CN105284055A - 无线声音传输系统和方法 - Google Patents

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CN105284055A CN201380077286.7A CN201380077286A CN105284055A CN 105284055 A CN105284055 A CN 105284055A CN 201380077286 A CN201380077286 A CN 201380077286A CN 105284055 A CN105284055 A CN 105284055A
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Abstract

提供了一种用于将声音提供给至少一个用户(13)的系统，包括用于提供音频信号的至少一个音频信号源(17)；发送单元(10、110)，所述发送单元(10、110)包括数字发射机(28)，所述数字发射机(28)用于应用数字调制方案，以便经由无线数字音频链路(12)将来自所述音频信号源的所述音频信号作为音频数据分组进行发送；至少一个接收机单元(14)，用于经由所述数字音频链路从所述发送单元接收音频信号，所述接收机单元(14)包括至少一个数字接收机(61)；以及用于根据从所述接收机单元提供的音频信号刺激所述用户的听觉的单元(16、64、82)；其中，所述发送单元适于根据自适应跳频方案以从传输信道的列表中随机地选择的频率来发送每个音频数据分组，从传输信道的给定跳频集合中选择所述列表，以及定期更新所述列表；以及其中，所述发送单元包括：信道业务检测单元(26、33)，用于在所述发送单元处定期测量在由所述跳频信道集合的信道中的至少一部分信道构成的受监控的信道集合中的每个信道中的功率，以用于基于所测量的功率来提供这些信道中的每个信道的信道业务值(m)，所述信道业务值构成度量向量；干扰检测单元(26、34)，用于定期分析所述度量向量，以便确定是否存在静态干扰，以及如存在，则确定与所述峰值信道业务对应的所述信道(xmax)，对所述度量向量的所述分析包括对从所述信道业务值推导出的最大值(d"max)和从所述信道业务值推导出的平均值(d′av)的比较；以及信道遮蔽单元(26、35)，用于如果确定存在静态干扰，则将与所述峰值信道业务对应的所述信道以及在该信道周围的多个信道暂时地从传输信道的所述列表中移除。

Description

无线声音传输系统和方法
本发明涉及一种用于将声音提供给至少一个用户的系统和方法，其中，将来自音频信号源(诸如用于捕获讲话者语音的麦克风)的音频信号经由无线链路发送至接收机单元(诸如用于助听器的音频接收机)，从该接收机单元将音频信号提供给用于刺激用户听觉的单元，诸如助听器扬声器。
通常来说，无线麦克风由教师用于在教室中教授听力受损的人(其中，将教师的无线麦克风捕获到的音频信号发送至正在聆听教师的听力受损的人所佩戴的多个接收机单元)、或者用于在若干人正在对听力受损的人讲话的情况下(例如，在专业会议中，其中，每个讲话者配备无线麦克风，并且听力受损的人利用接收机单元从所有无线麦克风接收音频信号)。另一个例子是音频导游业务，其中，导游使用无线麦克风。
无线音频系统的另一种应用是将发送单元设计为辅助监听设备的情况。在这种情况下，发送单元可以包括：用于捕获周围的声音、尤其是从靠近用户的讲话者捕获声音的无线麦克风、和/或到诸如移动电话这样的外部音频设备的网关；在这里发送单元通常仅用于将无线音频信号提供至由用户佩戴的接收机单元。
WO2010/078435A1涉及包括多个发送单元的通信系统，所述多个发送单元包括麦克风，用于捕获相应的讲话者语音，并且将音频信号数据分组发送至接收机单元，所述接收机单元可以经由插孔连接到耳机或助听器。发送单元和接收机单元构成使用伪随机序列跳频方案并具有主从式架构的无线网络，其中，每个帧中的某些时隙被单独地分给每一个发送单元，使得允许每个发送单元在其专用的时隙中发送音频信号并接收在余下时隙中发送的音频信号。主设备(master)可以在帧的某个时隙中发送同步信息数据。每个音频数据分组在三个专用的时隙中被冗余地发送三次，而接收机单元在接收到音频数据分组的正确副本之前仅监听，因此，当已经正确地接收第一副本时，接收机单元不会监听冗余副本。
