CN104168531B - 具有验证协议的听力仪器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有验证协议的听力仪器。一种新的听力仪器设置有被配置用于接收广播消息的接收机，和被配置用于验证广播消息的发射机的验证器，并且其中该新听力仪器被进一步配置成一旦成功验证广播消息的发射机时，将该广播消息转换成用于向该新听力仪器的用户的耳鼓发送的声学信号。

Description

具有验证协议的听力仪器
技术领域
一种新的听力仪器，设置有被配置用于接收广播的消息的接收机，和被配置用于验证广播的消息的发射机的验证器，并且其中该新听力仪器进一步被配置为一旦成功验证广播的消息的发射机，将该广播的消息转换成向该新听力仪器的用户的耳鼓发送的声学信号。
背景技术
近来，已经出现能够将从各种来源接收的声音呈现给助听器用户的助听器。来源的实例包括移动电话；无线电装置；媒体播放器；伴随式麦克风；例如在公共场所中、例如在教堂中、礼堂、剧院、电影院等使用的广播系统；例如在铁路、机场、商场等中使用公共广播系统。
例如，已知使用拾音线圈来电磁地拾取音频信号，例如由电话、FM系统(使用颈环)、以及感应线圈系统(也称为“听力圈”)生成该音频信号，由此声音可以以高信噪比被传送到助听器中。近来，助听器已经配备了用于接收射频信号的射频电路，例如代替或者补充拾音线圈，通常用于接收流音频，例如来自诸如MP3播放器、电视机等的媒体播放器的流音乐或语音。也已经出现了可以通过例如包括蓝牙技术的短距离网络与音频信号的各种来源连接的助听器，例如将助听器与蜂窝电话、音频耳机、笔记本电脑、个人数字助手、数字影院等互联。也提出了其他射频网络，即HomeRF、DECT、PHS、无线LAN(WLAN)，或者其他合适的网络。
发明内容
在一些情况下，例如在公共场所，希望用户佩戴听力仪器以能够在确定广播消息的发射机可信的情况下收听广播的消息，诸如公共告示，例如火车、轮船或飞机离开或者晚点。
因此，需要听力仪器能够验证广播的消息的发射机。
相应地，提供了一种新的听力仪器，包括用于接收广播的消息的无线电装置，以及被配置为验证广播的消息的发射机的验证器。该听力仪器被配置为一旦成功验证广播的消息的发射机，将该广播的消息转换成用于向该听力仪器的用户的耳鼓发送的声学信号。
还提供了一种验证广播的消息的方法，包括下述步骤：
例如通过加密，生成签名，该签名标识要由发射机广播的消息的发射机；
与消息一起发送该签名；
在设备中接收广播消息，基于发送的签名验证广播的消息的发射机；
一旦对广播的消息的发射机成功验证，将该广播的消息转换成用于向人的耳鼓发送的声学信号。
此外，提供一种广播系统，包括：
发射机，其被配置为向多个接收机广播消息，包括
编码器，其被配置为对标识发射机的签名编码，以与要广播的消息一起发送，和
听力仪器，包括：
无线电装置，其用于接收广播的消息，
验证器，被配置为验证广播的消息的发射机，并且其中，
该听力仪器进一步被配置成一旦成功验证广播的消息的发射机，将该广播的消息转换成向该听力仪器的用户的耳鼓发送的声学信号。
该听力仪器可以是助听器，例如BTE、RIE、ITE、ITC、CIC等，双耳助听器；耳挂式(Ear-Hook)，耳内式(In-Ear)，夹耳式(On-Ear)，包耳式(Over-the-Ear)，颈后式(Behind-the-Neck)，头盔式(Helmet)，头罩式(Headguard)等，耳机，双耳式耳机，耳塞，护耳器，耳套等。
广播的消息可以是在听力仪器中被转换成语音的文本消息。优选地，广播的消息是口头消息。
在本公开全文中，广播的消息可以是以从例如由发布公告的人的听觉输出的消息产生到向助听器的用户的耳鼓发送可以采用的任何形式而由多个接收机接收的消息，包括以适合无线发送的形式以及适合在听力仪器中的信号处理的形式的数字化消息。
该听力仪器可以被配置为一旦成功验证广播的消息的发射机，在将广播的消息向听力仪器的用户的耳鼓发送期间，将由听力仪器接收的至少一个其他信号，例如来自听力仪器的(一个或多个)麦克风的信号，静音。通过这种方式，允许用户全神贯注于公告而减少了可能的分心。
