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Die
Erfindung bezieht sich auf ein binaurales digitales Hörgerätsystem,
das zwei Hörgeräteinheiten
für die
Anordnung im linken bzw. im rechten Ohr eines Anwenders umfasst,
wobei jede der Einheiten eine Eingangssignal-Wandlereinrichtung
zum Umsetzen eines empfangenen Eingangsschallsignals in ein analoges
Eingangssignal, eine A/D-Umsetzungseinrichtung zum Umsetzen des
analogen Eingangssignals in ein digitales Eingangssignal, eine digitale Signalverarbeitungseinrichtung
zum Verarbeiten des digitalen Eingangssignals und zum Erzeugen eines digitalen
Ausgangssignals, eine D/A-Umsetzungseinrichtung zum Umsetzen des
digitalen Ausgangssignals in ein analoges Ausgangssignal und eine
Ausgangssignal-Wandlereinrichtung zum Umsetzen des analogen Ausgangssignals
in ein für
den Anwender wahrnehmbares Ausgangsschallsignal umfasst, wobei zwischen
den Einheiten eine bidirektionale Kommunikationsverbindung vorgesehen
ist, um einen Punkt in dem Signalpfad zwischen der Eingangssignal-Wandlereinrichtung
und der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung in einer der Einheiten
mit einem entsprechenden Punkt im Signalpfad zwischen der Eingangssignal-Wandlereinrichtung
und der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung der anderen der
Einheiten zu verbinden.
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Für normal
hörende
Personen ist die Fähigkeit
zum Lokalisieren von Klängen
im Raum, die als binaurale Hörfähigkeit
definiert ist, ein wichtiger Bestandteil der Schallwahrnehmung. Üblicherweise
ist die Amplitude des Schalls, der durch das kollaterale Ohr empfangen
wird, das näher
zu der Schallquelle ist, höher
als die Amplitude des Schalls, der durch das entgegengesetzte kontralaterale
Ohr empfangen wird. Obgleich dieser Unterschied des Schallpegels selbst
häufig
klein ist, ist er von großer
Bedeutung für die
Wahrnehmung der Richtung eines auftreffenden Klangs durch einen
Menschen.
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Die
binaurale Schallwahrnehmung im menschlichen Hörsystem ergibt sich aus einer
komplizierten Signalverarbeitung von am linken und rechten Ohr ankommenden
Klängen,
in der die Zeit/Phasen- und Frequenzverteilung des Schalls eine
entscheidende Rolle spielt. Somit ist eine Zeit/Phasen-Differenz-
und Frequenzverbesserung wichtig zur Bestimmung von Richtungen in
der horizontalen bzw. in der vertikalen Ebene.
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Bei
herkömmlichen
analogen Hörgeräten ist es
bei Personen, die an einer binauralen Hörbehinderung, d. h. an einem
beide Ohren betreffenden Hörverlust,
leiden, die übliche
Praxis, zwei getrennte Hörgeräte zu verwenden,
die zur individuellen Kompensation des Hörverlusts des jeweiligen Ohrs
eingestellt werden, für
das das Hörgerät wirksam
ist, wobei die Kompensation des Verlusts der binauralen Schallwahrnehmung,
obgleich sie üblicherweise
gerade durch die Verwendung eines Hörgeräts in beiden Ohren noch verschlechtert
wird, in den meisten Fällen
im Großen
und Ganzen ignoriert wird.
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Als
eine verhältnismäßig einfache
Kompensation ist vorgeschlagen worden, für jedes der zwei Hörgeräte eines
analogen Systems ein Mikrophon mit einer ausgeprägten richtungsabhängigen Charakteristik
zu verwenden, um ein analoges Signal zu liefern, dessen Pegel sich ändert, wenn
das Hörgerät aus einer
Stellung, die zu der Schallwelle zeigt, zu einer anderen Stellung
mit einem minimalen Pegel, wenn das Hörgerät in eine zur Richtung der
Schallquelle rechtwinklige Richtung zeigt, bewegt wird.
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In
US-A-3.509.289 ist
ein anderes Konzept für
die Kompensation des binauralen Hörverlusts in einem analogen
Hörgerätsystem
offenbart, das die Verwendung einer kreuzgekoppelten AGC-Schaltungsanordnung
zur Aufrechterhaltung und Verstärkung
der interauralen Pegeldifferenz zwischen kontralateralem und kollateralem
einfallenden Klang umfasst. In diesem System wird die Verstärkung sowohl eines
ersten als auch eines zweiten Verstärkungssignals durch getrennte
AGC-Schaltungen, die kreuzgekoppelt sind, um das System zu stabilisieren,
invers zur Ausgabe des anderen Kanals geändert.
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Mit
der Einführung
der digitalen Signalverarbeitung in Hörgeräten ist eine wesentliche Verbesserung
der Hörgerätleistung
möglich
geworden und sind fortgeschrittene Vorschläge für die Kompensation des binauralen
Hörverlusts
erschienen.
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Somit
offenbart
US-A-5.479.522 ein
Hörverbesserungssystem,
das außer
zwei Hörgeräteinrichtungen
für die
Anordnung im linken bzw. im rechten Ohr ein am Körper getragenes Päckchen umfasst, das
einen fernen digitalen Signalprozessor umfasst, der mit jeder Hörgeräteinrichtung
durch eine Abwärtsstrecke
und durch eine Aufwärtsstrecke
für die interaktive
digitale Verarbeitung der Audiosignale für jedes Ohr auf der Grundlage
von von beiden Hörgeräteinrichtungen
empfangenen Signalen verbunden ist. Die übliche binaurale digitale Signalverarbeitung ist
vorgegeben und auf die Dämpfung
von Rauschen und auf die Einengung des Schallfelds oder auf die Anpassung
des Signalpegels in den zwei Kanälen beschränkt.
