Title:
System zum Austausch von Informationen
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft ein System (2) für ein Kraftfahrzeug zum Austausch von Informationen zwischen mindestens einer externen Quelle und mindestens einem Nutzer des Kraftfahrzeugs, wobei das System (2) eine zentrale Recheneinheit (4) aufweist, der mindestens ein Antennenmodul (6, 50) und mindestens eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (70) zugeordnet ist, wobei das mindestens eine Antennenmodul (6, 50) dazu ausgebildet ist, Signale, die Informationen umfassen, mit der mindestens einen externen Quelle auszutauschen, wobei die mindestens eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (70) dazu ausgebildet ist, mit dem mindestens einen Nutzer Signale, die Informationen umfassen, auszutauschen, wobei die zentrale Recheneinheit (4) mindestens einen Rechenkern (22, 26) aufweist, der das mindestens eine Antennenmodul (6, 50) und die mindestens einen Mensch-Maschine-Schnittstelle (70) verbindet sowie dazu ausgebildet ist, für Signale, die die Informationen umfassen und zwischen dem mindestens einen Antennenmodul (6, 50) und der mindestens einen Mensch-Maschine-Schnittstelle (70) ausgetauscht werden, eine softwaregestützte Signalverarbeitung (24, 28) durchzuführen.




Inventors:
Spehl, Jürgen (85139, Wettstetten, DE)
Application Number:
DE102016214852A
Publication Date:
02/15/2018
Filing Date:
08/10/2016
Assignee:
AUDI AG, 85045 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102015101279A1N/A2015-08-06
DE19928497A1N/A2000-12-28



Foreign References:
200401564492004-08-12
200601613142006-07-20
201100395032011-02-17
WO2003028395A12003-04-03
201400282572014-01-30
Claims:
1. System für ein Kraftfahrzeug zum Austausch von Informationen zwischen mindestens einer externen Quelle und mindestens einem Nutzer des Kraftfahrzeugs, wobei das System (2) eine zentrale Recheneinheit (4) aufweist, der mindestens ein Antennenmodul (6, 50) und mindestens eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (70) zugeordnet ist, wobei das mindestens eine Antennenmodul (6, 50) dazu ausgebildet ist, Signale, die Informationen umfassen, mit der mindestens einen externen Quelle auszutauschen, wobei die mindestens eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (70) dazu ausgebildet ist, mit dem mindestens einen Nutzer Signale, die Informationen umfassen, auszutauschen, wobei die zentrale Recheneinheit (4) mindestens einen Rechenkern (22, 26) aufweist, der das mindestens eine Antennenmodul (6, 50) und die mindestens einen Mensch-Maschine-Schnittstelle (70) verbindet sowie dazu ausgebildet ist, für Signale, die die Informationen umfassen und zwischen dem mindestens einen Antennenmodul (6, 50) und der mindestens einen Mensch-Maschine-Schnittstelle (70) ausgetauscht werden, eine softwaregestützte Signalverarbeitung (24, 28) durchzuführen.

2. System nach Anspruch 1, bei dem der mindestens eine Rechenkern (22, 26) als feldprogrammierbare Gatteranordnung ausgebildet ist und/oder auf einer ARM-Architektur basiert.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der mindestens eine Rechenkern (22, 26) über ein Signalübermittlungsmodul zum Empfangen und/oder Senden von Signalen mit dem mindestens einen Antennenmodul (6, 50) verbunden ist, wobei das Signalübermittlungsmodul einen ersten Schalter (8, 52) zum Empfangen und/oder Senden der Signale, einen ersten SAW-Filter (10, 54), eine Endstufe (12, 56), einen rauscharmen Verstärker (14, 58), einen zweiten SAW-Filter (16, 60) und einen zweiten Schalter (18, 62) zum Empfangen und/oder Senden der Signale umfasst.

4. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem das mindestens eine Antennenmodul (6, 50) in einem Gehäuse der zentralen Recheneinheit (4) und/oder in einer separaten Antenneneinheit (48) angeordnet ist.

5. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der mindestens eine Rechenkern (22, 26) mit einem Interoperabilitäts-Manager (30), einem Kryptographiemodul (36), mindestens einem Speicherbaustein (38, 40) und/oder mindestens einem Transceiver (44) verbunden ist.

6. Verfahren zum Austausch von Informationen zwischen mindestens einer externen Quelle und mindestens einem Nutzer eines Kraftfahrzeugs, wobei eine zentrale Recheneinheit (4), der mindestens ein Antennenmodul (6, 50) und mindestens eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (70) zugeordnet ist, verwendet wird, wobei von dem mindestens einen Antennenmodul (6, 50) Signale, die Informationen umfassen, mit der mindestens einen externen Quelle ausgetauscht werden, wobei zwischen der mindestens einen Mensch-Maschine-Schnittstelle (70) mit dem mindestens einen Nutzer Signale, die Informationen umfassen, ausgetauscht werden, wobei das mindestens eine Antennenmodul (6, 50) und die mindestens eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (70) über mindestens einen Rechenkern (22, 26) der zentralen Recheneinheit (4) verbunden sind, wobei für Signale, die die Informationen umfassen und zwischen dem mindestens einen Antennenmodul (6, 50) und der mindestens einen Mensch-Maschine-Schnittstelle (70) ausgetauscht werden, durch den mindestens einen Rechenkern (22, 26) eine softwaregestützte Signalverarbeitung (24, 28) durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem durch den mindestens einen Rechenkern (22, 26) zur Durchführung der softwaregestützten Signalverarbeitung (24, 28) eine softwaregestützte Analog-Digital-Wandlung, eine softwaregestützte Digital-Analog-Wandlung, eine softwaregestützte Bitübertragung unter Simulation einer Bitübertragungsschicht, eine softwaregestützte Medienzugriffskontrolle, eine softwaregestützte Medienzugriffssteuerung, eine softwaregestützte logische Verbindungskontrolle und/oder eine softwaregestützte Basisband-Verarbeitung durchgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem zwischen dem mindestens einen Rechenkern (22, 26) und einem Protokollstapel (32) der zentralen Recheneinheit (4) Daten für eine Kommunikation mit der mindestens einen externen Quelle ausgetauscht werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem Software, die zur softwaregestützten Signalverarbeitung (24, 28) verwendet wird, aktualisiert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem die Signale von dem mindestens einen Rechenkern (22, 26) softwaregestützt aufbereitet, gefiltert, korrigiert, kodiert und/oder dekodiert werden, wobei Daten zum Bereitstellen der Signale von dem mindestens einen Rechenkern (22, 26) softwaregestützt komprimiert werden, und/oder wobei von dem mindestens einen Rechenkern (22, 26) softwaregestützt die Basisband-Verarbeitung und/oder ein Abgleich von Kanälen zum Austausch der Signale mit der mindestens einen externen Quelle durchgeführt wird.

Description:

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Austausch von Informationen.

Zur Realisierung von Kommunikations- und Infotainment-Diensten in einem Kraftfahrzeug werden mehrere synchronisierte Steuergeräte verwendet. Dabei ist jedes Steuergerät einer Mensch-Maschine-Schnittstelle, bspw. einem Monitor, einem Lautsprecher, einer Kamera, einem Mikrofon und/oder einer Tastatur als Domäne des Kraftfahrzeugs zugeordnet.

Die Druckschrift DE 10 2015 101 279 A1 beschreibt ein System und ein Verfahren zum Automatisieren von Fahreraktionen in einem Kraftfahrzeug, wobei Daten mit einem programmierbaren Gatterfeld verarbeitet werden.

Ein Verfahren zum Empfangen von digitalen Funksignalen über Funkkanäle und eine zugehörige Empfangsvorrichtung für ein Fahrzeug sind aus der Druckschrift DE 199 28 497A1 bekannt. Hierbei wird eine Dopplerverschiebung durch ein programmierbares Gatterfeld ermittelt.

