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Integrationskonzept für den Einsatz von CE-Geräten im Auto

Mobilfunk als Brücke zwischen Fahrzeug und Internet

6. August 2010, 13:36 Uhr | Thomas Kern

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Fortsetzung des Artikels von Teil 5

Integrationskonzept 1: Das CE-Gerät als Server

Eine Freisprecheinrichtung stellt den klassischen Fall dieses Integrationskonzeptes dar: Das Mobiltelefon ist mit dem Fahrzeug über Bluetooth verbunden. Der Anschluss an das Mobilfunknetz wird entweder direkt durch die Antenne des Telefons realisiert oder über einen klassischen Halter mit induktivem Antennenabgriff und Anschluss an die Außenantenne. Die Ladung des Telefons wird auch über den Halter ermöglicht. Im Folgenden werden für diese drei Funktionsgruppen Optimierungsmöglichkeiten vorgestellt.

Bluetooth

Trotz längst etablierter Übertragungstechnologie sind Kompatibilitätsprobleme zwischen CE- und Fahrzeugsteuergeräten immer noch einer der größten Kostentreiber für OEM und Zulieferer. Auf Basis einer durch die CE4A definierten Referenzplattform werden die notwendigen Tests zukünftig standardisiert und somit leichter beherrschbar. Erfahrungsgemäß ist aber davon auszugehen, dass sich Änderungen am Fahrzeugsteuergerät nicht vermeiden lassen werden, um beispielsweise neue Funktionen des CE-Geräts zu unterstützen. Folglich ist ein Konzept zu erstellen, welches Anpassungen am Bluetooth-Verhalten zulässt, gleichzeitig aber nur minimale Folgekosten für Tests und Freigabe erfordert.

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Auf Basis des von Funkwerk entwickelten modularen Infotainment-Frameworks (Bild 2) ist eine strikte Trennung einzelner Software-Module und deren Wiederverwendung in verschiedenen Projekten möglich. Damit stehen Vorteile wie der Einsatz von bewährtem Code und die modulbasierte Verifikation zur Verfügung. Mit Hilfe von endgerät-abhängiger Parametrierung lässt sich die Steuergeräte-Software zukünftig auch erweitern, ohne dass dadurch bestehende Funktionsblöcke oder freigegebene Konfigurationen verändert werden. Diese Parametrierung wird über XML-basierte Konfigurationsdateien realisiert, in denen die für ein spezielles Endgerät oder eine Gruppe von Endgeräten benötigten Module referenziert und parametriert werden.Falls erforderlich, lassen sich mit Hilfe dieses Prinzips auch spezielle Module dynamisch nachladen.

Die entscheidenden Vorteile dieses Ansatzes finden sich im unveränderten Code, dem gleich bleibenden Verhalten gegenüber existierenden CE-Geräten und der gezielten Ergänzung um Regeln für neue CE-Geräte. Verifikations- und Freigabetests können auf neue CE-Geräte beschränkt werden, da ein geändertes Verhalten gegenüber bekannten CE-Geräten ausgeschlossen ist. Neben einem Kompatibilitäts-Management ermöglicht das Konzept auch eine CE-Gerät-spezifische Optimierung einzelner Funktionsbereiche, wie beispielsweise des Akustik-Handlings. Oft variiert der Pegel des an die Freisprecheinrichtung weitergeleiteten Audiosignals telefonabhängig, so dass der Algorithmus für die Echo- und Geräuschunterdrückung (EC/NR) das Signal nicht optimal verarbeiten kann. Mit einem vorgeschalteten Equalizer, der entweder per telefonspezifischer Konfigurationsdatei parametriert wird oder sich dynamisch anpasst, lassen sich erhebliche Qualitätssteigerungen in der gesamten Verarbeitungskette erzielen.

