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Die
Erfindung betrifft ein im Patentanspruch 1 angegebenes Hörsystem
mit einer Hörvorrichtung und einer externen Einheit sowie
ein im Patentanspruch 9 angegebenes Verfahren zum Ermitteln einer
optimalen Sendeausrichtung einer Funkkommunikation zwischen der
externen Einheit und der Hörvorrichtung.
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Zur
drahtlosen Datenübertragung zwischen einer externen Sende-
und/oder Empfangseinheit und einem Hörgerät ist
dieses mit einer Sende- und/oder Empfangsspule ausgestattet. Die
Telefonspule dient zum drahtlosen Einkoppeln eines elektromagnetischen
Signals in das Hörgerät sowie zum Aussenden eines
elektromagnetischen Signals. Dabei ist die Qualität des
von der Empfangsspule empfangenen Signals häufig nicht
ausreichend, um die in dem gesendeten Signal enthaltene Information
wiedergewinnen zu können.
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Aus
der
DE 201 14 461
U1 ist eine drahtlosen Signalübertragung für
ein Hörgerät bekannt, wobei bei einer Sende- und/oder
Empfangseinheit des Hörgeräts zur drahtlosen Datenübertragung
zwischen dem Hörgerät und wenigstens einem externen Gerät
mehrere Sende- und/oder Empfangsspulen, die in unterschiedliche
Raumrichtungen ausgerichtet sind, angeordnet sind. Ferner können
die Sende- und/oder Empfangsspulen automatisch gegenüber einem
Hörgerätegehäuse verstellt werden.
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Eine
in einem Hörgerät zumeist vorhandene Telefonspule
wird in der Regel zum Einkoppeln eines elektromagnetischen Signals
in das Hörgerät verwendet. Zunehmend treten aber
auch Anwendungen auf, in denen das Hörgerät selbst
als Sender aktiv wird und seinerseits Daten an ein externes Gerät, zum
Beispiel an ein weiteres Hörgerät oder eine externe
Fernbedienung, sendet. Somit kann die Telefonspule auch als Sende-
und Empfangsspule wirken.
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Bei
der drahtlosen Datenübertragung zwischen einem Hörgerät
und einem externen Gerät beeinflusst die Ausrichtung zwischen
der Sende- und/oder Empfangsspule des sendenden Gerätes und
der Sende- und/oder Empfangsspule des empfangenden Gerätes
maßgeblich die Qualität der Signalübertragung.
Dabei ist die Signalübertragung dann am Besten, wenn Sende-
und Empfangsspule in die gleiche Richtung orientiert sind.
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Sind
bei einer drahtlosen Signalübertragung nur jeweils eine
Sende- und eine Empfangsspule vorhanden und sind diese senkrecht
zueinander orientiert, so ist bei dieser Anordnung die Übertragungsqualität
unbefriedigend. Daher sieht eine Ausführungsform in der
DE 201 14 461 U1 wenigstens
zwei Sende- und/oder Empfangsspulen vor, die in unterschiedliche
Raumrichtungen ausgerichtet sind. Eine zweite Sendespule in dem
sendenden Geräte bzw. eine zweite Empfangsspule in dem
empfangenden Gerät führen zumeist dazu, dass nicht
mehr alle Spulen senkrecht zueinander orientiert sind und die Übertragungsqualität
dadurch verbessert ist.
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Die
Anzahl und Orientierung der Sendespulen ist in der Regel jedoch
fest vorgegeben. Vorzugsweise sind Sendespulen beispielsweise in
Kirchen, Konzertsälen, Schulen usw. angebracht und in vertikaler
Richtung ausgerichtet. Dahingegen ist die Ausrichtung der Empfangsspule
im Hörgerät abhängig von der individuellen
Trageposition des Hörgerätes sowie von der augenblicklichen
Kopfhaltung eines Hörgeräteträgers. In
ungünstigen Fällen kann daher die Spule im Hörgerät
senkrecht zu der Spule der externen Sende- und/oder Empfangseinheit
orientiert sein. Die drahtlose Datenübertragung ist dann
zumeist nicht möglich. Der Gegenstand der
DE 201 14 461 U1 löst
dieses Problem dadurch, dass durch die Anordnung mehrerer Sende-
und/oder Empfangsspulen im Hörgerät, die in unterschiedlichen
Raumrichtungen orientiert sind, nicht alle Spulen senkrecht zur
Spule der externen Sende- und/oder Empfangseinheit stehen. Somit
ist die Datenübertragung mit dieser Anordnung stets gewährleistet.
