EP1406469B1 - Rückkopplungskompensator in einem akustischen Verstärkungssystem, Hörhilfsgerät, Verfahren zur Rückkopplungskompensation und Anwendung des Verfahrens in einem Hörhilfsgerät - Google Patents

Rückkopplungskompensator in einem akustischen Verstärkungssystem, Hörhilfsgerät, Verfahren zur Rückkopplungskompensation und Anwendung des Verfahrens in einem Hörhilfsgerät Download PDF

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EP1406469B1
EP1406469B1 EP03021040A EP03021040A EP1406469B1 EP 1406469 B1 EP1406469 B1 EP 1406469B1 EP 03021040 A EP03021040 A EP 03021040A EP 03021040 A EP03021040 A EP 03021040A EP 1406469 B1 EP1406469 B1 EP 1406469B1
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EP
European Patent Office
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feedback
signal
filter
path
compensation
Prior art date
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Revoked
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EP03021040A
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English (en)
French (fr)
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EP1406469A3 (de
EP1406469A2 (de
Inventor
Georg-Erwin Arndt
Tom Weidner
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Sivantos GmbH
Original Assignee
Siemens Audioligische Technik GmbH
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Publication date
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Application filed by Siemens Audioligische Technik GmbH filed Critical Siemens Audioligische Technik GmbH
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Publication of EP1406469A3 publication Critical patent/EP1406469A3/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/45—Prevention of acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback
    • H04R25/453—Prevention of acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback electronically

Definitions

  • the invention relates to a feedback compensator in an acoustic amplification system for compensating a feedback signal resulting from amplification of an input signal due to a feedback path from an amplified output signal to the input signal.
  • the invention further relates to a hearing aid with such a feedback compensator, to a method for compensating a feedback signal in an acoustic amplification system, and to an application of the method in a hearing aid.
  • a compensation signal is generated which is subtracted from the input signal before amplification and which is such that a frequency causing a feedback is reduced to an intensity which is below a so-called stability limit.
  • the compensation signal is generated along a feedback compensation path with an adaptive feedback compensation filter which is adjusted by means of an adaptation unit and which simulates the feedback path.
  • a frequency limiting filter in the feedback compensation path limits the frequency range in which the compensation signal is generated.
  • the implementation overhead of feedback compensators is significant due to the generation of the feedback equivalent compensation path.
  • the generation of the feedback compensation signal usually takes place with a special adaptive feedback compensation filter, the so-called FIR filter (Finite Impulse Response).
  • FIR filter Finite Impulse Response
  • the input to the FIR filter is the frequency-limited amplified output, which is converted into the compensation signal by the FIR filter.
  • the effect of the FIR filter is set with an adaptation unit that adjusts so-called filter coefficients.
  • the adaptation is based on a comparison of an error signal, usually the input signal, with the amplified output signal.
  • An important prerequisite for a successful adaptation is that the two signals have undergone at least substantially the same filtering before the comparison.
  • a feedback compensator requires nodes and arithmetic operations in the signal or feedback path that require space and computational capacity. Furthermore, one needs buffer memory to process the signal, for example by means of the adaptation unit and the feedback compensation filter. The memory takes up space on the hearing aid device chip and must be co-supplied by the hearing aid device battery.
  • Different feedback compensators are for example from the WO 00/19605 known.
  • the bandwidth of the compensation signal is limited so that noise generated by the feedback compensation filter is minimized to the amplified output signal and limited to the unstable frequency range.
  • the in the WO 00/19605 specified feedback compensators work memory-efficient; however, they have complicated signal or feedback paths with multiple, complex addition computation operations and nodes.
  • an input signal is split into three signals.
  • the first two are combined again directly after each filtering and form the input signal for the Höros réellesignal kau.
  • a compensation signal of an adjustable FIR filter for feedback compensation is subtracted prior to processing.
  • the third signal is filtered by an adaptation unit of the feedback compensation filter as an error signal.
  • the compensation signal generated by the FIR filter is not only subtracted from the input signal for the hearing aid signal processing, but in addition it is subtracted from the error signal before it is fed to the adaptation unit.
  • This embodiment has three addition nodes, three splitting nodes and three filters for the compensation of the input signal and is correspondingly expensive to implement.
  • Another embodiment is based there on the complex use of two Höros réellesignal kauen.
  • an input signal is split into two signals.
  • the first signal is supplied to a first hearing aid device signal processing after filtering.
  • the second signal is filtered complementary to the first signal before being merged with a compensation signal. It is then supplied to an adaptation unit of an adjustable FIR filter as an error signal and to a second hearing aid device signal processing.
  • the output signal of the second signal processing is filtered on the one hand to the FIR filter and fed to the adaptation unit and on the other hand it is combined with an output signal of the first Höros réellesignal kau.
