CN103442321B - 在无线通信期间具有改善磁接收的助听器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了在无线通信期间具有改善的磁接收的助听器。提供了一种RF收发信机，包括：磁敏换能器，用于将变化的磁场转换为音频信号；处理器，被配置成基于音频信号来生成听力损失补偿输出信号；输出换能器，用于将听力损失补偿输出信号转换为能够被人的听觉系统接收到的听觉输出信号；RF收发信机，用于无线通信；以及通信控制器，被配置成将RF收发信机接通和关断，并且其中，处理器进一步被配置成基于在包括RF收发信机在接通和关断之间改变状态的事件的时间段内的音频信号的估计来生成听力损失补偿输出信号，并且其中，该估计基于在该时间段之外向处理器输入的音频信号的一部分，由此从音频信号去除来自RF传输的可能干扰。

Description

在无线通信期间具有改善磁接收的助听器

技术领域

本发明涉及助听器，该助听器具有拾音线圈(telecoil)或另一个磁敏换能器和RF收发信机等，该RF收发信机用于例如经由无线网络的无线通信，诸如用于在双耳助听器系统中的两个助听器的无线互连和助听器与其他装置的无线互连，其他装置诸如用于助听器的遥控器、配件仪器、移动电话、头戴式耳机、门铃、警报系统、广播系统等。

背景技术

在助听器中的、经常被称为拾音线圈或T线圈(来自“电话线圈”)的磁拾波线圈允许音频源电磁地、即非声学地连接到助听器，这意欲帮助佩带者滤除背景噪声。它们可以与电话、FM系统(具有颈部回路)和也被称为“听力回路”的感应回路系统一起使用，该感应回路系统从公共地址系统和TV向助听器发射声音。听力回路广泛用在教堂、商店、火车站和其他公共场所。

拾音线圈由金属芯(或杆)构成，围绕该金属芯(或杆)缠绕了超细导线。拾音线圈响应于变化的磁场而生成电信号。

虽然拾音线圈构成宽带接收器，但是在大多数听力回路的情况下，干扰是不寻常的。干扰可以显现为蜂鸣声音，该声音取决于在佩带者和来源之间的距离而在音量上变化。来源是电磁场，诸如CRT计算机监视器、较旧的荧光灯、一些调光开关、许多家用电器和飞机。

另外，助听器的RF收发信机也可以产生干扰。在正常操作期间，助听器电路的功率消耗很低。在一个示例中，助听器在正常操作期间具有1mA的电流消耗。

通常，在助听器中的RF收发信机在传输或接收期间消耗较大量的电力。例如，RF收发信机电路的电流消耗可以在通过RF收发信机的传输或接收期间从50μA增大到30mA。因此，将RF收发信机接通和关断在助听器电路中产生大的瞬态电流，并且在瞬态电流的持续时间期间，产生具有大的磁场梯度的变化的磁场。

磁场梯度被拾音线圈拾取，并且在由例如驻留在听力回路中的拾音线圈输出的电子拾音线圈信号中引发扰动信号。该扰动信号以对于助听器的佩带者扰动和烦扰的方式来干扰期望的信号。

在助听器中产生的瞬态电流的特性例如根据助听器电池的消耗程度、已经向电池施加的先前的充电循环的数目、当前使用的电池的类型等而随着时间改变。

传统上，已经通过下述方式解决了该干扰问题：例如，当用户期望收听听力回路的信号时，每当拾音线圈被选择为用于向助听器的处理器输入电子拾音线圈信号的输入源时，将RF收发信机关断。然而，解决该问题的这种方式妨碍助听器的用户使用遥控器来调整助听器，并且也妨碍向在双耳助听器系统中的另一个助听器传输信号。

因此，需要一种助听器，该助听器允许将拾音线圈或另一个磁敏换能器用作助听器的输入源和响应于拾音线圈或另一个磁敏换能器的输出信号的同时RF传输，而RF传输没有在由助听器输出的信号中引起干扰。

发明内容

在该新的助听器中，通过将当接通或关断RF收发信机时生成的由瞬态电流扰动的磁敏换能器的输出信号替换为估计的输出信号来防止来自助听器的RF收发信机的干扰，其中，该估计基于还没有被接通或关断RF收发信机扰动的输出信号的部分。