Das Hörgerät ist somit auch unmittelbar an wechselnde
Verhältnisse angepasst.
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Aus
der Patentschrift
DE
10 2006 025 147 B3 ist eine Hörvorrichtung mit
einem Transceiver bekannt, der eine induktive Empfangseinrichtung
und einen digitalen Breitbandpulssender aufweist. Zwei derartige
Hörvorrichtungen kommunizieren mit Hilfe einer Übermittlungsstation
drahtlos miteinander, wobei die Übermittlungsstation von
den Hörvorrichtungen baulich getrennt ist und mit deren
Hilfe eine Nachricht von der einen zu der anderen Hörvorrichtung übermittelbar
ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die Datenübertragung zwischen einem
externen Gerät und einem Hörgerät zu
verbessern.
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Gemäß der
Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit dem Hörsystem
des unabhängigen Patentanspruchs 1 und dem Verfahren des
unabhängigen Patentanspruchs 10 gelöst.
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Die
Erfindung beansprucht ein Hörsystem mit mindestens einer
Hörvorrichtung und mit mindestens einer externen Einheit,
wobei von mindestens einer ersten Sendeantenne der Hörvorrichtung
ein Testsignal in einer Vorzugsrichtung abgegeben wird und das Testsignal
von der externen Einheit zur Ermittlung der Vorzugsrichtung des
gesendeten Testsignals ausgewertet wird.
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Nach Zinke,
Brunswick „Lehrbuch der Hochfrequenztechnik",
2. Auflage, 1. Band, Seite 254 ist die Vorzugsrichtung
einer Sendeantenne die Richtung, in der die abgestrahlte Energie
gebündelt wird. In der Vorzugsrichtung wird mehr Energie
abgestrahlt als in anderen Richtungen. Mit Ausnahme eines Kugelstrahlers
besitzen alle Antennen eine Vorzugsrichtung. Wegen der Reziprozität
von Antennen gilt dies sinngemäß auch für
Empfangsantennen.
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Vorteilhaft
an der Erfindung ist, dass aus dem Testsignal die Ausrichtung einer
Sendeantenne, das heißt ihre Vorzugsrichtung, bestimmbar
ist.
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In
einer Weiterbildung kann die mindestens eine Hörvorrichtung
eine zweite Empfangsantenne umfassen, die von der externen Einheit
abgebbare Funksignale aufnimmt, wobei die zweite Empfangsantenne
und die erste Sendeantenne die gleiche Vorzugsrichtung aufweisen.
Dadurch kann aus der Orientierung der ermittelten Vorzugsrichtung
der zweiten Empfangsantenne die optimale Vorzugsrichtung zum Senden
von Funksignalen ermittelt werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform kann die externe Einheit
zur Ermittlung der Vorzugsrichtung des gesendeten Testsignals mehrere
erste Empfangsantennen mit unterschiedlichen Vorzugsrichtungen umfassen.
Dies bringt den Vorteil einer einfachen und robusten Ermittlung
der Vorzugsrichtung des Testsignals.
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Vorzugsweise
kann das Hörsystem drei erste Empfangsantennen in der externen
Einheit umfassen, deren Vorzugsrichtungen im Wesentlichen parallel
zu den Achsen eines dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystems
ausgerichtet sind. Dadurch sind ausreichend viele Vorzugsrichtungen
abgedeckt.
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Des
Weiteren kann das Hörsystem mehrere die Funksignale abgebbare
zweite Sendeantennen in der externen Einheit umfassen, wobei die
zweiten Sendeantennen und die ersten Empfangsantennen zueinander
parallele Vorzugsrichtungen aufweisen. Vorteilhaft darin ist, dass
Funksignal so gesendet werden können, dass das Hörgerät
das Funksignal optimal empfangen kann.