Antennenweg

Wie bereits dargestellt, reicht eine Konzentration auf die fahrzeugseitigen Fragestellungen (Bluetooth, Akustik, Applikationen) allein nicht aus. Ohne eine qualitativ hochwertige Netzanbindung stehen die Dienste eines Mobilfunkgerätes im Fahrzeug nicht zuverlässig zur Verfügung. Investitionen in das Akustik-Management im Fahrzeug kommen nur dann zur Geltung, wenn auch die Audiostrecke über das Mobilfunknetz entsprechend gut ist. Zukünftige Datenanwendungen wie Internet-Radio funktionieren zwar grundsätzlich auch über eine schmalbandige Verbindung wie EDGE, diese muss aber in jedem Fall stabil und zuverlässig im Sinne der „Quality of Service“ (QoS) sein.

Den Fahrzeugherstellern ist diese Problematik bewusst. Allerdings ist der bewährte Lösungsweg über telefonspezifische Halter, worüber die Antenne des Telefons mit der Außenantenne des Fahrzeugs verbunden wird, zunehmend weder technisch noch wirtschaftlich beherrschbar. Die Ursachen finden sich zum einen in der Telefonvielfalt und deren immer kürzeren Lebenszyklen, zum anderen in deren kostengünstigem Design mit wenigen und kaum noch zugänglichen Schnittstellen sowie in der Optimierung der Telefone auf andere Belange. Insbesondere die verlustarme Kopplung der Mobilfunkantenne wird durch deren SAR-Wert-getriebene Positionierung am unteren Ende oder an den Seiten des Mobiltelefons extrem erschwert.

Eine sinnvolle Lösung ergibt sich, wenn man die Übertragungsstrecke zwischen Mobiltelefon und Außenantenne vollständig universell auslegt, also jede mechanische oder anders geartete Optimierung auf ein bestimmtes Telefon vermeidet. Für die Umsetzung dieser Idee wird eine breitbandige Antennenstruktur zur induktiven Kopplung des Mobilfunksignals benötigt, welche frequenzunabhängig gute Kopplungswerte, sprich geringe Dämpfungsverluste erzielt. Die universelle Antennenkopplung erfordert keine exakte Positionierung des Telefons mehr. Ein großzügiges Ablagefach mit integrierter Antennenstruktur ist ebenso umsetzbar wie eine halter-ähnliche Variante mit flexibler Anpassung an die Konturen des Telefons. Zur Gewährleistung einer optimalen Bandbreite sollte das Signal allerdings aufbereitet werden, was auf Basis der Compenser-Technologie von Funkwerk bidirektional, also in Sende- und Empfangsrichtung möglich ist. Mit einer einseitigen Signalverstärkung würden die gewünschten Vorteile (beste Empfangsbedingungen, Herunterregeln der Sendeleistung des Telefons, Zuteilung einer hohen Datenrate durch die Basisstation) nicht erreicht werden können (Bild 3).

Ladung

Mit der skizzierten universellen Antennenkopplung lässt sich eine optimale Netzanbindung realisieren, so dass ein Mobiltelefon seine Sendeleistung oft reduzieren, also Strom sparende Leistungsklassen einstellen kann. Untersuchungen haben gezeigt, dass sich hierdurch die Zeitspanne bis zur Entleerung des Akkus verdreifachen lässt. Trotzdem besteht in vielen Fällen der Anspruch, ein Telefon auch im Fahrzeug laden zu können. Da es kaum noch telefonspezifische Halterungen mit entsprechenden Ladekontakten gibt, bleibt als Alternative die Nutzung geeigneter Ladekabel, die sich flexibel an die Telefonposition anpassen lassen. Zukünftig wird es aber auch möglich sein, das Telefon drahtlos, sprich induktiv zu laden. Entsprechende Technologien gibt es bereits am Markt, allerdings haben sich diese noch nicht in den Mobiltelefonen durchgesetzt. Dass sich der Markt bewegt, zeigt unter anderen das Palm Pre mit dem Touchstone. Funkwerk hat das Konzept der drahtlosen Ladung in Kooperation mit Epson umgesetzt und in die Lösung zur universellen Antennenkopplung integriert (Bild 4). Beide Technologien können nicht nur koexistieren, sie lassen sich auch parallel betreiben. Bauraumbedingte Kompromisse in den Antennenstrukturen wirken sich zwar auf die erzielbaren Kopplungsfaktoren aus, die Dämpfungen lassen sich aber problemlos kompensieren.