  • the choice of complementary filters affects the hearing aid signal processing.
  • the invention has for its object to provide a feedback compensator, a hearing aid with a feedback compensator, a method for compensating a feedback signal in an acoustic amplification system and a use of the method in a hearing aid, which require little memory and with a simple structure or process with few Nodes and addition arithmetic operations get along.
  • a feedback compensator in an acoustic amplification system for compensating a feedback signal resulting from amplification of an input signal due to a feedback path from an amplified output signal to the input signal, comprising an adaptive feedback compensation filter for forming a feedback compensation path replicating the feedback path Adaptation of the feedback compensation filter and a frequency limiting filter for limiting the frequency range of the feedback compensation path.
  • an input signal path of the input signal after splitting has two signal paths, the first signal path having a first filter and the second signal path having a second filter.
  • the first signal path is operatively connected after the first filter at a first node for subtracting a compensation signal with the feedback compensation filter and at a second node for error signal output with the adaptation unit.
  • An output of the second node and the second signal path are connected to a third node for addition, and an output of this third node is connected to an input of the amplification system.
  • a feedback compensator makes it possible to provide the adaptation unit and the feedback compensation filter with an output signal filtered with the same filter, so that only one buffer memory is necessary for the feedback compensation.
  • This is due to the inventive arrangement of the filters, nodes and addition computational operations in the signal path.
  • the feedback compensator according to the invention requires only two addition nodes and splitting nodes each, as well as a complementary filter pair. Accordingly, inexpensive and with little effort, the arrangement can be implemented.
  • In the feedback compensation path - only one filter is used to limit the frequency range. This has the advantage of reducing artifacts in the low-frequency range.
  • the control of the amplification system is independent of the parameters of the first and second filters as well as the frequency limiting filter, since the feedback compensation relates to the entire amplification system. This allows a flexible choice of filters.
  • the object relating to a hearing aid is solved by a hearing aid having a feedback compensator of the type described above.
  • the invention can be used in all known types of hearing aid devices, for example in behind the ear portable hearing aids, in the ear portable hearing aids, implantable hearing aids, hearing aid devices or Taschenbuchakun.
  • this acts on a multi-channel amplification system which, for example, consists of a filter bank which distributes the input signal to a plurality of frequency-specific matched amplification systems.
  • a multi-channel amplification system which, for example, consists of a filter bank which distributes the input signal to a plurality of frequency-specific matched amplification systems.
  • the frequency limiting filter is disposed between the output of the amplification system and the feedback compensator and the adaptation unit. This has the advantage that the Frequency limiting filter acts only on the feedback compensation path.
  • the first filter and the frequency limiting filter have an at least substantially equal filter function.
  • the two inputs to the adaptation unit then undergo substantially the same filtering, on the one hand the input signal to the first filter and on the other hand the amplified output signal of the frequency limiting filter. This leads to particularly good prerequisites for a fast and good adaptation by means of the adaptation unit.
  • An advantageous embodiment of the method has, as a further feature of the method, that the amplified output signal is passed via the frequency limiting filter to the adaptation unit and to the feedback compensation filter. This reduces the effect of the method on frequency ranges where feedback rarely occurs, and there reduces the generation of artifacts.
  • the frequency ranges of the feedback-prone signal component and of the feedback compensation path are selected such that they are at least approximately equal. This improves the process of adaptation in the adaptation unit.
  • the amplification is performed with a multi-channel amplification system, so that the method can transfer all its advantages also to the use of a multi-channel amplification system.
  • the object is achieved by the application of the method in a hearing aid.
  • FIG. 1 shows a schematic structure of a feedback compensator 1, which allows a good quality amplification of an acoustic input signal 3 with a hearing aid device signal processing 5, even if a feedback path 7 is present.
  • an output signal 9 can find input to the hearing aid device signal processing 5 together with the acoustic input signal 3.
  • the input acoustic signal 3 is changed by means of a feedback compensation path such that the feedback is omitted.
  • the acoustic input signal 3 splits at a splitting node 11 into two signal components, on the one hand in a feedback-prone signal component 13 and on the other hand in a feedback-endangered signal component 15.
  • Two complementary filters 17 and 19 perform the splitting in the frequency domain, so that for example the first filter 17 allows only frequencies greater than one kilohertz to pass through.
  • the feedback-prone signal component 13 is combined at an addition node 21 with an inverted compensation signal 23.
  • the compensation signal 23 is generated by means of a feedback compensation filter 25.
  • the input to the feedback compensation filter 25 is one with a Frequency-limiting filter 27 filtered output signal 29.
  • An adaptation unit 31 changes the coefficients of the feedback compensation filter 25, so that the filtered output signal 29 has energy after passing through the feedback compensation filter 25 predominantly in the frequency range of the feedback.