In der Druckschrift US 2014 028 257 A1 sind ein Zentralserver und ein Verfahren zur Registrierung eines Systems an einer Ladestation beschrieben, bei dem ein Prozessor mit einem programmierbaren Gatterfeld eingesetzt wird.

Vor diesem Hintergrund werden ein System und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Ausführungsformen des Systems und des Verfahrens gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung hervor.

Das erfindungsgemäße System für ein Kraftfahrzeug ist zum Austausch medialer Informationen und somit zur Kommunikation zwischen mindestens einer externen Quelle und mindestens einem Nutzer des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Das System weist eine zentrale Recheneinheit auf, der mindestens ein Antennenmodul und mindestens eine Mensch-Maschine-Schnittstelle als Domäne bzw. Domänen des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist. Das mindestens eine Antennenmodul ist dazu ausgebildet, Signale, die Informationen umfassen, mit der mindestens einen externen Quelle über elektromagnetische Wellen auszutauschen. Die mindestens eine Mensch-Maschine-Schnittstelle ist dazu ausgebildet, mit dem mindestens einen Nutzer akustische und/oder visuelle Signale, die Informationen umfassen, auszutauschen. Die zentrale Recheneinheit als mindestens eine Komponente des Systems weist mindestens einen Rechenkern auf, der das mindestens eine Antennenmodul und die mindestens einen Mensch-Maschine-Schnittstelle verbindet sowie dazu ausgebildet ist, für Signale, die die Informationen umfassen und zwischen dem mindestens einen Antennenmodul und der mindestens einen Mensch-Maschine-Schnittstelle auszutauschen sind bzw. ausgetauscht werden, eine softwaregestützte Signalverarbeitung zentral durchzuführen.

Das mindestens eine Antennenmodul und/oder die mindestens eine Mensch-Maschine-Schnittstelle ist bzw. sind in Ausgestaltung neben der einen zentralen Recheneinheit als Komponente bzw. Komponenten des Systems ausgebildet. Die mindestens eine Mensch-Maschine-Schnittstelle ist als mindestens ein Eingabe- und/oder Ausgabegerät ausgebildet und/oder umfasst mindestens ein Eingabe- und/oder Ausgabegerät.

Der mindestens eine Rechenkern ist als feldprogrammierbare Gatteranordnung (FPGA) ausgebildet und/oder basiert auf einer ARM-Architektur. Eine derartige ARM-Architektur umfasst hier eine leitungsperformante Mikroprozessor-Plattform und einen zusätzlichen internen nichtflüchtigen Speicher, der als Host für Applikations- und SDR(software defined radio)-basierte Radio-Protokoll-Stack Implementierungen (Basisband und eine vollständige Signalaufbereitung) ausgebildet ist.

Außerdem ist der mindestens eine Rechenkern über ein Signalübermittlungsmodul zum Empfangen und/oder Senden von Signalen mit dem mindestens einen Antennenmodul verbunden, wobei das Signalübermittlungsmodul einen ersten Schalter zum Empfangen und/oder Senden der Signale, einen ersten SAW(surface acoustic wave)-Filter, eine Endstufe, einen rauscharmen Verstärker, einen zweiten SAW-Filter und einen zweiten Schalter zum Empfangen und/oder Senden der Signale umfasst.

Das mindestens eine Antennenmodul ist in einem Gehäuse der zentralen Recheneinheit und/oder in einer separaten Antenneneinheit angeordnet. Üblicherweise sind sämtliche Komponenten der zentralen Recheneinheit bis auf das mindestens eine Antennenmodul in dem Gehäuse der zentralen Recheneinheit angeordnet.

Der mindestens eine Rechenkern ist in Ausgestaltung mit einem Interoperabilitäts-Manager, einem Kryptographiemodul, mindestens einem Speicherbaustein und/oder mindestens einem Transceiver verbunden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Austausch medialer Informationen und somit zur Kommunikation zwischen mindestens einer externen Quelle und mindestens einem Nutzer eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Zur Durchführung des Verfahrens wird eine zentrale Recheneinheit, der mindestens ein Antennenmodul und mindestens eine Mensch-Maschine-Schnittstelle als Domäne des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist, verwendet.

