DE60306293T2

DE60306293T2 - Kontrolleinheit und Verfahren zur Übertragung von Tonsignalen über ein optisches Netzwerk

Info

Publication number: DE60306293T2
Application number: DE60306293T
Authority: DE
Inventors: Dennis 60062 Stolyarov; Yuri 194156 Stotski
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2003-10-17
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2023-10-18
Also published as: US7519085B2; EP1411517A1; EP1411517B1; ATE331285T1; DE60306293D1; US20040076435A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen die Übertragung von Audiosignalen durch ein Fahrzeug hindurch, und insbesondere eine Steuer- einheit sowie ein Verfahren für den Empfang von Audiosignalen aus dem Fahrzeugraum und für die Übertragung von Audiosignalen über ein optisches Netz an andere Audio-Verarbeitungseinheiten.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Über die letzten Jahre ist in der Automobilindustrie ein signifikanter Anstieg der Anzahl von intelligenten Systemen und Diensten im Fahrzeug zu verzeichnen. Diese System und Dienste haben zum Ziel, eine Kommunikation zwischen dem Benutzer und dem Fahrzeug als auch zwischen dem Benutzer und der Außenwelt zu erleichtern und zu verbessern. Aus Sicherheitsgründen richtet die Industrie ihren Schwerpunkt auf die Bereitstellung von Freisprech-Zusätzen für Personen, die drahtlose Kommunikationseinrichtungen in ihrem Fahrzeug einsetzen. Ein Bereich, der noch einer Verbesserung bedarf, ist die Qualität der Sprachkommunikation in dem Fahrzeug. Bemühungen zur Verbesserung der Qualität der Sprachkommunikation konzentrieren sich auf die Einführung neuer Audiosignal-Verarbeitungsalgorithmen, neuer verteilter Mikrophone und neuer Mikrophonanordnungen. Zur Unterstützung der Abschirmung gesendeter Audiosignale von externen Störsignalen hat die Industrie ein optisches Netz gemäß einem Kommunikationsprotokoll eingeführt, das als das Media Oriented Systems Transport oder MOST^® bekannt ist. Weitere Informationen über das MOST^® optische Netzwerkprotokoll sind im Internet auf der Seite www.oasis.com erhältlich.
Jede dieser Entwicklungen hat die Komplexität eines Freisprech-Audiokommunikationssystems erheblich vergrößert. Vor kurzem bestand die Notwendigkeit einer Dezentralisierung der Audiosignal-Verarbeitungssysteme in einem Fahrzeug und der modularen Bereitstellung von Einheiten, um ihre Leistung zu verbessern und Kosten zu verringern. Diese Bemühung hat eine eigentliche Begrenzung der Anzahl verteilter Mikrophone oder Mikrophonanordnungseinheiten eingeleitet, die gleichzeitig geroutet oder geleitet oder von verteilten Signalverarbeitungssystemen gleichzeitig eingesetzt werden können. Der Hauptgrund für die Begrenzung basiert auf der Menge an unabhängigen Audiokanälen, die über das optische MOST^®-Netzwerkkommunikationsprotokoll transportiert werden können, sowie auf der Vielzahl von Abtastraten, die gleichzeitig von diesen Audioströmen unterstützt, werden und der rasch ansteigenden Systemkomplexität.
Heute weist das optische MOST^®-Netzwerkkommunikationsprotokoll im Automobilbereich eine Beschränkung auf vier unabhängige Audio- ströme (Kanäle) auf, die einer Steuereinheit zugeordnet werden können, welche über das optische Netz sendet. Dies erfolgt hauptsächlich aufgrund Einschränkungen gegenwärtiger Hardware-Schnittstellen. Gegenwärtige Hardware-Schnittstellen tasten mit derselben Frequenzrate ab, die von dem optischen MOST-Netzwerkkommunikationsprotokoll unterstützt wird, wobei die Frequenz 38 kHz, 44.1 kHz und 48 kHz beträgt. Auch wenn die ursprüngliche Konstruktion des optischen MOST^®-Netzwerkkommunikationsprotokolls bis zu 15 synchrone 4-Byte breite Audiokanäle unterstützt, begrenzt die Schnittstellenkonfiguration mit dem optischen Netz die Anzahl synchroner Audiokanäle, welche einem Modul im Fahrzeug zugeordnet werden können. Zur Verbesserung der gesamten Benutzererfahrungen und zur Förderung von Sprachkommunikationen besserer Qualität besteht ein Bedarf an zusätzlichen Mikrophonen und Mikrophongruppierungen oder -anordnungen. Wenn man jedoch einfach zusätzliche Wandler in bekannten Systemen hinzufügt, resultiert dies in einem erheblichen Kostenanstieg und in einer Erhöhung der Systemkomplexität.
EP-A-1068997 beschreibt eine Audiokommunikation, welche ein optisches Netzwerk in einem Fahrzeug verwendet.
Dementsprechend sind weitere Verbesserungen erforderlich, um die Übertragung von Audiosignalen mit Hilfe gegenwärtiger optischer Netzwerkkommunikationsprotokolle zu vereinfachen. Des Weiteren besteht ein Bedarf an der Reduzierung der Anzahl an Steuereinheiten, um die Kosten zu senken. Daher ist es wünschenswert, eine verbesserte Vorrichtung und Vorgehensweise zur Übertragung und Verteilung von Audiosignalen in einem Fahrzeug bereitzustellen, um die meisten, wenn nicht sogar alle der vorstehend genannten Probleme zu überwinden.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Kurzbeschreibung der Erfindung anhand der Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Systemarchitektur zur Übertragung und Verteilung von Audiosignalen durch ein Fahrzeug;
2 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Steuereinheit;
3 ein Diagramm, das eine Ausführungsform eines Aufreihungs- oder Sequenzierungsverfahrens für den Multiplexbetrieb an einem Audiodatenstroms veranschaulicht;
4 ein Diagramm, das eine weitere Ausführungsform eines Aufreihungs- oder Sequenzierungsverfahrens für den Multiplexbetrieb an einem Audiodatenstroms veranschaulicht;
5 ein Diagramm, das eine Ausführungsform eines Puffers für den Multiplexbetrieb an einem Audiodatenstrom veranschaulicht;
6 ein Diagramm, das eine Ausführungsform eines 16-Bit PCM-Audiodaten-Abtastwerts zeigt, welcher Bits zur Synchronisierung der Daten mit einer bestimmten Audioquelle auf weist; und
7 ein Diagramm, welches eine Ausführungsform eines Datenstroms für einen Steuerkanal veranschaulicht.
Obwohl die Erfindung für verschiedene Modifikationen und Alternativformen empfänglich ist, sind spezifische Ausführungsformen beispielhaft in den Zeichnungen gezeigt und werden nachfolgend ausführlich beschrieben.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Was beschrieben wird ist ein verbessertes System und eine verbesserte Vorgehensweise zur Übertragung von Audiosignalen über ein optisches Netz. Zu diesem Zweck ist in einer Ausführungform eine Steuereinheit zur Übertragung und Verteilung gemultiplexter Audiodaten über ein optisches Netz vorgesehen. Die Steuereinheit umfasst einen Audiosampler, einen Mikroprozessor sowie eine optische Netzwerkschnittstelle. Der Audiosampler tastet eine Vielzahl elektrischer Signale von Wandlern ab und erzeugt eine Vielzahl roher oder unaufbereiteter Audiodatenströme aus den elektrischen Signalen. Der Audiosampler ist in der Lage, elektrische Signale bei einem Bruchteil einer Frame-Synchronisationsrate (F_S) des optischen Netzes abzutasten. Der Mikroprozessor weist eine Audioprozessor-Funktion sowie eine Multiplexer-Funktion auf. Die Audioprozessor-Funktion ist in der Lage, die unaufbereiteten Datenströme zu verarbeiten und einen einzigen aufbereiteten Audiodatenstrom bei oder unter der Frame-Synchronisationsrate (F_S) des optischen Netzes zu erzeugen. Die Mulitplexer-Funktion ist in der Lage, einen gemultiplexten Audiodatenstrom zu erzeugen, welcher eine Vielzahl von Frames aufweist. Jeder Frame weist eine Vielzahl von zeitgemultiplexten Kanälen auf, wobei ein erster Kanal innerhalb eines ersten Frame zugeteilt ist, um die Vielzahl an unaufbereiteten Audiodatenströmen zu übertragen, und ein zweiter Kanal innerhalb eines jeden Frame zugeteilt ist, um den verarbeiteten Datenstrom zu übertragen. Die optische Netzwerkschnittstelle empfängt den gemultiplexten Audiodatenstrom von dem Mikroprozessor und erzeugt einen optischen gemultiplexten Audiodatenstrom auf der Basis des gemultiplexten Audiodatenstroms vom Mikroprozessor.