工作在相同频带(诸如2.4GHzISM频带)的无线设备之间的干扰可能是一个问题。一般地，无线设备可能作为总是使用相同频率进行分组传输的静态频率干扰源(诸如WiFi设备)、或者作为使用从传输信道的列表中随机地选择的不同传输信道的跳频干扰源(诸如蓝牙设备)。在自适应跳频(AFH)中，通过移除干扰信道以便最小化干扰、并且通过一旦被移除的信道不再干扰则将其最终再次重新插入来定期地更新这样的信道列表。
WO2012/002978A1涉及用于使用AFH算法的移动电话的无线头戴式耳机，其中，不仅在将接收分组的频率上、还在一个或多个相邻频率/信道上通过确定RSSI(接收信号强度指示符)来检测宽带干扰源。
US7,995,687B2涉及使用AFH算法的蓝牙网络，其中，测量RSSI，同时可选地一起测量所接收的分组的比特错误率。
US7,684,464B2同样涉及使用AFH算法的蓝牙网络，其中，从RSSI和分组错误率测量确定的信道度量被过滤(filter)，以便移除指示跳频干扰的信道度量，使得仅保留指示静态频率干扰的信道度量。将RSSI与阈值比较。过滤包括形成信道块(channelblock)。
US8,218,487B2涉及使用AFH算法的蓝牙网络，其中，RSSI和比特错误率二者用于信道分类。
US7,529,288B2涉及使用AFH算法的蓝牙网络，其中，数据分组错误率和/或比特错误率被用于信道分类。
US2012/0076173A1涉及使用AFH算法的蓝牙网络，其中，确定功率谱密度以及将其与固定阈值进行比较以用于信道分类。
本发明的目的是提供一种使用跳频的无线声音传输系统和方法，其中，对静态干扰源的干扰应当被最小化。
根据本发明，该目的分别由权利要求1中限定的系统和由权利要求27中限定的方法来实现。
本发明有利之处在于，通过对被测量的信道业务值的分析，可以实现关于跳频干扰源与静态干扰源之间的区别的显著地高可靠性，使得可以容易地滤除跳频干扰源的干扰成分，其中，对被测量的信道业务值的分析包括对最大值与平均值(二者均从所述被测量的信道业务值推导得来)的比较。在没有跳频干扰源的情况下，诸如当仅有的干扰源是WiFi系统时，对最大值与平均值的比较也提供了关于对静态干扰源的检测的显著的高可靠性，即使静态干扰产生的业务量较低。
在从属权利要求中限定了本发明的优选实施例。
在下文中，将参照附图来说明本发明的例子，其中：
图1是可以与根据本发明的系统一起使用的音频部件的示意图；
图2至图4是根据本发明的系统的各个例子的使用的示意图；
图5是将与本发明一起使用的发送单元的例子的框图；
图6是将与本发明一起使用的接收机单元的例子的框图；
图7是本发明的数字链路的TDMA帧结构的例子；
图8是在根据本发明的系统中使用的数字链路的协议的例子的图解；
图9示出了当存在静态干扰源和跳频干扰源二者时，将被根据本发明的系统使用的40个信道的集合中的每个传输信道中的所测量的业务量百分比的例子；
图10示出了图9的业务量百分比相比在利用7信道过滤器过滤之前(柱形图)和之后(实线)的所有信道的平均值的正偏差的例子；
图11示出了与图9类似的图，但是其中，存在若干跳频干扰源，而不存在静态干扰源；
图12示出了针对图11的例子的、与图10类似的图；
图13是将与本发明一起使用的信道感测算法(左手侧)的例子和遮蔽决定算法(右手侧)的例子的流程图；以及
图14是将与本发明一起使用的信道感测算法的实际应用的示意图解。
如图1所示，在根据本发明的系统的发送侧使用的设备可以例如是：讲话者在房间中针对听众使用的无线麦克风；具有集成的或电缆连接式的麦克风的音频发射机，用于由教师在教室中针对听觉受损的儿童/学生所使用；声响式报警系统，例如门铃、火警或婴儿监视器；音频或视频播放机；电视设备；电话设备；到诸如移动电话、音乐播放器的音频源的网关等。发送设备包括身体佩戴的设备以及固定设备。接收机侧的设备包括头戴耳机、各种助听器、听筒(例如工作室应用中的或用于隐蔽的通信系统的提示设备)、以及扬声器系统(诸如听众扬声器系统)。接收机设备可以用于听觉受损的人或听觉正常的人。在接收机侧还可以使用网关，该网关将经由数字链路接收的音频信号中继到另一个包括刺激单元的设备。
该系统可以包括在发送侧的多个设备和在接收机侧的多个设备，用于通常以主从拓扑结构的方式实现网络架构。
发送单元通常包括或连接到用于捕获音频信号的麦克风，该麦克风通常由用户佩戴，用户的语音经由无线音频链路被发送至接收机单元。
接收机单元通常经由音靴(audioshoe)连接到助听器或集成于助听器内。
除了音频信号之外，还在发送单元和接收机单元之间双向发送控制数据。这样的控制数据可以包括，例如，音量控制或关于接收机单元或连接到接收机单元的设备的状况(例如，电池状态和参数设定)的查询。