Dabei werden von dem mindestens einen Antennenmodul Signale, die Informationen umfassen, mit der mindestens einen externen Quelle ausgetauscht. Zwischen der mindestens einen Mensch-Maschine-Schnittstelle und dem mindestens einen Nutzer werden akustische und/oder visuelle Signale, die Informationen umfassen, ausgetauscht. Hierbei sind das mindestens eine Antennenmodul und die mindestens eine Mensch-Maschine-Schnittstelle über mindestens einen Rechenkern der zentralen Recheneinheit verbunden. Für Signale, die die Informationen umfassen und zwischen dem mindestens einen Antennenmodul und der mindestens einen Mensch-Maschine-Schnittstelle ausgetauscht werden, wird durch den mindestens einen Rechenkern eine softwaregestützte Signalverarbeitung durchgeführt.

Durch den mindestens einen Rechenkern kann zur Durchführung der softwaregestützten Signalverarbeitung u. a. eine softwaregestützte Analog-Digital-Wandlung, eine softwaregestützte Digital-Analog-Wandlung, eine softwaregestützte Bitübertragung unter Simulation einer Bitübertragungsschicht (PHY), eine softwaregestützte Medienzugriffskontrolle, eine softwaregestützte Medienzugriffssteuerung, eine softwaregestützte logische Verbindungskontrolle (LLC) und/oder eine softwaregestützte Basisband- bzw. Baseband-Verarbeitung durchgeführt werden.

Außerdem können zwischen dem mindestens einen Rechenkern und einem Protokollstapel der zentralen Recheneinheit Daten, bspw. zu Protokollen für eine Kommunikation mit der mindestens einen externen Quelle, ausgetauscht werden.

Software, die zur softwaregestützten Signalverarbeitung verwendet wird, kann aktualisiert, bspw. ersetzt und/oder erneuert werden, wobei neue Software, mit der bereits vorhandene Software, die in einem Speicher der Recheneinheit gespeichert ist, aktualisiert wird, der Recheneinheit ebenfalls über das mindestens eine Antennenmodul bereitgestellt werden kann.

Die Signale können von dem mindestens einen Rechenkern u. a. softwaregestützt aufbereitet, gefiltert, korrigiert, kodiert und/oder dekodiert werden. Dabei ist es einerseits möglich, dass von dem mindestens einen Rechenkern Signale, die von dem mindestens einen Antennenmodul empfangen werden, für die mindestens eine Mensch-Maschine-Schnittstelle softwaregestützt verarbeitet werden. Es ist ebenfalls möglich, dass Signale, die von der mindestens einen Mensch-Maschine-Schnittstelle erfasst und/oder empfangen werden, für das mindestens eine Antennenmodul softwaregestützt verarbeitet werden.

Daten zum Bereitstellen der Signale können von dem mindestens einen Rechenkern softwaregestützt komprimiert werden. Alternativ oder ergänzend wird von dem mindestens einen Rechenkern softwaregestützt die Basisband-Verarbeitung und/oder ein Abgleich von Kanälen zum Austausch der Signale mit der mindestens einen externen Quelle durchgeführt.

Das System umfasst die als Domänen-Rechner ausgebildete Recheneinheit für das Kraftfahrzeug, die dazu ausgebildet ist, eine Kommunikation und Infotainment für den Nutzer des Kraftfahrzeugs durch Austausch und Verarbeitung von Signalen, die Informationen umfassen, softwaregestützt und radiobasiert zu ermöglichen.

Dabei ist u. a. vorgesehen, bisherige dezentral verteilte Funktionen bzw. Realisierungen von Kommunikations- und Infotainment-Diensten, die bislang von diversen synchronisierten Steuergeräten umgesetzt worden sind, nun in den einen zentralen Domänen-Rechner als Recheneinheit zu migrieren.