  • the prerequisite for a successful adaptation is a meaningful error signal 33.
  • a meaningful error signal 33 is taken from the feedback-endangering signal component 13 after being combined with the compensation signal 23 and supplied to the adaptation unit 31 for evaluation.
  • the feedback-endangered signal component 13 is combined with the feedback-endangered signal component 15 at a further node before it enters the hearing aid device signal processing 5. There it is amplified according to the hearing loss of Hörosowskiloss and forwarded to a speaker.
  • the signal course executed here is particularly advantageous in its sequence, since it manages with few nodes and arithmetic operations.
  • the feedback path 7 can be based on two feedback mechanisms, on the one hand on acoustic feedback directly from the loudspeaker to the input microphone and on the other hand on electromagnetic feedback, for example, from a loudspeaker coil to a telecoil within a hearing aid.
  • the feedback compensator 1 requires only one memory for the filtered output signal 29, since this is supplied to both the feedback compensation filter 25 and the adaptation unit 31 for processing.
  • the first filter 17 and the frequency limiting filter 27 set substantially with the same filter function, since then the signal paths to the adaptation unit 31, which begin with the output signal 9, the same filter:
  • the output signal 9 passes through the frequency limiting filter 27 and is then fed directly to the adaptation unit 31.
  • the output signal which reaches the input signal 3 along the feedback path 7 passes through the first filter 17, which is usually selected identically with the frequency limiting filter 27. In this way, a system for compensating feedback based on only two addition nodes is constructed only one buffer needed.
  • FIG. 2 a schematic structure of an alternative use of the feedback compensator 1 is shown.
  • the signal processing is performed by means of a multi-channel hearing aid signal processing 34.
  • the recombined signal after input in the multi-channel hearing aid signal processing 34 is distributed by means of a filter bank 35 to the various amplifiers 37 operating in the different frequency ranges.
  • the amplified signals are combined in an addition node 39 again to the amplified output signal 9.
  • the advantage of this embodiment is that the adaptation of the multi-channel hearing aid device signal processing 34 to the hearing loss of the hearing aid wearer is independent of the filter function of the frequency-limiting filter 27 or of the first filter 17.
  • An influence on the parameters of the multi-channel hearing aid signal processing unit 34 by the feedback compensator 1 is prevented by the inventive arrangement of the feedback compensator 1 and allows a separate setting of the parameters of the multi-channel hearing aid signal processing 34 and the parameters of the feedback compensator 1.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Rückkopplungskompensator in einem akustischen Verstärkungssystem zur Kompensation eines Rückkopplungssignals, das bei einer Verstärkung eines Eingangssignals aufgrund eines Rückkopplungspfads von einem verstärkten Ausgangssignal auf das Eingangssignal entsteht. Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein Hörhilfsgerät mit einem solchen Rückkopplungskompensator, auf ein Verfahren zur Kompensation eines Rückkopplungssignals in einem akustischen Verstärkungssystem und auf eine Anwendung des Verfahrens in einem Hörhilfsgerät.
  • Bei Hörhilfsgeräten besteht allgemein das Problem einer unerwünschten akustischen Rückkopplung (Feedback) zwischen einem Lautsprecher und einem Mikrofon. Eine solche Rückkopplung kann Pfeifgeräusche oder andere Störungen verursachen und dadurch den Nutzen des Hörhilfsgerätes für den Hörhilfsgeräteträger erheblich verringern oder sogar auf Null reduzieren. Je nach den Eigenschaften des Hörhilfsgeräts und der Hörsituation kann eine Rückkopplung bei unterschiedlichen Frequenzen auftreten.
  • Mit Hilfe von adaptiven Rückkopplungskompensatoren wird ein Kompensationssignal erzeugt, das vom Eingangssignal vor der Verstärkung subtrahiert wird und das derart beschaffen ist, dass eine eine Rückkopplung verursachende Frequenz auf eine Intensität reduziert wird, die unterhalb einer sogenannten Stabilitätsgrenze liegt. Die Erzeugung des Kompensationssignals erfolgt entlang eines Rückkopplungskompensationswegs mit einem adaptiven Rückkopplungskompensationsfilter, der mittels einer Adaptionseinheit eingestellt wird und der den Rückkopplungspfad nachbildet. Ein Frequenzbegrenzungsfilter im Rückkopplungskompensationsweg limitiert den Frequenzbereich, in dem das Kompensationssignal erzeugt wird.
  • Der Realisierungsaufwand von Rückkopplungskompensatoren ist aufgrund der Erzeugung des der Rückkopplung äquivalenten - Rückkopplungskompensationswegs erheblich. Die Erzeugung des Rückkopplungskompensationssignals erfolgt meist mit einem speziellen adaptiven Rückkopplungskompensationsfilter, dem sogenannten FIR-Filter (FIR: Finite Impulse Response). Als Eingangssignal in den FIR-Filter dient das frequenzbegrenzte verstärkte Ausgangssignal, das durch den FIR-Filter in das Kompensationssignal umgewandelt wird.