在图2中，示意性地示出了典型的使用情况，其中，教师11在教室中使用包括麦克风17的身体佩戴式发送单元10，以经由数字链路12将与教师语音对应的音频信号发送至多个接收机单元14，该多个接收机单元14集成于由听觉受损的儿童/学生13佩戴的助听器16内或连接到该助听器16。数字链路12还用于在发送单元10与接收机单元14之间交换控制数据。通常，以广播模式使用发送单元10，即，将同一信号发送至所有的接收机单元14。
图3中示出了另一典型的使用情况，其中，由佩戴连接到助听器16或集成于助听器16内的接收机单元14的听觉受损的人13使用具有集成麦克风的发送单元10，以捕获向人13讲话的人11的语音。所捕获的音频信号经由数字链路12被发送至接收机单元14。
图4中示出了对图3的使用情况的修改，其中，将发送单元10用作中继器，以将从远程发送单元110接收的音频信号中继到听觉受损的人13的接收机单元14。远程发送单元110由讲话者11佩戴并包括用于捕获讲话者11的语音的麦克风，从而充当配对麦克风。
根据图2至图4所示实施例的变形，可以将接收机单元14设计为包括发射机的颈部佩戴设备，该发射机用于经由感应链路将所接收的音频信号发送至耳部佩戴的设备，例如助听器。
发送单元10、110可以包括音频输入端，该音频输入端用于连接到作为外部音频信号源的音频设备，例如移动电话、FM收音机、音乐播放器、电话或TV设备。
在每种这样的使用情况中，发送单元10通常包括用于在由麦克风捕获的音频信号被发送之前对其进行处理的音频信号处理单元(图2至图4中未示出)。
在图5中示出了发送单元10的例子，其包括用于从相应的讲话者11的语音中捕获音频信号的麦克风布置17、用于处理所捕获的音频信号的音频信号处理单元20、数字发射机28以及用于将经处理的音频信号作为由音频数据分组构成的音频流进行发送的天线30。音频信号处理单元20用于使用适当的音频编解码器来压缩音频数据。经压缩的音频流构成在发送单元10与接收机单元14之间建立的数字音频链路12的一部分，该链路还用于在发送单元10与接收机单元14之间交换控制数据分组。发送单元10可以包括额外的部件，诸如语音活动检测器(VAD)。可以通过在22处指示的数字信号处理器(DSP)来实现音频信号处理单元20和这样的额外的部件。
另外，发送单元10还可以包括作用在DSP22和发射机28上的微控制器26。在DSP22能够接管微控制器26的功能的情况下，可以省略微控制器26。
优选地，麦克风布置17包括至少两个隔开的麦克风17A、17B，可以在音频信号处理单元20中将所述麦克风17A、17B的音频信号用于声波波束成形，以便为麦克风布置17提供方向特性。
根据一个实施例，发送单元10可适合于被相应的讲话者11佩戴在该讲话者的颈部下方，例如作为翻领式麦克风或者作为衬衫领式麦克风。
在图6中示出数字接收机单元14的例子，根据该例子，天线布置38连接到包括解调器58和缓冲器59的数字收发机61。经由数字链路12发送的信号被天线38接收，并且在数字无线接收机61中被解调。将经解调的信号经由缓冲器59提供至作为处理单元进行工作的DSP74，该DSP74将信号分离为音频信号和控制数据，并且该DSP74被配置为用于根据由控制数据提供的信息来对音频信号进行高级的处理，例如均衡化。将经处理的音频信号在数模转换之后提供至可变增益放大器62，该可变增益放大器62用于通过施加由经由数字链路12接收的控制数据所控制的增益来放大音频信号。经放大的音频信号被提供至助听器64。接收机单元14还包括用于DSP74的存储器76。
与将由可变增益放大器62放大的音频信号提供至助听器64的音频输入端不同，接收机单元14可以包括功率放大器78，该功率放大器78可以由手动音量控制80来控制并且将经功率放大的音频信号提供至扬声器82，该扬声器82可以是集成于接收机单元14内或连接到接收机单元14的耳部佩戴元件。还可以由发送单元10通过发送相应的控制命令至接收机单元14来远程地完成音量控制。
接收机的另一种替代实现方式可以是具有发射机84的颈部佩戴设备，该发射机84用于经由磁感应链路86(模拟或数字)将所接收的信号发送至助听器64(如图6中的点线所示)。
将参考图7和图8来论述数字链路12的协议的例子的一些细节。数字链路12的典型载波频率为865MHz、915MHz以及2.45GHz，其中，优选的是靠后的频带。数字调制方案的例子是PSK/FSK、ASK、或诸如QPSK这样的组合式振幅和相位调制、及其变形(例如GFSK)。