Der Domänen-Rechner umfasst als mindestens einen Rechenkern einen leistungsstarken FPGA (Field Programmable Gate Array) als integrierten Schaltkreis und/oder mehrere performante ARM-Rechenkerne, der bzw. die zur softwaregestützten Signalaufbereitung, zur softwaregestützten Filterung, bspw. durch eine schnelle Fourier-Transformation (FFT), zur softwaregestützten Kodierung bzw. Dekodierung, bspw. durch Basisband- bzw. Baseband- bzw. BB-Prozessoren, zur softwaregestützten Fehlerkorrektur, zur softwaregestützten Kanalschätzung, zum softwaregestützten Kanalabgleich (Equalizing) und zur softwaregestützten Datenkomprimierung ausgebildet sind.

Dabei sind auch Kommunikations-Stacks bzw. Protokollstapel zur Kommunikation, bspw. als softwaredefiniertes Radio (software defined radio, SDR) bzw. durch einen SDR-Ansatz als Software realisiert. Damit können über eine Lebenszeit des Kraftfahrzeugs durch Bereitstellung bzw. Vorhalt einer leistungsfähigen Rechnerhardware für den Domänen-Rechner vom Kunden adaptiv und/oder bei Bedarf auch neue überarbeitete Kommunikations- und Infotainment-Dienste, bspw. auch über das Internet, nachgeladen und mit dem Domänen-Rechner ausgeführt werden.

Das mit der Recheneinheit bzw. dem Domänen-Rechner durchführbare Verfahren kann auf folgende Kommunikations- und Infotainment-Dienste bzw. Standards ausgeweitet werden: GSM (Global System for Mobile Communications), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), LTE (Long Term Evolution), 3GPP (3rd Generation Partnership Project zur Standardisierung im Mobilfunk), WLan n/ac, Bluetooth, DAB, DVB-T, AM/FM, wobei für den Domänen-Rechner mindestens ein derartiger Dienst bzw. Standard verfügbar und umsetzbar ist. Mit der Recheneinheit können Signale mit dem Internet und dem Rundfunk, bspw. dem Hörfunk, ausgetauscht werden. Außerdem können mit der Recheneinheit Telefonate geführt werden.

Das System umfasst neben dem Domänen-Rechner als Komponenten Antennenmodule (remote cognitiv antenna heads) und eine breitbandige starr synchronisierte und latenz-optimierte digitale Topologie eines Netzwerks (CAN) innerhalb des Kraftfahrzeugs. Durch eine Kombination der genannten Komponenten kann ein äußerst flexibles und skalierbares Domänen-orientiertes Kommunikationssystem bereitgestellt werden. Dabei sind nicht nur die Kommunikations-Stacks und Protokolle als Software, bspw. durch den SDR-Ansatz bzw. ein SDR-Konzept realisiert. Es ist auch vorgesehen, dass die Baseband-Prozessoren durch SDR Algorithmen ersetzt werden, so dass auch ein BB-Prozessing bzw. eine Baseband-Verarbeitung durch ein Software-Upgrade nachladbar- und austauschbar ist. Allerdings ist auch hier eine hybride Realisierung des SDR-Ansatzes auf mindestens einem Chip (SOC, System on a chip) als dem mindestens einen Rechenkern möglich. In Ausgestaltung sind zur Baseband- bzw. Basisband-Verarbeitung mehrere digitale Signalprozessoren (DSP) und Chips vorgesehen. Hierbei wird berücksichtigt, dass für DVB-T und DAB, bspw. in der Einführungsphase, ein Chip (SOC) verwendet wird, und große Teile der Kommunikationsprotokolle und der Baseband-Verarbeitung über reine Software schon im digitalen Signalprozessor und in dem mindestens einen als FPGA und/oder ARM ausgebildeten Rechenkern realisiert werden. Im digitalen Signalprozessor kann eine komplette Filterung auch in Software realisiert werden.