  • Die Wirkung des FIR-Filter, stellvertretend für die meisten Rückkopplungskompensationsfilter, wird mit einer Adaptionseinheit eingestellt, die sogenannte Filterkoeffizienten einstellt. Die Adaption beruht auf einem Vergleich eines Fehlersignals, meist des Eingangssignals, mit dem verstärkten Ausgangssignal. Eine wichtige Vorraussetzung für eine erfolgreiche Adaption ist, dass die beiden Signale vor dem Vergleich eine wenigstens im wesentlichen gleiche Filterung erfahren haben.
  • Für den Aufbau eines Rückkopplungskompensators bedarf es Knoten und Rechenoperationen im Signal- oder Rückkopplungsweg, die Platz und Rechenkapazität verlangen. Des Weiteren braucht man Pufferspeicher, um das Signal beispielsweise mittels der Adaptionseinheit und des Rückkopplungskompensationsfilters zu bearbeiten. Der Speicher beansprucht Platz auf dem Hörhilfsgerätechip und muss von der Hörhilfsgerätebatterie mitversorgt werden.
  • Verschiedene Feedbackkompensatoren sind zum Beispiel aus der WO 00/19605 bekannt. Dabei wird die Bandbreite des Kompensationssignals begrenzt, damit vom Rückkopplungskompensationsfilter erzeugte Störungen auf das verstärkte Ausgangssignal minimiert und auf den instabilen Frequenzbereich begrenzt werden.
  • Die in der WO 00/19605 angegebenen Feedbackkompensatoren arbeiten speichereffizient; sie weisen allerdings komplizierte Signal- oder Rückkopplungswege mit mehrfachen, aufwendigen Additionsrechenoperationen und Knoten auf.
  • Beispielsweise wird bei einer Ausführung in der WO 00/19605 ein Eingangssignal in drei Signale aufgespaltet. Die ersten beiden werden direkt nach je einer Filterung wieder zusammengeführt und bilden das Eingangssignal für die Hörhilfsgerätsignalverarbeitung. Von diesem Eingangssignal wird vor der Verarbeitung ein Kompensationssignal eines einstellbaren FIR-Filters zur Rückkopplungskompensation abgezogen. Das dritte Signal dient gefiltert einer Adaptionseinheit des Rückkopplungskompensationsfilters als Fehlersignal. Um die Adaption erfolgreich durchführen zu können, wird das vom FIR-Filter erzeugte Kompensationssignal nicht nur vom Eingangssignal für die Hörhilfsgerätsignalverarbeitung subtrahiert, sonders es wird zusätzlich vom Fehlersignal subtrahiert, bevor dieses der Adaptionseinheit zugeführt wird. Diese Ausführung weist drei Additionsknoten, drei Aufspaltungsknoten und drei Filter für die Kompensation des Eingangssignals auf und ist in der Realisierung entsprechend aufwendig.
  • Eine andere Ausführung beruht dort auf dem aufwendigen Einsatz von zwei Hörhilfsgerätsignalverarbeitungen. Dazu wird ein Eingangssignal in zwei Signale aufgespaltet. Das erste Signal wird nach einer Filterung einer ersten Hörhilfsgerätsignalverarbeitung zugeführt. Das zweite Signal wird komplementär zum ersten Signal gefiltert, bevor es mit einem Kompensationssignal zusammengeführt wird. Es wird dann zum einem einer Adaptionseinheit eines einstellbaren FIR-Filters als Fehlersignal und zum anderen einer zweiten Hörhilfsgerätsignalverarbeitung zugeführt. Das Ausgangssignal der zweiten Signalverarbeitung wird zum einen gefiltert an den FIR-Filter sowie an die Adaptionseinheit geführt und zum anderen wird es mit einem Ausgangssignal der ersten Hörhilfsgerätsignalverarbeitung zusammengeführt. In dieser Ausführung beeinflusst die Wahl der komplementären Filter die Hörhilfsgerätsignalverarbeitungen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rückkopplungskompensator, ein Hörhilfsgerät mit einem Rückkopplungskompensator, ein Verfahren zur Kompensation eines Rückkopplungssignals in einem akustischen Verstärkungssystem und eine Verwendung des Verfahrens in einem Hörhilfsgerät anzugeben, die wenig Speicher beanspruchen und mit einem einfachen Aufbau bzw. Ablauf mit wenigen Knoten und Additionsrechenoperationen auskommen.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Rückkopplungskompensator in einem akustischen Verstärkungssystem zur Kompensation eines Rückkopplungssignals, das bei einer Verstärkung eines Eingangssignals aufgrund eines Rückkopplungspfads von einem verstärkten Ausgangssignal auf das Eingangssignal entsteht, gelöst, der einen adaptiven Rückkopplungskompensationsfilter zur Bildung eines den Rückkopplungspfad nachbildenden Rückkopplungskompensationswegs, eine Adaptionseinheit zur Adaption des Rückkopplungskompensationsfilters und einen Frequenzbegrenzungsfilter zur Begrenzung des Frequenzbereichs des Rückkopplungskompensationswegs umfasst. Dabei weist ein Eingangssignalweg des Eingangssignals nach einer Aufspaltung zwei Signalwege auf, wobei der erste Signalweg einen ersten Filter sowie der zweite Signalweg einen zweiten Filter aufweisen. Der erste Signalweg ist nach dem ersten Filter an einem ersten Knoten zur Subtraktion eines Kompensationssignals mit dem Rückkopplungskompensationsfilter und an einem zweiten Knoten zur Fehlersignalabgabe mit der Adaptionseinheit wirkverbunden. Ein Ausgang des zweiten Knotens und der zweite Signalweg sind mit einem dritten Knoten zur Addition verbunden und ein Ausgangs dieses dritten Knotens ist mit einem Eingang des Verstärkungssystems verbunden.