可以以TDMA(时分多址)帧的形式进行数据传输，该TDMA帧包括多个(例如10个)时隙，其中，在每个时隙中都可以发送一个数据分组。在图7中，示出了一个例子，其中TDMA帧的长度为4ms，并被分成10个400度为一的时隙，每个数据分组长度为160，每。
替代地，可以使用其它时分方案，诸如时分双工(TDD)(例如在蓝牙标准协议中使用的)，其中，一个时隙被预留用于主设备与从设备之间的通信，以及随后的时隙被预留用于从从设备到主设备的通信。
优选地，使用慢跳频方案，其中，发射机单元10和接收机单元14以相同方式根据由给定算法计算的跳频序列以不同频率发送每个时隙，其中频率序列是取决于当前TDMA帧的号码(序列号)、定义跳频序列的常数奇数号(跳频序列ID)和先前帧的最后时隙的频率的伪随机序列。
可以将每个TDMA帧的第一时隙(图7中的时隙0)分配给对信标分组的周期性传输，该信标分组包含为TDMA帧编号的序列号和用于对网络进行同步所必需的其它数据，诸如将在自适应跳频序列中使用的良好信道的列表，诸如与音频流相关的信息(例如编码格式的描述、音频内容的描述、增益参数、周围的噪声水平等)、与多个会话者网络操作相关的信息、以及可选的针对全部或特定一个接收机单元的控制数据。
可以将第二时隙(图7中的时隙1)分配用于从网络的从设备(通常为接收机单元)接收响应数据，由此从设备能够对来自主设备的通过信标分组的请求做出响应。至少一部分其它时隙被分配用于传输音频数据，其中，通常在后续的时隙中，将每个音频数据分组至少重复一次。在图7和图8中所示的例子中，时隙3、4和5被用于单个音频数据分组的三重传输。主设备不需要来自从设备(接收机单元)的任何应答，即，在任何情况下都进行音频数据分组的重复，不论接收机单元是否已正确接收到第一个音频数据分组(在图7和图8的例子中，在时隙3中发送该第一个音频数据分组)。而且，接收机单元不是通过对设备ID进行发送来被单独定址的，即，将相同的信号发送至所有接收机单元(广播模式)。
可以在同一时隙(例如时隙0)上复用信标分组和响应数据，而非将不同的时隙分配给信标分组和从设备的响应。
音频数据在被发送之前在发送单元10中压缩。
每个音频数据分组包括起始帧定界符(SFD)、音频数据和帧校验序列，例如CRC(循环冗余校验)比特。优选地，起始帧定界符是根据在配对期间由网络主设备提供的4字节网络ID构建的5字节代码。该5字节代码被称为网络地址，对于每个网络而言是唯一的。
为了节省功率，以占空循环(dutycycling)模式操作接收机单元14中的接收机61，其中，每个接收机在音频数据分组的预期到达之前不久被唤醒。如果接收机能够(通过使用在音频数据分组末尾的CRC)证实对音频数据分组的正确接收，则接收机进入休眠，直到新的音频数据分组的预期到达之前不久(在相同的音频数据分组重复期间，接收机休眠)，在图7和图8的例子中，该新的音频数据分组将会是下一帧中的第一音频数据分组。如果接收机通过使用CRC确定音频数据分组未被正确接收，那么接收机切换到跳频序列中的下一频率，并等待相同音频数据分组的重复(在图7和图8的例子中，如图8所示，则接收机会监听时隙4，其中，在第三帧中，时隙3中的分组传输失败)。
为了进一步减小接收机的功耗，如果接收机根据缺失的SFD确定分组缺失或已经丢失，则接收机在SFD的预期结束之后不久已进入休眠。随后，在下一音频数据分组预期到达(即，缺失分组的副本/重复)之前不久，接收机将再次醒来。
根据本发明，使用AFH算法以便最小化由本发明的无线音频系统的跳频导致的、对于在与本发明的该系统相同的频带中工作的静态频率干扰设备的干扰。这样的设备的例子是WiFi(或WLAN)网络设备。换句话说，系统寻求避免在对由在该系统的传输区域内的WiFi设备使用的静态频率范围产生干扰的信道中的传输。
为此，对在系统的传输范围内出现的其它跳频设备与静态干扰源进行区分是必要的。一旦识别了干扰信道，就将其从系统的跳频算法使用的信道的列表中移除。
作为第一步，在发送单元10处测量在由跳频信道集合中的至少一部分信道构成的受监控信道集合中的每一个信道中的功率，以用于基于所测量的功率来提供针对受监控信道中的每一个信道的信道业务值，信道业务值构成度量向量。所监控的信道集合可以包括跳频算法可能使用的所有信道；或者替代地，出于实际的原因，可以将一些信道排除在监控之外，即其中由于某些原因存在比其它信道中多得多的业务量的信道。
