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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Übertragungsverfahren zur induktiven Übertragung bei Hörgeräten und Hörgerätezubehör durch Senden eines Signals von einem Sender zu einem Empfänger mit einer bestimmten Sendeleistung. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Hörgerätesystem.
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Hörgeräte sind tragbare Hörvorrichtungen, die zur Versorgung von Schwerhörenden dienen. Um den zahlreichen individuellen Bedürfnissen entgegenzukommen, werden unterschiedliche Bauformen von Hörgeräten wie Hinter-dem-Ohr-Hörgeräte (HdO) und In-dem-Ohr-Hörgeräte (IdO), z. B. auch Concha-Hörgeräte oder Kanal-Hörgeräte (ClC), bereitgestellt. Die beispielhaft aufgeführten Hörgeräte werden am Außenohr oder im Gehörgang getragen. Darüber hinaus stehen auf dem Markt aber auch Knochenleitungshörhilfen, implantierbare oder vibrotaktile Hörhilfen zur Verfügung. Dabei erfolgt die Stimulation des geschädigten Gehörs entweder mechanisch oder elektrisch.
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Hörgeräte besitzen prinzipiell als wesentliche Komponenten einen Eingangswandler, einen Verstärker und einen Ausgangswandler. Der Eingangswandler ist in der Regel ein Schallempfänger, z. B. ein Mikrofon, und/oder ein elektromagnetischer Empfänger, z. B. eine Induktionsspule. Der Ausgangswandler ist meist als elektroakustischer Wandler, z. B. Miniaturlautsprecher, oder als elektromechanischer Wandler, z. B. Knochenleitungshörer, realisiert. Der Verstärker ist üblicherweise in eine Signalverarbeitungseinheit integriert. Dieser prinzipielle Aufbau ist in 1 am Beispiel eines Hinter-dem-Ohr-Hörgeräts dargestellt. In ein Hörgerätegehäuse 1 zum Tragen hinter dem Ohr sind ein oder mehrere Mikrofone 2 zur Aufnahme des Schalls aus der Umgebung eingebaut. Eine Signalverarbeitungseinheit 3, die ebenfalls in das Hörgerätegehäuse 1 integriert ist, verarbeitet die Mikrofonsignale und verstärkt sie. Das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinheit 3 wird an einen Lautsprecher bzw. Hörer 4 übertragen, der ein akustisches Signal ausgibt. Der Schall wird gegebenenfalls über einen Schallschlauch, der mit einer Otoplastik im Gehörgang fixiert ist, zum Trommelfell des Geräteträgers übertragen. Die Stromversorgung des Hörgeräts und insbesondere die der Signalverarbeitungseinheit 3 erfolgt durch eine ebenfalls ins Hörgerätegehäuse 1 integrierte Batterie 5.
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Die Leistung eines Senders in einem Datenübertragungssystem muss derart ausgelegt sein, dass auch bei maximal zulässigen Entfernungen zwischen dem Sender und dem Empfänger ein zur Demodulation des Signals ausreichender Pegel am Empfänger ankommt. Dabei werden die Dämpfung des Signals, die Interferenz und externe Störungen berücksichtigt. Gerade die Dämpfung ist sehr stark von der Entfernung zwischen Sender und Empfänger abhängig, so dass bei kürzeren Übertragungsdistanzen unter Umständen ein wesentlich stärkerer Signalpegel am Empfänger anliegt, als es zur Übertragung notwendig wäre. Dies kann zu Übersteuerungen und nicht-linearen Verzerrungen im Empfänger und zum unnötigen Energieverbrauch im Sender führen. Zu hohe Verzerrungen können die Übertragung bei sehr kurzen Distanzen gar unmöglich machen. Darüber hinaus kann ein sehr hoher Empfangspegel im Extremfall den Empfänger beschädigen. Dieses Verhalten ist bei induktiven Übertragungssystemen, wie sie in Hörgeräten und bei Hörgerätezubehör eingesetzt werden, besonders ausgeprägt, weil hier die Abhängigkeit der Signaldämpfung von der Entfernung größer ist als bei elektromagnetischen Systemen (z. B. Bluetooth, Mobilfunk).