In einer Ausführungsform wird die Frame-Synchronisationsrate (F_S) von der optischen Netzwerkschnittstelle bereitgestellt. Der Bruchteil der Frame-Synchronisationsrate, die vom Audiosampler abgetastet wird, kann eine Vielfalt von Raten einschließlich eine Sechstel, eine Viertel, eine Drittel und eine halbe Frame-Synchronisationsrate (F_S/6, F_S/4, F_S/3, F_S/2) einschließen. Darüber hinaus kann die Steuereinheit eine drahtlose Geräteschnittstelle zum Anschluss an eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung aufweisen. Der Mikroprozessor ist in der Lage, Audiodaten von der drahtlosen Geräteschnittstelle zu empfangen und einen Downlink-Audiodatenstrom bei oder unter der Frame-Synchronisationsrate (F_S) des optischen Netzes zu erzeugen. Die Multiplexer-Funktion des Mikroprozessors wäre dann des Weiteren in der Lage, einen gemultiplexten Audiodatenstrom zu erzeugen, welcher die Vielzahl von Frames aufweist, wobei ein dritter Kanal innerhalb eines jeden Frame zur Übertragung des Downlink-Audiodatenstroms zugeteilt ist. Zur Unterstützung der Synchronisation des unaufbereiteten Datenstroms über das optische Netz kann die vorliegende Erfindung weiter eine Vorgehensweise für die Einbringung von mindestens zwei Bits innerhalb des Datensamples des ersten Kanals aufweisen, um einen Zeitschlitz in dem ersten Kanal zu identifizieren, welcher dem spezifischen unaufbereiteten Datenstrom entspricht. Alternativ kann die vorliegende Erfindung einen separaten Steuerkanal verwenden, der Informationen beinhalten würde, um sekundäre Audio-Verarbeitungseinheiten über die Merkmale oder Eigenschaften des ersten Kanals zu informieren, welcher die unaufbereiteten Audiodatenströme überträgt.
Ferner ist eine Steuereinheit zur Übertragung und Verteilung gemultiplexter Audiodaten über ein optisches Netz von einem ersten Wandler und einem zweiten Wandler vorgesehen. Die Steuereinheit weist einen Audiosampler, einen Mikroprozessor sowie eine optische Netzschnittschnelle auf. Der Audiosampler tastet ein erstes elektrisches Signal von dem ersten Wandler und ein zweites elektrisches Signal von dem zweiten Wandler ab. Der Audiosampler ist in der Lage, das erste und das zweite elektrische Signal zur Erzeugung eines ersten unaufbereiteten Audiodatenstroms und eines zweiten unaufbereiteten Audiodatenstroms abzutasten. Der Mikroprozessor besitzt eine Audioprozessor-Funktion sowie eine Multiplexer-Funktion. Die Audioprozessor-Funktion ist in der Lage, den ersten und den zweiten unaufbereiteten Audiodatenstrom zur Erzeugung eines einzigen aufbereiteten Audiodatenstroms aufzubereiten. Die Multiplexer-Funktion ist in der Lage, einen gemultiplexten Audiodatenstrom mit einem ersten und einem zweiten Frame zu erzeugen. Jeder Frame weist eine Vielzahl zeitgemultiplexter Kanäle auf, wobei: ein erster Abtastwert des ersten unaufbereiteten Audiodatenstroms während des ersten Frame in einem ersten Kanal übertragen wird; ein erster Abtastwert des aufbereiteten Audiodatenstroms während des ersten Frame in einem zweiten Kanal übertragen wird; ein erster Abtastwert des zweiten unaufbereiteten Audiodatenstroms während des zweiten Frame in dem ersten Kanal übertragen wird, und ein zweites Abtastwert des aufbereiteten Audiodatenstroms während des zweiten Frame in dem zweiten Kanal übertragen wird. Die optische Netzwerkschnittstelle empfängt den gemultiplexten Audiodatenstrom vom Mikroprozessor und erzeugt einen optischen gemulitplexten Audiodatenstrom basierend auf dem gemultiplexten Audiodatenstrom von dem Mikroprozessor.
Des Weiteren wird ein System für die Übertragung und Verteilung von Audiodaten über ein optisches Netz in einem Fahrzeug bereitgestellt. Das System weist ein Vielzahl von Wandlern, eine Steuereinheit sowie eine sekundäre Audioverarbeitungseinheit auf. Die Vielzahl von Wandlern wandelt Töne oder Geräusche in einer Fahrzeugkabine oder einem Fahrzeug-Innenraum in elektrische Signale um. Die Steuereinheit weist einen Audiosampler, einen Mikroprozessor und eine optische Netzwerkschnittstelle auf. Der Audiosampler tastet die elektrischen Signale aus der Vielzahl von Wandlern ab und erzeugt eine Vielzahl unaufbereiteter Audiodatenströme aus den elektrischen Signalen. Der Mikroprozessor besitzt eine Audioprozessor-Funktion sowie eine Multiplexer-Funktion. Die Audioprozessor-Funktion ist in der Lage, die unaufbereiteten Datenströme zur Erzeugung eines einzigen aufbereiteten Audiodatenstroms aufzubereiten. Die Mulitplexer-Funktion ist in der Lage, einen gemultiplexten Audiodatenstrom mit einer Vielzahl von Frames zu erzeugen, wobei jeder Frame eine Vielzahl an zeitgemultiplexten Kanälen aufweist, wobei ein erster Kanal innerhalb eines jeden Frame zugeteilt ist, um die Vielzahl an unaufbereiteten Audiodatenströmen zu übertragen, und ein zweiter Kanal innerhalb eines jeden Frame zugeteilt ist, um den aufbereiteten Audiodatenstrom zu übertragen. Die optische Netzwerkschnittstelle empfängt den gemultiplexten Audiodatenstrom vom Mikroprozessor und erzeugt einen optischen gemultiplexten Audiodatenstrom basierend auf dem gemultiplexten Audiodatenstrom vom Mikroprozessor. Die sekundäre Audio-Verarbeitungseinheit ist mit dem optischen Netz verbunden, um den optischen gemultiplexten Audiodatenstrom zu empfangen und zu verarbeiten.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zur Über tragung oder Verteilung gemultiplexter Audiodaten über ein optisches Netz bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Abtasten einer Vielzahl elektrischer Signale von Messwandlern bei einem Bruchteil einer Frame-Synchronisationsrate (F_S) des optischen Netzes und Erzeugen einer Vielzahl unaufbereiteter Audiodatenströme; Verarbeiten der Vielzahl von unaufbereiteten Audiodatenströmen bei einer Frame-Synchronisationsrate (F_S) des optischen Netzes; Multiplexen der Vielzahl von unaufbereiteten Audiodatenströmen mit dem einzigen vom Mikroprozessor verarbeiteten Audiodatenstrom und Erzeugen eines gemultiplexten Audiodatenstroms mit einer Vielzahl an Frarnes, wobei jeder Frame eine Vielzahl zeitgemultiplexter Kanäle aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Kanal innerhalb eines jeden Frame zur Übertragung der Vielzahl unaufbereiteter Datenströme zugeteilt ist, und ein zweiter Kanal innerhalb eines jeden Frame zur Übertragung des aufbereiteten Audiodatenstroms zugeordnet ist; und Umwandeln des gemultiplexten Audiodatenstroms in einen optischen gemultiplexten Audiodatenstrom zur Übertragung über das optische Netz.