  • Ein Rückkopplungskompensator nach der Erfindung ermöglicht es, der Adaptionseinheit und dem Rückkopplungskompensationsfilter ein mit dem gleichen Filter gefiltertes Ausgangssignal zuzuleiten, so dass nur ein Pufferspeicher für die Rückkopplungskompensation notwendig ist. Dies beruht auf der erfindungsgemäßen Anordnung der Filter, Knoten und Additionsrechenoperationen im Signalweg. Des Weiteren benötigt der Rückkopplungskompensator nach der Erfindung nur je zwei Additionsknoten und Aufspaltungsknoten, sowie ein komplementäres Filterpaar. Entsprechend kostengünstig und mit geringem Aufwand kann die Anordnung umgesetzt werden. Im Rückkopplungskompensationsweg - wird nur ein Filter zur Begrenzung des Frequenzbereichs verwendet. Dies hat den Vorteil, dass Artefakte im tieffrequenten Bereich vermindert werden. Die Steuerung des Verstärkungssystems erfolgt unabhängig von den Parametern des ersten und des zweiten Filters sowie des Frequenzbegrenzungsfilters, da sich die Rückkopplungskompensation auf das gesamte Verstärkungssystem bezieht. Dies erlaubt eine flexible Wahl der Filter.
  • Die Aufgabe bezüglich eines Hörhilfsgeräts wird durch ein Hörhilfsgerät gelöst, das einen Rückkopplungskompensator der oben beschriebenen Art aufweist. Dabei kann die Erfindung bei allen bekannten Hörhilfsgeräte-Typen angewendet werden, beispielsweise bei hinter dem Ohr tragbaren Hörhilfsgeräten, in dem Ohr tragbaren Hörhilfsgeräten, implantierbaren Hörhilfsgeräten, Hörhilfsgerätesystemen oder Taschenhörhilfsgeräten.
  • Ferner wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Kompensation eines Rückkopplungssignals in einem akustischen System gelöst, wobei das Rückkopplungssignal bei einer Verstärkung eines Eingangssignals aufgrund eines Rückkopplungspfads von einem verstärkten Ausgangssignal auf das Eingangssignal entsteht, wobei mittels eines mit einer Adaptionseinheit gesteuerten, adaptiven Rückkopplungskompensationsfilters der Rückkopplungspfad nachgebildet wird, wobei ein Frequenzbegrenzungsfilter den Frequenzbereich des nachzubildenden Rückkopplungspfads begrenzt und wobei das Verfahren die folgende Verfahrensmerkmale aufweist:
    • In einem Verfahrensmerkmal wird das Eingangssignal in einen rückkopplungsgefährdeten und in einen rückkopplungsungefährdeten Signalanteil aufgespaltet.
    • In einem weiteren Verfahrensmerkmal wird der rückkopplungsgefährdete Signalanteil mit einem Kompensationssignal des Rückkopplungskompensationsfilters zu einem rückkopplungskompensierten Signalanteil zusammengeführt.
    • In einem weiteren Verfahrensmerkmal wird der rückkopplungskompensierte Signalanteil mit der Adaptionseinheit zur Fehlersignalauswertung verbunden.
    • Im letzten Verfahrensmerkmal wird der rückkopplungskompensierte Signalanteil mit dem rückkopplungsungefährdeten Signalanteil zu einem rückkopplungskompensierten Signal zusammengeführt, das anschließend verstärkt wird.