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Die
der gemeinsamen binauralen Signalverarbeitung zugeführten Signale
werden durch die individuelle Hörverlustkompensation
in den zwei Kanälen
nicht beeinflusst.
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Außerdem verringert
dieses System des Standes der Technik den Komfort, indem es außer den
zwei Hörgeräteinrichtungen
einen getrennten am Körper
getragenen Signalprozessor erfordert, wobei die physikalischen Verbindungen
zwischen dem gemeinsamen binauralen Prozessor und den zwei Hörgeräteinrichtungen
in Form von Funkverbindungen das System anfällig für eine Störung machen, die sich auf die
Qualität
der Schallwiedergabe auswirkt.
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In
WO 97/14268 ist ein binaurales
digitales Hörgerätsystem
offenbart, in dem die Notwendigkeit für einen getrennten am Körper getragenen
Fernsteuerprozessor unter Verwendung zweier Hörgeräteinrichtungen für die Anordnung
im linken bzw. im rechten Ohr, von denen jede einen digitalen Signalprozessor
enthält,
dem nicht nur das durch das Mikrophon in derselben Hörgeräteinrichtung
erzeugte unverarbeitete Audiosignal, sondern auch das unverarbeitete
Audiosignal, das durch das Mikrophon in der gegenüberliegenden
Hörgeräteinrichtung
erzeugt wird, zugeführt
wird, beseitigt worden ist, wobei das letztere Audiosignal von jeder
der zwei Einrichtungen über
eine bidirektionale Kommunikationsverbindung der jeweiligen gegenüberliegenden
Einrichtung zugeführt
wird.
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Dieses
System des Standes der Technik kann zwischen verschiedenen Betriebsarten
entweder der vollen binauralen Signalverarbeitung oder der Funktion
als ein herkömmliches
monaurales Hörgerät umgeschaltet
werden, was in einer Ausführungsform
dadurch erfolgt, dass dem Anwender die Option gegeben wird, den
digitalen Signalprozessor entweder durch physikalisches Entfernen
einer externen digitalen Verarbeitungseinheit oder durch Sperren
eines digitalen Prozessors zu sperren.
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In
der binauralen Verarbeitungsbetriebsart dieses Systems des Standes
der Technik wird der Unterschied in Bezug auf den Hörverlust
und die Kompensation zwischen den zwei Ohren nicht berücksichtigt,
wobei das System etwas verallgemeinert als ein fortgeschrittener
digitaler Ersatz für
die oben erwähnte
verhältnismäßig einfache
binaurale Kompensation unter Verwendung von Mikrophonen mit einer
ausgeprägten
richtungsabhängigen
Charakteristik gesehen werden könnte.
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Vor
diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes
digitales binaurales Hörgerätsystem
zu schaffen, in dem die oben erwähnten
Nachteile von Systemen des Standes der Technik beseitigt worden
sind, um eine binaurale Signalverarbeitung zu schaffen, die für Personen
mit einem binauralen Hörverlust
die binaurale Schallwahrnehmung wiederherstellt, während sie
den Unterschied des Hörverlusts
und der Kompensation zwischen den zwei Ohren berücksichtigt.
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Gemäß der Erfindung
ist ein wie oben definiertes binaurales digitales Hörgerätsystem
dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Signalverarbeitungseinrichtung
jeder Einheit so beschaffen ist, dass sie eine im Wesentlichen vollständige digitale
Signalverarbeitung einschließlich
der individuellen Verarbeitung von Signalen von der Eingangswandlereinrichtung
der aktuellen Einheit und der simulierten Verarbeitung von Signalen
von der Eingangswandlereinheit der anderen Einheit sowie einer binauralen Signalverarbeitung
von Signalen, die einerseits intern von der Eingangssignal-Wandlereinrichtung
derselben Einheit und andererseits über die Kommunikationsverbindung
von der Eingangssignal-Wandlereinrichtung der anderen Einheit zugeführt werden, ausführt, wobei
die digitale Signalverarbeitungseinrichtung wenigstens einen ersten
digitalen Signalprozessorabschnitt zum Verarbeiten des intern zugeführten Signals,
einen zweiten digitalen Signalprozessorabschnitt zum Verarbeiten
des über
die Kommunikationsverbindung zugeführten Signals und einen dritten
digitalen Signalprozessorabschnitt, um eine gemeinsame binaurale
digitale Signalverarbeitung von Informationen, die aus den in dem
ersten und in dem zweiten digitalen Signalprozessorabschnitt verarbeiteten
Signalen abgeleitet sind, auszuführen,
umfasst, wobei der zweite digitale Signalprozessorabschnitt in jeder
Einheit den ersten digitalen Signalprozessorabschnitt in der jeweils
anderen Einheit in Bezug auf Einstellparameter, die die Leistung des
ersten Signalprozessorabschnitts in der anderen Einheit steuern,
simuliert.
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Dadurch
führt in
dem binauralen Hörgerätsystem
der Erfindung jede der Hörgeräteinheiten
für das
linke bzw. für
das rechte Ohr außer
der digitalen Signalverarbeitung, die so beschaffen ist, dass sie den
Hörverlust
des durch die Einheit bedienten Ohrs kompensiert, eine simulierte
volle digitale Signalverarbeitung der von der Einheit für das gegenüberliegende
Ohr empfangenen Schallsignale, die so beschaffen ist, dass sie den
spezifischen Hörverlust dieses
Ohrs kompensiert, sowie eine gemeinsame binaurale Signalverarbeitung,
die die beiden normal verschiedenen Kompensationseigenschaften beider Einheiten
berücksichtigt,
aus.
