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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum parallelen Betrieb mehrerer Mobilfunkverbindungen für verschiedene Kommunikationsinstanzen, insbesondere in einem Fahrzeug. Weiterhin betrifft die Erfindung eine entsprechende Kommunikationsanlage, die zum parallelen Betrieb mehrerer Mobilfunkverbindungen für verschiedene Kommunikationsinstanzen ausgebildet ist. Als Kommunikationsinstanz kann im Rahmen der Erfindung beispielsweise ein einzelner Nutzer, eine Anzahl von Nutzern bzw. eine Nutzergruppe zu verstehen sein, aber auch eine Kommunikationszone, in der sich bestimmte Nutzer aufhalten können, letztlich also eine Nutzergruppe mit gegebenenfalls wechselnden Mitgliedern, je nachdem, ob sie sich gerade in der Kommunikationszone befinden oder nicht. Bei der Verwendung in einem Fahrzeug kann eine solche Kommunikationszone beispielsweise durch einen einzelnen Sitz im Fahrzeug, aber auch durch eine Sitzgruppe definiert sein, wie beispielsweise der Frontbereich (Fahrer- und Beifahrersitz) oder der Fondbereich etc.
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Kommunikationsanlagen bzw. Verfahren zum Betrieb dieser Kommunikationsanlagen, insbesondere Telefonanlagen zum Aufbau von Mobilfunkverbindungen, sind in Kraftfahrzeugen bereits seit langem bekannt. In der Regel sind solche Kommunikationsanlagen mit einer Freisprechanlage ausgestattet und dabei mit weiteren Systemen im Auto, beispielsweise zur Ausgabe von Rundfunksendungen, Musik, Fahrerassistenzeinrichtungen, Navigationssystemen etc. in einem gemeinsamen Multimediasystem gekoppelt. Es können so dieselben Eingabegeräte und Ausgabegeräte bzw. Lautsprecher verwendet werden.
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Derzeit ist jedoch die Freisprechtelefonie im Fahrzeug über eine derartige Kommunikationsanlage auf eine Mobilfunkverbindung begrenzt. Nutzt beispielsweise der Fahrer die Freisprechfunktion der Kommunikationsanlage des Kraftfahrzeugs, so können die weiteren Personen keine eigenen Telefonate über diese Kommunikationsanlage führen. Allenfalls könnten sie über ihr Mobilfunkgerät parallele Gespräche führen. Dies führt natürlich meist zu verstärkten Nebengeräuschen. Dies gilt insbesondere für das über die Freisprechanlage geführte Telefonat, da normalerweise die Mikrofone so ausgebildet sind, dass zumindest in einem gewissen Maße die Sprache jedes Passagiers aufgenommen wird. Aber auch das Mikrofon des Mobilfunkgerätes des Passagiers erfasst gegebenenfalls die Geräusche des anderen Telefonats. Kommt dann hinzu, was in Fahrzeugen oft der Fall ist, dass die technische Verbindung nicht ideal ist, kann dies schnell dazu führen, dass der jeweilige Sprecher vom Gesprächspartner nicht mehr verstanden wird. Zwar gibt es eine Vielzahl von Verfahren, Nebengeräusche auszufiltern. Insbesondere aber bei der Freisprechfunktion der Kommunikationsanlage ist dies problematisch, da die Kommunikationsanlage ja nicht per se erkennen kann, welcher Nutzer an der über die Freisprechfunktion der Kommunikationsanlage des Fahrzeugs zu führenden Mobilfunkverbindung wirklich teilnimmt und welcher nicht.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum parallelen Betrieb mehrerer Mobilfunkverbindungen für verschiedene Kommunikationsinstanzen sowie eine hierfür geeignete Kommunikationsanlage zur Verfügung zu stellen, sodass über die Kommunikationsanlage mehrere Mobilfunkverbindungen gleichzeitig von verschiedenen Nutzern betrieben werden können.
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Diese Aufgabe wird zum einen durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und zum anderen durch eine Kommunikationsanlage gemäß Patentanspruch 9 gelöst.
