
im AM- und FM-Bereich ausgebildet. Das Empfangsmodul 3 ist zum
Empfang von digitalem Radio nach DVB-Standard ausgebildet. Das Empfangsmodul 4 empfängt Daten
im ISM-Band, das Empfangsmodul 5 empfängt Daten im TCP/IP-Format,
das Empfangsmodul 6 empfängt satellitengestützte Navigationsdaten.
Die Verbindungen 22, 32, 42, 52, 62 weisen
eine Übertragungsgeschwindigkeit
im Mbit/s-Bereich auf. Dies bedeutet, dass der Multiplexer 7 dementsprechend schnell
schaltet. Über
den Multiplexer 7 werden die über die Verbindungen 22, 32, 42, 52, 62 übertragenen
Daten in ein Bussystem 78 eingespeist. Dabei muss die Geschwindigkeit
des Bussystems 78 zumindest der Summe der Übertragungsgeschwindigkeiten
der Verbindungen 22, 32, 42, 52, 62 entsprechen. Über das
Bussystem 78 werden die Daten an einen Demultiplexer 8 übergeben.
Dieser teilt die Daten wieder auf, so dass diese über die
Verbindungen 82, 83, 84, 85, 86 bzw. 87 an
eine Vorrichtung zur Signalaufbereitung 9 übergeben
werden können.
Dabei entsprechen die durch die Verbindung 82 übertragenen Daten
den Daten, welche durch die Verbindung 22 übertragen
wurden, und analog hierzu die durch die Verbindung 83 übertragenen
Daten den Daten der Verbindung 32, die Daten der Verbindung 84 den
Daten der Verbindung 42, die Daten der Verbindung 85 den
Daten der Daten der Verbindung 52 und die Daten der Verbindung 86 den
Daten Verbindung 62. Mit der Verbindung 87 soll
lediglich illustriert werden, dass auch weitere Signale über das
Bussystem 78 transportiert werden können. Die Vorrichtung zur Signalaufbereitung 9 kann
beispielsweise einen Demodulierer und einen Decodierer umfassen,
welche die über
die unterschiedlichen Verbindungen übertragenen Daten entsprechend
den ihrem Format zugehörigen
Modulations- und Codierungsverfahren demodulieren und decodieren
und so ein für
die Applikationen verwertbares Nutzsignal herstellen.
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Die
Empfangsmodule 2, 3, 4, 5, 6 und
der Multiplexer 7 sind in räumlicher Nähe zueinander ausgebildet.
Dies wird durch die Region A illustriert. Dabei kann sich die Region
A innerhalb eines Kraftfahrzeuges beispielsweise im Bereich der
Heckscheibe befinden, in welchem bereits heute einige Antennenvorrichtungen
angeordnet sind. Der Demultiplexer und die Vorrichtung zur Signalaufbereitung 9 befinden
sich in einer Region B, welche an einem von der Region A unterschiedenen
Ort angeordnet sein kann. Über
das Bussystem 78 werden die Daten von der Region A in die
Region B übertragen.
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In
der 1b wird eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems
dargestellt. Das System 1' weist
eine Region A auf, welche im Wesentlichen mit der Region A der 1a übereinstimmt.
Von daher sollen auch die Bezugszeichen verdeutlichen, dass es sich
hierbei um im Wesentlichen äquivalente
Ausbildungen handelt. Die Daten werden über den Datenbus 78 an
einen Demultiplexer 8 übergeben,
wobei die Daten über
die Verbindungen 82 und 83 an eine Vorrichtung
zur Signalaufbereitung 10, die Daten der Verbindung 84 an
eine Vorrichtung zur Signalaufbereitung 11 und die Daten der
Ver bindungen 85 und 86 an eine Vorrichtung zur Signalaufbereitung 12 übergeben
werden.
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Die
Daten der Verbindung 84 wurden ursprünglich durch das Empfangsmodul 4 empfangen. Es
handelt sich dabei, wie bereits erwähnt, um ISM-Daten. Diese werden
mit dem Demodulierer 13 demoduliert und mit dem Decodierer 14 in
für die
zugeordnete Applikation verwendbare Nutzsignale gewandelt.
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In
der 2 ist ein Kraftfahrzeug 100 schematisch
dargestellt, wobei der Kühler
V des Kraftfahrzeugs 100 am linken Rand der Figur und sein
Heck H an ihrem rechten Rand eingezeichnet sind. Hierdurch soll
illustriert werden, dass die Region A, welche im Bereich der Heckscheibe
sitzt, von der Region B räumlich
beabstandet sein kann. Da die Applikationen für gewöhnlich in der Nähe der Mittelkonsole bzw.
der Displays liegen, ist es sinnvoll, die Vorrichtungen zur Signalaufbereitung
auch in der Nähe
zu diesen anzuordnen. Die Daten werden über ein Bussystem von der Region
A an die Region B übermittelt, wobei
die Verbindung durch ein Glasfaserkabel hergestellt sein kann. Mittels
eines Glasfaserkabels könnten
beispielsweise die hohen Datenübertragungsgeschwindigkeiten,
welche vonnöten
sind, bereitgestellt werden.
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- 1,
1'
- System
- 100
- Kraftfahrzeug
- 2,
3, 4, 5, 6
- Empfangsmodul
- 7
- Multiplexer
- 8
- De-Multiplexer
- 9,
10, 11, 12
- Vorrichtung
zur Signalaufbereitung
- 13
- Demodulierer
- 14
- Dekodierer
- 20,
30, 40, 50, 60
- Hochfrequenzmodul
- 21,
31, 41, 51, 61
- Analog-Digital
Wandler
- 22,
32, 42, 52, 62
- Verbindung
- 78
- Bussystem
- 82,
83, 84, 85, 86, 87, 88
- Verbindung
- A,
B
- Platine
- V
- Kühler
- H
- Heck