Das Verfahren kann des Weiteren die folgenden Schritte aufweisen: Empfangen eines Downlink-Audiodatenstroms von einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung; und Multiplexen der Vielzahl an unaufbereiteten Audiodatenströmen, des einzelnen aufbereiteten Audiodatenstroms, und des Downlink-Audiodatenstroms, und Erzeugen des gemultiplexten Audiodatenstroms, welcher die Vielzahl an Frames aufweist, wobei ein dritter Kanal innerhalb eines jeden Frame zur Übertragung des Downlink-Audiodatenstroms zugeteilt wird. Das Verfahren kann zudem die folgenden Schritte umfassen: Erzeugen eines Steuer-Datenstroms; und Multiplexen der Vielzahl von unaufbereiteten Audiodatenströmen, des einzelnen vom Mikroprozessor aufbereiteten Audiodatenstroms sowie des Steuer-Datenstroms, und Erzeugen des gemultiplexten Audiodatenstroms mit der Vielzahl von Frames, wobei ein vierter Kanal innerhalb eines jeden Frames zur Übertragung des Steuer-Datenstroms zuteilt wird.
Nun wird mit Bezug auf die Zeichnungen eine beispielhafte Steuereinheit und ein Verfahren zur Übertragung von Audiosignalen über ein optisches Netz erklärt. Wie später noch ausführlicher beschrieben wird, sind die Steuereinheit und das Verfahren in der Lage, den Ton in einer Fahrzeugkabine zu empfangen und die Audiosignale von der Steuereinheit über ein optisches Netz an eine Vielzahl von sekundären Audio-Verarbeitungseinheiten zu übertragen. Mit Bezug auf 1 kann ein Fahrzeug 20 in einer Ausführungsform ein System aufweisen, welches eine Vielzahl von Messwandlern 22A-D innerhalb einer Anordnung 24 von Messwandlern, eine Steuereinheit 26 und mindestens eine sekundäre Audio-Verarbeitungseinheit 28A–D umfasst. In dieser Ausführungsform sind die Anordnungen 24 von Messwandlern mit der Steuereinheit 26 durch verdrahtete Verbindungen 30 verbunden. Die Steuereinheit 26 sowie die sekundären Audio-Verarbeitungseinheiten 28A–D sind durch ein optisches Netz 32 miteinander verbunden. Das in 1 gezeigte optische Netz 32 ist in einer Ringtopologie konfiguriert. Es könnten jedoch auch andere Topologien verwendet werden, wie beispielsweise die Punkt-zu-Punkt-Topologie und eine Sterntopologie. Das optische Netz kann gemäß bekannter optischer Kommunikationsprotokolle arbeiten, wie beispielsweise dem MOST^® Betriebskommunikationsprotokoll des optischen Netzes.
Jede Messwandler-Anordnung 24 kann eine Vielzahl an Messwandlern 22A–D aufweisen. In 1 ist jede Messwandler-Anordnung 24 so dargestellt, dass sie vier Messwandler 22A–D aufweist, obwohl auch eine Reihe anderer Konfigurationen eingesetzt werden kann. Die Messwandler 22A–D wandeln Töne in der Kabine oder dem Innenraum des Fahrzeugs 20 in elektrische Signale um. Die elektrischen Signale können dann an über verdrahtete Verbindungen 30 an die Steuereinheit 26 gesendet werden. In einer Ausführungsform handelt es sich bei den elektrischen Signalen, die über die verdrahteten Verbindungen von den Messwandlern 22A–D gesendet werden, um analoge Signale, die an die Steuereinheit 26 zur Verarbeitung und Weiterleitung an die sekundären Audio-Verarbeitungseiheiten 28A–D gesendet werden. Die Messwandler 22A–D können zusammen innerhalb der Messwandler-Anordnung 24 angeordnet sein. Alternativ könnte eine Vielzahl individueller Messwandler in der gesamten Kabine des Fahrzeugs 20 verteilt werden.
Die Steuereinheit 26 wird nachfolgend noch ausführlicher beschrieben. Im Allgemeinen empfängt und verarbeitet die Steuereinheit 26 die anlogen Signale von den Messwandlern 22A–D in den Messwandler-Anordnungen 24. In der Steuereinheit 26 können die empfangenen Audiosignale zur Übertragung über eine drahtlose Kommunikationsverbindung für Freisprech-Kommunikationen während eines Einzelanrufs verarbeitet werden. Darüber hinaus kann die Steuereinheit 26 Audiosignale über das optische Netz an die sekundären Audio-Verarbeitungseinheiten 28A–D zur weiteren Verarbeitung liefern. Vorteilhafterweise ermöglicht die vorliegende Erfindung den sekundären Audio-Verarbeitungseinheiten 28A–D die Flexibilität, zwischen empfangenen unaufbereiteten digitalen Audiodaten von jedem Messwandler 22A–D oder verarbeiteten oder aufbereiteten Audiodaten zu wählen, die von allen Messwandlern 22A–D erzeugt werden.
Die sekundären Audio-Verarbeitungseinheiten 28A–D sind mit dem optischen Netz 32 verbunden und können bekannte Verarbeitungseinheiten darstellen, die Funktionen ausführen, welche Audiodaten von der Kabine des Fahrzeugs 20 benötigen. Beispielsweise kann es sich bei einer Art von sekundärer Audio-Verarbeitungseinheit um eine Einheit handeln, die die Spracherkennungsbefehle bearbeitet. Eine Spracherkennungseinheit identifiziert Sprachbefehle in den digitalen Audiodaten und verarbeitet die Sprachbefehle, wie beispielsweise "Rufen Sie die Nummer 888-555-1234 an" oder "Rufen Sie im Büro an." Eine andere Art von sekundärer Audio-Verarbeitungseinheit kann eine Sprach-Text-Einheit sein, die Sprache von einem Insassen des Fahrzeugs 20 in Textnachrichten mit dem Ziel umwandelt, Notizen und andere Erinnerungsvermerke zu erzeugen. Eine weitere Art von sekundärer Audio-Verarbeitungseinheit kann eine drahtlose Transceiver-Einheit in dem Fahrzeug sein, welche digitale Audiodaten aus der Kabine des Fahrzeugs 20 empfängt und die Daten zur Übertragung derselben über eine drahtlose Kommunikationsverbindung in eine Freispre chumgebung aufbereitet. Noch eine weitere Art von sekundärer Audio-Verarbeitungseinheit kann ein Fahrzeug-Audiosystem sein, das Downlink-Audiodaten von der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung zur Übertragung über die Fahrzeuglautsprecher empfängt.
Mit Bezug auf 2 kann eine Steuereinheit 26 in einer Ausführungsform einen Mikroprozessor 34, einen Audiosampler 36, eine drahtlose Geräteschnittstelle 38 sowie eine optische Netzwerkschnittstelle 40 aufweisen. In dieser Ausführungsform weist die Steuereinheit 26 drei Eingänge auf: Audiosignale 42A–42D, die von den Messwandlern 22A–22D empfangen werden; Downlink-Audiosignale oder Daten 44, die von einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 46 empfangen werden; und optische Daten 48 von dem optischen Netz 32. Im Hinblick auf die erste Eingabe können die Messwandler 22A–D, wie vorstehend erwähnt wurde, zentral innerhalb einer Messwandler-Anordnung 24 angeordnet sein, oder individuell über die gesamte Hauptkabine des Fahrzeugs 20 verteilt sein. Im Hinblick auf die zweite Eingabe kann die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 46 mit der Steuereinheit 26 über eine verdrahtete Verbindung oder durch eine drahtlose Nahbereichs- oder Kurzstreckenverbindung, die über Verfahren wie beispielsweise Bluetooth^® aktiviert wird, verbunden werden. Die Bluetooth^®-Technologie ermöglicht den Austausch einer verdrahteten Verbindung, indem es Vorrichtungen ermöglicht wird, über eine universelle Kurzstrecken-Funkverbindung miteinander zu kommunizieren. Eine Bluetooth^®-Spezifizierung ist im Internet von der Bluetooth Special Interest Group (Spezialinteressengruppe) (SIG) auf der Internet-Website www.bluetooth.com erhältlich. Im Hinblick auf die dritte Eingabe kann das optische Netz 32 optische Daten an die Steuereinheit 26 für eine Vielzahl von Aufgaben liefern. Beispielsweise kann das optische Netz 32 für die Steuereinheit 26 die Daten von den sekundären Verarbeitungseinheiten 28A–D zum Zwecke der Sendung oder Übertragung von Audiodaten an andere Vorrichtungen bereitstellen.