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Die abhängigen Patentansprüche sowie die weitere Beschreibung enthalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, wobei insbesondere die Möglichkeit besteht, die Ansprüche einer Kategorie entsprechend den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weiterzubilden. Auch können Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele zu neuen Ausführungsbeispielen kombiniert werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden an zumindest zwei Signaldetektionseinrichtungen, beispielsweise üblichen Mikrofonen oder dergleichen, unterschiedliche Eingangssignale erfasst, die jeweils zumindest ein Nutzsignal aus bzw. von zumindest einer der Kommunikationsinstanzen umfassen. Die Kommunikationsinstanz kann dabei, wie oben erläutert, ein einzelner Nutzer sein, eine Nutzergruppe oder auch eine Kommunikationszone, in der sich ein oder mehrere Nutzer befinden, ggf. auch wechselnde Nutzer. In diesem Fall ist die Kommunikationsinstanz quasi durch den abgegrenzten räumlichen Bereich abstrakt definiert. Wenn die Signaldetektionseinrichtungen bzw. Mikrofone den Kommunikationsinstanzen, beispielsweise bestimmten Kommunikationszonen bzw. -plätzen im Auto, fest zugeordnet sind, können auch die Signaldetektionseinrichtungen selber eine Kommunikationszone bzw. letztlich eine Kommunikationsinstanz definieren.
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Bei dem Nutzsignal kann es sich insbesondere um ein Sprachsignal eines der Nutzer handeln, ggf. aber auch um Gesang oder irgendein anderes akustisches Signal, welches ein Nutzer innerhalb einer Kommunikationszone initiiert hat, wie beispielsweise Musik etc., die der Gesprächsteilnehmer auf der Landseite hören soll (als „Landseite” wird im Folgenden der Einfachheit halber die Gegenseite der Mobilfunkverbindung bezeichnet, welche mittels der erfindungsgemäßen Kommunikationsanlage aufrechterhalten wird, unabhängig davon, wo sich die Kommunikationsanlage befindet, also z. B. in einem bewegten Fahrzeug oder nicht, und unabhängig davon, wo sich diese tatsächlich aktuelle Gegenseite befindet). Im Folgenden werden der Einfachheit halber – sofern nicht explizit anders erwähnt ohne Beschränkung der Allgemeinheit – der Begriff „Nutzer” auch synonym zum Begriff „Kommunikationsinstanz”, der Begriff „Mikrofon” synonym zum Begriff „Signaldetektionseinrichtung” sowie der Begriff „Sprachsignal” synonym zum Begriff „Nutzsignal” verwendet.
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Normalerweise umfassen, wie oben erläutert, die unterschiedlichen Eingangssignale mehrere Nutzsignale verschiedener Kommunikationsinstanzen, teils beabsichtigt und teils unbeabsichtigt, also als Nebengeräusche, wobei die verschiedenen Eingangssignale auch dieselben Nutzsignale – nur in unterschiedlicher Ausprägung – umfassen können.
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Die unterschiedlichen Eingangssignale werden dann miteinander verglichen, d. h. sie werden beispielsweise einer Analyseeinheit zur Vergleichsanalyse zugeführt. Auf Basis eines dabei erhaltenen Vergleichsergebnisses werden die Nutzsignale der verschiedenen Kommunikationsinstanzen jeweils einer Mobilfunkverbindung zugeordnet, die der betreffenden Kommunikationsinstanz zugeordnet ist. Dann wird das betreffende Nutzsignal über die zugeordnete Mobilfunkverbindung übertragen.
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Mit anderen Worten, es wird dafür gesorgt, dass die Nutzsignale von den unterschiedlichen Nutzern jeweils genau über die Mobilfunkverbindung übertragen werden, die zu der jeweiligen Kommunikationsinstanz bzw. dem Nutzer gehören. Dabei ist es durchaus möglich, dass ein Nutzsignal eines Nutzers mehreren Mobilfunkverbindungen zugeordnet wird, beispielsweise wenn dieser Nutzer eine Telefonkonferenz mit mehreren landseitigen Gesprächspartnern durchführt, wobei für jeden der Gesprächspartner eine eigene Mobilfunkverbindung besteht. Ebenso ist es auch möglich, dass verschiedene Nutzer der gleichen Mobilfunkverbindung zugeordnet sind, beispielsweise wenn mehrere Nutzer in einem KFZ mit dem gleichen landseitigen Gesprächsteilnehmer telefonieren möchten.
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Eine erfindungsgemäße Kommunikationsanlage zur Durchführung des Verfahrens weist zumindest eine Mehrzahl von Signaldetektionseinrichtungen auf, um unterschiedliche Eingangssignale zu erfassen, die jeweils zumindest ein Nutzsignal, insbesondere ein Sprachsignal, zumindest einer der Kommunikationsinstanzen umfassen. Zudem benötigt die Kommunikationsanlage eine Analyseeinheit, welche ausgebildet ist, um die unterschiedlichen Eingangssignale miteinander zu vergleichen, sowie eine Zuordnungseinheit, die ausgebildet ist, um auf Basis eines bei dem Vergleich der Eingangssignale erhaltenen Vergleichsergebnisses die Nutzsignale der verschiedenen Kommunikationsinstanzen jeweils einer Mobilfunkverbindung zuzuordnen, die der betreffenden Kommunikationsinstanz zugeordnet ist. Schließlich benötigt die Kommunikationsanlage eine Mobilfunkschnittstelle, die ausgebildet ist, um mehrere Mobilfunkverbindungen parallel zu bedienen und dabei die Nutzsignale jeweils über eine dem betreffenden Nutzsignal zugeordnete Mobilfunkverbindung zu übertragen.