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In
einer weiteren Ausführungsform kann die externe Einheit
mit derjenigen zweiten Sendeantenne senden, deren Vorzugsrichtung
im Wesentlichen parallel zu der Vorzugsrichtung der das leistungsstärkste
Testsignal empfangenden ersten Emp fangsantenne ist. Dadurch empfängt
das Hörgerät unabhängig von seiner räumlichen
Lage immer möglichst viel Leistung.
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Vorteilhaft
kann das Testsignal ein Ultra-Wide-Band (UWB) Signal umfassen und
die ersten Antennen Breitband-Antennen sein. Dadurch ist eine störungsfreie
Funkübertragung über größere
Entfernungen sicher gestellt.
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In
einer Weiterbildung kann die externe Einheit eine Hörgeräte-Fernbedienung
oder eine Audiosendeeinheit sein. Dies bringt den Vorteil einer
sicheren unterbrechungsfreien Audio-Datenübertragung.
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Die
Erfindung beansprucht auch ein Verfahren zum Ermitteln einer optimalen
Sendeausrichtung einer Funkkommunikation zwischen einer externen Einheit
und einer Hörvorrichtung, wobei von der Hörvorrichtung
ein Testsignal in einer Vorzugsrichtung abgegeben wird und das Testsignal
von der externen Einheit zur Ermittlung der Vorzugsrichtung des
abgegebenen Testsignals ausgewertet wird.
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In
einer Weiterbildung können von der externen Einheit Funksignale
zur Datenübertragung an die Hörvorrichtung abgegeben
werden, wobei die Vorzugsrichtung der Funksignale im Wesentlichen der
ermittelten Vorzugsrichtung entspricht.
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Die
Erfindung gibt auch ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm
an, das Softwaremittel zur Durchführung eines erfindungsgemäßen
Verfahrens aufweist, wenn das Computerprogramm in einer Steuereinheit
der externen Einheit ausgeführt wird.
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Weitere
Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden
Erläuterungen mehrerer Ausführungsbeispiele anhand
von schematischen Zeichnungen ersichtlich.
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Es
zeigen:
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1:
ein Blockschaltbild eines Hörgeräts und einer
Audiosendeeinheit zur drahtlosen Datenübertragung,
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2:
ein Blockschaltbild einer Audiosendeeinheit mit drei Sendespulen
und drei Breitband-Empfangsantennen und
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3:
ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln einer optimalen
Sendeausrichtung einer Funkkommunikation zwischen einer externen Einheit
und einem Hörgerät.
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1 zeigt
ein Hörgerät 1 mit einem Mikrofon 2,
einer Signalverarbeitungseinheit 3 und einem Hörer 4.
Von dem Mikrofon 2 wird ein akustisches Signal aufgenommen
und in ein elektrisches Signal gewandelt. Das elektrische Signal
wird einer Signalverarbeitungseinheit 3 zugeführt,
in der die Aufbereitung des Signals zum Ausgleich der individuellen
Schwerhörigkeit eines Hörgeräteträgers
erfolgt. Die Signalverarbeitungseinheit 3 ist vorzugsweise
in digitaler Schaltungstechnik realisiert. Dabei kann die Signalverarbeitung
in mehreren parallelen Kanälen der Signalverarbeitungseinheit 3 durchgeführt
werden und neben einer frequenzabhängigen Verstärkung
auch weitere Funktionen, wie Störgeräuschunterdrückung oder
besondere Hervorhebung von Sprachsignalen, umfassen. Das verarbeitete
Signal wird schließlich dem Hörer 4 zugeführt,
der das digitale elektrische Ausgangssignal, gegebenenfalls nach
einer Digital-Analog-Wandlung, in ein akustisches Ausgangssignal überführt.
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Bei
dem Hörgerät 1 gemäß dem
Ausführungsbeispiel ist über einen Signalpfad
eine drahtlose Signalübertragung mit Funksignalen 20 zwischen einer
Audiosendeeinheit 10 und dem Hörgerät 1 vorgesehen.