Die Steuereinheit 26 kann des Weiteren die folgenden Ausgänge oder Ausgaben aufweisen: optische Audiodaten 50, welche zur Ver teilung über das optische Netz an die sekundären Audio-Verarbeitungseinheiten 28A–D zeitgemulitplext sind; und Uplink-Audiosignale oder Daten 52 zur Übertragung über eine drahtlose Kommunikationsverbindung mit Hilfe der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 46. Im Hinblick auf die erste Ausgabe kann es notwendig sein, dass sich die Ausgabe nach einem bestimmten Kommuniktionsprotokoll richtet, wie beispielsweise dem optischen MOST^®-Netzwerk-Kommunikationsprotokoll. Die Bildung von Daten für diese Ausgabe ist nachfolgend noch ausführlicher beschrieben. Mit Bezug auf die zweite Ausgabe kann die Steuereinheit 26 mit der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 46 über eine verdrahtete Verbindung oder über eine Kurzstreckenverbindung, die durch Methoden wie beispielsweise Bluetooth^® aktiviert wird, verbunden sein.
Der Audiosampler 36 empfängt die elektrischen Audiosignale 42A–D von den Messwandlern 22A–D. Zum Zwecke der Veranschaulichung werden die Messwandler 22A–D auch als ein erster Messwandler 22A, ein zweiter Messwandler 22B, ein dritter Messwandler 22C und ein vierter Messwandler 22D bezeichnet. Der Audiosampler 36 kann in der Steuereinheit 26 angeordnet sein, oder alternativ kann er eine separate Einheit sein, die eine Reihe von Eingaben an die Steuereinheit 26 liefert. Der Audiosampler 36 nimmt Abtastwerte der elektrischen Signale 42A–D und wandelt die elektrischen Signale 42A–D in ein Format um, das für eine Weiterverarbeitung in der Steuereinheit 26 annehmbar ist. Beispielsweise werden die elektrischen Signale 42A–D, wenn die Steuereinheit 26 einen Mikroprozessor 34 mit einem digitalen Signalverarbeitungs-Controller aufweist, in unaufbereitete digitale Audiosignale 54A–D umgewandelt. Dementsprechend kann der Audiosampler 36 Bauelemente wie beispielsweise Verstärker sowie Analog-/Digital(A/D)-Wandler aufweisen.
In einer Ausführungsform hängt die Abtastrate des Audiosamplers 36 von einer Frame-Synchronisationsrate (F_S) des optischen Netzes 32 ab. Der Mikroprozessor 34 kann die Frame-Synchronisationsrate (F_S) von der optischen Netzwerkschnittstelle 40 emp fangen. Der Mikroprozessor 34 kann dann basierend auf der F_S eine Abtastrate an den Audiosampler 36 liefern. In einer Ausführungsform kann der Abstastvorgang bei einem Bruchteil der F_S erfolgen, welcher vom optischen Netz 40 akzeptiert wird. Wie nachfolgend noch ausführlich beschrieben wird, liefert die Veränderung der Abtastrate in Abhängigkeit von dem optischen Netzwerk-Kommunikationsprotokoll auf diese Weise den Vorteil einer effizienten Übertragung von Audiodaten von mehreren Messwandlern 22A–D in der Kabine des Fahrzeugs 20.
Wenn das optische Netz gemäß dem MOST^®-Kommunikationsprotokoll arbeitet, kann die Frame-Synchronisationsrate (F_S) 38 KHz, 44,1 KHz oder 48 kHz bei einer 32-Bit-Auflösung betragen. In einem System, welches vier Messwandler 22A–D unterstützt und eine optische Netzwerk-Frame-Synchronisationsrate von F_S = 44,1 aufweist, kann die Abtastrate in dem Mikroprozessor 34 mit 11,025 kHz für jeden A/D-Wandler eingestellt werden. Dies kann mit Hilfe einer Zeitsteuerung 60 in dem Mikroprozessor 34 erfolgen. Obwohl das MOST^®-Protokoll erlaubt, dass jeder Abtastwert oder jede Abtastung eine 32-Bit-Auflösung aufweist, ist die stardardmäßig zulässige Bitauflösung für Pulscode-Modulierungs- oder PCM-Daten für gewöhnlich eine 16-Bit-Auflösung. Dementsprechend würde in einer bevorzugten Ausführungsform die Abtastung mit einer 16-Bit-Auflösung für jeden Abtastwert oder jede Abtastung in jedem A/D-Wandler erfolgen. Dies würde ein lineares 16-Bit-PCM-Datensignal zum Ergebnis haben.
Der Audiosampler gibt vier Ströme unaufbereiteter digitaler Audiodaten 54A–D aus. Jeder Strom unaufbereiteter digitaler Audiodaten 54A–D stellt die vier analogen Signale dar, die von den Messwandlern 22A–D bereitgestellt werden. Die elektrischen Signale 42A–D, die von den Messwandlern 22A–D erzeugt werden, sind eine Mischung aus Tonkomponenten in der Kabine des Fahrzeugs 20. Die Ströme unaufbereiteter digitaler Audiodaten 54A–D enthalten diese Mischung aus Tonkomponenten und werden an den Mikroprozessor 34 zur weiteren Verarbeitung geliefert.
Der Mikroprozessor 34 in der Steuereinheit 26 weist die Fähigkeit der Verarbeitung der Ströme unaufbereiteter Audiodaten 54A–D vom Audiosampler 36 auf. Ein geeigneter Mikroprozessor 34 könnte ein Signalverarbeitungs-Controller wie beispielsweise ein Motorola MGT 5100 sein. Der Mikroprozessor 34 der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise eine Reihe funktionaler Blöcke auf. In einer Ausführungsform weist der Mikroprozessor 34 zumindest die folgenden funktionalen Blöcke auf: einen Audioprozessor 56, einen Multiplexer 58, eine Zeitsteuerung 60 sowie einen Abtastratenwandler 61. Diese funktionalen Blöcke können mikrocodierte Signalverarbeitungschritte sein, die als Betriebsbefehle in dem Mikroprozessor 34 programmiert sind.