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Prinzipiell könnte die Mobilfunkschnittstelle hierzu eine eigene Mobilfunksendeeinheit und Mobilfunkempfangseinheit aufweisen, über die dann die verschiedenen Mobilfunkverbindungen parallel zu betreiben sind, also z. B. geeignete Luftschnittstellen, die eine direkte Kopplung mit Mobilfunkbasisstationen erlauben. Besonders bevorzugt ist die Mobilfunkschnittstelle aber so ausgebildet, dass sie mehrere Kommunikationskanäle zur parallelen Kopplung mit Mobilfunkgeräten, beispielsweise den Mobilfunkgeräten der unterschiedlichen Nutzer, aufweist. Eine bisher genutzte Möglichkeit zur Kopplung einer Kommunikationsanlage eines Fahrzeugs mit einem Mobilfunkgerät ist eine Bluetooth-Kopplung. Üblicherweise werden zwar bisher mehrere Mobilfunkgeräte gekoppelt. Jedoch kann gleichzeitig immer nur eine Verbindung zu einem der gekoppelten Mobilfunkgeräte aufrechterhalten werden, über das dann ein Betrieb der Kommunikationsanlage bzw. der Freisprechanlage möglich ist. Um eine Verbindung zu einem anderen Mobilfunkgerät aufzubauen, muss die aktuelle bestehende Verbindung beendet werden. Im Rahmen der Erfindung ist es daher von Vorteil, wenn eine solche Mobilfunkschnittstelle so aufgebaut ist, dass die Kommunikationskanäle zu den verschiedenen Mobilfunkgeräten parallel aufrechterhalten und bedient werden können, d. h. parallel Signale übermittelt oder empfangen werden können, die dann in der üblichen Weise vom jeweiligen Mobilfunkgerät weiterübertragen werden. Neben Bluetooth bieten sich als Schnittstellen vorzugsweise auch andere, besonders bevorzugt kurzreichweitige, Funkschnittstellen an. Ebenso können aber auch kabelgebundene Schnittstellen genutzt werden, an die dann beispielsweise die Mobilfunkgeräte angeschlossen werden können. Bevorzugt kann jedem Sitzplatz im Fahrzeug eine eigene Funkschnittstelle und/oder kabelgebundene Schnittstelle zur Verfügung stehen.
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Die Erfindung ist bevorzugt in beliebigen Fahrzeugen einsetzbar, also beispielsweise in Land-, Wasser- und Luftfahrzeugen. Besonders bevorzugt handelt es sich um ein landgebundenes Fahrzeug, ganz besonders bevorzugt um einen PKW. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Kommunikationsanlage ist es dabei möglich, dass mehrere Personen ungestört durcheinander und unabhängig voneinander mit verschiedenen Gesprächspartnern auf der Landseite parallel Telefonate führen.
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Der erstmalige Aufbau einer Mobilfunkverbindung für eine Kommunikationsinstanz, beispielsweise einen Benutzer oder einen Platz, bzw. die Zuordnung der Mobilfunkverbindung zur Kommunikationsinstanz selbst kann bevorzugt mittels einer Benutzerschnittstelle erfolgen. Beispielsweise können an verschiedenen Plätzen Benutzerschnittstellen der Kommunikationsanlage angeordnet sein, über die ein an diesem Platz befindlicher Nutzer eine Mobilfunkverbindung einrichten kann, also beispielsweise eine Nummer wählen oder ein eingehendes Gespräch annehmen kann. Sofern, wie oben beschrieben, eine Mobilfunkverbindung über das Mobilfunkgerät des Nutzers hergestellt wird, kann beispielsweise der Nutzer zu Beginn sein Gerät mit der Kommunikationsanlage koppeln und eine Mobilfunkverbindung aufbauen und dabei insbesondere über eine seinem Platz oder ihm persönlich zugeordnete Benutzerschnittstelle auch für die Zuordnung der Mobilfunkverbindung zum betreffenden Platz sorgen. In einer weiter bevorzugten Variante weisen die Mobilfunkgeräte, welche in der Regel heute als Smartphones ausgebildet sind, eine Anwendung bzw. App auf, mit der die Kopplung zur Kommunikationsanlage (z. B. des Fahrzeugs) und der Aufbau der Mobilfunkverbindung über die Kommunikationsanlage möglich ist, wobei der Bildschirm des Smartphones als Schnittstelle für die (z. B. fahrzeuggebundene) Kommunikationsanlage mitverwendet werden kann. Der Nutzer kann dann sämtliche Einstellungen auch über diese App vornehmen. Eine Ausstattung der einzelnen Sitzplätze mit Bildschirmen etc. ist dann nicht nötig.