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Bislang wurde bei Hörgeräten der unnötige Energieverbrauch im Sender oft in Kauf genommen. Auf der Empfängerseite wird meist eine automatische Verstärkungsregelung (AGC: Automatic Gain Control) implementiert, die Übersteuerungen und Verzerrungen reduziert. Weiterhin ist aus dem Mobilfunkbereich bekannt, die Sendeleistung bei schlechter Verfügbarkeit zu erhöhen, was der Reduzierung der Sendeleistung bei guter Verfügbarkeit äquivalent ist (vergleiche EBERSPÄCHER, J.; VÖGEL, H.-J.: GSM Global System for Mobile Communication. Stuttgart: Teubner, 1997, Seiten 100–111. ISBN 3-519-06192-9).
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Aus der Druckschrift
DE 10 2005 005 603 A1 ist eine Datenübertragungsvorrichtung zur drahtlosen Datenübertragung für Hörgeräte und ein entsprechendes Verfahren bekannt. Damit Hörgeräte über weitere Funkstrecken erreichbar sind, wird eine Umsetzereinheit mit einer Hochfrequenzempfangseinrichtung zum Empfangen von hochfrequenten Signalen einer externen Sendeeinheit vorgeschlagen. Die Umsetzereinheit weist ferner eine Mischereinheit zum Mischen des hochfrequenten Signals mit einem Referenzsignal auf, so dass ein Ausgangssignal erzeugbar ist, dessen Frequenz um mindestens eine Größenordnung geringer ist und das sich zur induktiven Übertragung eignet. Das Ausgangssignal wird dann induktiv von dem Umsetzer zu dem Hörgerät übertragen.
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Darüber hinaus offenbart die Druckschrift
DE 43 22 853 A1 einen hörgerätekompatiblen Telefonapparat. Das Hörgerät ist mittels Spulen an den Telefonapparat zur Signalübertragung magnetisch gekoppelt. Es ist eine automatische Einstellung der Empfangsleistung vorgesehen, weil dadurch die bei der Handhabung mit dem Telefon entstehenden Schwankungen in der magnetischen Kopplung automatisch korrigiert werden. Mit der Auswertung einer vom Hörgerät abgegebenen Messgröße, die die Empfangsspannung der Empfangsantenne im Hörgerät repräsentiert, wird die Einstellung der Empfangsspannung auf einen Referenzwert bewirkt.
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Ferner beschreibt die Patentschrift
DE 103 23 219 B3 ein Sendespulensystem und eine Fernbedienung für ein Hörhilfsgerät. Es ist dargestellt, dass die Übertragungstechnologie der langwelligen induktiven Datenübertragung aufgrund des Nachteils der geringen Reichweite nur selten eingesetzt wird. Dieser Nachteil beruht auf der Abnahme der Sendefeldenergie mit der dritten Potenz der Entfernung.
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Aus dem Fachbuch LEUE, Peter; STARKE, Jürgen; WEBER, Rolf: Lexikon Unterhaltungselektronik, 1. Aufl., Berlin: Transpress VEB Verlag für Verkehrswesen, 1987, Seite 237, ISBN 3-344-00103-5 ist bekannt, dass die Ferritantenne oder Ferritstabantenne ein als Richtantenne wirkender Stab aus ferromagnetischem Presswirkstoff mit einer aufgewickelten Spule ist. Die Ferritantenne ist für den Empfang von Mittel- und Lang-, bedingt auch von Kurzwellen, geeignet. Sie empfängt den magnetischen Anteil (H-Anteil) einer elektromagnetischen Welle, der bei der vertikal-polarisierten Strahlung der AM-Bereiche horizontal liegt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Übertragungsverfahren zur induktiven Übertragung bei Hörgeräten und Hörgerätezubehör sowie ein entsprechendes Hörgerätesystem vorzuschlagen, bei denen einerseits Artefakte aufgrund von Übersteuerungen und Verzerrungen reduziert werden und andererseits ein möglichst geringer Stromverbrauch beim Senden gewährleistet werden kann.