Insbesondere kann der Audioprozessor 56 zur Erzeugung eines einzelnen Stroms aufbereiteter oder verarbeiteter Audiodaten 62 von den Strömen unaufbereiteter digitaler Audiodaten 54A–D verwendet werden. In einer Ausführungsform verwendet der Audioprozessor bekannte Algorithmen und Methoden einer adaptiven Strahlbildung und einer adaptiven Rauschreduzierung. Diese Verfahren passen bekannterweise die verschiedenen Ströme digitaler Audiodaten 62 von den Messwandlern 22A–D in der Messwandler-Anordnung derart dynamisch an, dass der Ansprech-Abtastwert der Messwandler besser an den Sprecher in dem Fahrzeug 20 gerichtet werden kann. Nach der Bearbeitung oder Aufbereitung der verschiedenen Ströme unaufbereiteter digitaler Audiodaten 54A–D, erzeugt der Audioprozessor 56 einen einzigen Strom aufbereiteter digitaler Audiodaten 62. Abhängig von der Konfiguration kann der einzelne Strom aufbereiteter digitaler Audiodaten 62 vom Multiplexer 58 zur Übertragung über das optische Netz 32 verarbeitet werden, um von den sekundären Audio-Verarbeitungseinheiten 28A–D oder von der drahtlosen Geräteschnittstelle 38 zur Übertragung von Uplink-Audiodaten über eine drahtlose Kommunikationsverbindung zur Verwendung durch die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 46 verwendet werden zu können.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht den sekundären Audio-Verarbeitungseinheiten 28A–D die Auswahl der Verwendung des einzelnen Stroms aufbereiteter Audiodaten 62, die vom Audioprozessor 56 im Mikroprozessor 34 erzeugt werden, oder der individuellen Ströme unaufbereiteter digitaler Audiodaten 54A–D von jedem der Messwandler 22A–22D. Wie nachfolgend noch ausführlicher beschrieben wird, wird dieser Vorteil durch die Verwendung eines spezifischen Verfahrens für das Multiplexen verschiedener Ströme von Audiodaten über das optische Netz 32 durch den Multiplexer 58 verwirklicht.
Der Abtastratenwandler 61 kann vom Mikroprozessor 34 zur Umwandlung externer Audio-Abtastwerte bei einer Abtastrate in Audio-Abtastwerte bei einer anderen Abtastrate verwendet werden. Beispielsweise können die unaufbereiteten Downlink-Audiodaten von einer drahtlosen Geräteschnittstelle in mancher Ausführungsform eine Abtastrate aufweisen, die sich von der Frame-Synchronisationsrate F_S des optischen Netzes 32 unterscheidet. Eine typische Abtastrate liegt bei ungefähr 8 kHz. Dementsprechend wandelt der Abtastratenwandler 61 in einer Ausführungsform die eingehenden Audiodaten von der drahtlosen Geräteschnittstelle 38 in eine Abtastrate um, die auf der Frequenz-Synchronisationsrate (F_S) des optischen Netzes 32 basiert. Der Abtastratenwandler 61 kann darüber hinaus den ausgehenden einzelnen Strom aufbereiteter Audiodaten 62 von einer Abtastrate, die auf der Frequenz-Synchronisationsrate (F_S) des optischen Netzes 32 basiert, in eine Abtastrate umwandeln, die für die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 46 zulässig oder annehmbar ist. Dies erzeugt einen Strom von Downlink-Audiodaten 64, der vom Multiplexer 58 zur Übertragung an die Schnittstelle 40 des optischen Netzes und dann weiter zum optischen Netz 32 verwendet wird.
Der Multiplexer 58 empfängt mehrere Quellen von Audiodaten, die aufbereitet oder verarbeitet werden müssen, um über das optische Netz 32 übertragen werden zu können. Beispielsweise empfängt der Multiplexer 58 in einer Ausführungsform mindestens sechs Arten von Audiodaten: die vier Ströme unaufbereiteter digitaler Audiodaten 54A–D von den Messwandlern 22A–D; den einzelnen Strom aufbereiteter Audiodaten 62 vom Audioprozessor 56; und die Down link-Audiodaten 64 von der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 46. Wie vorstehend beschrieben worden ist, liegen die vier Ströme unaufbereiteter digitaler Audiodaten 54A–D von den Messwandlern 22A–D vorzugsweise in einem linearen 16-Bit PCM-Datensignal vor, welches eine Abtastrate von 11,025 kHz aufweist. Die vier Ströme unaufbereiteter digitaler Audiodaten 54A–D können von manchen sekundären Audio-Verarbeitungseinheiten 28A–D benötigt werden, welche die Verwendung ihrer eigenen Audio-Verarbeitsalgorithmen oder adaptive Strahlbildung und/oder adaptive Rauschreduzierung vorziehen. Eine Art von sekundärer Audio-Verarbeitungseinheit 28A–D, von welcher bekannt ist, dass sie ihre eigenen Audio-Verarbeitungsalgorithmen verwendet, ist ein Spracherkennungseinheit. Der einzelne Strom verarbeiteter oder aufbereiteter Audiodaten 62 kann auch ein lineares 16-Bit PCM-Datensignal sein. Jedoch ist die Abtastrate in einer Ausführungsform bei 44,1 kHz eingestellt. Der einzelne Strom aufbereiteter Audiodaten 62 kann von manchen sekundären Audio-Verarbeitungseinheiten 28A–D benötigt werden, die nicht ihre eigenen Audio-Verarbeitungsalgorithmen besitzen, wie beispielsweise ein Sprache-zu-Text-Einheit. Die Downlink-Audiodaten 64 von dem Abtastratenwandler 61 können des Weiteren ein lineares 16-Bit PCM-Datensignal mit einer Abtastrate von 44,1 kHz sein. Die Downlink-Audiodaten 64 können von manchen sekundären Audio-Verarbeitungseinheiten 28A–D benötigt werden, wie beispielsweise dem Fahrzeug-Audiosystem zur Übertragung von Sprachanrufen über die Fahrzeug-Lautsprecher.
In einer Ausführungsform ist der Multiplexer 58 zur Einsparung von Ressourcen des optischen Netzes so konfiguriert, dass er die vier Ströme unaufbereiteter Audiodaten 54A–D, den einzelnen Strom aufbereiteter Audiodaten 62, sowie die Downlink-Audiodaten 64 miteinander kombiniert. In einem aktuellen Kommunikationsprotokoll des optischen Netzes erlauben die gegenwärtigen Hardware-Beschränkungen ein Multiplexen der Daten nur über vier Kanäle. Die vorliegende Erfindung erlaubt der Steuereinheit 26 vorteilhafterweise die Übertragung der sechs Audioquellen über die vier bestehenden Kanäle.
Die vier Ströme unaufbereiteter Audiodaten 54A–D weisen eine Abtastrate auf, welche ein Bruchteil der Frame-Synchronisationsrate (F_S) des optischen Netzes 32 ist. In einer Ausführungsform, in welcher die Frame-Synchronisationsrate (F_S) 44,1 kHz beträgt, ist die Abtastrate bei 11,025 kHz für jeden der vier Ströme unaufbereiteter Audiodaten 54A–D eingestellt. Der einzelne Strom aufbereiteter Audiodaten 62 und die Downlink-Audiodaten 64 weisen eine Abtastrate bei der Frame-Synchronisationsrate (F_S) des optischen Netzes, d.h. 44,1 kHz auf.
Der Multiplexer 58 kann in Software in dem Mikroprozessor 34 zur Bereitstellung einer Audioschnittstelle mit dem optischen Netz 32 über die Schnittstelle 40 des optischen Netzes konfiguriert sein. In einer Ausführungsform handelt es sich bei der Schnittstelle 40 des optischen Netzes um einen MOST^®-Netztransceiver, OS8104, der von der Firma Oasis SiliconSystems AG, Austin, Texas erhältlich ist. Zum Zwecke der Veranschaulichung wird die Funktion des Multiplexers 58 zur Verwendung mit diesem Transceiver beschrieben.
Insbesondere ist die Schnittstelle 40 des optischen Netzes in der Lage, Daten zwischen externen Anwendungen und dem MOST^®-Netz gleichzeitig zu empfangen und zu senden. Der Multiplexer 58 liefert einen Strom gemultiplexter Audiodaten 66 an die Schnittstelle 40 des optischen Netzes. Die Schnittstelle 40 des optischen Netzes wiederum wandelt die gemultiplexten Audiodaten 66 vom Mikroprozessor 34 in optische gemultiplexte Audiodaten 50 um.
Der Multiplexer 58 führt einen spezifischen Zeitmultiplexvorgang durch, um die von den unterschiedlichen Audioquellen empfangenen Audiodaten zu verschachteln und gemultiplexte Audiodaten 66 an die Schnittstelle 40 des optischen Netzes zu erzeugen. In einer Ausführungsform erfolgt der Zeitmuliplexvorgang in einer Sequenz gemäß Darstellung in den 3 und 4. Die 3 und 4 zeigen eine Reihe von Frames 70. Zum Zwecke der Veranschaulichung sind fünf sequentielle Frames gezeigt: Frame 1, Frame 2, Frame 3, Frame 4 und Frame 5. Die Größe eines jeden Frame wird durch die Frame-Synchronisationsrate (F_S) festgelegt, die durch ein Kommunikationsprotokoll des optischen Netzes definiert ist, das von der Schnittstelle 40 des optischen Netzes verwendet wird.