    • Die Abfolge der Verfahrensmerkmale ist bezüglich der Reihenfolge ungebunden, wenn es auch vorteilhaft ist die ersten beiden Verfahrensmerkmale in der hier angegebenen Reihenfolge vor den letzten beiden Verfahrensmerkmalen durchzuführen. Der Vorteil des Verfahrens liegt im vereinfachten Ablauf sowie in der kostengünstigeren Umsetzung des Verfahrens durch den verringerten Speicherbedarf und die effiziente Durchführbarkeit.
  • In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Rückkopplungskompensators nach der Erfindung wirkt dieser auf ein Mehrkanalverstärkungssystem, das beispielsweise aus einer Filterbank besteht, die das Eingangssignal auf mehrere frequenzspezifisch angepasste Verstärkungssysteme verteilt. Dies hat den Vorteil, dass der Rückkopplungskompensator alle frequenzspezifisch angepassten Verstärkungssysteme gleichzeitig abdeckt.
  • In einer anderen Ausführungsform des Rückkopplungskompensators ist der Frequenzbegrenzungsfilter zwischen dem Ausgang des Verstärkungssystems und dem Rückkopplungskompensator sowie der Adaptionseinheit angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass der Frequenzbegrenzungsfilter nur auf den Rückkopplungskompensationsweg wirkt.
  • In einer besonderen Ausführungsform des Rückkopplungskompensators weisen der erste Filter und der Frequenzbegrenzungsfilter eine zumindest im Wesentlichen gleiche Filterfunktion auf. Die beiden Eingänge in die Adaptionseinheit durchlaufen dann im wesentlichen gleiche Filterungen, zum einen das Eingangssignal den ersten Filter und zum anderen das verstärkte Ausgangssignal den Frequenzbegrenzungsfilter. Dies führt zu besonders guten Vorraussetzungen für eine schnelle und guten Adaption mittels der Adaptionseinheit.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens weist als weiteres Verfahrensmerkmal auf, dass das verstärkte Ausgangssignal über den Frequenzbegrenzungsfilter an die Adaptionseinheit und an den Rückkopplungskompensationsfilter geleitet wird. Dies reduziert den Einfluss des Verfahrens auf Frequenzbereiche, in denen selten Rückkopplung vorkommt, und vermindert dort die Erzeugung von Artefakten.
  • In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens werden die Frequenzbereiche des rückkopplungsgefährdeten Signalanteils und des Rückkopplungskompensationswegs so gewählt, dass sie zumindest näherungsweise gleich sind. Dies verbessert den Ablauf der Adaption in der Adaptionseinheit.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Verstärkung mit einem Mehrkanalverstärkungssystem durchgeführt, so dass das Verfahren alle seine Vorteile auch auf den Einsatz eines Mehrkanalverstärkungssystems übertragen kann.
  • Ferner wird die Aufgabe durch die Anwendung des Verfahrens in einem Hörhilfsgerät gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
  • Es folgt die Erläuterung von zwei Ausführungsbeispielen anhand der Figuren 1 und 2. Es zeigen:
    • FIG 1
    einen schematischen Aufbau eines Rückkopplungskompensators zur Verdeutlichung von Signal- und Rückkopplungskompensationspfad und
    FIG 2
    einen schematischen Aufbau eines Rückkopplungskompensators für den Fall einer Mehrkanalhörhilfsgerätsignalverarbeitung
  • Figur 1 zeigt einen schematischen Aufbau eines Rückkopplungskompensators 1, der eine qualitativ gute Verstärkung eines akustischen Eingangssignals 3 mit einer Hörhilfsgerätsignalverarbeitung 5 auch dann ermöglicht, wenn ein Rückkopplungspfad 7 vorliegt. Entlang eines Rückkopplungspfads 7 kann ein Ausgangssignal 9 zusammen mit dem akustischen Eingangssignal 3 Eingang zur Hörhilfsgerätsignalverarbeitung 5 finden. Um ein Pfeifen oder andere Störungen aufgrund der Rückkopplung zu verhindern, wird das akustische Eingangssignal 3 mit Hilfe eines Rückkopplungskompensationspfads derart verändert, dass die Rückkopplung unterbleibt.
  • Dazu spaltet sich das akustische Eingangssignal 3 an einem Aufspaltungsknoten 11 in zwei Signalanteile auf, zum einen in ein rückkopplungsgefährdeten Signalanteil 13 und zum anderen in einen rückkopplungsungefährdeten Signalanteil 15. Zwei komplementäre Filter 17 und 19 vollziehen die Aufspaltung im Frequenzbereich, so dass beispielsweise der erste Filter 17 nur Frequenzen größer einem Kilohertz durchlässt.