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Diese Aufgabe wird auf einem nicht erfindungsgemäßen Weg gelöst durch ein Übertragungsverfahren zur induktiven Übertragung bei Hörgeräten und Hörgerätezubehör durch Senden eines Signals von einem Sender zu einem Empfänger mit einer bestimmten Sendeleistung, durch Rücksenden einer Qualitätsinformation über das empfangene Signal von dem Empfänger zu dem Sender und dynamisches Verändern der Sendeleistung in Abhängigkeit von der Qualitätsinformation. Dabei beinhaltet die Qualitätsinformation eine Information über eine Bitfehlerrate des empfangenen Signals. Damit wird die Qualität des Übertragungskanals tatsächlich daran gemessen, mit welcher Zuverlässigkeit Information übertragen werden kann.
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Darüber hinaus wird bereitgestellt ein entsprechendes Hörgerätesystem mit einem Sender zum induktiven Senden eines Signals an einen Empfänger mit einer bestimmten Sendeleistung, wobei der Empfänger zum induktiven Rücksenden einer Qualitätsinformation über das empfangene Signal zu dem Sender ausgebildet ist und die Sendeleistung des Senders in Abhängigkeit von der Qualitätsinformation dynamisch veränderbar ist. Dabei beinhaltet die Qualitätsinformation eine Information über eine Bitfehlerrate des empfangenen Signals.
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Es ist so möglich, die Sendeleistung dynamisch an die aktuellen Gegebenheiten eines Übertragungskanals anzupassen. Dabei wird die tatsächliche Dämpfung des gesendeten Signals berücksichtigt.
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Vorzugsweise beinhaltet die Qualitätsinformation eine Information über die empfangene Signalstärke. Damit ist es möglich, dass am Empfänger beispielsweise ein vorgegebener Mindestpegel des empfangenen Signals angestrebt wird, der eine hochwertige Weiterverarbeitung ermöglicht.
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Möglich ist, dann die Sendeleistung soweit verändert, d. h. reduziert oder erhöht, wird, bis das empfangene Signal eine vorgegebene Mindestqualität erreicht hat. Auf diese Weise lässt sich die Sendeleistung auf ein Minimum reduzieren, das einerseits noch akzeptable Übertragungsqualität sichert und andererseits zu keinem unnötigen Stromverbrauch führt.
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Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Übertragungsverfahren zur induktiven unidirektionalen Übertragung bei Hörgeräten und Hörgerätezubehör durch Senden eines Signals von einem Sender zu einem Empfänger mit einer bestimmten Sendeleistung, durch Erfassen einer Entfernungsinformation durch den Sender über eine Entfernung des Empfängers von dem Sender und dynamisches Verändern der Sendeleistung in Abhängigkeit von der Entfernungsinformation.
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Ferner wird auch hier vorgesehen ein entsprechendes Hörgerätesystem mit induktiver unidirektionaler Übertragung, umfassend einen Sender zum induktiven Senden eines Signals an einen Empfänger mit einer bestimmten Sendeleistung, wobei an den Sender ein Sensor zum Erfassen einer Entfernungsinformation über eine Entfernung des Empfängers von dem Sender angeschlossen ist und die Sendeleistung des Senders in Abhängigkeit von der Entfernungsinformation dynamisch veränderbar ist.
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Der Vorteil dieser dynamischen Sendeleistungsanpassung des drahtlosen Datenübertragungssystems liegt darin, dass hier keine Rückkopplung vom Empfänger zum Sender notwendig ist. Vielmehr erfolgt hier eine reine senderseitige Steuerung der Sendeleistung.