In einer Ausführungsform konfiguriert der Multiplexer 58 acht Kanäle in jedem Frame. Die Größe eines jeden Kanals basiert auf der Frame-Synchronisationsrate (F_S). In den in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsformen können manche der Kanäle den linken Kanal (L) in einem Audio-Stereosystem (Kanäle 1, 3, 5, 7) darstellen. Andere Kanäle können den rechten Kanal (R) in einem Audio-Stereosystem darstellen (Kanäle 2, 4, 6, 8). Wenn das System lediglich Audiodaten in einem Monoformat übertragen muss, kann nur einer der linken oder rechten Kanäle verwendet werden. Zum Zwecke der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung basiert die folgende Beschreibung auf einer Kanalzuweisung für ein Monosystem, welches nur linke Kanäle (Kanal 1, 3, 5 und 7) verwendet.
Jeder Kanal kann ein 16 Bit Audio-PCM-Kanal sein, der PCM-Datenraten gemäß der Frame-Synchronisationsrate (F_S) des optischen Netzes und gemäß einem Bruchteil der Frame-Synchronisationsrate (wie beispielsweise F_S/2 oder F_S/4 abhängig von der Zuweisung unterstützt. Beispielsweise kann in einer ersten Ausführungsform ein erster von vier linken Kanälen (Kanal 7) mehreren Audioquellen zugeordnet werden, um Daten bei einer Rate zu unterstützen, die mit einem Bruchteil der Frame-Synchronisationsrate (F_S) identisch ist. Dies ermöglicht dem ersten linken Kanal, Daten-Abtastwerte von mehr als einer Audioquelle zu übertragen. Die Größe des Bruchteils, der zur Abtastung der Quellen für den ersten linken Kanal verwendet wird, diktiert oder gibt an, wieviele Audioquellen über den vierten linken Kanal übertragen werden können. Die anderen drei Kanäle (Kanäle 1, 3 und 5) können getrennten Quellen zugeordnet werden, um Daten bei einer Rate zu unterstützen, die identisch mit der Frame-Synchronisationsrate (F_S) des optischen Netzes ist.
Beispielsiweise können gemäß Darstellung in 3, wenn ein erster linker Kanal (Kanal 7) so. konfiguriert ist, dass er Audiodaten bei einer Viertel Synchronisationsrate (F_S/4) überträgt, dann bis zu vier Audioquellen mit dieser Abtastrate auf dem vierten linken Kanal zeitgemultiplext werden. Das Ergebnis ist eine Kanalzuweisung, welche vier Audioquellen aufweist, sie sich auf einer Zeitbasis über vier Frames abwechseln.
Beispielsweise kann der erste linke Kanal (Kanal 7) derart zugeordnet sein, dass er Daten für die vier Ströme unaufbereiteter digitaler Audiodaten 54A–D von dem ersten Messwandler 22A, dem zweiten Messwandler 22B, dem dritten Messwandler 22C und dem vierten Messwandler 22D überträgt. Der erste Abtastwert der unaufbereiteten digitalen Audiodaten 54A vom ersten Messwandler 22A (Abtastwert 1) kann während Frame 1 übertragen werden. Der erste Abtastwert der unaufbereiteten digitalen Audiodaten 54B vom zweiten Messwandler 22B (Abtastwert 1) kann während Frame 2 übertragen werden. Der erste Abtastwert der unaufbereiteten digitalen Audiodaten 54C vom dritten Messwandler 22A (Abtastwert 1) kann während Frame 3 übertragen werden. Der erste Abtastwert der unaufbereiteten digitalen Audiodaten 54D vom vierten Messwandler 22D (Abtastwert 1) kann während Frame 4 übertragen werden. Bei Frame 5 kann dann der zweite Abtastwert der unaufbereiteten digitalen Audiodaten 54A vom ersten Messwandler 22A (Abtastwert 2) übertragen werden. Dieser Prozess setzt sich auf zeitgemultiplexte Art und Weise fort.
Der Multiplexvorgang auf einem ersten linken Kanal unterscheidet sich von anderen Kanälen insofern, dass er bei einer höheren Abtastrate konfiguriert werden muss. Beispielsweise kann in 3 einer der anderen linken Kanäle (wie z.B. Kanal 5) so konfiguriert sein, dass er PCM-Datenraten bei der Frame-Synchronisationsrate (F_S) unterstützt. Beispielsweise könnte Kanal 5 derart zugeordnet sein, dass er die aufbereiteten oder verarbeiteten digitalen Audiodaten 62 von dem Audioprozessor 56 in dem Mikroprozessor 34 überträgt. Hier kann jedoch der erste Abtastwert der aufbereiteten digitalen Audiodaten 62 vom Mikroprozessor 34 (Abtastwert 1) während Frame 1 übertragen werden. Der zweite Abtastwert der aufbereiteten digitalen Audiodaten 62 vom Mikroprozessor 34 (Abtastwert 2) kann während Frame 2 übertragen werden. Der dritte Abtastwert der aufbereiteten digitalen Audiodaten 62 vom Mikroprozessor 34 (Abtastwert 3) kann während Frame 3 übertragen werden. Der vierte Abtastwert der aufbereiteten digitalen Audiodaten 62 vom Mikroprozessor 34 (Abtastwert 4) kann während Frame 4 übertragen werden. Der fünfte Abtastwert der aufbereiteten digitalen Audiodaten 62 vom Mikroprozessor 34 (Abtastwert 5) kann während Frame 5 übertragen werden. Dieser Prozess setzt sich auf zeitgemultiplexte Art und Weise fort.
Alternativ können, wie es in 4 dargestellt ist, wenn ein erster linker Kanal (Kanal 7) derart konfiguriert ist, dass er Audiodaten überträgt, die bei der halben Frame-Synchronisationsrate (F_S/2) abgetastet worden sind, dann bis zu zwei Audioquellen mit dieser Abtastrate auf dem Kanal zeitgemultiplext werden. Wiederum können, wenn der erste linke Kanal (Kanal 7) derart zugeordnet ist, dass er die unaufbereiteten digitalen Audiodaten 54A–B überträgt, nur zwei der unaufbereiteten Datenströme der– Messwandler 22A–B über den ersten linken Kanal übertragen werden. Die Daten von den anderen beiden Messwandlern 22C–D könnten einem anderen Kanal auf ähnliche Art und Weise zugeordnet werden. Mit Bezug auf Kanal 7 kann die Übertragung der unaufbereiteten Audiodaten 54A–B von dem ersten Messwandler 22A und dem zweiten Messwandler 22B wie folgt weitergehen: Der erste Abtastwert der unaufbereiteten digitalen Audiodaten 54A von dem ersten Messwandler 22A (Abtastwert 1) kann während Frame 1 übertragen werden. Der erste Abtastwert der unaufbereiteten digitalen Audiodaten 54B von dem zweiten Messwandler 22B (Abtastwert 1) kann während Frame 2 übertragen werden. Der zweite Abtastwert der unaufbereiteten digitalen Audiodaten 54A von dem ersten Messwandler 22A (Abtastwert 2) kann während Frame 3 übertragen werden. Der zweite Abtastwert der unaufbereiteten digitalen Audiodaten 54B von dem zweiten Messwandler 22B (Abtastwert 2) kann während Frame 4 übertragen werden. Bei Frame 5 kann der dritte Abtastwert der unaufbereiteten digitalen Audiodaten 54A vom ersten Messwandler 22A (Abtastwerte 3) übertragen werden. Dieser Vorgang setzt sich auf zeitgemultiplexte Art und Weise fort.