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Durch
die in den abhängigen
Ansprüchen dargelegten
vorteilhaften Ausführungsformen
und Änderungen
des Systems kann das System für
die anwenderbetätigte
Umschaltung zwischen der Funktion als ein binaurales System und
als ein herkömmliches
monaurales Hörsystem
ausgelegt werden, wobei die digitale Signalverarbeitungseinrichtung
in jeder Höreinheit
so programmierbar sein kann, dass sie durch Anwenderbetätigung zwischen
verschiedenen Schallumgebungen oder Hörsituationen umschaltbar ist,
wobei programmierte Leistungsdaten für die erste Signalverarbeitungseinrichtung
einer Einheit zur Programmierung der zweiten Signalverarbeitungseinrichtung
der anderen Einheit eingegeben werden, in der die simulierte Signalverarbeitung
der von der ersten Einheit zugeführten
Signale ausgeführt
wird.
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Durch
die Bereitstellung nur einer einzelnen bidirektionalen Kommunikationsverbindung
zwischen den zwei Hörgeräteinheiten
ist das Hörgerätsystem
der Erfindung weniger anfällig
für die
Signalverzerrung und -unterbrechung als die oben beschriebenen Systeme
des Standes der Technik.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung weiter erläutert, in
der:
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1 eine
schematische Blockschaltplandarstellung einer Ausführungsform
des Hörgerätsystems
der Erfindung ist;
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2 eine
weitere ausführliche
Darstellung der in 1 gezeigten Ausführungsform
ist; und
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3 eine
Blockschaltplandarstellung einer Hörgeräteinheit eines programmierbaren
Hörgerätsystems
der Erfindung ist.
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Das
in 1 veranschaulichte binaurale Hörsystem umfasst zwei für die Anordnung
im rechten bzw. im linken Ohr des Anwenders bestimmte Hörgeräteinheiten 1 und 2.
Die Hörgeräteinheiten 1 und 2 haben
die gleiche Konstruktion, sind aber normalerweise, wie im Folgenden
weiter erläutert
wird, so programmiert oder auf andere Weise eingestellt, dass sie
eine unterschiedliche Hörverlustkompensation
liefern, die an die spezifische Hörbehinderung des Ohrs angepasst
ist, in dem die Einheit angeordnet werden soll. Um die Lokalisierung
dieser Abschnitte entweder in der Einheit 1 des rechten
Ohrs oder in der Einheit 2 des linken Ohrs anzugeben, sind gleiche
Abschnitte in den zwei Einheiten 1 und 2 für die folgende
Beschreibung mit den gleichen Bezugszeichen, gefolgt von "r" bzw. "l",
bezeichnet.
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Jede
der Einheiten 1 und 2 umfasst eine Eingangssignal-Wandlereinrichtung
z. B. in Form eines oder mehrerer Hörgerätmikrophone 3r, 3l,
die die Schallsignale empfangen, die in der Einheit verarbeitet
werden sollen, und diese Schallsignale in analoge elektrische Signale
umwandeln, die einem A/D-Umsetzer 4r, 4l zur Umsetzung
in digitale Signale zugeführt
werden.
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In
der gezeigten Ausführungsform
wird das digitale Signal vom A/D-Umsetzer 4r, 4l in
jeder der Einheiten 1 und 2 einem ersten digitalen
Signalprozessor 5r, 5l zugeführt, der so programmiert oder
auf andere Weise eingestellt ist, dass er Signalverarbeitungsfunktionen
wie etwa Filterung, Bandteilung, Verstärkung, Verstärkungsregelungseinstellung, Kompression,
Expansion und/oder Kompensation für Nichtlinearitäten im Mikrophon
oder im Ohrkanal des Anwenders ausführt.
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Allerdings
braucht in dem Umfang, in dem einige der Signalverarbeitungsfunktionen
der Prozessoren 5r, 5l in den A/D-Umsetzern 4r, 4l realisiert sein
können,
von denen jeder daraufhin ein vorverarbeitetes digitales Signal
zuführt,
nicht jeder der digitalen Prozessoren 5r, 5l als
eine getrennte Einheit vorhanden zu sein.
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Gemäß der Erfindung
umfasst jede der Einheiten 1 und 2 außerdem einen
zweiten digitalen Signalprozessor 6l bzw. 6r,
der strukturell gleich dem Prozessor 5r, 5l ist,
aber so programmiert oder auf andere Weise eingestellt ist, dass
er an den von dem gegenüberliegenden
Ohr empfangenen Signalen digitale Signalverarbeitungsfunktionen
ausführt,
d. h., der Prozessor 6l in der Einheit 1 für das rechte
Ohr ist so programmiert, dass er die spezifische Signalverarbeitung
liefert, die für
das linke Ohr bestimmt ist, und liefert somit im Prinzip dieselbe
Signalverarbeitung wie der Signalprozessor 5l in der Einheit 2,
während
der Signalprozessor 6r in der Einheit 2 dieselbe Signalverarbeitung
wie der Prozessor 5r in der Einheit 1 liefert.
