藍芽在汽車應用上的發展

本文作者:admin       點擊: 2006-04-06 00:00
前言:
藍芽技術自1990年問世以來,已在行動電話、運算、汽車和消費性電子領域掀起革命性的發展,提供可靠的無線連接以支援語音和資料封包傳輸。
  藍芽在初期被專家們視為是一種取代纜線連結的重大技術,之後很快的便被認定為在行動電話設計上不可或缺的配備。而採納藍芽的行動電話的比率預期將在2005年攀升至30%。Forrester研究機構的調查資料也顯示,藍芽應用正從行動電話延伸到家庭娛樂、遊戲和汽車應用等其他領域。事實上,ABI市場分析公司預期到2008年時,搭載藍芽技術的全球汽車數量將達到2,500萬台。因此,從汽車應用的成長趨勢而言,藍芽將如何被裝載在這些汽車上,其應用為何,而帶動藍芽逐漸受到廣泛採納的背後技術發展又是什麼?本文探討藍芽的一些既有和未來應用,同時也將審視藍芽標準的新發展。其中有些發展有助於藍芽無線技術微調效能以配合汽車座艙環境的嚴苛需求,而有些則帶領藍芽開啟新的應用領域。

蓄勢待發的藍芽車內應用  

具備藍芽功能的車用射頻、電話、資訊娛樂和導航系統市場蓄勢待發,將呈現快速的成長。直到最近,市場上能見度較高的藍芽應用是在高級汽車內安裝的嵌入式電話語音系統,其中有些透過藍芽和駕駛的行動電話連線通訊,而有些則是以藍芽個人手機取代初世代的DECT無線電話機供乘客使用。然而,現在已有越來越多的車用藍芽產品在汽車售後市場出現,不論是專業的系統安裝廠商或是一般汽車用品零售商。圖1說明:藍芽在汽車的潛力應用

  歐洲、美國和亞洲等許多地區立法禁止開車時手持手機通話,促成廣大的藍芽耳機產品開發,讓駕駛人可以透過語音操控具備藍芽的行動電話。這些耳機並不昂貴,而且不需要特殊安裝,只在需要充電時插入點煙器即可。然而,它們並不能算是構成整合式車用通訊系統的一部分。其後的接續發展出現了一些免持聽筒的車用套件,讓駕駛可以透過一個連接到主控機的麥克風,和他們的藍芽行動電話通訊。這類套件從配備揚聲器的獨立模組(插入點煙器使用)到更高整合性的機型,有些需要專業安裝,利用汽車音響做為擴音喇叭。不幸的是,並非所有插入式模組都能在接聽電話時自動將汽車音響系統切入靜音模式,而仍須由駕駛人手動控制。支援藍芽免持聽筒和耳機功能(HandsFree and Headset profiles)的CD/MP3汽車音響是率先將藍芽應用在電話通訊以外的產品,且透過語音聲控功能,把車用娛樂系統及備有藍芽功能的行動電話做了一個最完美的結合。

藍芽成功克服內嵌汽車的技術課題  

將藍芽嵌入到汽車,需要克服一些問題。藍芽技術原先的開發目的是為了承受諸如汽車座艙等嚴苛的環境。這也是為何全球一些知名汽車製造商在短時間內便採納藍芽的理由之一。例如,CSR的BlueCore晶片超越車內應用要求的-40°C to +85°C溫度範圍,在-40°C  至 +105°C苛刻環境仍能正常作業。

  除了溫度之外,車內的其他射頻裝置,例如汽車音響、GPS導航設備、衛星數位收音服務(Satellite Digital Audio Radio Service; SDARS)、GSM收發器及其他電子裝置等,對藍芽通訊都具有潛在的干擾或者被干擾的可能。汽車本身實際上是一個會反射訊號的「鐵罐子」,射頻波在汽車座艙內會產生反射作用。其潛在結果將造成一種相位平移,再加上重疊效應則將導致訊號互相抵消或遭到破壞。

  這些射頻的存在對於汽車無線系統的資料傳輸都具有負面的影響。隨著藍芽擴充至資訊娛樂、線上汽車診斷等應用領域,其在汽車上的建置也將更為普遍,使得在車內訊號干擾的風險進一步複雜化。