可以运行这样的信道感测算法，作为与上述的TDMA协议并行的后台进程。例如，在当TDMA网络中不存在分组发送或者接收活动的时间期间，可以在每个TDMA帧中测量信道中的一个信道。对于4ms的TDMA周期，将每隔4ms测量信道中的一个信道。优选地，将对整个所监控的信道集合连续地逐个测量信道。例如，将从信道1开始，接下来是信道2等，直到到达最后的信道(例如信道40)。应当注意的是，可以在TDMA帧内随机化信道测量时间，以使得其不能总与具有相同的TDMA帧周期的另一个干扰源同步。可以仅每隔n个TDMA帧测量一个信道(诸如每5个或每10个TDMA帧)，而不是在每个TDMA帧中执行对一个信道的测量。
替代地，可以随机地选择信道，而不是在整个监控信道集合上连续地逐个选择信道。
优选地，每个功率测量包括确定在相应的信道中的功率是否在给定的干扰阈值之上：如果功率在阈值之上，则测量结果为布尔值“1”，以及如果功率在阈值处或者阈值之下，则测量结果为“0”。
优选地，根据对同一个信道的若干连续测量值的移动平均值确定每个受监控的信道的信道业务值。例如，移动平均值可以是指数移动平均值，使得对每个信道的最近测量值以最高的权重来影响当前的信道业务值，权重随着与最近测量的在时间上的距离呈指数式地降低。
根据图5的例子，信道感测算法可以经由信道业务检测单元33在微控制器26中实现，该信道业务检测单元33与发送单元10的收发机28合作。
在图13中示出了这样的信道感测算法的例子(左手侧)，根据该例子，在步骤201中，控制器26等待下一测量事件，在步骤202中，其将下一待测量的信道选择为x＝x+1对40取模(由于在例子中，信道的个数N为40)，在步骤203中，测量所选择的信道x一次(即确定功率是否在干扰阈值之上)，以及在步骤204中，其更新对信道x的度量m(x)(即其更新信道业务值)，将该频率重复用于下一信道等。
在图14中针对信道0、1、2、3和4这5个信道示出了这样的信道感测算法的实际应用的示意性例子，相对于时间示出了功率测量事件和结果，实心圆表示经测量的功率在干扰阈值之上，而空心圆表示经测量的功率在阈值处或者在阈值之下。通常，两次测量之间的间隔大约为4ms，对应于TDMA帧。在图14的例子中，所取的用于移动平均值的时间窗口包括对同一个信道的4个连续的测量值。根据图14的例子，对于信道4、3、2、1和0，通过最近4个测量值的移动平均值获得的当前的信道业务值分别为50％、25％、25％和0％(这些值会构成信道业务的度量向量的分量)。在图14中，示意地示出了仅影响一个信道的窄带干扰的例子和影响若干信道的宽带干扰的例子。
根据一个例子，可以通过下面的公式实现指数移动平均值：
R＝1/a*M+(1-1/a)*R,
其中，R是在0和1之间的值，表示信道业务值的移动平均值，M是当前的测量结果，其为0(在功率在阈值处或者阈值之下的情况下)或1(在功率在阈值之上的情况下)。为了在CPU中实现该算法，可以将其转变为整数算法，其中，r是R*8192，即在0和8192之间的值，得到
r＝64*R+(127*r)/128。
此外，可以想到移动平均值的其它例子，诸如对例如最近的5个或10个测量值进行简单统一加权。
使用移动平均值以便确定功率在阈值之上的时间的百分比的有利之处在于，其可以以简单的方式实现，而无需存储对同一个信道的若干测量的结果。但是，替代地，也可以存储对每个信道的最近的特定数量的测量值并且然后计算标准平均值。
根据另一种方法，并不是根据上面的方法来获得功率在固定的阈值之上的时间的百分比(“业务百分比”)，而是可以利用实际在测量时的功率来加权该度量。例如，可以利用RSSI值来加权该度量。
为了检测对静态干扰源的干扰，分析度量向量以便确定是否存在静态干扰，并且如果存在，则确定与峰值信道业务对应的信道，其中，对度量向量的分析包括对从度量向量的信道业务值推导出的最大值与从度量向量的信道业务值推导出的平均值之间的比较。
在图5的例子中，这样的干扰检测可以经由干扰检测单元34在微控制器26中实现。
基于存在静态干扰的决定，那么在“遮蔽”步骤中，将与峰值信道业务对应的信道以及在该信道周围的多个信道暂时地从传输信道的列表移除，以便避免发送单元10对静态干扰设备(例如WiFi设备)的干扰。在图5的例子中，这样的遮蔽步骤可以经由遮蔽单元35在微控制器中实现。
在遮蔽步骤中，例如，可以将待被从信道列表中移除的信道在给定的遮蔽时段期间连续地逐个移除，该给定的遮蔽时段可以是例如至少一秒，以便为接收机单元提供足够的时间来适应变化的频率映射，这是由于从列表同时移除过多的信道会导致短时间内在接收机单元上的过高的分组错误率，直到接收下一信标来刷新在接收机单元上的信道映射。替代地，并不逐个移除信道，而是可以连续成块地移除信道，例如以两个或三个信道成一块。