听力仪器可以被配置为：在对广播的消息的发射机的验证失败时忽略所述广播的消息，使得听力仪器用户不会受来自未被验证的发射机的消息的干扰。
听力仪器可以具有混合器，该混合器具有连接到接收广播的消息的无线电装置的输出的输入，和连接到音频信号的其他发射机、诸如听力仪器的(一个或多个)麦克风的其他输入，以及输出，该输出提供作为输入至该混合器的音频信号的加权组合的、音频信号。
在混合器中，可以通过将除了广播的消息之外的其他信号的权重设定为零来执行静音。
在混合器中，可以通过将广播的消息的权重设定为零来执行忽略来自未被验证的发射机的消息。
在验证器成功验证广播的消息的发射机的情况下，听力仪器可以被配置成调整混合器的权重，使得当前发送至用户的其他信号在该广播的消息发送至用户期间被衰减，使得该广播的消息可以被用户清晰地听到，而该用户同时也没有释放与听力仪器接收的其他信号的连接。例如，在发送该广播的消息期间，衰减由该听力仪器的麦克风接收的、来自用户周围环境的声学信号，允许用户在收听广播的消息的同时保持与周围环境的联系。
该听力仪器可以同时接收多于一个已验证的广播的消息，即可以在正在接收之前的广播的消息期间接收一个或多个广播的消息，由此多于一个已验证的广播的消息可以在时间上完全或者部分重叠。
这种情况能以多种方式处理。例如，广播的消息可以具有被指定的优先级，并且可以与关于该优先级的信息一起发送，该优先级为例如一个整数，例如大于或等于1，例如整数越小优先级越高。例如，警报消息可以具有最高优先级，而交通公告可以具有第二高的优先级，并且可能的广告可以具有最低的优先级。
已成功验证的广播的消息将按照它们的优先级顺序一次一个地被呈现给听力仪器用户，例如，最高优先级的已验证广播的消息可以没有延迟地被发送至听力仪器用户，而其他广播的消息则立刻被储存以按照它们的优先级顺序随后呈现给听力仪器用户。
替代地，已成功验证的广播的消息可以按照它们已经被听力仪器接收的相同顺序，一次一个地呈现给听力仪器用户。
替代地，已成功验证的广播的消息以实质上未改变的相互关联的时序被发送至听力仪器的用户。混合器可以将单独的已成功验证的广播的消息作为该混合器的独立输入，类似于上文所述的该混合器的其他音频输入。独立的已成功验证的广播的消息可以在该混合器中被加权，例如根据它们的优先级。
听力仪器可以被配置成在向听力仪器的用户的耳鼓发送最高优先级广播的消息期间，始终将由该听力仪器接收的一个或多个其他信号静音。
该听力仪器可以具有用户界面，例如按键、遥控器等，使得用户可以按照意愿来打开和关闭其他信号的静音，以便在接收广播的同时按照意愿分别地能够或者不能够收听其他声音信号。
用户界面可以进一步包括用于用户调整输入音频信号的组合的权重的装置，例如增加调整的拨号盘、按钮。
为了使听力仪器能够验证广播消息发射机，在该广播消息中可以包括唯一标识广播的消息的发射机的电子签名。
优选地，加密该电子签名以保证广播消息的发射机的验证。
电子签名可以包括由认证机构发布的数字证书。
电子签名可以包括哈希码，例如消息验证码，以便听力仪器能够以密码简单方式来验证广播的消息的发射机。
在该新听力仪器中的信号处理可以由专用硬件来实现，或者在一个或多个信号处理器中实现，或者以专用硬件和一个或多个信号处理器的组合来实现。
此处用到的术语“处理器”、“信号处理器”等意指与CPU相关的实体，为硬件、硬件和软件的组合、软件或者执行中的软件。
例如，“处理器”、“信号处理器”等可以但不限于是在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行的线程和/或程序。
通过说明，术语“处理器”、“信号处理器”等指定在处理器和硬件处理器上运行的应用程序。一个或多个“处理器”、“信号处理器”等，或者其任何组合可以驻留在处理和/或执行的线程中，并且一个或多个“处理器”、“信号处理器”等，或者其中任何组合可以置于硬件处理器上，可能地与其他硬件电路组合，和/或分布在两个或者更多的硬件处理器中，可能地与其他硬件电路组合。
附图说明