  • Der rückkopplungsgefährdete Signalanteil 13 wird an einem Additionsknoten 21 mit einem invertierten Kompensationssignal 23 zusammengefasst. Das Kompensationssignal 23 wird mit Hilfe eines Rückkopplungskompensationsfilters 25 erzeugt. Als Eingang in den Rückkopplungskompensationsfilter 25 dient ein mit einem Frequenzbegrenzungsfilter 27 gefilterte Ausgangssignal 29. Eine Adaptionseinheit 31 ändert die Koeffizienten des Rückkopplungskompensationsfilters 25, so dass das gefilterte Ausgangssignal 29 nach Durchlauf des Rückkopplungskompensationsfilters 25 vorwiegend im Frequenzbereich der Rückkopplung Energie aufweist.
  • Vorraussetzung für eine erfolgreiche Adaption ist ein aussagekräftiges Fehlersignal 33. Ein solches wird dem rückkopplungsgefährdeten Signalanteil 13 nach der Zusammenführung mit dem Kompensationssignal 23 entnommen und der Adaptionseinheit 31 zur Auswertung zugeführt.
  • Nach der Entnahme des Fehlersignals 33 wird der rückkopplungsgefährdete Signalanteil 13 mit dem rückkopplungsungefährdeten Signalanteil 15 an einem weiteren Knoten zusammengeführt, bevor es in die Hörhilfsgerätesignalverarbeitung 5 gelangt. Dort wird es entsprechend dem Hörverlust des Hörhilfsgeräteträgers verstärkt und an einen Lautsprecher weitergeleitet. Der hier ausgeführte Signalverlauf ist in seiner Abfolge besonders vorteilhaft, da er mit wenig Knoten und Rechenoperationen auskommt.
  • Der Rückkopplungspfad 7 kann auf zwei Rückkopplungsmechanismen beruhen, zum einen auf akustischer Rückkopplung direkt vom Lautsprecher auf das Eingangsmikrofon und zum anderen auf elektromagnetischer Rückkopplung beispielsweise von einer Lautsprecherspule auf eine Telefonspule innerhalb eines Hörhilfsgeräts.
  • Der Rückkopplungskompensator 1 benötigt nur einen Speicher für das gefilterte Ausgangssignal 29, da dieses zur Bearbeitung sowohl dem Rückkopplungskompensationsfilter 25 als auch der Adaptionseinheit 31 zugeleitet wird.
  • Im vorliegenden Rückkopplungskompensator 1 wird man vorzugsweise den ersten Filter 17 und den Frequenzbegrenzungsfilter 27 im Wesentlichen mit derselben Filterfunktion einstellen, da dann die Signalwege zur Adaptionseinheit 31, die mit dem Ausgangssignal 9 beginnen, die gleichen Filter durchlaufen: In einem Fall durchläuft das Ausgangssignal 9 den Frequenzbegrenzungsfilter 27 und wird direkt anschließend der Adaptionseinheit 31 zugeführt. In einem zweiten Fall wird das Kompensationssignal 23, das ausgehend vom verstärkten Ausgangssignal 9 erst den Frequenzbegrenzungsfilter 27 und dann den Rückkopplungskompensationsfilter 25 durchlaufen hat, zusammen mit dem rückkopplungsgefährdeten Signalanteil 13 der Adaptionseinheit 31 zugeführt. In einem dritten Fall durchläuft das Ausgangssignal, das entlang dem Rückkopplungspfad 7 zum Eingangssignal 3 gelangt, den mit dem Frequenzbegrenzungsfilter 27 meist identisch gewählten ersten Filter 17. Auf diese Weise ist ein System zu Kompensation von Rückkopplungen aufgebaut, das auf nur zwei Additionsknoten beruht, sowie nur einen Pufferspeicher benötigt.
  • Die Gesamtübertragungsfunktion des Verstärkungssystems mit dem Rückkopplungskompensator 1 ist folgendermaßen gegeben:
    • Dabei sind F1 und F2 die Übertragungsfunktionen des ersten bzw. zweiten Filters 17 bzw. 19, F3 ist die Übertragungsfunktion des Frequenzbegrenzungsfilters 27, H und H' sind die Übertragungsfunktionen des Rückkopplungspfads 7 bzw. des Rückkopplungskompensationsfilters 25 und G ist die Übertragungsfunktion der Hörhilfsgerätsignalverarbeitung 5. Das Produkt aus H und F2 kann bei günstiger Auslegung von F1 und F2 vernachlässigt werden.