因此，提供了一种用于从助听器音频信号去除干扰的新的方法，包括以下步骤：

将变化的磁场转换为音频信号，

基于该音频信号来生成听力损失补偿输出信号，

将该听力损失补偿输出信号转换为能够被人的听觉系统接收到的听觉输出信号，

控制助听器的RF收发信机的接通和关断，

形成在包括RF收发信机在接通和关断之间改变状态的事件的时间段内的音频信号的估计，其中，基于在该时间段之外获得的音频信号来形成该估计，以及

基于在该时间段内的音频信号的估计来生成听力损失补偿输出信号。

该方法可以进一步包括下面的步骤中的至少一个：

(a)形成在该时间段之前的音频信号的估计，在该时间段之前的音频信号的估计基于在该时间段之后向处理器输入的音频信号的一部分，并且其中，听力损失补偿输出信号也基于在该时间段之前的音频信号的估计，以及

(b)形成在该时间段之后的音频信号的估计，在该时间段之后的音频信号的估计基于在该时间段之前向处理器输入的音频信号的一部分，并且其中，听力损失补偿输出信号也基于在该时间段之后的音频信号的估计。

而且，提供了一种新的助听器，包括：

磁敏换能器，该磁敏换能器用于将变化的磁场转换为音频信号，

处理器，该处理器被配置为基于音频信号来生成听力损失补偿输出信号，

输出换能器，该输出换能器用于将听力损失补偿输出信号转换为可以被人的听觉系统接收到的听觉输出信号，例如声输出信号，

RF收发信机，该RF收发信机用于无线通信，以及

通信控制器，该通信控制器被配置成将RF收发信机接通和关断，并且其中，

所述处理器进一步被配置成基于在包括RF收发信机在通和断之间改变状态的事件的时间段内的音频信号的估计来生成听力损失补偿输出信号，并且其中，该估计基于在该时间段之外向处理器输入的音频信号的一部分。

该处理器也可以被配置成基于在该时间段之前的音频信号的估计来生成听力损失补偿输出信号，在该时间段之前的音频信号的估计基于在该时间段之后向所述处理器输入的音频信号。

该处理器也可以被配置成基于在该时间段之后的音频信号的估计来生成听力损失补偿输出信号，在该时间段之后的音频信号的估计基于在该时间段之前向所述处理器输入的音频信号。

当通信控制器将RF收发信机接通或关断时，处理器接收RF收发信机被接通或关断的信息，使得处理器可以将音频信号替换为在适当的时间间隔内的估计信号。

通常，听觉输出信号是向助听器的佩带者的耳鼓膜发射的声音信号；然而，听觉输出信号也可以是用于例如使用耳蜗植入的用户的听觉系统的电子激励的电子信号。

贯穿本公开，术语“音频信号”可以用于识别形成从磁敏换能器的输出向信号处理器的输入的信号路径的一部分的任何模拟或数字信号。

磁敏换能器可以是能够将变化的磁场转换为音频信号的任何换能器，诸如拾音线圈、GMR传感器(大磁阻传感器)、霍尔传感器等。

助听器也可以包括输入换能器，优选地是麦克风或麦克风阵列，用于将声学声音信号转换为电子换能器信号。

在一种数字助听器中，通过相应的AD转换器来数字化电子换能器信号和音频信号。

诸如数字信号处理器或DSP的信号处理器可以被配置为将根据选择的信号处理算法的音频信号和电子换能器信号的选择的一个或选择的组合处理为用于补偿听力损失的已处理的输出信号，例如，包括用于补偿动态范围听力损失的压缩器。

该时间段包括其间瞬态电流扰动音频信号或使音频信号失真的时间，并且通常，该时间段在RF收发信机的接通或关断时开始。在该时间段内，音频信号被替换为从在该时间段之外的音频信号计算的估计信号，该时间段之外例如是在该时间段前面或在该时间段后面或组合。在一种数字助听器中，将音频信号的采样替换为从在该时间段之外的音频信号的采样计算的估计采样，诸如在该时间段前面的采样或在该时间段后面捡的采样或在该时间段前面的采样和在该时间段后面的采样的组合。

因此，该估计可以基于在该时间段之外向处理器输入的音频信号的外推，例如，该估计可以基于在该时间段之前向处理器输入的音频信号的外推，即，正向预测；或者，该估计可以基于在该时间段之后向处理器输入的音频信号的外推，即，反向推测；或者，该估计可以基于分别在该时间段之前和之后向处理器输入的音频信号的外推的组合，即，正向预测和反向预测两者。