通常，每个信道的宽度可在1MHz与5MHz之间；优选地，每个信道的宽度为2.0MHz。
通常，从列表移除在峰值业务信道的每侧的至少5个信道，优选地每侧移除至少7个信道。通常，在WiFi信道的宽度为20MHz的情况下，移除15个宽度为2MHz的信道会释放以WiFi信道为中心的30MHz，因此允许在WiFi信道的每侧将额外施放5MHz，该5MHz在定心错误的情况下是有用的和用于允许更大的频率距离以得到更好的信号排斥(signalrejection)。
取决于系统使用跳频所需要遵循的标准(例如，根据某些标准，15个或20个信道可以足够用于跳频算法)，可以基于其它标准来单独地移除额外的(例如5个或10个)信道，诸如发送单元测量的业务量是否在固定的阈值之上，或者诸如接收机单元测量的分组错误率是否在固定的阈值之上。
可以定期执行对度量向量的分析和关于静态干扰的存在的确定，诸如以持续时间例如为0.1至60秒的重复间隔。
在图9中示出了存在单个WiFi干扰源时信道业务值的度量向量的例子；根据该例子，在信道#8周围存在强干扰。
根据在图13中示出的遮蔽决定算法的例子(右手侧)，在步骤102中，计算了度量向量m的信道业务值的平均值(在图9中，平均值由标记有“mav”的水平线指示)，以及在步骤103中，对于每个信道，将平均值从信道业务值中减去，以便如果产生的差为正数，则将该差保留为“偏差信道业务值”d'，而如果差为负数，则将偏差信道业务值d'设置为0。在图10中以柱形示出了所得到的偏差信道业务值d'(x)(还参见图13的步骤104)。
在步骤105中，通过对所有信道取平均来计算平均正偏差(在图10中，平均偏差由标记有“d'av”的水平线指示)，该值稍后用于确定是否存在静态频率干扰。
在步骤106中，根据正偏差d'将每个信道的经滤波的正偏差d”(x)计算为相应的信道和与该信道相邻的至少两个信道的偏差信道业务值的加权平均值(例如，可以考虑将在该相应的信道的每一侧上与之相邻的至少两个、优选三个信道用于该加权平均值)。在图10中，这样的经滤波的偏差信道业务值的例子由标记有d”(x)的曲线指示。通过这样的滤波，可以获得“较光滑”曲线，其允许更加精确地定位宽带干扰源的中心。
在步骤107中，存储经滤波的正偏差的最大值d”max和具有最大的经滤波的偏差值的相应信道的信道指数xmax。
在步骤108中，将最大的经滤波的正偏差值d”max与正偏差的平均值d'av比较，以便决定是否存在静态频率干扰。
在图13的例子中，决定的标准是偏差的最大值是否大于平均偏差的三倍(该阈值由标记有dthr的水平虚线指示)；优选地，该遮蔽启用阈值dthr可以在偏差的平均值d'av的2倍与4倍之间。在步骤108中的决定是“是”的情况下，确定发现静态干扰并且开始遮蔽过程，其中，将以具有经滤波的偏差的最大值d”max的信道xmax为中心的多个信道(例如15个信道)从跳频算法中的待使用的信道的列表中移除。
在步骤108中的决定是“否”的情况下，则在步骤119中确定最大的经滤波的正偏差d”max是在遮蔽停用阈值之上还是之下，可以例如由偏差的平均值d'av的2倍来定义该遮蔽停用阈值(优选地，遮蔽停用阈值可以在偏差的平均值的1倍与3倍之间)。如果在步骤119中发现经滤波的偏差的最大值在遮蔽停用阈值处或在遮蔽停用阈值之下，则通过将所遮蔽的信道重新插入到跳频信道的列表中(见图13中的步骤120)来逆转先前的遮蔽动作(如存在)。如果在步骤119中发现经滤波的偏差的最大值d”max在遮蔽停用阈值之上，则遮蔽状态不发生变化(如在图13中的步骤130中指示的)。
在图10中，被遮蔽的信道由实心圆指示，其中，非遮蔽信道由空心圆指示。
通常，遮蔽停用阈值总是比遮蔽启用阈值小。
优选地，将所移除的信道连续地逐个重新插入到列表中。例如，可以以两个连续信道之间的间隔为0.5至10秒的方式将所移除的信道重新插入到列表中。
在图11和图12中，针对替代的例子示出了类似图9和图10的示图，其中，存在若干跳频设备，在所有信道上产生随机量的干扰，然而，与图9和图10的例子相反，不存在静态干扰。应用与在图9和图10的例子中相同的算法，并且可以看到的是，在图11和图12的情况中，确定不存在静态干扰，使得不需要遮蔽；即在步骤108中，决定为“否”。
应当理解的是，由微控制器构成的单元33、34和35可以替代地由DSP22实现。
该发明可以用于作为专有系统、或者作为诸如标准蓝牙或低功耗蓝牙这样的标准系统的任何自适应跳频系统。

Claims (27)