Zur Ausführung der Zeitmultiplex-Operationen kann der Multiplexer 58 in dem Mikroprozessor 34 mit einem FIFO-Puffer zusammenarbeiten. 5 zeigt eine Ausführungsform eines Puffers 72, der von dem Multiplexer 58 verwendet werden kann. Hierbei speichert der Puffer 72 Daten gemäß einem Zuteilungsschema, welches die Übertragung von Audio-Datensignalen auf den linken Kanälen in einem Monoformat (Kanäle 1, 3, 5, 7) einschließt. Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, um die Kanalzuweisungen vorzunehmen. Jedoch weist in der Ausführungsform von 4 der Datentyp, welcher einem jeden Kanal zugewiesen wird, das folgende Format auf. Einer der Kanäle (z.B. Kanal 1) kann als Steuerkanal für die Übertragung von Steuerinformationen zugewiesen werden, welche Daten einschließen können, die alle sekundären Audio-Verarbeitungseinheiten 28A–D auf dem optischen Netz 32 über die unterschiedlichen Merkmale und in anderen Audiokanälen vorgenommenen Zuweisungen informieren. Jeder Abtastwert kann eine 16-Bit Auflösung bei der Frame-Synchronisationsrate (F_S) aufweisen. Ein weiterer Kanal (z.B. Kanal 3) kann zur Übertragung der Downlink-Audiodaten 64 von der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 46 zugewiesen oder zugeteilt werden. Jeder Abtastwert kann eine 16-Bit Auflösung bei der Frame-Synchronisationsrate (F_S) aufweisen. Ein weiterer Kanal (z.B. Kanal 5) kann zur Übertragung der aufbereiteten Audiodaten 62 von dem Audioprozessor 56 in dem Mikroprozessor 34 zugeteilt werden. Jeder Abtastwert kann eine 16-Bit Auflösung bei der Frame-Synchronisationsrate (F_S) aufweisen. Ein weiterer Kanal (z.B. Kanal 7) kann zur Übertragung der vier Ströme unaufbereiteter digitaler Audiodaten 54A–D von den Messwandlern 22A–D zugeteilt werden. Jeder Abtastwert kann eine 16-Bit Auflösung, jedoch einen Bruchteil der Frame-Synchronisationsrate (F_S/4) aufweisen.
Die vorliegende Erfindung weist zudem einen Synchronisationsprozess für die optischen gemultiplexten Daten 50 auf, die von der Steuereinheit 26 an die sekundären Audioverarbeitungseinheiten 28A–D übertragen werden. In dem Prozess der Übertragung von Audiosignalen über das optische Netz gemäß vorstehender Beschreibung besteht eine Bedarf daran, dass die sekundären Audioverarbeitungseinheiten 28A–D die unaufbereiteten digitalen Audiodaten 54A–D, die in den optischen gemultiplexten Audiodaten 50 verschachtelt sind, identifizieren und im Auge behalten.
In einer Ausführungsform kann jeder der 16-Bit PCM-Datenabtastwerte eine Zeitschlitz-Identifikationsnummer enthalten, die einem speziellen Messwandler entspricht, der Daten innerhalb des Kanals während des speziellen Zeitschlitzes aufweist. Dies kann erreicht werden, indem mindestens ein niedrigstwertiges Bit (LSB) in dem 16-Bit PCM-Daten-Abtastwert für die Zeitschlitz-Identifikation zugeordnet wird, wie es in 6 dargestellt ist. In 6 ist in einer Ausführungsform das erste Bit 74 in dem 16-Bit-PCM-Daten-Abtastwert das höchstwertige Bit (MSB), welches das Merkmals- oder Zeichenbit darstellt. Die nächsten dreizehn Bits 76 würden dann die PCM-Daten darstellen, welche einen maximalen dynamischen Bereich von 78,36 dB aufweisen. Die letzten beiden Bits 78 würden die Zeitschlitz-Identifikation darstellen. Alternativ könnten die Identifikationsbits eine spezifische Messwandlernummer identifizieren. In beiden Ausführungsformen könnten die sekundären Audioverarbeitungseinheiten 28A–D dann das Abtastwertgefüge und das Abtastwertformat verwenden, um den Zeitschlitz oder die Messwandlernummer zu bestimmen, wenn die optischen gemultiplexten Daten 50 demultiplext werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann einer der linken Kanäle als Steuerkanal zugewiesen werden (wie vorstehend beschrieben wurde) und ein Abschnitt oder die gesamte Breite des Steuerkanals könnte zum Senden von Informationen an die sekundären Audioverarbeitungseinheiten 28A–D verwendet werden. In dem Steuerkanal enthaltene Informationen können Daten aufweisen, um alle sekundären Verarbeitungseinheiten 28A–D auf dem optischen Netz 32 über die unterschiedlichen Merkmale und Zuordnungen, welche innerhalb der anderen Audiokanäle vorgenommen werden, zu informieren. Die Informationen für den Steuerkanal können vom Mikroprozessor in einem Steuerdatenstrom erzeugt werden. Falls die Informationen innerhalb eines Steuerdatenstroms nicht in einen 16-Bit Abtastwert passen, kann der Inhalt in dem Steuerkanal dann über eine Reihe synchroner Audiodaten-Frames verteilt und mit Hilfe der sekundären Audioverarbeitungseinheit 28A–D wieder zusammengesetzt werden.
Eine Ausführungsform eines Stroms von Steuerdaten 80 für den Steuerkanal ist in 7 veranschaulicht. In dieser Ausführungsform kann der Strom von Steuerdaten 80 ein Startbit-Feld 82, ein benutztes Kanalfeld 84, eine Reihe von Kanal-Informationsfeldern 86 sowie ein zyklisches Blocksicherungs- (CRC) oder Prüfsummenfeld 88 enthalten. Das Startbit-Feld 82 kann eine Reihe von Bits, beispielsweise 12 Bits, aufweisen, die einen einzigartigen Abtastwert bereitstellen, welcher den Anfang des Steuerkanals identifiziert. Das CRC- oder Prüfsummenfeld 88 kann gemäß bekannten Einrichtungen verwendet werden, um zu überprüfen, dass die empfangenen Daten nicht verfälscht worden sind.
Das benutzte Kanalfeld 84 kann eine Reihe von Bits enthalten, die die Anzahl von Audiokanälen identifiziert, die von der Steuereinheit 26 verwendet wird. Wenn acht Kanäle in einem Frame vorhanden sind, wie es in den 3 und 4 dargestellt ist, dann kann das benutzte Kanalfeld 84 8 Bits breit sein, wobei jedes Bit einen der Kanäle darstellt. Das Bit für einen speziellen Kanal würde anzeigen, ob der Kanal benutzt wird, beispielsweise 0 für einen nicht benutzten Kanal und 1 für einen benutzten Kanal.
Die Kanal-Informationsfelder 86 können jeweils eine Reihe von Bits aufweisen, die Informationen über die Art von Audiodaten identifizieren, die über das optische Netz 32 durch die Steuereinheit 26 übertragen werden. Die Bits könnten beispielsweise folgende Informationen bereitstellen: eine Audiokanalidentifizierung; eine Audiotyp-Identifikationsvorrichtung (z.B. unauf bereitet, aufbereitet, Stereo, Mono, linker Kanal, rechter Kanal); eine Kanal-Übertragungsrate (z.B. 1/2 Rate, 1/3 Rate, 1/4 Rate, 1/5 Rate, 1/6 Rate); Informationen darüber, ob die Audiodaten von einem einzigen Strom oder von einer Anordnung von Messwandlern stammen; eine Messwandleranordnungs-Identifikation; eine Anzahl von Audio-Messwandlerströmen pro Kanal; eine serielle Identifikation des ersten Messwandlers in dem Kanal; ein Mikrophonzu stand (z.B. aktiv, inaktiv).