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Vorzugsweise kann das Erfassen der Entfernungsinformation anhand einer Verstimmung einer Sendespule des Senders erfolgen. Die Verstimmung ist eine indirekte Information darüber, in welcher Entfernung sich beispielsweise eine Empfängerspule zu der Sendespule befindet. Ist der Abstand beider Spulen sehr nahe, so ändert sich beispielsweise die Resonanzfrequenz eines Schwingkreises im Sender.
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Das Erfassen der Entfernungsinformation kann aber auch anhand einer abgestrahlten Sendeleistung erfolgen. Damit wird ein Prinzip der Transponder-Technik genutzt, bei der die Anwesenheit einer Transponder-Spule in einem Magnetfeld anhand der abgestrahlten Leistung detektiert werden kann.
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Die vorliegende Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
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1 ein Prinzipschaltbild eines Hörgeräts gemäß dem Stand der Technik;
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2 ein Schaltbild eines Datenübertragungssystems mit dynamischer Sendeleistungsanpassung gemäß einer ersten Ausführungsform und
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3 ein Schaltbild eines Datenübertragungssystems mit dynamischer Sendeleistungsanpassung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
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Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Hörgerätesystems zeigt der Übersicht halber lediglich das wesentliche Übertragungssystem mit Sendeeinheit 10 und Empfangseinheit 20. Jede dieser Einheiten ist entweder in ein Hörgerät oder in ein Hörgerätezubehör, z. B. eine Fernbedienung oder ein hörgeräteexternes Mikrofon, eingebaut.
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Die Sendeeinheit 10 umfasst hier einen Leistungsverstärker 11, dessen Ausgangsleistung steuer- bzw. regelbar ist. Das Ausgangssignal des Leistungsverstärkers 11 ist über einen Schalter 12 an eine Sendeantenne 13 gelegt. Im Zustand des Sendens verbindet der Schalter 12 den Ausgang des Leistungsverstärkers 11 mit der Antenne 13. Die Empfangseinheit 20 besitzt eine entsprechende Empfangsantenne 23, die über einem Schalter 22 an einen Verstärker 21 mit niedrigem Rauschen angeschlossen ist. Dieser Verstärker 21 ist steuer- bzw. regelbar. Im Fall des Empfangens verbindet der Schalter 22 die Empfangsantenne 23 mit dem gering rauschenden Verstärker 21.
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An den Ausgang des gering rauschenden Verstärkers 21 ist eine Messeinheit 24 angeschlossen, die die empfangene Signalstärke misst oder eine Bitfehlerrate feststellt. Diese Bitfehlerrate oder Signalstärke soll nun zur dynamischen Sendeleis tungsanpassung an die Sendeeinheit 10 übertragen werden. Hierzu wird der Schalter 22 der Empfangseinheit 20 zu einem geeigneten Zeitpunkt so umgelegt, dass er den Ausgang der Messeinheit 24 mit der Empfangsantenne 23 verbindet. Die Empfangsantenne 23 dient nun zum Senden. Um die entsprechende Sendeleistung aufbringen zu können, ist in die Messeinheit 24 ein geeigneter Leistungsverstärker integriert.
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Sendeseitig dient nun die Antenne 13 zum Signalempfang und der Schalter 12 verbindet die Antenne 13 mit dem Eingang einer Steuerung 14. Diese empfängt die Signalstärkeinformation vom Empfänger und steuert den Leistungsverstärker 11 entsprechend. Dabei wird stets versucht werden, die Sendeleistung soweit wie möglich zu minimieren, aber dabei eine geforderte Mindestsignalstärke am Empfänger zu garantieren. Die Anpassung der Sendeleistung kann iterativ in mehreren Schritten erfolgen, wobei in Sendepausen aktuelle Signalstärkedaten zurück an den Sender übertragen werden.