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Bei einem Vergleich der Eingangssignale im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird besonders bevorzugt eine Korrelationsanalyse durchgeführt. Wie bereits erläutert, wird ein Eingangssignal mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht nur das Nutzsignal bzw. Sprachsignal der Mobilfunkverbindung tatsächlich zugeordneten Kommunikationsinstanz, also des jeweiligen „richtigen” Nutzers, enthalten, sondern auch noch ein oder mehrere Sprachsignale anderer Nutzer, die parallel ihre Telefonate führen, auch wenn die Sprachsignale dieser anderen Nutzer ggf. leiser ankommen. Durch die Korrelationsanalyse können solche Signalmischungen relativ gut erkannt werden sowie die einzelnen Nutzsignale identifiziert und somit auch selektiert werden. Bei dieser Korrelationsanalyse wird bevorzugt eine Kreuzkorrelationsfunktion genutzt, wobei besonders bevorzugt diese Kreuzkorrelation paarweise durchgeführt wird, d. h. es werden immer zwei Eingangssignale miteinander verglichen, um zu prüfen, welche Nutzsignale sich in beiden Eingangssignalen, ggf. auch zeitlich verzögert und mit unterschiedlicher Stärke, wiederfinden lassen.
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Vorzugsweise umfasst der Vergleich der Eingangssignale auch einen Laufzeitvergleich und/oder Intensitätsvergleich. Dies betrifft insbesondere einen Vergleich der Laufzeiten und/oder Intensitäten der Nutzsignale, die beispielsweise mit der zuvor beschriebenen Korrelationsanalyse in den einzelnen Eingangssignalen identifiziert worden sind. Über einen solchen Laufzeit- und/oder Intensitätsvergleich ist relativ gut eine Zuordnung der Nutzsignale, insbesondere Sprachsignale, zu den einzelnen Nutzern möglich. Wie bereits erwähnt, hat sich ja in der Regel ein Nutzer an einem Mikrofon angemeldet und die Mobilfunkverbindung aufgebaut. Somit gibt es also eine eindeutige Verknüpfung zwischen den parallel laufenden Mobilfunkverbindungen und den verschiedenen Mikrofonen. Werden für jedes Mikrofon dann die Laufzeiten der Sprachsignale, die sich in den jeweiligen Eingangssignalen der Mikrofone wiederfinden, verglichen, kann festgestellt werden, welches Sprachsignal schneller an welchem Mikrofon ankommt. Mit hoher Wahrscheinlichkeit ist dies dann das Sprachsignal des Nutzers für die diesem Mikrofon zugeordnete Mobilfunkverbindung. Die Intensität des Sprachsignals innerhalb des Eingangssignals spielt dabei ebenfalls eine Rolle und kann alternativ oder zusätzlich herangezogen werden. Besonders bevorzugt wird eine Kombination von Laufzeit und Intensität zum Vergleich herangezogen.
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Vorzugsweise ist den unterschiedlichen Kommunikationsinstanzen, beispielsweise Personen oder Kommunikationszonen, jeweils zumindest eine Schallausgabeanordnung zugeordnet. Hierbei kann es sich um einzelne Lautsprecher oder Lautsprecherpaare handeln, die direkt am jeweiligen Platz des Benutzers bzw. in der jeweiligen Kommunikationszone installiert sind. Es kann sich hierbei aber auch um Kopfhörer oder dergleichen handeln. Ebenso ist es möglich, dass den unterschiedlichen Kommunikationsinstanzen jeweils virtuelle Lautsprecher zugeordnet sind, d. h. dass beispielsweise im Raum bzw. Fahrzeug Lautsprecher so angeordnet und so angesteuert werden, dass in bestimmten Kommunikationszonen oder Aufenthaltsbereichen von bestimmten Nutzern die für diese bestimmten Schallsignale hörbar sind, wogegen sie in anderen Zonen nicht hörbar sind.