显然，反向预测要求延迟其部分要被估计的信号，以便在该时间段之后的信号可用于估计在该时间段内的信号。

可以基于在该时间段前面的采样或在该时间段后面的采样或在该时间段前面的采样和在该时间段后面的采样的组合来使用线性预测编码估计在该时间段中的采样。

可以利用诸如汉明窗口的窗口来对估计进行加权。窗口化最小化了由于从音频信号本身向音频信号的估计的过渡而在助听器的听觉输出信号中的人为效应的形成。

可以使用诸如扭曲线性预测编码、多项式外推等的其他公式来计算其他估计。

也可以例如基于在该时间段之前向处理器输入的音频信号的快速傅立叶变换的计算来在频域中计算该估计，即，在频域中的正向预测；或者，该估计可以基于在该时间段之后向处理器输入的音频信号的快速傅立叶变换的计算，即，在频域中的反向预测；或者，该估计可以基于分别在该时间段之前和之后向处理器输入的音频信号的快速傅立叶变换的计算的组合，即，在频域中的正向预测和反向预测两者。

为了进一步平滑从音频信号的实际采样向估计采样的过渡，也可以将在该时间段紧前面的一个或多个连续采样或在该时间段紧后面的一个或多个连续采样或两者替换为估计的采样，其中，在该估计中包括原始未扰动的信号采样。

例如，可以将在RF收发信机的接通或关断紧前面出现的最近未扰动的信号采样替换为在与未扰动的音频信号采样本身的加权组合中从在该时间段之后出现的采样计算的估计，以便从未扰动的音频信号本身逐渐地改变为音频信号的估计。

同样，可以将在RF收发信机的接通或关断之后出现的第一未扰动的信号采样替换为在与未扰动的音频信号采样本身的加权组合中从在该时间段之前出现的采样计算的估计，以便从音频信号的估计逐渐地改变为未扰动的音频信号本身。

包括处理器的助听器可以进一步被配置成处理在多个频率信道中的信号。

可以在所述多个频率信道的至少一个频率信道中提供音频信号的估计，诸如在所有的频率信道中、诸如在一个或多个选择的频率信道中。

所述多个频率信道可以包括扭曲频率信道，例如，所有的频率信道可以是扭曲的频率信道。

附图说明

下面，将参考在附图中的示例性双耳助听器系统来更详细地描述本发明，在附图中：

图1示出具有拾音线圈和RF收发信机的助听器的框图，

图2示出在图1的助听器中的信号的绘图，并且

图3图示音频信号估计。

具体实施方式

现在在下文中将参考附图更全面地描述新的助听器，在附图中，示出了各个示例。为了清楚，附图是示意和简化的，并且它们仅示出对于本发明的理解必要的细节，而忽视了其他细节。可以以在附图中未示出的不同形式来体现所附的专利权利要求，并且所附的专利权利要求不应当被解释为限于在此阐述的示例。而是，这些示例被提供使得本公开是彻底和完全的，并且将向本领域内的技术人员传达所附的专利权利要求的范围。

贯穿各处，相同的附图标号指的是相同的元件。

图1是示例性的新助听器10的简化框图。

助听器10包括：拾音线圈11，该拾音线圈11用于将例如在听力回路中产生的变化的磁场转换为电子拾音线圈信号；模数(A/D)转换器12，该A/D转换器12用于提供数字化的电子拾音线圈信号；输入换能器14，该输入换能器14优选地是麦克风或麦克风的阵列；模数(A/D)转换器15，该A/D转换器15用于响应于在换能器14处接收到的声音信号来提供数字化的电子换能器信号；信号处理器16(例如，数字信号处理器或DSP)，该信号处理器16被配置成将根据选择的信号处理算法的数字化电子拾音线圈信号和数字电子换能器信号的选择的一个或选择的组合处理为用于补偿听力损失的已处理的输出信号，例如，包括用于补偿动态范围听力损失的压缩器；数模(D/A)转换器18；以及输出换能器20，该输出换能器20用于将已处理的数字输出信号转换为听觉输出信号，例如，输出声信号以向助听器的佩带者的耳鼓膜传输的接收器。

而且，助听器10具有：RF收发信机22，该RF收发信机22用于例如经由无线网络的无线通信，诸如用于在双耳助听器系统中的两个助听器的无线互连、和助听器与其他装置的无线互连，所述其他装置诸如用于助听器的遥控器、配件仪器、移动电话、头戴式耳机、门铃、警报系统、广播系统等；以及通信控制器24，该通信控制器24被配置成将RF收发信机接通和关断，以便在数据通信之间节省电力。