Um eine entsprechend gesicherte Kommunikation und somit einen Austausch der Informationen durch die Signale zu gewährleisten, werden in dem Kryptographiemodul bzw. einem Crypto-Chip zyklisch entsprechende Zertifikate erzeugt und/oder erneuert. In dem Domänen-Rechner ist ein Software-Prozess, der als Interoperabilitäts-Manager bezeichnet werden kann, als Überwachungs- und Steuer-Thread implementiert, der die Funk-Dienste koordiniert und priorisiert, z. B. autark die Frequenz von Signalen, die über elektromagnetische Signale ausgetauscht werden, wechselt, die Leistung und Modulation-Schema anpasst, sowie ein MIMO- bzw. Multiple-Input-Multiple-Output Verfahren unter Nutzung mehrerer als Sende- und Empfangsantennen ausgebildeter Antennenmodule zu- oder wegschaltet. Somit kann eine große Anzahl von sendenden Diensten (GSM, UMTS, LTE, eCall, Wlan, Car2Car, Bluetooth) und entsprechende empfindliche Empfangsdienste wie SDARS (Satellitenradio aus den USA), GPS, DAB, DVB-T gleichzeitig genutzt werden. Auf dieser durch den Domänen-Rechner bereitgestellten Plattform können auch Dienste wie ITS-G5 (Car2Car pWLan) sowie zukünftig LTE-V (4.5G) und/oder 5G realisiert werden.

Mit der vorgesehenen Architektur und/oder Realisierung der zentralen Recheneinheit bzw. des Domänen-Rechners zur Kommunikation und zum Infotainment ist es möglich, dass Teile der Service-Plattform, die in SDR-Technologie realisiert ist, als update-fähiger und frei skalierbarer, priorisierbarer und konfigurierbarer Software-Prozess bzw. Thread umgesetzt werden sowie auch in anderen Domänen, bspw. als Software-Thread lauffähig sind, was zur Redundanz und Service-Verfügbarkeit beitragen kann. Zusätzlich kann eine Domäne zur Software-Kommunikation, z. B. 5G, in dem Domänen-Rechner bzw. Cluster implementiert und integriert werden, wobei die Domäne zur Software-Kommunikation Daten mit höchster Priorität und geringster Latenz verarbeitet, was z. B. auch Daten eines Fahrerassistenz-Systems zum Austausch einer Echtzeit (real-time) Trajektorie des Kraftfahrzeugs umfasst.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung schematisch und ausführlich beschrieben.

1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems, das zum Durchführen einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.

Das in 1 schematisch dargestellte System 2 zur Verarbeitung von elektronischen Medien und/oder Informationen umfasst eine zentrale Recheneinheit 4 (COM-Info-Board), die auch als Domänen-Recheneinheit ausgebildet und/oder bezeichnet werden kann. Dabei umfasst die Recheneinheit 4 ein Antennenmodul 6 zum Senden und Empfangen von Signalen über elektromagnetische Wellen, das mit einem ersten Schalter 8 zum Empfangen und/oder Senden (Rx/Tx-Switch bzw. Receiver/Transceiver-Switch) der Signale verbunden ist. Dem ersten Schalter 8 sind ein erster SAW-Filter 10 (akustischer Oberflächenfilter), eine Endstufe 12 (PA, power amplifier), ein rauscharmer Verstärker 14 (LNA, low noise amplifier) und ein zweiter SAW-Filter 16 nachgeschaltet. Außerdem umfasst die Recheneinheit 4 einen zweiten Schalter 18 zum Empfangen und/oder Senden der Signale. Dabei sind der erste SAW-Filter 10, die Endstufe 12, der rauscharme Verstärker 14 und der zweite SAW-Filter 16 zwischen den beiden Schaltern 8, 18 angeordnet. Der erste Schalter 8, der erste SAW-Filter 10, die Endstufe 12, der rauscharme Verstärker 14 und der zweite SAW-Filter 16 bilden hier ein Signalübermittlungsmodul zum Empfangen und/oder Senden von Signalen, das dem Antennenmodul 6 zugeordnet ist.