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Die dynamische Sendeleistungsanpassung gemäß dem Ausführungsbeispiel von 2 basiert auf einer bidirektionalen Verbindung. Der Empfänger 20 ist nämlich in der Lage, dem Sender 10 die empfangene Signalstärke oder die Bitfehlerrate beim Signalempfang oder beides mitzuteilen. Der Sender 10 kann dann bei zu großer Signalstärke die Sendeleistung reduzieren oder bei zu großer Bitfehlerrate die Sendeleistung erhöhen.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Sendeeinheit 30 und einer Empfangseinheit 40 eines erfindungsgemäßen Hörgerätesystems. Die Sendeeinheit 30 besitzt wieder einen steuer- bzw. regelbaren Leistungsverstärker 31. Sein Ausgang ist hier fest mit einer Sendeantenne 32 verbunden.
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Die Empfangseinheit 40 verfügt über eine entsprechende Empfangsantenne 42, deren Empfangssignal fest in den Eingang eines gering rauschenden Verstärkers 41 geführt wird.
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Zur Anpassung der Sendeleistung verfügt der Sender 30 über einen Sensor 33, der eine Distanz 34 von dem Sender 30 zu dem Empfänger 40 erfasst. Bei der Distanz 34 muss es sich nicht explizit um eine Entfernungsangabe handeln. Vielmehr kann die Distanz 34 auch eine Information sein, die indirekt für die Entfernung zwischen Sender 30 und Empfänger 40 steht. Insbesondere muss die Distanz 34 auch nicht die kürzeste Entfernung zwischen Sender 30 und Empfänger 40 repräsentieren. So kann die Distanz 34 beispielsweise auch einen Umweg darstellen, den die Signale aufgrund von Hindernissen bei der Datenübertragung einnehmen. Beispielsweise repräsentiert die Distanz 34 bei binauraler Hörgeräteversorgung nicht die kürzeste Entfernung zwischen den an den Ohren getragenen Hörgeräten, sondern den Signalübertragungsweg um den Kopf, wenn die Signale diesen Weg einnehmen.
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Der Sensor 33 liefert das ermittelte Distanzsignal 34 an eine Steuereinheit 35, die den Leistungsverstärker 31 nun in Abhängigkeit von der Distanz 34 steuert.
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Der Sensor 33 kann eine Entfernungsinformation auch dadurch gewinnen, dass er feststellt, dass sich das Sendefeld durch den Empfänger 40 verändert hat. Die Veränderung kann als Maß für die Entfernung herangezogen werden. Dieses Prinzip wird auch bei Transpondern verwendet. Alternativ kann auch von dem Sensor 33 die Sendeleistung erfasst werden, die sich ebenfalls in Abhängigkeit von der Entfernung des Empfängers 40 von dem Sender 30 verändert. Weiterhin ist es ebenfalls in Anlehnung an die Transpondertechnik möglich, die Entfernung des Empfängers 40 dadurch festzustellen, inwieweit der Empfänger 40 z. B. die Schwingungsamplitude des Sender 30 durch seine Anwesenheit moduliert.
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In jedem im Zusammenhang mit 3 geschilderten Ausführungsbeispiel wird für die dynamische Sendeleistungsanpassung nur die Entfernung zwischen Sender 30 und Empfänger 40 berücksichtigt. Diese Entfernung wird durch den Sender 30 unabhängig von dem Empfänger 40 anhand von Sensordaten ermittelt. Das Verfahren ist also auch auf reine unidirektionale Sender-Empfänger-Systeme anwendbar.
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Allen oben geschilderten Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass der Sender die Sendeleistung dynamisch an die Entfernung bzw. den Rauschpegel anpassen kann, anstatt permanent mit maximaler Sendeleistung zu arbeiten. Infolgedessen kann der Energieverbrauch im Sender durch die reduzierte Sendeleistung und im Empfänger durch Vermeidung von Übersteuerungen reduziert werden. Daraus resultierende verringerte, nicht-lineare Verzerrungen ermöglichen die Übertragung auch bei sehr kurzen Distanzen. Des Weiteren kommt es wegen der verringerten Sendeleistung nicht zu Beschädigungen des Empfängers.