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Ein über eine bestimmte Mobilfunkverbindung empfangenes externes Signal kann dann jeweils mittels der Schallausgabeanordnung ausgegeben werden, die genau der Kommunikationsinstanz zugeordnet ist, die wiederum dieser Mobilfunkverbindung zugeordnet ist.
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Besonders bevorzugt werden die über eine Mobilfunkverbindung empfangenen externen Signale, d. h. die von der Landseite kommenden Signale der Mobilfunkverbindungen beim Vergleich der Eingangssignale mit berücksichtigt. Insbesondere können dann in der Korrelationsanalyse die Nutzsignale leichter identifiziert und quasi herausgefiltert werden, da die externen Signale in der Regel ja über die Schallausgabeanordnungen ausgegeben und wieder durch die Mikrofone in den Eingangssignalen mit erfasst werden. So kann eine Rückkopplung der Signale der Lautsprecher in das der jeweiligen Hörzone zugeordnete Mikrofon vermieden werden, d. h. es wird eine „Echo-Cancellation” durchgeführt. Dabei ist es auch möglich, mehrere solcher externen Signale bei der Vergleichsanalyse zu berücksichtigen.
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Prinzipiell wäre es möglich, ausschließlich die identifizierten und den einzelnen Mobilfunkverbindungen zugeordneten Nutzsignale über die jeweilige Mobilfunkverbindung zu übertragen. Dies kann aber für den Gesprächsteilnehmer auf der Landseite ggf. sehr künstlich wirken. Deshalb kann es durchaus gewünscht sein, dass in reduziertem Maße auch Nebengeräusche mit übertragen werden. Bei einer bevorzugten Variante werden die Eingangssignale auf Basis des Vergleichsergebnisses jeweils über eine zugeordnete Mobilfunkverbindung übertragen, wobei jedoch vor einer Übertragung im jeweiligen Eingangssignal zumindest ein Nutzsignal, insbesondere ein Sprachsignal, unterdrückt oder vollständig eliminiert wird, das einer anderen Mobilfunkverbindung zugeordnet ist. Dabei können insbesondere auch die über die Schallausgabeanordnungen ausgegebenen Schallsignale zur Echo-Cancellation unterdrückt werden.
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Zur Unterdrückung bzw. Eliminierung der Nutzsignale fremder Mobilfunkverbindungen bzw. ausgegebener externer Signale kann dabei z. B. eine Unterdrückungseinheit der Kommunikationsanlage dienen, die geeignete Filter aufweist, die in den Übertragungskanälen der einzelnen Mikrofone zur Mobilfunkschnittstelle oder in der Mobilfunkschnittstelle angeordnet sind.
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Zu den oben beschriebenen Methoden, die einzelnen Gespräche möglichst voneinander entkoppelt und diskret führen zu können, können grundsätzlich auch weitere Maßnahmen zur Erhöhung der Diskretion durchgeführt werden, wie beispielsweise eine Bereitstellung von Maskierungsschallsignalen für bestimmte Zonen, um so zu verhindern, dass die Sprachsignale einzelner Nutzer, die gerade ein Telefonat führen, oder die ausgegebenen Schallsignale der Gesprächspartner auch auf anderen Plätzen von anderen Personen gehört werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand eines Ausführungsbeispiels noch einmal näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kommunikationsanlage mit vier Hörzonen,
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2 ein schematisches Blockschaltbild einer Kommunikationssteuereinrichtung für eine Kommunikationsanlage gemäß 1.
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In den 1 und 2 wird jeweils von einem Beispielszenario mit vier getrennten Kommunikationszonen HZ1, HZ2, HZ3, HZ4 (im Folgenden auch kurz „Hörzone” genannt) in einem PKW ausgegangen. Zwei Hörzonen HZ1, HZ2 befinden sich im Fond des Fahrzeugs. Die Bereiche auf dem Fahrersitz bilden weitere Hörzonen HZ3, HZ4. In jeder der Hörzonen HZ1, HZ2, HZ3, HZ4 befindet sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein potentieller Nutzer SP1, SP2, SP3, SP4 (im Folgenden auch „Sprecher” genannt) der Kommunikationsanlage 1.
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Jede Hörzone HZ1, HZ2, HZ3, HZ4 ist hier mit einem eigenen Mikrofon MK1, MK2, MK3, MK4 und zumindest einem eigenen Lautsprecherpaar LS1, LS2, LS3, LS4 ausgestattet. Beispielsweise kann es sich bei den Lautsprecherpaaren LS1, LS2, LS3, LS4 um Stereolautsprecher in den Kopfstützen des jeweiligen Platzes im Fahrzeug handeln, so dass eine lokale Zuordnung gegeben ist. Ebenso können auch durch andere im Fahrzeug verteilte Anordnungen von Lautsprechern bestimmte Hörbereiche in spezieller Weise beschallt werden, indem durch passende Überlagerung der Signale aus den verschiedenen Lautsprechern ein genau definiertes Klangfeld erzeugt wird. Insbesondere ist es auch denkbar, weniger oder mehr als vier verschiedene Hörzonen zu realisieren.