Der zweite Schalter 18 ist mit einem ersten Modul 20 verbunden, das einen Analog-Digital-Wandler (ADC), einen Digital-Analog-Wandler (DAC) und einen Mikrocontroller (µC) umfasst. Dieses erste Modul 20 ist mit einem ersten Rechenkern 22, hier einem ARM-Core, verbunden, der dazu ausgebildet ist, eine erste Signalverarbeitung 24, u. a. eine Synchronisation von Signalen, durchzuführen. Hierbei werden von dem ersten Rechenkern 22 als Funktionen zur softwaregestützten Signalverarbeitung eine Analog-Digital-Wandlung (ADC), eine Digital-Analog-Wandlung (DAC), eine Medienzugriffssteuerung (MAC bzw. media acces control), sowie eine erste digitale Basisband- bzw. Baseband-Verarbeitung (BB/DSP) der Signale softwaregestützt durchgeführt. Außerdem werden von dem ersten Rechenkern 22 eine Bitübertragungsschicht (PHY bzw. physical layer) und ein Netzprotokoll (LLC bzw. logical link control) softwaregestützt bereitgestellt.

Der erste Rechenkern 22 bzw. ARM-Core ist mit einem zweiten Rechenkern 26, hier einem FPGA (Field Programmable Gate Array), verbunden, der dazu ausgebildet ist, eine zweite Signalverarbeitung 28, u. a. eine Synchronisation von Signalen, durchzuführen. Hierbei werden von dem zweiten Rechenkern 26 als Funktionen zur softwaregestützten Signalverarbeitung eine Analog-Digital-Wandlung (ADC), eine Digital-Analog-Wandlung (DAC), eine Medienzugriffssteuerung (MAC bzw. media acces control) sowie eine erste digitale Baseband Signalverarbeitung (BB/DSP) softwaregestützt durchgeführt. Außerdem werden von dem zweiten Rechenkern 26 eine Bitübertragungsschicht (PHY bzw. physical layer) und ein Netzprotokoll (LLC bzw. logical link control) softwaregestützt bereitgestellt.

Hierbei ist es möglich, dass beide Rechenkerne 22, 26 sowie die beiden Signalverarbeitungen 24, 28 untereinander Daten austauschen können. Außerdem ist der zweite Rechenkern 26 mit einem Interoparibilitäts-Manager 30 verbunden.

Der zweite Rechenkern 26 ist zudem mit einem Protokollstapel 32 (pStack) verbunden, der wiederum mit einem Navigationssystem 34 zum Orten des Kraftfahrzeugs mit einem weltweiten Positionierungssystem, bspw. GPS, verbunden ist. Der zweite Rechenkern 26 ist zudem mit einem als ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung) ausgebildeten Kryptographiemodul 36, einem als DRAM ausgebildeten dynamischen Speicherbaustein 38 und einem als Flash ausgebildeten Speicherbaustein 40 verbunden. Der erste Rechenkern 22 ist über einen Anschluss 42 mit einem Netzwerk (CAN) des Kraftfahrzeugs verbunden. Ergänzend ist der Rechenkern 26 mit einem Transceiver (TRX) 44 und die zweite Signalverarbeitung 28 mit einer Bitübertragungsschicht 46 eines Ethernet-Netzwerkprotokolls 46 (ETH/PHY) verbunden.

Der Protokollstapel 32 umfasst Protokolle für Anwendungen (Applications), die als Hilfsmittel (Facilities, bspw. DCC-Facilities), zum Bereitstellen eines Netzwerks und eines Transports (Networking und Transport, bspw. DCC-Net) oder Zugänge (Access, bspw. DCC-Access) ausgebildet und übereinander gestapelt sind. Für diese Anwendungen ist eine Verwaltung (Management, bspw. DCC-Management) und eine Sicherheit (Security, bspw. DCC-Security) vorgesehen.

Mindestens eine der neben den Rechenkernen 22, 26 voranstehend vorgestellten Komponenten der zentralen Recheneinheit 4 ist ebenfalls zur softwaregestützten Verarbeitung von Signalen ausgebildet.