Die Audiosendeinheit 10 ist als externe Einheit räumlich
vom Hörgerät 1 abgesetzt und soll dem Hörgerätnutzer
direkt Zugang zu Audioprogrammen liefern. Dazu hat die Audiosendeeinheit
einen Audiosignaleingang 18. Für den Empfang der
Funksignale 20 weist das Hörgerät 1 eine
Empfangseinheit 5 sowie eine zweite Empfangsantenne 6 auf.
Die zweite Empfangsantenne 6 kann auch eine Telefonspule sein.
Die Empfangsein heit 5 steht sowohl mit der Signalverarbeitungseinheit 3 als
auch mit der zweiten Empfangsantenne 6 in Verbindung. Sie
dient zum Auswerten beim Empfang eines elektromagnetischen Signals 20 mittels
der zweiten Empfangsantenne 6.
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Im
Unterschied zum Hörgerät 1 weist die
Audiosendeeinheit 10 zwei zweite Sendeantennen 11 mit
unterschiedlichen Vorzugsrichtungen sowie eine Sendeeinheit 12 auf. Über
die Schnittstelle 18 und eine Audiosignaleinheit 17 gelangen
die Audiosignale zur Sendeeinheit 12. Die Sendeeinheit 12 kann wahlweise
das aufbereitete Audiosignal über eine der beiden zweiten
Sendeantennen 11 abstrahlen.
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Die
drahtlose Signalübertragung 20 zwischen der Audiosendeeinheit 10 und
dem Hörgerät 1 gelingt dann am besten,
wenn die beiden Antennen 6 und 11 in etwa gleicher
Richtung im Raum orientiert sind, d. h. etwa die gleiche Vorzugsrichtung
aufweisen. Da auf die Orientierung der Antennen 6 und 11 zueinander
in der Regel jedoch kein Einfluss genommen werden kann, wird gemäß der
Erfindung vorgeschlagen, das Hörgerät 1 und
die Audiosendeeinheit weiterzubilden, um von beiden zweiten Sendeantennen 11 die
für eine Funksignalübertragung 20 besser geeignete
zweite Sendeantenne 11 auszuwählen.
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Dazu
ist in dem Hörgerät 1 zusätzlich
eine Testsignalsendeeinheit 7 und eine erste Sendeantenne 8,
beispielsweise eine Breitband-Sendeantenne, vorgesehen. Die Vorzugsrichtungen
der ersten Sendeantenne 8 und der zweiten Empfangsantenne 6 sind
zueinander parallel ausgerichtet. Das heißt, die zweite
Empfangsantenne 6 würde diejenigen Funksignale 20 am
besten empfangen, die von einer Antenne derselben Vorzugsrichtung
wie die erste Sendeantenne abgestrahlt werden. Um dies sicher zu
stellen, gibt die erste Sendeantenne 8 ein Testsignal 21 ab,
welches von der Audiosendeeinheit 10 empfangen wird.
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Die
Audiosendeeinheit 10 besitzt zum Empfang und zur Auswertung
des Testsignals 21 zwei erste Empfangsantennen 13,
beispielsweise Breitband-Empfangsantennen, die das aufgenommene Testsignal 21 an
eine Testsignalempfangseinheit 14 weiterleiten. Die ersten
Empfangsantennen 13 besitzen unterschiedliche Vorzugsrichtungen,
welche jeweils zu einer der Vorzugsrichtungen der zweiten Sendeantennen 11 parallel
sind. Das in unterschiedlichen Vorzugsrichtungen empfangene Testsignal 21 wird
von den beiden Testsignalempfangseinheiten 14 an einen
Eingang einer Testsignalauswerteeinheit 15 geleitet. Dort
werden die Signalpegel der beiden empfangenen Testsignale 21 bestimmt.
Diese Informationen werden an eine Sendeantennen-Auswahleinheit 16 weitergegeben,
wo diejenige erste Empfangsantenne 13 mit dem größeren
Signalpegel ermittelt wird. Daher soll das Funksignal 20 von
derjenigen zweiten Sendeantenne 11 abgegeben werden, deren
Vorzugsrichtung zu der Vorzugsrichtung der so ermittelten ersten
Empfangsantenne 13 parallel ist. Diese ermittelte Auswahl
wird an die Sendeeinheit 12 übertragen, damit
das Funksignal über die gewählte zweite Sendeantenne 11 abgestrahlt
wird.