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Die Mikrofone MK1, MK2, MK3, MK4 sind jeweils an (hier nicht dargestellte) Eingangsschnittstellen einer Kommunikationssteuereinrichtung 10 der Kommunikationsanlage 1 angeschlossen. Ebenso sind die Lautsprecher der Lautsprecherpaare LS1, LS2, LS3, LS4 jeweils an (hier nicht dargestellte) Ausgangsschnittstellen der Kommunikationssteuereinrichtung 10 angeschlossen.
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Die Hörzonen HZ1, HZ2, HZ3, HZ4 sind zudem mit einer Benutzerschnittstelle D1, D2, D3, D4 ausgestattet, beispielsweise mit einem Touch-Display oder dergleichen, welche jeweils mit (hier nicht dargestellten) Steuerschnittstellen der Kommunikationssteuereinrichtung 10 verbunden sind und über die der jeweilige Nutzer SP1, SP2, SP3, SP4 die Kommunikationssteuereinrichtung 10 wie nachfolgend erläutert bedienen kann.
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Die Kommunikationssteuereinrichtung 10 weist hier außerdem eine Mobilfunkschnittstelle bzw. Endgeräteschnittstelle 20 auf, über die parallel mehrere Endgeräte bzw. Mobilfunkgeräte M1, M2, M3, M4 ankoppelbar sind, beispielsweise über Bluetooth oder eine andere kurzreichweitige Funkschnittstelle. Bei den Endgeräten kann es sich, wie hier schematisch dargestellt, um typische Mobilfunkgeräte M1, M2, M3, M4 bzw. Smartphones handeln, grundsätzlich können aber auch andere Endgeräte genutzt werden, mit denen eine Mobilfunkverbindung aufgebaut werden kann, wie beispielsweise Laptops, Uhren mit Smartphone-Funktionen etc. Daher wird hier der Begriff „Mobilfunkgerät” ohne Beschränkung der Allgemeinheit synonym zum Begriff „Endgerät” genutzt.
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Wichtig ist, dass diese Mobilfunkschnittstelle 20 in der Lage ist, nicht nur parallel mehrere Geräte anzukoppeln, sondern gleichzeitig bzw. parallel auch so zu bedienen, dass über diese Schnittstelle jeweils parallel laufende Mobilfunkverbindungen über das jeweilige Mobilfunkgerät M1, M2, M3, M4 aufrechterhalten werden können. Dabei dient diese Mobilfunkschnittstelle 20 gemeinsam mit den jeweils angekoppelten Mobilfunkgeräten M1, M2, M3, M4 als eine Art Vermittlungs- bzw. Übertragungsstelle der Kommunikationsanlage 1 zum Mobilfunknetz bzw. zu verschiedenen Mobilfunknetzen, wenn die Mobilfunkgeräte M1, M2, M3, M4 jeweils in unterschiedlichen Mobilfunknetzen eingebucht sind.
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Zur genauen Funktionsweise wird weiter auf das Blockschaltbild in 2 verwiesen, in dem die wesentlichsten Komponenten der Kommunikationssteuereinrichtung 10 schematisch dargestellt sind.
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Auf der linken Seite sind hier wieder die Mikrofone MK1, MK2, MK3, MK4 der verschiedenen Hörzonen HZ1, HZ2, HZ3, HZ4 gezeigt. Die dort empfangenen Eingangssignale ES1, ES2, ES3, ES4 gelangen zunächst an eine Sprachaktivitätserkennung (Voice Activity Detection), die die Existenz von Sprachsignalen erkennt und das Grundrauschen unterdrückt. Letztlich funktioniert diese Sprachaktivitätserkennungseinheit 11 wie eine Art Schalter, der dafür sorgt, dass nur dann das Eingangssignal ES1, ES2, ES3, ES4 überhaupt durchgeschaltet wird, wenn eine Sprachaktivität erkannt wird. So kann vermieden werden, dass die gesamte Anlage ständig in Betrieb ist, obwohl überhaupt niemand spricht. Wird von der Sprachaktivitätserkennungseinheit 11 eine Sprachaktivität erkannt, wird ein Signal an einen Steuerungsblock 16 übergeben, um diesen zu aktivieren.