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In
der gezeigten Ausführungsform
wird das digitale elektrische Signal vom Umsetzer 4r, 4l in
jeder der Einheiten 1 und 2 außerdem über eine Kommunikationsverbindung 7 dem
zweiten Signalprozessor 6r, 6l in der anderen
Einheit zugeführt,
sodass der zweite Signalprozessor 6l, 6r in jeder
Einheit eine simulierte Verarbeitung ausführt, die der Verarbeitung durch
den ersten Signalprozessor 5l, 5r in der anderen
Einheit entspricht. Allerdings könnten
die analogen Signale vom Mikrophon 3r, 3l in jeder
der Einheiten 1 und 2 als eine Alternative direkt übermittelt
und der A/D-Umsetzung in der anderen Einheit zugeführt werden.
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Die
Signalprozessoren 5r, 5l und 6r, 6l sind üblicherweise
digitale Hörgerätprozessoren
des Standes der Technik, die so programmiert sind, dass sie eine
verhältnismäßig hochentwickelte
Signalverarbeitung in Bezug auf Schall/Rausch-Trennung und anwenderbetätigte Anpassbarkeit
an eine Anzahl verschiedener Schallumgebungen oder Hörsituationen
ausführen.
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Die
Kommunikationsverbindung 7 zwischen der rechten und der
linken Hörgeräteinheit 1 und 2 ist vorzugsweise
eine einzelne bidirektionale Kommunikationsverbindung, die physikalisch
durch ein zwischen den zwei Einheiten verlaufendes Kabel realisiert
sein kann. Die Hörgeräteinheiten 1 und 2 können für die Anordnung
im Ohr (ITE) oder hinter dem Ohr (BTE) ausgelegt sein. In jedem
Fall kann eine Kabelverbindung zwischen den Einheiten um den Hals
des Anwenders verlaufen und schließlich in eine Halskette oder
in ein ähnliches
Juwelierstück
oder Bijouteriestück
integriert sein.
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Alternativ
kann die bidirektionale Kommunikationsverbindung 7 drahtlos
sein und, wie in Strichlinien gezeigt ist, Antennen 7r, 7l umfassen,
die in jeder Einheit mit einer geeigneten Sende/Empfangs-Einrichtung 8r, 8l verbunden
sind. Für
Höreinheiten
im ITE-Entwurf kann eine solche Antenne physikalisch durch ein verhältnismäßig kurzes
Stück Draht
oder Schnur realisiert sein, das in Verwendung aus dem Ohr vorsteht
und außerdem
zum Erleichtern des Herausziehens der Höreinheit aus seiner ITE-Stellung
dienen kann.
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In
jeder der Einheiten 1 und 2 geben der erste und
der zweite digitale Signalprozessor 5r, 5l und 6l, 6r ein
verarbeitetes digitales Signal aus, das einem dritten Signalprozessor 9r, 9l zugeführt wird,
der in Übereinstimmung
mit der Erfindung eine übliche binaurale
digitale Signalverarbeitung der von dem ersten und von dem zweiten
Signalprozessor 5r, 5l und 6l, 6r ausgegebenen
verarbeiteten digitalen Signale ausführt.
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Die
binaurale Signalverarbeitung in jedem der dritten Signalprozessoren 9r, 9l kann
binaurale Verarbeitungstechniken des Standes der Technik verwenden,
die Unterschiede in Bezug auf die Amplitude, auf die Phasenverzögerung usw.
zwi schen der Ankunft ankommender Klänge bei den Eingangswandlern
der Hörgeräteinheiten
des rechten und des linken Ohrs berücksichtigen. Im Ergebnis dieser
binauralen Signalverarbeitung, die gemäß der Erfindung auf Informationen
beruht, die von den verarbeiteten digitalen Signalen in beiden Einheiten 1 und 2 abgeleitet
sind, gibt der dritte Signalprozessor 9l, 9r in
jeder Einheit verarbeitete digitale linke und rechte binaurale Signalteile
aus, die in digitalen Addierereinrichtungen 10r, 10l und 11l, 11r mit
dem verarbeiteten digitalen Ausgangssignal vom ersten Signalprozessor 5r, 5l in
derselben Einheit kombiniert werden.
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Die
kombinierten verarbeiteten digitalen Signale von der Addierereinrichtung 10r, 10l können in jeder
Einheit direkt einem D/A-Umsetzer 14r, 14l zur Umsetzung
in ein verarbeitetes analoges Signal zugeführt werden, das einer Ausgangswandlereinrichtung
in Form eines herkömmlichen
Hörgerättelephons 15r, 15l zugeführt wird.
Wie veranschaulicht ist, können
die verarbeiteten digitalen Signale von den Addierereinrichtungen 10r, 10l und 11r, 11l optional
in den vierten Signalprozessoren 12r, 12l bzw.
in den fünften
Signalprozessoren 13r, 13l eine weitere digitale
Signalverarbeitung erfahren, die eine Kompensation des spezifischen
Hörverlusts
und eine automatische Verstärkungsregelung
enthalten kann. Außerdem
werden dem binauralen Prozessor 9r, 9l Rückkopplungssignale
von den Prozessoren 12r, 12l und 13r, 13l zugeführt.
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Die
Verarbeitungsfunktionen des vierten und des fünften Signalprozessors 12r, 12l und 13r, 13l in jeder
der Einheiten 1 und 2 können in dem binauralen Prozessor 9r, 9l realisiert
werden, sodass im Prinzip auf die Prozessoren 12r, 12l und 13r, 13l als
getrennte Einheiten verzichtet werden kann. Ferner kann der binaurale
Signalprozessor 9r, 9l daraufhin so ausgelegt
sein, dass er nur den für
die aktuelle Einheit bestimmten binauralen digitalen Signalteil,
d. h. für
die Einheit 1 den binauralen Signalteil des rechten Ohrs und
für die
Einheit 2 den binauralen Signalteil des linken Ohrs, ausgibt.