图2示意地图示通过由助听器的电源供应的RF收发信机22的接通或关断引起的大瞬态电流34如何扰动电子拾音线圈信号36和使电子拾音线圈信号36失真。

在图2中的最上曲线(a)指示助听器的RF收发信机的接通30和关断32。曲线(b)示出在向RF收发信机22供应的电力线中的瞬态电流34，即，dI/dt，并且曲线(c)示意地示出了电子拾音线圈信号36，包括对于由瞬态电流34引起的电子拾音线圈信号的干扰38。

在图3中所示的示例中，时间段40分别在RF收发信机22的接通30或关断32处开始，并且具有500μs的持续时间。在500μs之后，瞬态电流34已经停止扰动电子拾音线圈信号36，并且电子拾音线圈信号36不再被替换为估计。在RF收发信机22的接通30和关断32之间的时间是大约6ms。

在20kHz的采样率下，500μs的时间段包含25个采样。该时间段的25个采样被丢弃，并且被替换为由在图3中的三角形指示的估计的采样50。

优选的是，基于在时间段40前面的采样来使用线性预测编码估计在时间段40内的采样50，即，正向预测，并且基于在时间段40后面的采样来使用线性预测编码估计在时间段40内的采样50，即，反向预测。为了提供良好的估计，至少为被丢弃的采样的两倍的采样用于正向预测和反向预测。

可以利用诸如汉明窗口的窗口42、44来对估计进行加权。窗口化最小化了在由于从电子拾音线圈信号本身向电子拾音线圈信号的估计的过渡而引起的助听器的听觉输出信号上的人为效应的形成。

因此，在所图示的示例中，可以通过在时间段40前面的采样的线性预测编码和在时间段40后面的采样的线性预测编码的加权线性组合以下述方式来形成从在时间段40前面的采样外推的采样46和从在时间段40后面的采样外推的采样48的组合，该加权线性组合例如是利用诸如汉明窗口42、44的窗口加权的：在时间段40前面的采样的线性预测编码在时间段40的起点具有最大的权重，并且随着时间减小，其中最小权重在时间段40的终点，而在时间段40后面的采样的线性预测编码在时间段40的起点具有最小的权重，并且随着时间增大，其中最大权重在时间段40的终点。

对于正向预测，使用下面的等式(1)：

$\tilde{x}\left(m\right)={\mathrm{\Σ}}_{t=1}^p{b}_{i}x(m+i)---\left(1\right)$

其中，是预测采样值，x(n–i)是前面的采样值，并且，a_i是预测器系数。优选地，使用自回归模型，优选地使用Levinson-Durbin递归来计算该预测器系数。在所图示的示例中，在时间段40中的估计采样的数目是25，并且为了提供良好的估计，p的范围为从12-16，并且a_i优选地基于64个前面的采样值。使用等式(1)来依次计算所述25个估计的采样。是在时间段40中的第一采样。当已经使用等式(1)计算了时，从包含用于的计算值等的等式(1)计算直到已经计算了时间段40的所有正向预测的采样46。

以相同的方式，根据下面的等式(2)来使用反向预测估计时间段40的采样：

$\tilde{x}\left(m\right)=\underset{t=1}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{i}x(m+i)---\left(2\right)$

其中，是预测采样值，x(m+i)是后面的采样值，并且b_i是预测器系数。优选地，使用自回归模型，优选地使用Levinson-Durbin递归来计算该预测器系数b_i。为了提供良好的估计，p的范围为从12-16，并且b_i优选地基于64个后面的采样值。使用等式(2)来依次计算所述25个估计的采样。是在时间段40中的最后的采样。当已经从等式(2)计算时，从包含用于的计算值等的等式(1)计算(无法显示)，直到已经计算了时间段40的所有反向预测的采样48。

最后，从相应的正向预测采样46和反向预测采样48的加权和来计算所得到的估计采样50，其中，通过相应的汉明窗口42、44来限定权重，该相应的汉明窗口42、44被定位使得正向预测的采样46的权重42在时间段40的第一采样处具有它们的最大值，并且反向预测采样48的权重44在时间段40的最后采样处具有它们的最大值。

根据等式(2)来计算正向预测采样的权重42wF(n)：

$\mathrm{wF}\left(n\right)=0.5(1-\cos \mathrm{\π}(1+\frac{n}{N-1}))---\left(2\right)$

根据等式(3)来计算反向预测采样的权重44wB(n)：

$\mathrm{wB}\left(n\right)=0.5(1-\cos \mathrm{\π}\left(\frac{n}{N-1}\right))---\left(3\right)$