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Die Eingangssignale ES1, ES2, ES3, ES4 werden dann an eine (Vergleichs-)Analyseeinheit 12 übergeben. In der Analyseeinheit 12 werden dann ein oder mehrere Algorithmen verwendet, um den Grad der Übereinstimmung der Eingangssignale ES1, ES2, ES3, ES4 bzw. von Signalanteilen in den Eingangssignalen ES1, ES2, ES3, ES4 und den Zeitversatz zwischen diesen zu ermitteln.
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Hierzu erfolgt zunächst in einer Korrelationsanalyseeinheit 13 eine Korrelationsanalyse, um in den einzelnen Eingangssignalen ES1, ES2, ES3, ES4 die Sprachsignale SP1, SP2, SP3, SP4, die von den Sprechern S1, S2, S3, S4 in den verschiedenen Hörzonen HZ1, HZ2, HZ3, HZ4 gesprochen werden (siehe hierzu 1), zu identifizieren. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass in der Regel in einem Mikrofon MK1, MK2, MK3, MK4 das Sprachsignal eines beispielsweise benachbart sitzenden Sprechers SP1, SP2, SP3, SP4 mit zu hören ist. Bei der Korrelationsanalyse wird daher insbesondere eine paarweise Kreuzkorrelation der einzelnen Eingangssignale ES1, ES2, ES3, ES4 durchgeführt. Zusätzlich können der Analyseeinheit 12 auch noch die extern von den Gesprächspartnern der jeweiligen Mobilfunkverbindungen ankommenden Signale AS1, AS2, AS3, AS4 zugeführt werden. Die Rückführung der externen Signal AS1, AS2, AS3, AS4 dient dazu, eine Echounterdrückung zu gewährleisten, da diese Signale ja auch über die Lautsprecher LS1, LS2, LS3, LS4 an die jeweiligen Sprecher S1, S2, S3, S4 ausgegeben werden und daher in den Eingangssignalen ES1, ES2, ES3, ES4 wiederzufinden sind.
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Weiterhin erfolgt in der Analyseeinheit 12 mit einem Laufzeitanalysemodul 14 ein Vergleich der Laufzeiten und außerdem in einem Intensitätsanalysemodul 15 eine Analyse der Intensitäten der identifizierten Sprachsignale SP1, SP2, SP3, SP4 in den verschiedenen Eingangssignalen. Insgesamt kann so in der Analyseeinheit 12 genau identifiziert werden, mit welchen Anteilen und zu welchen Zeiten die Eingangssignale ES1, ES2, ES3, ES4 die verschiedenen Sprachsignale SP1, SP2, SP3, SP4 enthalten. Alle in der Analyseeinheit 12 ermittelten Informationen über die jeweiligen Anteile der Sprachsignale SP1, SP2, SP3, SP4 und externen Signale AS1, AS2, AS3, AS4 in den Eingangssignalen ES1, ES2, ES3, ES4 werden an einen Steuerungsblock 16 übergeben, der eine Zuordnungseinheit 19 ansteuert.
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Diese Zuordnungseinheit 19 umfasst hier eine Subtraktionseinheit 17 zur selektiven Signalunterdrückung, um die zu einer bestimmten Hörzone gehörigen Sprachsignale von allen ungewollten Signalanteilen zu trennen. Hier erfolgt sozusagen der erste Teil der Zuordnung, indem nämlich festgestellt wird, welches Sprachsignal tatsächlich welchem Mikrofon MK1, MK2, MK3, MK4 bzw. welcher Hörzone HZ1, HZ2, HZ3, HZ4 zuzurechnen ist, und dafür gesorgt wird, dass nach der selektiven Signalunterdrückung nur noch das der jeweiligen Hörzone HZ1, HZ2, HZ3, HZ4 bzw. dem dort sitzenden Sprecher S1, S2, S3, S4 zugeordnete Sprachsignal SP1, SP2, SP3, SP4 weitergeleitet wird. Die Weiterleitung erfolgt dann an eine erste Schaltmatrix 18 der Zuordnungseinheit 19, welche das Sprachsignal SP1, SP2, SP3, SP4 an die „richtige”, dem jeweiligen Sprecher S1, S2, S3, S4 bzw. der jeweiligen Hörzone HZ1, HZ2, HZ3, HZ4 zugeordnete Mobilfunkverbindung K1, K2, K3, K4 übergibt. Hierzu erhält die Schaltmatrix 18 ebenfalls Informationen aus dem Steuerungsblock.