Weiterhin ist der Rechenkern 22 über den Anschluss 42 mit mindestens einer Mensch-Maschine-Schnittstelle 70 als Domäne des Kraftfahrzeugs verbunden. Diese mindestens eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 70 umfasst in Ausgestaltung mindestens ein Ausgabegerät zur akustischen und/oder optischen Ausgabe von Informationen an mindestens einen Nutzer des Kraftfahrzeugs, die auf Signalen beruhen, die von mindestens einem Rechenkern 22, 26 softwaregestützt verarbeitet werden. Das mindestens eine Ausgabegerät ist als Anzeigefeld bzw. Monitor ausgebildet. Die mindestens eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 70 umfasst in Ausgestaltung mindestens ein Eingabegerät, in das von dem mindestens einen Nutzer akustische, optische und/oder manuelle Signale eingegeben werden. Das mindestens eine Eingabegerät ist als Kamera, Mikrofon, Tastatur und/oder berührungsempfindliche Oberfläche, bspw. eines Anzeigefelds ausgebildet.

Weiterhin umfasst das System 2 mindestens eine Antenneneinheit 48, die ebenfalls eine Bitübertragungsschicht 49 eines Ethernet-Netzwerkprotokolls 46 (ETH/PHY) und ein Antennenmodul 50 umfasst. Dieses Antennenmodul 50 ist zum Senden und Empfangen von Signalen über elektromagnetische Wellen ausgebildet und mit einem ersten Schalter 52 zum Empfangen und/oder Senden (Rx/Tx-Switch bzw. Receiver/Trannsceiver-Switch) der Signale verbunden. Dem ersten Schalter 52 sind ein erster SAW-Filter 54, eine Endstufe 56, ein rauscharmer Verstärker 58 und ein zweiter SAW-Filter 60 nachgeschaltet. Außerdem umfasst die Antenneneinheit 48 einen zweiten Schalter 62 zum Empfangen und/oder Senden der Signale. Der erste Schalter 52, der erste SAW-Filter 54, die Endstufe 56, der rauscharme Verstärker 58, der zweite SAW-Filter 60 und der zweite Schalter 62 bilden hier ein Signalübermittlungsmodul zum Empfangen und/oder Senden von Signalen, das dem Antennenmodul 50 zugeordnet ist. Dabei sind der erste SAW-Filter 54, die Endstufe 56, der rauscharme Verstärker 58 und der zweite SAW-Filter 60 zwischen den beiden Schaltern 52, 56 angeordnet. Der zweite Schalter 56 ist wiederum mit dem Ethernet-Netzwerkprotokoll 49 der Antenneneinheit 48 und weiterhin über das Ethernet-Netzwerkprotokoll 46 der Recheneinheit 4 mit der zweiten Signalverarbeitung 28 und somit auch mit dem zweiten Rechenkern 26 verbunden.

Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Signale, die mindestens ein Antennenmodul 6, 50 von der mindestens einen externen Quelle, üblicherweise einer Antenne dieser mindestens einen externen Quelle, durch Austausch elektromagnetischer Wellen empfängt, von mindestens einem Rechenkern 22, 26 softwaregestützt verarbeitet und an die mindestens eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 70 übermittelt. Informationen, die aus den Signalen hervorgehen, werden von dem Ausgabegerät der mindestens einen Mensch-Maschine-Schnittstelle 70 als Domäne des Kraftfahrzeugs akustisch und/oder visuell ausgegeben. Außerdem werden Informationen, die von dem mindestens einen Nutzer in das Eingabegerät der mindestens einen Mensch-Maschine-Schnittstelle 70 akustisch, visuell und/oder manuell eingegeben werden, als Signale an den mindestens einen Rechenkern 22, 26 übermittelt, von dem mindestens einen Rechenkern 22, 26 softwaregestützt verarbeitet und zu dem mindestens einen Antennenmodul 6, 50 übermittelt, das die Signale an die mindestens eine externe Quelle sendet.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 102015101279 A1 [0003]
  • DE 19928497 A1 [0004]
  • US 2014028257 A1 [0005]