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Bevorzugt
ist das Testsignal 21 ein UWB-Signal, da dieses über
größere Entfernungen übertragbar ist.
UWB-Signal 21 und Funksignal 20 können gleichzeitig
abgestrahlt werden, da sich die Signale 20, 21 wegen
unterschiedlicher Frequenz und Modulation nicht gegenseitig stören.
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Durch
die beschriebene Anordnung eines Hörsystems, bestehend
aus Hörgerät 1 und Audiosendeeinheit 10,
kann auch bei einem über niedrige Frequenzen in das Hörgerät 1 übertragenen
Audio-Datenstrom mit permanenter Kanalbelegung über das
UWB-Signal 21 die Raumrichtung permanent dynamisch angepasst
und die jeweils am besten geeignete zweite Sendeantenne 11 gewählt
werden. Zusätzlich kann über den UWB-Kanal der
aktuelle Zustand des Hörgeräts 1 andauernd
an die externe Einheit 10 übertragen und dort
angezeigt werden. Dies hat große praktische Bedeutung,
wenn die externe Einheit 10 eine Fernbedienung für
ein Hörgerät 1 ist.
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In
der Regel reichen zwei zweite Sendeantennen 11 für
eine gute Übertragungsqualität nicht aus, so dass
vorzugsweise ei ne Ausführungsform der externen Einheit 10 gemäß 2 gewählt
werden sollte.
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2 zeigt
eine Audiosendeeinheit 10 mit drei zweiten Sendespulen 11,
die in unterschiedliche Richtungen im Raum orientiert sind und dadurch
ihre magnetischen Felder unterschiedliche Vorzugsrichtungen aufweisen.
Die zweiten Sendespulen 11 sind parallel geschaltet und
mit einer Sendeeinheit 12 zur Ansteuerung der zweiten Spulen
beim Senden eines elektromagnetischen Funksignals 20 verbunden.
Die unterschiedliche Orientierung der zweiten Sendespulen 11 im
Raum ist in 2 durch das dargestellte kartesische
Koordinatensystem 30 veranschaulicht, wobei die untere
zweite Sendespule 11 parallel zu der x-Achse, die mittlere
zweite Sendspule 11 parallel zu der y-Achse und die obere
zweite Sendespule 11 parallel zu der z-Achse orientiert
sind. Es ist aber eine Ausführungsform mit einer von drei
abweichenden Anzahl von zweiten Sendespulen 11, zum Beispiel
mit zwei wie in 1 oder vier zweiten Sendespulen,
denkbar, die auch nicht notwendigerweise rechtwinklig zueinander
angeordnet sein müssen. Bei der Anordnung gemäß dem
Ausführungsbeispiel können nie alle drei zweiten
Sendespulen 11 rechtwinklig zu einer zweiten Empfangsspule
eines nicht dargestellten Hörgeräts orientiert
sein, so dass bei beliebiger Orientierung der Audiosendeeinheit 10 und
des Hörgeräts im Raum stets eine gute drahtlose Signalübertragung 20 zu
dem Hörgerät gewährleistet ist.
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Zur
Bestimmung der optimalen zweiten Sendespule 11, mit der
das Funksignal 20 abgestrahlt werden soll, wird ein von
dem Hörgerät abgegebenes UWB-Testsignal 21 von
drei Breitband-Empfangsantennen 13 empfangen und an ihre
zugehörigen Testsignalempfangseinheiten 14 weitergeleitet,
wo das Testsignal 21 demoduliert und sein Pegel bestimmt wird.
Die räumliche Orientierung der drei Breitband-Empfangsantennen 13 entspricht
bezüglich ihrer Vorzugsrichtungen der räumlichen
Orientierung der zweiten Sendespulen 11. Das heißt,
dass in 2 die Vorzugsrichtung der unteren
Breitband- Empfangsantenne 13 parallel zu der x-Achse, die
Vorzugsrichtung der mittleren Breitband-Empfangsantenne 13 parallel
zu der y-Achse und die Vorzugsrichtung der oberen Breitband-Empfangsantenne 13 parallel
zu der z-Achse orientiert ist.