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Über diese Schaltmatrix werden also die eingehenden Sprachsignale SP1, SP2, SP3, SP4 (bzw. die von allen nicht dem „richtigen” Sprecher S1, S2, S3, S4 zuzuordnenden Sprachsignalen bereinigten Eingangssignale ES1, ES2, ES3, ES4) an die passenden realen oder logischen Eingänge der Mobilfunkschnittstelle 20 für die jeweiligen Mobilfunkkanäle K1, K2, K3, K4 übergeben. Die Mobilfunkkanäle K1, K2, K3, K4 sind in 2 innerhalb der Mobilfunkschnittstelle 20 symbolisch durch ein Funksymbol zwischen jeweils einer Sendeeinheit 21 und einer Empfangseinheit 22 für den jeweiligen Mobilfunkkanal K1, K2, K3, K4 dargestellt. Bei den Sendeeinheiten 21 und Empfangseinheiten 22 kann es sich beispielsweise um Teile einer Bluetooth-Schnittstelle oder dergleichen handeln, über die, wie im Zusammenhang mit 1 erläutert, die Mobilfunk-Endgeräte M1, M2, M3, M4 der einzelnen Nutzer gekoppelt sind. Eine Einbuchung bzw. Zuordnung der einzelnen Mobilfunkverbindungen K1, K2, K3, K4 bzw. der Endgeräte M1, M2, M3, M4 zu den einzelnen Hörzonen HZ1, HZ2, HZ3, HZ4 und damit zu den einzelnen Sprechern S1, S2, S3, S4 ist mit Hilfe der Benutzerschnittstellen D1, D2, D3, D4 möglich. Die hierfür benötigten Informationen werden ebenfalls an den Steuerungsblock 16 übergeben.
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Die von der Landseite kommenden Sprachsignale auf den verschiedenen Mobilfunkverbindungen K1, K2, K3, K4 werden über die Mobilfunk-Endgeräte M1, M2, M3, M4 von den Empfangseinheiten 22 der Mobilfunkschnittstelle 20 übernommen und dann den jeweiligen Lautsprechern LS1, LS2, LS3, LS4 der Hörzonen zugeführt, wobei auch hier wieder Informationen aus dem Steuerungsblock 16 über die Zuordnung der einzelnen Mobilfunkverbindungen K1, K2, K3, K4 zu den Hörzonen und somit zu den Lautsprechern LS1, LS2, LS3, LS4 genutzt werden. Symbolisch ist dies in 2 durch eine zweite Schaltmatrix 18R zwischen den Empfangseinheiten 22 der Mobilfunkschnittstelle 20 und den Lautsprechern LS1, LS2, LS3, LS4 dargestellt, um den Signalfluss besser zu verdeutlichen. Diese zweite Schaltmatrix 18R ist vorzugsweise auch Teil der Zuordnungseinheit 19 und kann z. B. mit der ersten Schaltmatrix 18 zur Zuordnung der Sprachsignale SP1, SP2, SP3, SP4 an die „richtige” Sendeeinheit 21 der Mobilfunkschnittstelle 20 kombiniert sein.
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Sämtliche Komponenten der Kommunikationssteuereinrichtung 10 können in Form von Hardware und/oder auch in Form von Software als Softwaremodule oder dergleichen aufgebaut sein. Eine Realisierung in Form von Software bietet sich insbesondere für die einzelnen Module 13, 14, 15 der Vergleichsanalyseeinheit 12 oder die an Schaltmatrizen 18, 18R an, welche für eine logische Zuordnung der Datenströme sorgen.
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Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, dass verschiedene Personen im Fahrzeug völlig ungestört voneinander Mobilfunkgespräche führen, wobei die Gesprächspartner auf der Landseite keinerlei Informationen vom Telefonat der anderen Insassen im Fahrzeug hören. Ebenfalls kann durch geschickte Ausgabe der Signale auf den Lautsprechern für die einzelnen Nutzer dafür gesorgt werden, dass Sprachsignale der anderen Nutzer sowie Sprachsignale von den Gesprächspartnern der anderen Nutzer weitgehend unterdrückt werden, ggf. sogar durch eine aktive Signalauslöschung oder dergleichen.
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Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei der in den Figuren dargestellten Kommunikationsanlage bzw. dem detailliert beschriebenen Verfahren nur um ein Ausführungsbeispiel handelt, welches in vieler Hinsicht modifiziert werden kann. Weiterhin wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein, eine” nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließen die Begriffe „Einheit” und „Modul” nicht aus, dass diese auch aus mehreren, gegebenenfalls auch räumlich getrennten, Untereinheiten bestehen.