下文中，参考附图将更详细地说明新听力仪器的优选实施例，其中：
附图1示意性地示出新听力仪器的电子电路，
附图2示意性地示出利用消息验证码的验证器的操作，以及
附图3示意性地示出利用数字证书的验证器的操作。
具体实施方式
参考相应的附图，此后将更充分地描述新方法和听力仪器，其中将举例说明新方法和听力仪器的不同示例。然而，根据所附权利要求的新方法和听力仪器能以不同形式实施，并不应当视为局限于此处提出的示例。相反，提出这些示例使得本公开能够详尽和完整，并且将向本领域技术人员充分转达所附权利要求的范围。
应当注意的是，附图是为了示意性的并且为了清晰而被简化，并且它们仅仅显示了对理解新方法和听力仪器关键的细节，而已经省去其他细节。
相同的标号自始至终指的是相同的元件。因此，相同的元件将不关于每幅图的描述而被详细描述。
附图1示意性地示出了新听力仪器的示例性听力仪器电路10。示出的新听力仪器是助听器，其可以为任何合适的机械设计，例如被佩戴于耳道中，或者部分在耳道中，耳后或者在外耳中，诸如熟知的类型：BTE、ITE、ITC、CIC等。
示出的听力仪器电路10包括前麦克风12和后麦克风14，用于将来自周围环境的听觉声音信号转换成由麦克风12、14输出的对应的麦克风音频信号16、18。麦克风音频信号16、18在各自的A/D转换器20、22中被数字化，以将各自的麦克风音频信号16、18转换成各自的数字麦克风音频信号24、26，其可选地被前置滤波(前置滤波器未示出)并且在信号合成器28中被合成，例如在听力仪器的现有技术中已知的带有方向性的数字麦克风音频信号30的形成。数字麦克风音频信号30被输入至混合器32，混合器32被配置成输出被输入至混合器32的信号的加权和34。混合器输出34被输入至听力损失处理器36，听力损失处理器36被配置为基于混合器输出34生成听力损失补偿输出信号38。听力损失补偿输出信号38被输入至接收机40，以转换为用于向听力仪器的用户的耳鼓(未示出)发送的听觉声音。
示出的听力仪器电路10进一步被配置成从不同发射机接收数字音频，诸如移动电话；无线电装置；媒体播放器；伴随式麦克风；例如在公共场所中、例如在教堂、礼堂、剧院、电影院中等使用的广播系统；例如在铁路、机场、商场等中使用的公共广播系统等等。
在示出的例子中，包括广播的口头消息在内的数字音频被无线发送至听力仪器，并且被连接至射频接收机44的听力仪器天线42接收。射频接收机从接收的射频信号中获取数字数据46，包括数字音频、可能的发射机标识符、可能的网络控制信号等。信号提取器48从接收的数字数据46中提取数字音频50，并且将数字音频50转发至混合器32。数字音频50可以包括来自多个来源的音频，因此数字音频50可以形成混合器32的多个输入信号，每一个音频来源相应的一个输入信号。
如下面进一步解释地，广播的消息的数字数据也包含与广播的消息的发射机的标识符相关的数据52。信号提取器48从数字数据中提取这些数据52，并且将它们转发至验证器54，该验证器54被配置成验证广播的消息的发射机，如将在下面进一步解释地。输出验证信号56形成对混合器32的控制输入，以控制混合器输入信号的和的权重。
在广播的消息的发射机无法被验证的情况下，对应的权重在混合器32中被设定为零，使得广播的消息62没有发送给用户，更确切地该广播的消息被忽略。
在广播的消息的发射机被验证的情况下，广播的消息被发送至用户，而其他信号在广播消息发送期间被衰减。其他信号也可以被静音。用户可以通过现有技术中熟知类型的听力仪器的用户界面输入命令，以控制其他信号是被静音还是衰减。
听力仪器可以同时接收多于一个已验证的广播的消息，即可以在正在接收之前广播消息期间接收一个或多个广播的消息，由此多于一个已验证的广播的消息可以在时间上完全或者部分重叠。
这种情况能以多种方式处理。例如，广播的消息可以具有被指配的优先级，并且可以与关于优先级的信息一起发送，该优先级例如是整数，例如大于或等于1，例如整数越小优先级越高。例如，警报消息可以具有最高优先级，而交通公告可以具有第二高的优先级，并且可能的广告具有最低的优先级。