1.一种用于将声音提供给至少一个用户(13)的系统，包括：
至少一个音频信号源(17)，用于提供音频信号；
发送单元(10、110)，包括数字发射机(28)，所述数字发射机(28)用于应用数字调制方案，以经由无线数字音频链路(12)将来自所述音频信号源的所述音频信号作为音频数据分组进行发送；
至少一个接收机单元(14)，用于经由所述数字音频链路从所述发送单元接收音频信号，所述接收机单元(14)包括至少一个数字接收机(61)；以及
用于根据从所述接收机单元提供的音频信号刺激所述用户的听觉的单元(16、64、82)；
其中，所述发送单元适于根据自适应跳频方案以从传输信道的列表中随机地选择的频率来发送每个音频数据分组，所述列表是从传输信道的给定跳频集合中选择的，并且是定期更新的；以及其中，所述发送单元包括：
信道业务检测单元(26、33)，用于在所述发送单元处定期测量在由所述跳频信道集合的信道中的至少一部分信道构成的受监控的信道集合中的每个信道中的功率，以用于基于所测量的功率来提供这些信道中的每个信道的信道业务值(m)，所述信道业务值构成度量向量；
干扰检测单元(26、34)，用于定期分析所述度量向量，以确定是否存在静态干扰，以及如果存在静态干扰，则确定与峰值信道业务对应的所述信道(xmax)，对所述度量向量的所述分析包括对从所述信道业务值推导出的最大值(d”max)与从所述信道业务值推导出的平均值(d'av)的比较；以及
信道遮蔽单元(26、35)，用于如果确定存在静态干扰，则将与所述峰值信道业务对应的所述信道以及在该信道周围的多个信道暂时地从传输信道的所述列表中移除。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述干扰检测单元(26、34)适于计算所述度量向量的所述信道业务值(m)的平均值(mav)，以及从每个信道业务值减去所述平均值，以获得差值作为偏差信道业务值(d')。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述干扰检测单元(26、34)适于：通过计算所述受监控的信道集合中的每个信道和与该信道相邻的信道中的至少一个信道的所述偏差信道业务值的加权平均值来获得相应信道的经滤波的偏差信道业务值(d”)，相对于所述受监控的信道集合中的所有信道确定所述经滤波的偏差信道业务值的最大值(d”max)和所述偏差信道业务值的平均值，以及如果所述经滤波的偏差信道业务值的最大值在从所述偏差信道业务值的所述平均值推导出的遮蔽启用阈值(dthr)之上，则确定存在静态干扰。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，通过计算每个信道和在该信道的每一侧与之相邻的信道中的至少两个、优选为三个的信道的所述偏差信道业务值的加权平均值来计算相应信道的所述经滤波的偏差信道业务值(d”)。
5.根据权利要求2至4中的一项所述的系统，其中，所述干扰检测单元(26、34)适于仅当所述差值为正数时才获得所述差值作为偏差信道业务值(d')，并且如果所述差值为负数，则将所述偏差信道业务值设置为0。
6.根据前述权利要求中的一项所述的系统，其中，所述干扰检测单元(26、34)适于以持续时间为0.1至60秒的重复间隔确定是否存在静态干扰。
7.根据前述权利要求中的一项所述的系统，其中，所述信道遮蔽单元(26、35)适于在给定遮蔽时段上将相应的信道从所述列表中连续地一个信道接一个信道地移除、或者连续地一个信道块接一个信道块地移除。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述遮蔽时段至少为1秒。
9.根据前述权利要求中的一项所述的系统，其中，每个信道的宽度在1MHz与5MHz之间。
10.根据前述权利要求中的一项所述的系统，其中，所述信道遮蔽单元(26、35)用于将与所述峰值信道业务对应的所述信道(xmax)以及在该信道的每侧的至少5个、优选地为至少7个的信道从传输信道的所述列表中移除。
11.根据权利要求3所述的系统，其中，所述信道遮蔽单元(26、35)适于一旦已确定所述经滤波的偏差信道业务值的最大值(d”max)在从所述偏差信道业务值的所述平均值(d'av)推导出的遮蔽停用阈值之下，就开始将所移除的信道重新插入到所述列表中，所述遮蔽停用阈值比所述遮蔽启用阈值(dthr)小。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述信道遮蔽单元(26、35)适于将所移除的信道连续地逐个重新插入到所述列表中。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述信道遮蔽单元(26、35)适于以两个连续信道之间间隔0.5至10秒的方式将所移除的信道重新插入到所述列表中。