Allerdings bietet die Aufnahme des vierten und des fünften Signalprozessors
entweder als getrennte Einheiten oder in dem binauralen Prozessor 9r, 9l in
beiden Fällen
eine vorteilhafte Möglichkeit
für eine
AGC-Funktion und/oder für
eine Hörverlustkompensation
in dem binauralen Signalprozessor 9r, 9l durch
Rückkopplung
der verarbeiteten digitalen Ausgangssignale sowohl von dem vierten
als auch von dem fünften
Signalprozessor 12r, 12l und 13r, 13l zu
dem binauralen Prozessor 9r, 9l.
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Beispiele
digitaler Signalprozessoren zur Verwendung in jeder der Einheiten
1 und
2 sind
z. B. in
EP-B1-0 732
036 ,
US-A-5.165.017 ,
US-A-4.531.229 und
US-A-5.144.675 offenbart.
Ein fortgeschrittenes Signalverarbeitungsverfahren und eine fortgeschrittene
Signalverarbeitungseinrichtung, die sogenannte dynamische AGC nutzen,
sind in der gleichzeitig anhängigen
internationalen Patentanmeldung
PCT/DK97/00598 offenbart,
deren Offenbarung hier durch Literaturhinweis eingefügt ist.
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Der
Entwurf und die Struktur des binauralen Hörsystems der Erfindung, durch
die alle informationsführenden
Signale in den getrennten Signalkanälen für die Schallwahrnehmung des
rechten Ohrs und des linken Ohrs und nicht nur das Signal, das aktuell zu
der jeweiligen Seite gehört,
sondern auch durch simulierte Verarbeitung das Signal, das zu der
anderen Seite gehört,
zur Verarbeitung in beiden Einheiten 1 und 2 verfügbar gemacht
werden, eröffnet
die Möglichkeit,
ohne wesentliche Verkomplizierung der Struktur eine komplexe und
hochentwickelte binaurale Signalverarbeitung zur Wiederherstellung
der binauralen Hörfähigkeit
zu realisieren. Tatsächlich
können
die beiden Hörgeräteinheiten 1 und 2 die
gleiche Struktur besitzen und mit gleichen Komponenten wie Umsetzer,
Signalprozessoren usw. ausgestattet sein.
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Während die
verschiedenen Signalprozessoren in jeder der Einheiten 1 und 2 als
getrennte Prozessoren veranschaulicht und beschrieben worden sind,
können
sie vorteilhaft als getrennte Verarbeitungsabschnitte eines gemeinsamen
einzelnen digitalen Prozessors wie etwa eines Mikroprozessors integriert
sein.
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Die
in 2 gezeigte Ausführungsform des Hörgerätsystems
dient zur Veranschaulichung des Grads der Komplexität der binauralen
Signalverarbeitung, die sowohl in den Hörgeräteinheiten 16 und 17 des
rechten als auch in jenen des linken Ohrs mit einer einzelnen bidirektionalen
Kommunikationsverbindung 28 zwischen den zwei Einheiten
realisiert werden kann.
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Unter
Verwendung derselben Unterscheidung in Bezug auf Bezugszeichen zwischen
der Einheit des rechten Ohrs und der des linken Ohrs, wie sie für die Ausführungsform
in 1 verwendet wurde, werden im Folgenden nur die
Struktur und Funktion der Einheit 16 des rechten Ohrs erläutert.
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Das
unverarbeitete analoge Signal vom Mikrophon 18r wird im
Vorverstärker
und im A/D-Umsetzer 19r vorverstärkt und in digitale Form umgesetzt
und in der Linearitätssteuereinheit 20r verarbeitet,
um die Nichtlinearität
des Mikrophons und der Schallwahrnehmung in dem Ohr zu kompensieren, von
wo ein vorverarbeitetes digitales Signal einerseits einer Bandteilerfiltereinheit 21r in
dem Signalverarbeitungskanal für
das rechte Ohr und andererseits über
die bidirektionale Kommunikationsverbindung 28 einer Bandteilerfiltereinheit 21rs in
dem Verarbeitungsabschnitt der Einheit 17 des linken Ohrs, die
die simulierte Signalverarbeitung des rechten Ohrs ausführt, zugeführt wird.
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In
der Bandteilerfiltereinheit 21r wird das ankommende vorverarbeitete
digitale Signal in eine Anzahl von Frequenzbändern geteilt, von denen jedes in
einer Rauschfiltereinheit 22r und in einer Verarbeitungseinheit 23r,
in der das Signal in Übereinstimmung
mit der Kompensationscharakteristik verstärkt wird, die so beschaffen
ist, dass sie den spezifischen Hörverlust
des rechten Ohrs kompensiert, weiterverarbeitet wird.
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Bezüglich der
Ausführungsform
in 1 umfasst jedes der zwei Hörgeräte außer dem Signalverarbeitungskanal
für das
Ohr, in dem die Einheit angeordnet ist, einen getrennten Signalverarbeitungskanal,
der eine simulierte Signalverarbeitung bewirkt, die der Signalverarbeitung
in der anderen Einheit entspricht. In der Ausführungsform in 2 umfasst
dieser simulierte Verarbeitungskanal für das rechte Ohr Verarbeitungseinheiten 21ls, 22ls und 23ls der
Hörgeräteinheit 16 des
rechten Ohrs, die die gleichen Verarbeitungsfunktionen wie die Verarbeitungseinheiten 21r, 22r und 23r für die Kompensation
des rechten Ohrs ausführen,
aber für
die spezifischen Eigenschaften für
die Kompensation des linken Ohrs eingestellt sind, die in der Hörgeräteinheit 17 des
linken Ohrs ausgeführt
wird.