N是在时间段40中的估计采样的数目。

为了进一步平滑从电子拾音线圈信号36向估计信号50的过渡，也可以将在时间段40紧前面的一个或多个未扰动的采样替换为通过未扰动的采样值本身和相应的反向预测估计的加权组合形成的估计值，并且同样，也可以将在时间段40紧后面的一个或多个未扰动的采样替换为通过未扰动的采样值本身和相应的正向预测估计的加权组合形成的估计值。

可以使用诸如扭曲线性预测编码、多项式外推等的其他公式来计算其他估计。

Claims (15)

1.一种助听器(10)，包括：

磁敏换能器(11)，所述磁敏换能器(11)用于将变化的磁场转换为音频信号，

处理器(16)，所述处理器(16)被配置成基于所述音频信号来生成听力损失补偿输出信号，

输出换能器(20)，所述输出换能器(20)用于将所述听力损失补偿输出信号转换为能够被人的听觉系统接收到的听觉输出信号，

RF收发信机(22)，所述RF收发信机(22)用于无线通信，以及

通信控制器(24)，所述通信控制器(24)被配置成将所述RF收发信机(22)接通和关断，并且其中，

所述处理器(16)进一步被配置成：基于在包括所述RF收发信机(22)在接通和关断之间改变状态的事件的时间段(40)内所述音频信号的估计，来生成所述听力损失补偿输出信号，并且其中，所述估计基于在所述时间段(40)之外向所述处理器(16)输入的部分所述音频信号。

2.根据权利要求1所述的助听器(10)，其中，所述估计基于在所述时间段(40)之外向所述处理器(16)输入的所述音频信号的外推。

3.根据权利要求2所述的助听器(10)，其中，在所述时间段(40)之前向所述处理器(16)输入所述部分的所述音频信号。

4.根据权利要求2所述的助听器(10)，其中，在所述时间段(40)之后向所述处理器(16)输入所述部分的所述音频信号。

5.根据在前权利要求的任一项所述的助听器(10)，其中，所述估计所基于的所述部分的所述音频信号具有的持续时间是所述时间段的至少两倍。

6.根据权利要求1所述的助听器(10)，其中，使用线性预测编码来形成所述估计。

7.根据权利要求1所述的助听器(10)，其中，使用扭曲线性预测编码来形成所述估计。

8.根据权利要求1所述的助听器(10)，其中，使用窗口化(42，44)来形成所述估计。

9.根据权利要求8所述的助听器(10)，其中，所述窗口化包括利用汉明窗口(42，44)。

10.根据权利要求1所述的助听器(10)，其中，所述处理器(16)还被配置成：基于在所述时间段(40)之前所述音频信号的估计来生成所述听力损失补偿输出信号，在所述时间段(40)之前所述音频信号的所述估计基于在所述时间段(40)之后向所述处理器(16)输入的所述音频信号。

11.根据权利要求1所述的助听器(10)，其中，所述处理器(16)还被配置成：基于在所述时间段(40)之后所述音频信号的估计来生成所述听力损失补偿输出信号，在所述时间段(40)之后所述音频信号的所述估计基于在所述时间段(40)之前向所述处理器(16)输入的所述音频信号。

12.根据权利要求1所述的助听器(10)，其中，所述处理器(16)进一步被配置成：处理在多个频率信道中的所述音频信号，并且其中，在所述多个频率信道的至少一个中提供所述音频信号的所述估计。

13.一种用于从助听器音频信号去除干扰的方法，包括以下步骤：

将变化的磁场转换为音频信号，

基于所述音频信号来生成听力损失补偿输出信号，

将所述听力损失补偿输出信号转换为能够被人的听觉系统接收到的听觉输出信号，

控制所述助听器的RF收发信机的接通和关断，

形成在包括所述RF收发信机在接通和关断之间改变状态的事件的时间段内的所述音频信号的估计，其中，基于在所述时间段之外获得的所述音频信号来形成所述估计，以及

基于在所述时间段内的所述音频信号的所述估计来生成所述听力损失补偿输出信号。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，利用线性预测编码来形成所述估计。

15.根据权利要求13或14所述的方法，进一步包括下面的步骤中的至少一个：

(a)形成在所述时间段之前的所述音频信号的估计，在所述时间段之前的所述音频信号的所述估计基于在所述时间段之后输入的部分所述音频信号，并且其中，所述听力损失补偿输出信号也基于在所述时间段之前的所述音频信号的所述估计，以及

(b)形成在所述时间段之后的所述音频信号的估计，在所述时间段之后的所述音频信号的所述估计基于在所述时间段之前输入的部分所述音频信号，并且其中，所述听力损失补偿输出信号也基于在所述时间段之后的所述音频信号的所述估计。