已成功验证的广播的消息像混合器的其他输入一样，作为独立的输入被该混合器32处理，由此混合器在被输出至处理器36的、输入的加权和中包括独立的广播的消息，由此该广播的消息以实质上未改变的相互关联的时序被发送至听力仪器的用户。
替代地，已成功验证的广播的消息可以一次一个地发送到听力仪器用户。
混合器32具有存储器，用于储存在正在接收之前广播的消息期间接收的广播的消息。在广播的消息被成功认证的前提下，在最后完成混合器的之前广播的消息的输出之后，被存储的广播的消息即可被以与被听力仪器接收的相同的顺序或者以优先权的顺序被输入到混合器，将所述存储的广播的消息包括在所述混合器32的输出中。
听力仪器可以被配置成在向听力仪器用户的耳鼓发送最高优先级广播的消息期间，始终将该听力仪器接收的一个或多个其他信号静音。
附图2示出了附图1中显示的验证器54操作的示例性规则。广播消息62的发射机60可以发射听觉消息，例如机场的离港公告。广播消息62可以被无线地以及以数字形式发送至多个接收机。附图2中消息62以数字形式示出。消息验证算法64被用于计算来自数字化消息62的消息验证码(MAC)66，以便验证消息62的发射机60，并且因此降低了欺骗的风险。MAC算法64执行加密哈希函数，其具有私钥作为一个输入，以及任意长度的消息作为另一个输入。该MAC算法64输出MAC 66，例如如在不同的现有标准中规定的，该标准诸如定义了MAC算法的ISO/IEC 9797-1和-2。
消息62和MAC 66此时如68处所示一起被无线发送至各个接收机，其中一个驻留在新听力仪器中的一个中。如处理70所示，新听力仪器的验证器54将已接收的消息62输入到如发射机60使用的相同的MAC算法64中，并且使用相同的私钥在验证器54中计算MAC 72。验证器54然后将已发送的MAC 66与验证器54中计算的MAC 72相比较，如果两个MAC相同，则广播消息62的发射机60被验证，消息62亦是如此，因为输入至MAC算法64的私钥和消息必须分别是相同的，以便生成相同的MAC码66，72。
响应于已参照附图1解释的验证过程的结果，验证器54的输出56被用于控制混合器32的权重。
附图2中原理上说明的验证过程相对简单，并且适用于在听力仪器中实施。私钥必须被分配至来自感兴趣的发射机的广播的消息的所有可能的接收机。明显地，私钥的分配必须小心执行，因为拥有私钥的任何人将能够生成将在新听力仪器中被成功验证的消息。
附图3示出了附图1显示的验证器54的另一个示例性操作原理，其中仅可信发射机拥有私钥。
如附图2中，广播消息82的发射机80可以发射听觉消息，诸如机场的离港公告。广播消息82被无线地并且以数字形式发送至多个接收机。消息82在附图3中以数字形式示出。
在附图3中，通过密钥对，使用例如数字签名方案的非对称加密方案验证消息82，该密钥对中的一个密钥是由要被验证的发射机80拥有的私钥。该私钥用于将消息82加密为数字签名88。另一个密钥是公钥，被分配至由发射机80广播的消息的意图的接收机，并且用于解密数字签名来验证。
哈希算法84从数字消息82计算哈希码，并且向加密算法86输出该哈希码，该加密算法86使用私钥来将哈希码加密成数字签名88，从而验证消息82的发射机80，并且因此降低了欺骗的风险。
消息82以及数字签名88然后如90处所示被一起无线地发送至各个接收机，其中一个驻留在新听力仪器中的一个中。如处理92所示，新听力仪器的验证器54将已接收的消息82输入到与发射机80使用的相同的哈希函数84中，以在验证器54中计算哈希码94。而且，验证器54利用公钥使用解密算法96来将数字签名88解密成哈希码98。验证器54然后比较哈希码98与哈希码94，并且如果哈希码94，98相同，则广播的消息82的发射机80被验证，消息82亦是如此，因为必须为了公钥而使用私钥来将数字签名88解密成正确的哈希码98，并且被接收和被发送的消息对于哈希算法84必须相同以输出相同的哈希码。响应于已参照附图1解释的验证程序的结果，验证器54的输出56被用于控制混合器32的权重。
附图3的验证方案与附图2的验证方案相比多少有些复杂，然而，附图3的验证方案不需要私钥的分配。