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Die
Hörgeräteinheit 17 des
linken Ohrs besitzt die gleiche Struktur wie die Hörgeräteinheit 16 des
rechten Ohrs und umfasst den Signalverarbeitungskanal des linken
Ohrs mit der Verarbeitungseinheit 19l und 20l und
die Filterungs- und Kompensationseinheiten 21l, 22l und 23l sowie
den simulierten Verarbeitungskanal des rechten Ohrs mit den Einheiten 21rs, 22rs und 23rs.
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In
jeder der Hörgeräteinheiten 16 und 17 kann
in zwei Verarbeitungseinheiten 24, 24l und 25r, 25l eine
binaurale Signalverarbeitung ausgeführt werden. Somit kann eine
erste binaurale Verarbeitungseinheit 24r in der Hörgeräteinheit 16 des
rech ten Ohrs die bandgeteilten Ausgangssignale von der Filtereinheit 21r in
dem Verarbeitungskanal des rechten Ohrs sowie von der Filtereinheit 21ls in
dem simulierten Verarbeitungskanal des linken Ohrs empfangen und
Korrektursignale liefern, die in den Verarbeitungseinheiten 22r und 22ls eine
Signalverarbeitung ausführen,
und kann eine zweite binaurale Verarbeitungseinheit 25r an
dem ankommenden Signal von der ersten binauralen Verarbeitungseinheit 24r sowie
von den Verarbeitungseinheiten 22r, 22ls und 23r, 23ls eine
weitere binaurale Signalverarbeitung ausführen.
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Schließlich werden
das Ausgangssignal von der Verarbeitungseinheit 23r, 23l in
dem Verarbeitungskanal des rechten bzw. des linken Ohrs und das binaurale
Ausgangssignal von der zweiten binauralen Verarbeitungseinheit 25r, 25l in
jeder der Hörgeräteinheiten 16 und 17 in
einer Ausgangsverarbeitungseinheit 26r, 26l in
die analoge Form zurück
umgesetzt und einem Ausgangswandler wie etwa einem herkömmlichen
Hörgerättelephon 27r, 27l zugeführt.
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In
jeder der Hörgeräteinheiten
16 und
17 können alle
Verarbeitungseinheiten
22 bis
25 für die automatische
Verstärkungsregelung
(AGC) ausgelegt sein, wie sie z. B. in der oben erwähnten gleichzeitig
anhängigen
internationalen Patentanmeldung
PCT/DK97/000598 offenbart
ist.
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Somit
sind die Verarbeitungseinheiten 21 bis 25 in jeder
der Hörgeräteinheiten 16 und 17 über mehrere
interne Informations- und Steuersignalleitungen miteinander verbunden,
während
die einzige externe Verbindung zu der anderen Hörgeräteinheit über die unidirektionale Kommunikationsverbindung 28 erfolgt.
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Gemäß einem
besonderen Aspekt der Erfindung können die Signalleitungen, die
die Verarbeitungseinheiten
21 bis
23 der Verarbeitungskanäle des rechten
und des linken Ohrs und die simulierten Verarbeitungskanäle des linken
und des rechten Ohrs mit den binauralen Verarbeitungseinheiten
24 und
25 verbinden,
durch Steuerung einer nicht veranschaulichten geeigneten Schalteinrichtung
geöffnet und
geschlossen oder aktiviert oder deaktiviert werden, wodurch im Gegensatz
zur Trennung der Verarbeitungseinheiten für normale und binaurale Verarbeitung
in dem oben erläuterten
System des Standes der Technik der
WO
97/14268 eine vorteilhafte Einstellungsflexibilität mit einem
stetigen Übergang
erhalten wird, der von einer vollständig binauralen Signalverarbeitung,
die die Schallinformationsverarbeitung des menschlichen Gehirns
annähert, über eine einfachere
binaurale Schallpegelsteuerung bis zur herkömmlichen monauralen Schallwiedergabe reicht.
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Wie
in 2 veranschaulicht ist, können die in jeder der Hörgeräteinheiten
des rechten und des linken Ohrs der binauralen Signalverarbeitung
in den Einheiten 24 und 25 zugeführten Signale
Mikrophonsignale sein, die durch Umsetzung in die digitale Form
und durch Korrektur der durch Nichtlinearitäten in den Mikrophonschaltungen
verursachten und/oder aus der Anordnung im Hörkanal des Anwenders folgenden
Frequenz- und/oder Pegelzerrungen vorverarbeitet worden sind. Vorzugsweise
sind die ankommenden Signale für
die binaurale Verarbeitung für
die gewünschte
Frequenzbandbreite gefiltert worden.
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Wie
in 2 gezeigt ist, kann darüber hinaus das vorverarbeitete
Mikrophonsignal, das von jeder der Hörgeräteinheiten 16 und 17 dem
simulierten Verarbeitungskanal der anderen Einheit zugeführt wird,
z. B. durch Kompression in einer zusätzlichen Kompressoreinheit 28r, 28l begrenzt
werden, um den Dynamikbereich, die Bandbreite und/oder die Anzahl
der Abtastungen zu verringern und dadurch die durch die simulierte
Verarbeitung zu verarbeitende Daten- oder Informationsmenge zu verringern. Eine ähnliche
Signalbegrenzung kann, z. B. durch eine zusätzliche Kompressoreinheit 29r, 29l,
auch für die
in jeder Höreinheit
von dem Signalverarbeitungskanal für das rechte bzw. für das linke
Ohr der binauralen Verarbeitung zugeführten Signale geliefert werden.