  藍芽本身已在標準規範內設計了一些對抗干擾的既有機制。藍芽射頻規範的第一道防線就是跳頻(frequency hopping),它要求藍芽接收器和發射器二者遵照一個預先定義的型態,每秒鐘在其79個不同的頻道跳躍(tune/hop) 1,600次。這可以提供一個相當好的干擾耐受性,不過即使是具備跳頻能力,座艙內大量的射頻活動仍可能損害資料傳輸效能和訊號連結穩定性。

  藍芽規範也包含能對抗任何潛在的射頻干擾源的一些措施 (這些干擾源在汽車座艙內更為顯著)。例如,根據通道品質決定資料傳輸率的CQDDR (Channel Quality Driven Data Rate)技術,能夠藉由監視環境內的雜訊,讓藍芽裝置計量多少資料在傳輸中損毀,然後動態地根據環境條件調整出最佳的封包類型,以維護最高效率的資料傳輸。如汽車座艙內忙碌的射頻環境而言,選擇結合CQDDR的矽晶方案十分重要(並非所有藍芽系統都結合了CQDDR),如此一來才能確保車內藍芽應用達到最高資料傳輸率,特別是對於諸如撥接網路等資料應用。

汽車娛樂系統新應用  
目前,結合汽車娛樂系統和語音聲控來遙控藍芽手機的功能,僅佔據少許頻寬的語音通訊。然而,一些裝置製造商最近已推出首款藍芽立體音響耳機。這些產品採用了專為立體音質音樂串流設計的新藍芽晶片。例如,CSR的BlueCore3-Multimedia晶片整合了on-chip電池充電器和DSP處理器,以改善音質和電池壽命。這項技術發展意謂著後續開發的產品,將可以讓乘客聆聽音樂而不會造成駕駛人分心。

  市場上最近出現一種結合導航系統、收音機和CD/MP3播放機的產品,它採用藍芽技術連接到行動電話,具備語音聲控功能並且可以儲存通訊錄和電話目錄(這些儲存的資料可以透過藍芽和手機上的資料進行交換)。這項特殊的產品採用CSR的BlueCore單晶片藍芽技術,並且CSR也提供硬體和軟體支援,協助廠商加速上市時程。以車用語音通訊而言,或許最重要的技術發展就是最新的藍芽規範已支援eSCO (extended Synchronous Connection Oriented)語音通道。eSCO通道具備容錯功能,能夠在發生語音封包遺失時自動重導語音資料,並且可進行資料傳輸率協商以維護高品質服務。HandsFree profile的1.5版已於2006年的第一季推出,能夠充分運用eSCO以提供非常牢固的通訊鏈;這項規範是由Car Working Group積極促成,做為解決電子雜訊環境的最佳方案。

  車上乘客娛樂則是另一個成長中的藍芽應用領域。目前,所有後座娛樂系統例如遊戲機和DVD播放機都是採用有線或紅外線連結立體音響耳機。前者不可避免的造成一堆糾纏不清的線路,而後者則容易受日光影響,往往導致雜音或甚至中斷連接。藍芽技術很明顯的適合應用在這二個領域。

CSR最新方案帶動汽車應用新面貌  
CSR最新BlueCore4晶片的強化資料傳輸率(enhanced data rate; EDR)將成為這項特定應用的關鍵技術。EDR擴增的頻寬讓資料傳輸率能達到2.1Mbps,比Bluetooth v1.2規範的標準傳輸率快三倍,成為立體音響耳機接收左右不同立體音訊串流的理想方案。再者,CSR最近為其BlueCore Host Software (BCHS)提供的程式庫增加一個主機端的人機介面裝置(Human Interface Device; HID) profile,讓配備藍芽的搖桿可以搭配遊戲機使用,同時也針對音訊串流建置了先進音訊分配profile (advanced audio distribution profile; A2DP)。A2DP可以處理音訊裝置的"source"和"sink"角色功能,可以接受諸如行動電話、車用資訊娛樂系統、PDA、MP3播放機、耳機等裝置的控制,以建立或閒置音訊串流。在包含A2DP的應用中,也同時包括一個影音遙控profile (AV Remote Control profile; AVRCP),支援在sink和source裝置之間建立一個控制鏈。預期不久之後,使用者將能夠從諸如MP3播放機,將他們喜歡的音樂串流到汽車的中央娛樂系統。屆時,他們將可以透過汽車音響系統聆聽他們預先設定的播放曲目,並利用該系統以控制MP3播放機的操作。
 

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