14.根据权利要求3所述的系统，其中，所述遮蔽启用阈值为所述偏差信道业务值的所述平均值(d'av)的2至4倍。
15.根据权利要求11所述的系统，其中，所述遮蔽停用阈值为所述偏差信道业务值的所述平均值(d'av)的1至3倍。
16.根据前述权利要求中的一项所述的系统，其中，所述信道业务检测单元(26、33)适于根据固定的或随机的次序来连续地逐个测量所述受监控的信道集合中的每个所述信道的信道功率。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述信道业务检测单元(26、33)适于确定待测量的所述信道中的功率是否在给定干扰阈值之上，并且其中，从对同一个所述信道的若干个连续测量值的移动平均值来确定该信道的所述信道业务值(m)。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述信道业务检测单元(26、33)适于从对同一个所述信道的若干个连续测量值的指数移动平均值来确定所述信道业务值(m)。
19.根据权利要求16至18中的一项所述的系统，其中，所述发送单元(10、110)适于根据时分方案来发送所述数据分组，以及其中，所述信道业务检测单元(26、33)适于至少平均每隔5秒、优选地为平均每隔160毫秒来测量在每个受监控的信道中的功率。
20.根据权利要求16所述的系统，其中，所述信道业务检测单元(26、33)适于确定待测量的每个信道的RSSI。
21.根据前述权利要求中的一项所述的系统，其中，所述传输信道位于2.4GHzISM频带中。
22.根据前述权利要求中的一项所述的系统，其中，所述音频信号源是集成到所述发送单元(10)内或连接到所述发送单元(10)的用于捕获讲话者语音的麦克风布置(17)。
23.根据前述权利要求中的一项所述的系统，其中，所述发送单元(10)用于连接到作为所述音频信号源的音频设备或集成到该音频设备内，所述音频设备诸如移动电话、FM收音机、音乐播放器、电话或TV设备。
24.根据前述权利要求中的一项所述的系统，其中，所述接收机单元(14)中的至少一个接收机单元被连接到包括所述刺激单元的耳部佩戴设备或被集成到该耳部佩戴设备内，所述耳部佩戴设备诸如助听器(16、64)。
25.根据权利要求1至23中的一项所述的系统，其中，所述接收机单元中的至少一个接收机单元是颈部佩戴设备，所述颈部佩戴设备包括发射机(84)，所述发射机(84)用于将音频信号经由感应链路发送至包括所述刺激单元的耳部佩戴设备，诸如助听器(64)。
26.根据权利要求1至23中的一项所述的系统，其中，所述至少一个接收机单元(14)被连接到作为所述刺激单元的至少一个听众扬声器或集成到该至少一个听众扬声器内。
27.一种用于将声音提供给至少一个用户(13)的方法，包括：
将音频信号从至少一个音频信号源(17)提供给发送单元(10、110)，所述发送单元(10、110)包括用于应用数字调制方案的数字发射机(28)；
将所述音频信号作为音频数据分组经由数字无线音频链路(12)从所述发送单元发送至包括至少一个数字接收机(61)的至少一个接收机单元(14)；以及
根据从所述接收机单元提供的所述音频信号来刺激所述用户的听觉；
其中，根据自适应跳频方案以从传输信道的列表中随机地选择的频率来发送每个音频数据分组，所述列表是从传输信道的给定跳频集合中选择的，并且是定期更新的；
其中，在所述发送单元处定期测量在由所述跳频信道集合的信道中的至少一部分信道构成的受监控的信道集合中的每个信道中的功率，并且基于所测量的功率来提供这些信道中的每个信道的信道业务值(m)，所述信道业务值构成度量向量；
其中，定期分析所述度量向量，以确定是否存在静态干扰，以及如果存在静态干扰，则确定与峰值信道业务对应的所述信道，对所述度量向量的所述分析包括对从所述信道业务值推导出的最大值(d”max)与从所述信道业务值推导出的平均值(d'av)之间的比较；以及
其中，如果确定存在静态干扰，则将与所述峰值信道业务对应的所述信道以及在该信道周围的多个信道暂时地从所述列表中移除。
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