Jedenfalls müssen
die Verarbeitungseinheiten, denen diese komprimierten Signale zugeführt werden,
für die
Verarbeitung dieser Signale ausgelegt sein.
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Die
durch die Verarbeitungseinheiten 24 und 25 ausgeführte binaurale
Signalverarbeitung kann eine Pegelkorrektur umfassen, durch die
die Verstärkung
in der Hörgeräteinheit
rechts oder links, die das schwächste
ankommende Schallsignal empfängt, auf
der Grundlage des bei der anderen Hörgeräteinheit ankommenden Schallsignals,
wie es z. B. durch das davon über
die Kommunikationsverbindung 28 für die simulierte Signalverarbeitung übermittelte
vorverarbeitete Mikrophonsignal repräsentiert ist, gesteuert wird.
Dadurch können
das Schallpegelverhältnis
zwischen den von dem rechten bzw. von dem linken Ohr empfangenen
Klängen
und die dadurch gelieferten räumlichen
Informationen auch für
Hörgeräteinheiten
mit automatischer Verstärkungsregelung (AGC)
aufrecht erhalten werden, wobei die AGC-Regelung auf der Grundlage
des stärksten
verarbeiteten Signals in der Einheit 16 und 17 des
rechten oder des linken Ohrs ausgeführt werden kann.
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Die
für die
interne Signalverarbeitung in jeder der Hörgeräteinheiten 16 und 17 zulässige Komplexität würde z. B.
bei Bedarf ebenfalls eine Kompensation für Zeitverzögerungen zulassen, die z. B.
durch die Signalkommunikation über
die Kommunikationsverbindung 28 eingeführt werden.
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Für Hörgeräte, die,
wie in 2 gezeigt ist, eine Schall- oder Signalverarbeitung
in einer Anzahl getrennter Frequenzbänder mit automatischer Verstärkungsregelung
in jedem Band nutzen, bedingt die Verarbeitungskomplexität und/oder
-kapazität
weiter eine Daten- oder Informationsübertragung zwischen den realen
und den simulierten Verarbeitungskanälen in jeder Einheit, um eine
gleiche Anpassung der Verstärkungsregelung
dieser Verarbeitungskanäle
zu liefern, wodurch die Gesamtübertragungsfunktion
jeder Hörgeräteinheit
an die Berücksichtig
von auf der rechten und linken Seite auftretenden Schallspektrumdifferenzen
angepasst werden kann, wodurch die Frequenzverteilung in den Spektren
der bei dem rechten und bei dem linken Ohr empfangenen Klänge berücksichtigt
wird, die für
die Lokalisierung einer Schallquelle im Raum sehr wichtig ist.
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Da
sowohl in der rechten als auch in der linken Hörgeräteinheit 16 und 17 in 2 alle
Verarbeitungseinheiten 19r–23r, 19l–23l für den aktuellen
Signalverarbeitungskanal des rechten oder des linken Ohrs und alle
Verarbeitungseinheiten 21ls–23ls, 21rs–23rs für den simulierten
Signalverarbeitungskanal für
die spezifischen Verarbeitungsparameter für die Signalverarbeitung des
rechten bzw. des linken Ohrs programmiert oder auf andere Weise
eingestellt sind oder umgekehrt, berücksichtigt die binaurale Signalverarbeitung
auf jeder Seite vollständig
die spezifischen Hörverlustcharakteristiken
beider Seiten bis zu dem Ausgangssignalwandler 26r bzw. 26l oder
sogar darüber
hinaus.
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Um
dies zu erreichen, sind die binauralen Signalverarbeitungen, die
in den Höreinheiten 16 und 17 des
rechten und des linken Ohrs ausgeführt werden, üblicherweise
spiegelbildlich, um die aktuellen Schallpegel- und Schallspektrumdifferenzen
zwischen beim rechten bzw. bei linken Ohr ankommenden Klängen wiederherzustellen.
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Als
ein spezieller Vorteil der binauralen Signalverarbeitung in jeder
der zwei Höreinheiten
des Systems gemäß der Erfindung
wird eine hochentwickelte Rausch- oder
Rückkopplungsunterdrückung ermöglicht,
durch die von dem Gesamtschall bild abweichende Tonsignale ohne Unterdrückung der
Tonsignale, die in dem Gesamtschallsignal oder auf der rechten und
linken Seite gleichzeitig vorhanden sind, wirksam unterdrückt werden
können.
Dies kann dadurch ausgeführt
werden, dass in die binaurale Schallverarbeitungseinheit ein Rückkopplungsunterdrückungssystem
aufgenommen wird, dem ein Restrückkopplungssignal
zugeführt
wird, das die Differenzrückkopplungssignale
von den aktuellen und simulierten Schallverarbeitungssignalen repräsentiert. Mittels
einer solchen Rückkopplungsunterdrückungseinheit
ist es möglich,
dass das Hörgerätsystem
der Erfindung zwischen Heulen und Informationsschallsignalen mit
einem ähnlichen
Charakter wie etwa einem Ton von einem Flötensolo in einer klassischen Musikkomposition
oder Alarm- oder Signalisierungstönen wie etwa Gehen/Stehen-Pieptönen an Verkehrsampeln
unterscheidet.
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In
jeder der Hörgeräteinheiten 16 und 17 werden
die Leistung jeder der Signalverarbeitungseinheiten 21r–23r, 21–23l in
dem realen Signalverarbeitungskanal sowie die Leistung jeder der
Verarbeitungseinheiten 21ls–23ls, 21rs–23rs in
dem simulierten Verarbeitungskanal durch Einstellparameter oder
Daten, die an die spezifischen Kompensationsanforderungen des rechten
bzw. des linken Ohrs angepasst sind, gesteuert.