Beschrieben wird ein System und ein Verfahren zur Übertragung von Audiosignalen über ein optisches Netz, welches in einem Protokoll wie beispielsweise dem MOST^®-Kommunikationsprotokoll des optischen Netzes arbeitet. Die Steuereinheit und das Verfahren beseitigen die Abhängigkeit von einer einzigen Abtastrate und einer begrenzten Anzahl unabhängiger Audiokanäle, die gegenwärtig in heutigen Systemen existieren. Sie ermöglicht einer Vielzahl unabhängiger Mikrophone oder anderer Audiokanäle die gleichzeitige Übertragung an verschiedene sekundäre Audio-Verarbeitungseinheiten, wie beispielweise an eine Spracherkennungseinheit, an eine Sprach-Text-Einheit, an einen fahrzeuginternen drahtlosen Transceiver und ein Audiosystem zur Übertragung von Audiodaten über die Fahrzeuglautsprecher. Die Steuereinheit und das Verfahren lassen einen einzigen Verbindungspunkt mit dem optischen Netz aller verteilter Mikrophone, Mikrophonanordnungen und anderer audiobasierender Vorrichtungen in dem Fahrzeug zu. Dies ermöglicht, dass die Audiokanäle von jeder Einheit gleichzeitig über das optische Netz übertragen werden.
Die vorstehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist lediglich exemplarisch gedacht und es ist nicht beabsichtigt, dass die Beschreibung den Schutzumfang eines beliebigen, aus dieser Anmeldung resultierenden Patents einschränkt.

Claims

Steuereinheit (26) zur Verteilung gemultiplexter Audiodaten über ein optisches Netz (32), wobei die Steuereinheit (26) durch Folgendes gekennzeichnet ist: einen Audiosampler (36), welcher eine Vielzahl an elektrischen Signalen (42A–P) von Messwandlern (22A–D) abtastet und eine Vielzahl an unaufbereiteten Audiodatenströmen (54A–D) aus den elektrischen Signalen (42A–D) erzeugt, wobei der Audiosampler (36) in der Lage ist, die elektrischen Signale (42A–D) bei einem Bruchteil einer Frame-Synchronisationsrate (F_S) des optischen Netzes (32) abzutasten; einen Mikroprozessor (34) mit einer Audioprozessor-Funktion (56) sowie einer Multiplexer-Funktion (58), wobei die Audioprozessor-Funktion (56) in der Lage ist, die unaufbereiteten Audiodatenströme (62) zur Erzeugung eines einzelnen aufbereiteten Audiodatenstroms (62) bei der Frame-Synchronisationsrate (F_S) des optischen Netzes (32) zu verarbeiten oder aufzubereiten, die Multiplexer-Funktion (58) in der Lage ist, einen gemultiplexten Audiodatenstrom (66) mit einer Vielzahl an Frames (70) zu erzeugen, wobei jeder Frame (70) eine Vielzahl an zeitgemultiplexten Kanälen aufweist, wobei ein erster Kanal innerhalb eines ersten Frames zugeteilt ist, um die Vielzahl an unaufbereiteten Audiodatenströmen (54A–D) zu übertragen, sowie ein zweiter Kanal innerhalb eines jeden Frames zugeteilt ist, um den aufbereiteten Audiodatenstrom (62) zu übertragen, wobei die Muliplexer-Funktion in der Lage ist, die unaufbereiteten Audiodatenströme (54A–D) und den einzelnen aufbereiteten Audiodatenstrom (62) zu multiplexen; sowie eine Schnittstelle (40) des optischen Netzes, welche den gemultiplexten Audiodatenstrom (66) vom Mikroprozessor (34) empfängt und basierend auf dem gemultiplexten Audiodatenstrom (66) vom Mikroprozessor (34) einen optischen gemultiplexten Audiodatenstrom (50) erzeugt.
Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frame-Synchronisationsrate (F_S) mit Hilfe der Schnittstelle (40) des optischen Netzes bereitgestellt wird.
Steuereinehit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bruchteil der Frame-Synchronisationsrate des optischen Netzes (32), welche vom Audiosampler (36) abgetastet wird, ein Viertel (F_S/4) beträgt.
Steuereinheit nach Anspruch 1, welche weiter eine drahtlose Geräteschnittstelle (38) zum Anschluss an eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung (46) und einen Abtastratenwandler (61) aufweist, wobei der Mikroprozessor (34) in der Lage ist, Audiodaten von der drahtlosen Geräteschnittstelle (38) zu empfangen, und der Abtastratenwandler (61) die Abtastrate des Downlink-Audiodatenstroms umwandelt, um einen Downlink-Audiodatenstrom bei der Frame-Synchronisationsrate (F_S) des optischen Netzes (32) zu erzeugen, wobei der gemultiplexte Audiodatenstrom die Vielzahl an Frames aufweist, wobei ein dritter Kanal innerhalb eines jeden Frames zur Übertragung des Downlink-Audiodatenstroms zugeteilt ist.
Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kanal innerhalb eines jeden Frames ein Datensample enthält, wobei das Datensample mindestens zwei Bits aufweist, welche einen Zeitschlitz innerhalb des ersten Kanals identifizieren, der den unaufbereiteten Audiodatenströmen (54A–D) entspricht.
Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Multiplexer-Funktion (58) des Mikroprozessors (34) weiter in der Lage ist, einen gemultiplexten Audiodatenstrom (66) mit einer Vielzahl an Frames (70) zu erzeugen, wobei mindestens ein Kanal innerhalb eines jeden Frames zur Übertragung von Steuerdaten zugeteilt ist.
Steuereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerdaten Informationen einschließen, um eine sekundäre Audioverarbeitungseinheit über die Eigenschaften oder Merkmale des ersten Kanals innerhalb eines jeden Frames zu informieren.
Verfahren zur Verteilung gemultiplexter Audiodaten über ein optisches Netz (32), wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Abtasten (36) einer Vielzahl an elektrischen Signalen (42A–D) von Messwandlern (22A–D) bei einem Bruchteil einer Frame-Synchronisationsrate (F_S) des optischen Netzes (32) und Erzeugen einer Vielzahl an unaufbereiteten Audiodatenströmen (54A–D); Aufbereiten (56) der Vielzahl an unaufbereiteten Audiodatenströmen (54A–D) und Erzeugung eines einzelnen aufbereiteten Audiodatenstroms (62) bei einer Frame-Synchronisationsrate (F_S) des optischen Netzes; Multiplexen der Vielzahl an unaufbereiteten Audiodatenströmen (54A–D) mit dem einzelnen aufbereiteten Audiodatenstrom (62) und Erzeugen eines gemultiplexten Audiodatenstroms (66) mit einer Vielzahl an Frames (70), wobei jeder Frame (70) eine Vielzahl an zeitgemultiplexten Kanälen aufweist, wobei ein ersten Kanal innerhalb jedes Frames zur Übertragung der Vielzahl an unaufbereiteten Audiodatenströmen (54A–D) und ein zweiter Kanal innerhalb jedes Frames zur Übertragung des aufbereiteten Audiodatenstroms (62) zugeteilt wird; und Umwandeln (40) des gemultiplexten Audiodatenstroms (66) in einen optischen gemultiplexten Datenstrom (50) zur Übertragung über das optische Netz (32).
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Bruchteil der Frame-Synchronisationsrate (F_S) des optischen Netzes (32) ein Viertel (F_S/4) beträgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verarbeitungs- oder Aufbereitungsschritt die Umwandlung der Abtastrate des unaufbereiteten Downlink-Audiodatenstroms einschließt, und weiter die folgenden Schritte aufweist: Empfangen eines Downlink-Audiodatenstroms von einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung (38); und Multiplexen der Vielzahl an unaufbereiteten Audiodatenströmen, des einzelnen aufbereiteten Audiodatenstroms, und des Downlink-Audiodatenstroms, und Erzeugen des gemultiplexten Audiodatenstroms, welcher die Vielzahl an Frames aufweist, wobei ein dritter Kanal innerhalb eines jeden Frames zur Übertragung des Downlink-Audiodatenstroms zugeteilt wird.