Claims (15)

1.一种听力仪器，包括
无线电装置，所述无线电装置用于与签名一起接收广播的消息，所述签名标识所述广播的消息的发射机；
验证器，所述验证器被配置为基于所述签名验证所述广播的消息的所述发射机，并且其中
所述听力仪器进一步被配置为一旦成功验证所述广播的消息的所述发射机，将所述广播的消息转换成用于向所述听力仪器的用户的耳鼓发送的声学信号。
2.根据权利要求1所述的听力仪器，其中，所述听力仪器被进一步配置为：一旦成功验证所述广播的消息的所述发射机，将由所述听力仪器接收的来自未被验证的发射机的至少一个信号静音。
3.根据权利要求1所述的听力仪器，其中，所述听力仪器被进一步配置为：一旦成功验证所述广播的消息的所述发射机则将所述广播的消息与由所述听力仪器接收的来自成功验证的发射机的至少一个其他信号混合，并且将所混合的输出转换成用于向所述听力仪器的用户的耳鼓发送的声学信号。
4.根据权利要求1所述的听力仪器，其中，所述听力仪器被进一步配置成：在对所述广播的消息的所述发射机验证失败时，忽略所述广播的消息。
5.根据权利要求1-4中的任何一项所述的听力仪器，其中，所述听力仪器被进一步配置为：一旦成功验证多个广播的消息的分别的发射机则混合所述多个广播的消息，并且将所混合的输出转换成用于向所述听力仪器的用户的耳鼓发送的声学信号，所述多个广播的消息中的部分被所述听力仪器同时地接
收。
6.根据权利要求1-4中的任何一项所述的听力仪器，其中，所述听力仪器被进一步配置成：储存在向所述听力仪器的用户的耳鼓发送另一个广播的消息期间接收的广播的消息。
7.根据权利要求6所述的听力仪器，其中，所述听力仪器被进一步配置成：一旦成功验证所述广播的消息的所述发射机则将所储存的广播的消息转换成用于向所述听力仪器的用户的耳鼓发送的声学信号。
8.根据权利要求7所述的听力仪器，其中，所储存的广播的消息以它们由所述听力仪器接收的顺序被转换成用于向所述听力仪器的用户的耳鼓发送的声学信号。
9.根据权利要求6所述的听力仪器，其中，一旦成功验证所述广播的消息的所述发射机则所储存的广播的消息以它们的优先级顺序被转换成用于向所述听力仪器的用户的耳鼓发送的声学信号。
10.根据权利要求1-4中的任何一项所述的听力仪器，其中，所述验证器被进一步配置成校证在所述广播的消息中包括的电子签名。
11.根据权利要求1-4中的任何一项所述的听力仪器，其中，所述验证器被进一步配置成解密在所述广播的消息中包括的加密消息，以验证所述广播的消息的所述发射机。
12.根据权利要求1-4中的任何一项所述的听力仪器，其中，所述验证器被进一步配置为解码在所述广播的消息中包括的哈希码，以验证所述广播的消息的所述发射机。
13.一种验证广播的消息的方法，包括下述步骤：
生成签名，所述签名标识要由发射机广播的消息的所述发射机；
与所述消息一起发送所述签名；
在设备中接收所述广播的消息；基于所发送的签名验证所述广播的消息的所述发射机；
一旦成功验证所述广播的消息的所述发射机，将所述广播的消息转换成用于向人的耳鼓发送的声学信号。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述生成步骤包括下述步骤：
加密所述签名；并且其中
所述验证步骤包括下述步骤：
解密在所述广播的消息中包括的加密的签名，以验证所述广播的消息的所述发射机。
15.一种广播系统，包括：
发射机，所述发射机被配置为向多个接收机广播消息，所述发射机包括
编码器，所述编码器被配置为对标识所述发射机的签名编码，以与要被广播的消息一起发送；以及
听力仪器，所述听力仪器包括：
无线电装置，所述无线电装置用于接收所述广播的消息；
验证器，所述验证器被配置为验证所述广播的消息的所述发射机，并且其中
所述听力仪器进一步被配置成：一旦成功验证所述广播的消息的所述发射机，将所述广播的消息转换成用于向所述听力仪器的用户的耳鼓发送的声学信号。
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