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Gemäß der Erfindung
können
solche Einstellparameter individuell programmierbar sein, um die
spezifische Hörbehinderung
des Anwenders in Bezug auf das rechte und das linke Ohr zu kompensieren,
wodurch dem Hörgerätsystem
eine Standardeinstellung zugeführt
werden kann, um zu ermöglichen,
dass durch einen Hörgerätinstallateur,
wie es in der individuellen Anwendereinstellung von Hörgeräten die übliche Praxis
ist, eine individuelle Programmierung ausgeführt wird.
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Darüber hinaus
können
die Einstellparameter in verschiedenen Programmeinstellungen organisiert
sein, um den Betrieb des Hörgerätsystems
in verschiedenen Betriebsarten zuzulassen, die vom vollständig binauralen
bis zum einfachen monauralen Betrieb der Hörgeräteinheiten reichen und/oder
die die Anpassung des Hörgerätsystems
an sich ändernde
Schallumgebungen oder Hörsituationen
zuzulassen.
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3 zeigt
für eine
der Hörgeräteinheiten
in dem in 2 veranschaulichten System,
d. h. für
die Hörgeräteinheit 16 des
rechten Ohrs, wie dies mittels eines Leistungs- und Programmspeichers 30,
in den alle programmierbaren Einstellpa rameter für eine Anzahl spezifischer
Leistungsprogramme eingegeben werden, ausgeführt wird, wobei sie von einer
Auswahleinheit 31, die durch den Anwender betätigt werden
kann und/oder von einem Schallsignalanalysator 32 betätigt werden
kann, um in Reaktion auf das Auftreten spezifizierter Schallsignalbedingungen
automatisch eine Programmauswahl auszuführen, ausgewählt werden
können.
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Optional
kann wenigstens eine der Hörgeräteinheiten 16 oder 17 eine
Einrichtung zum Berechnen von Zwischeneinstellungen zwischen wenigstens
zwei aufeinanderfolgenden Leistungsprogrammeinstellungen enthalten,
wobei diese Zwischeneinstellungen in diesem Fall ebenfalls von der Auswahleinheit 31 wählbar sind.
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Da
im Ergebnis der Struktur und Organisation der Hörgeräteinheiten 16 und 17 nicht
nur die aktuelle Signalverarbeitung für das Ohr, in dem die Einheit
angeordnet ist, sondern auch die simulierte Verarbeitung für das gegenüberliegende
Ohr ausgeführt wird,
enthält
der Speicher 30 alle Einstellparameter, die für die Signalverarbeitung
für beide
Seiten erforderlich sind, wobei die Programmierung des Hörgerätsystems
durch Eingabe der Einstellparameter und der vom Anwender betätigten oder
automatisch aktivierten Leistungsprogramme im Speicher 30 nur
von der einen der Hörgeräteinheiten 16 und 17 und
Ausführen
der Übertragung
der Einstellparameter für
die Verarbeitungseinheiten der anderen Hörgeräteinheit über die Kommunikationsverbindung 28 in
einer Einstell- oder Initialisierungsbetriebsart, die bei jeder Änderung
des Leistungsprogramms aktiviert wird, ausgeführt werden kann.
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Schließlich ermöglicht dies,
das System gemäß der Erfindung
durch ein Master-Slave-Prinzip
zu betreiben, wobei in diesem Fall eine der Hörgeräteinheiten als eine Master-Einheit
wirken würde
und die Steuerung der anderen Einheit übernehmen würde, die als eine Slave-Einheit
wirkt, in der der Speicher 30 daraufhin die Informationen
oder Parameter enthalten würde,
die für
die aktuelle Funktion der Slave-Einheit notwendig sind.
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Alternativ
könnten
z. B. durch den Entwurf beider Höreinheiten
mit anwenderbetätigter
sowie automatischer Programmauswahl verschiedene Arten von Zwischen- oder gemischten
Organisationsschemata vorgesehen werden. Dies könnte z. B. in Situationen,
in denen eine Einheit automatisch zu einem spezifischen Programm
umzuschalten versucht, das an vorherrschende Schallsignalbedingungen
angepasst ist, eine Übereinstimmungsoperation
liefern, indem ein Austausch der ak tuellen Einstellparametereinstellungen
zwischen den zwei Einheiten über
die Kommunikationsverbindung 28 ausgeführt wird, um zu ermöglichen,
dass in einer der Einheiten eine Entscheidung getroffen wird, ob
das von einer der Einheiten ausgewählte Programm für beide
Einheiten ausgeführt
werden sollte.
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Ferner
kann in jeder der zwei Einheiten eine Synchronisationseinrichtung 33 für den Austausch von
Synchronisationsinformationen zwischen dem Signalverarbeitungsabschnitten
der zwei Einheiten über
die Kommunikationsverbindung 28 vorgesehen sein. Solche
Synchronisationsinformationen können aus
den anders zwischen den zwei Einheiten übertragenen Signalen abgeleitet
werden oder als getrennte Synchronisationssignale erzeugt werden.
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Vorteilhaft
kann die Anwenderbetriebsfähigkeit
durch drahtlose Fernsteuerung von einer vom Anwender getragenen
getrennten Steuereinheit bewirkt werden. Dies ist insbesondere für Ausführungsformen
geeignet, in denen die drahtlose Übertragung bereits für die bidirektionale
Kommunikationsverbindung zwischen den zwei Hörgeräteinheiten verwendet wird.