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Die
ermittelten Pegel werden von den drei Testsignalempfangseinheiten 14 an
eine Testsignalauswerteeinheit 15 übermittelt,
in der im einfachsten Fall die drei Pegel miteinander verglichen
werden und die Breitband-Empfangsantenne 13, bzw. deren Vorzugsrichtung,
mit dem stärksten Pegel ausgewählt wird. Die Auswahl
wird der Sendeeinheit 12 mitgeteilt und entsprechend die
Sendespule 11 mit der zur ausgewählten Breitband-Empfangsantenne 13 parallelen
Vorzugsrichtung zum Senden des Funksignals 20 verwendet.
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Die
in den 1 und 2 dargestellten Funktionsblöcke
können auch in einer einzigen digitalen Schaltung, beispielsweise
einem digitalen Signalprozessor oder einem ASIC, realisiert werden.
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In 3 ist
ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Ermitteln einer optimalen Sendeausrichtung einer Funkkommunikation zwischen
einer externen Einheit 10 und einer Hörvorrichtung 1 dargestellt.
Im ersten Schritt 100 wird von der Hörvorrichtung 1 ein
Testsignal 21 in einer Vorzugsrichtung VR abgegeben. Im
nachfolgenden Schritt 101 wird von der externen Einheit 10 das
Testsignal 21 von der externen Einheit 10 empfangen. Danach
wird im Schritt 102 das Testsignal 21 von der externen
Einheit 10 zur Ermittlung der Vorzugsrichtung VR mit dem
größten Testsignalpegel des abgegebenen Testsignals 21 ausgewertet.
Nachfolgend wird im Schritt 103 die zweite Sendeantenne
mit dieser Vorzugsrichtung VR für eine Funksignalübertragung
ausgewählt. Im anschließenden Schritt 104 wird
nun das Funksignal von der externen Einheit 10 gesendet.
Im abschließenden Schritt 105 wird das Funksignal 20 vom
Hörgerät 1 empfangen.
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Grundsätzlich
kann die Bestimmung einer Vorzugsrichtung eines abgegebenen Testsignals auch über
eine adaptive Empfangsantenne erfolgen. Ebenso kann das Senden eines
Funksignals in der bestimmten Vorzugsrichtung auch über
eine adaptive Sendeantenne abgestrahlt werden.
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Ebenso
ist das Verfahren nicht nur auf das Senden von Funksignalen durch
eine externe Einheit beschränkt. Auch das optimierte Empfangen
von Funksignalen einer Hörvorrichtung durch eine entsprechend
einer bestimmten Vorzugsrichtung ausgewählte Empfangsantenne
einer externen Einheit ist möglich.
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- 1
- Hörgerät
- 2
- Mikrofon
- 3
- Signalverarbeitungseinheit
- 4
- Hörer
- 5
- Sende-
und/oder Empfangseinheit
- 6
- Telefonspule/Sende-
und oder Empfangsantenne/Spulenantenne
- 7
- Testsignalsendeeinheit
- 8
- Breitband-Sendeantenne
- 10
- Audiosendeeinheit/externe
Einheit/Fernbedienung
- 11
- Sende-
und/oder Empfangsantenne/Spule
- 12
- Sende-
und/oder Empfangseinheit
- 13
- Breitband-Empfangsantenne
- 14
- Testsignalempfangseinheit
- 15
- Testsignalauswerteeinheit
- 16
- Sende-
und/oder Empfangsantennen-Auswahleinheit
- 17
- Audiosignaleinheit
- 18
- Audiosignaleingang
- 20
- Funksignal
- 21
- Testsignal
- 30
- kartesisches
Koordinatensystem
- VR
- Vorzugsrichtung
- 100
- Abgabe
Testsignal
- 101
- Aufnahme
Testsignal
- 102
- Auswerten
Testsignal
- 103
- Auswahl
Vorzugsrichtung
- 104
- Abgabe
Funksignal in Vorzugsrichtung
- 105
- Aufnahme
Funksignal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 20114461
U1 [0003, 0006, 0007]
- - DE 102006025147 B3 [0008]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Zinke, Brunswick „Lehrbuch
der Hochfrequenztechnik”, 2. Auflage, 1. Band, Seite 254 [0012]