  • In Figur 2 ist ein schematischer Aufbau einer alternativen - Verwendung des Rückkopplungskompensators 1 dargestellt. Im Unterschied zur Figur 1 wird die Signalverarbeitung mithilfe einer Mehrkanalhörhilfsgerätsignalverarbeitung 34 durchgeführt. Dazu wird das wieder zusammengeführte Signal nach Eingang in die Mehrkanalhörhilfsgerätsignalverarbeitung 34 mittels einer Filterbank 35 auf die verschiedenen Verstärker 37, die in den verschiedenen Frequenzbereichen arbeiten, verteilt. Anschließend werden die verstärkten Signale in einem Additionsknoten 39 wieder zum verstärkten Ausgangssignal 9 zusammengefasst. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass die Anpassung der Mehrkanalhörhilfsgerätsignalverarbeitung 34 an den Hörverlust des Hörgeräteträgers unabhängig von der Filterfunktion des Frequenzbegrenzungsfilters 27 oder des ersten Filters 17 ist. Eine Beeinflussung der Parameter der Mehrkanalhörhilfsgerätsignalverarbeitung 34 durch den Rückkopplungskompensator 1 wird durch die erfindungsgemäße Anordnung des Rückkopplungskompensators 1 verhindert und erlaubt ein getrenntes Einstellen der Parameter der Mehrkanalhörhilfsgerätsignalverarbeitung 34 sowie der Parameter des Rückkopplungskompensators 1.

Claims (10)

  1. Rückkopplungskompensator (1) für ein akustisches Verstärkungssystem zur Kompensation eines Rückkopplungssignals, das bei einer Verstärkung des Eingangssignals aufgrund eines Rückkopplungspfads (7) von einem verstärkten Ausgangssignal (9) auf das Eingangssignal (3) entsteht,
    mit einem adaptiven Rückkopplungs kompensationsfilter (25) zur Bildung eines den Rückkopplungspfad (7) nachbildenden Rückkopplungskompensationswegs,
    mit einer Adaptionseinheit (31) zur Adaption des Rückkopplungskompensationsfilters (25) und
    mit einem Frequenzbegrenzungsfilter (27) zur Begrenzung des Frequenzbereichs des Rückkopplungskompensationswegs,
    wobei ein Eingangssignalweg des Eingangssignals (3) nach einer Aufspaltung zwei Signalwege aufweist,
    wobei der erste Signalweg einen ersten Filter (17) sowie der zweite Signalweg einen zweiten Filter (19) aufweisen,
    wobei der erste Signalweg nach dem ersten Filter an einem ersten Knoten zur Subtraktion eines Kompensationssignals (23) mit dem Rückkopplungskompensationsfiltrer (25) und zur Fehlersignalabgabe mit der Adaptionseinheit (31) wirkverbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Wirkverbindung mit der Adaptionseinheit (31) an einem zweiten Knoten erfolgt und dass ein Ausgang des zweiten Knotens und der zweite Signalweg mit einem dritten Knoten zur Addition verbunden sind,
    wobei ein Ausgangs des dritten Knotens mit einem Eingang des Verstärkungssystems verbunden ist.
  2. Rückkopplungskompensator (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungssystem ein Mehrkanalverstärkungssystem umfasst.
  3. Rückkopplungskompensator (1) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzbegrenzungsfilter (27) zwischen dem Ausgang des Verstärkungssystems und dem Rückkopplungskompensationsfilter (25) angeordnet ist.
  4. Rückkopplungskompensator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der erste Filter (17) und der Frequenzbegrenzungsfilter (27) eine zumindest im wesentlichen gleiche Filterfunktion aufweisen.
  5. Hörhilfsgerät mit einem Rückkopplungskompensator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
  6. Verfahren zur Kompensation eines Rückkopplungssignals, wobei das Rückkopplungssignal bei einer Verstärkung eines akustischen Eingangssignals (3) aufgrund eines Rückkopplungspfads (7) von einem verstärkten Ausgangssignal (9) auf das akustische Eingangssignal (3) entsteht, wobei mittels eines mit einer Adaptionseinheit (31) gesteuerten, adaptiven Rückkopplungskompensationsfilters (25) der Rückkopplungspfad (7) nachgebildet wird, und wobei ein Frequenzbegrenzungsfilter (27) den Frequenzbereich eines den Rückkopplungspfad (7) nachbildenden Rückkopplungskompensationswegs begrenzt,
    mit folgenden Verfahrensmerkmalen:
    - Aufspalten des akustischen Eingangssignals (3) in einen rückkopplungsgefährdeten (13) und in einen rückkopplungsungefährdeten Signalanteil (15),
    - Zusammenführen des rückkopplungsgefährdeten Signalanteils (13) mit einem Kompensationssignal (23) des Rückkopplungskompensationsfilters (25) zu einem rückkopplungskompensierten Signalanteil und
    - Zuführen des rückkopplungskompensierten Signalanteils zu der Adaptionseinheit (31) zur Fehlersignalauswertung,
    gekennzeichnet durch:
    - Zusammenführen des rückkopplungsungefährdeten (15) mit dem rückkopplungskompensierten Signalanteil zu einem rückkopplungskompensierten Signal, das anschließend verstärkt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das verstärkte Ausgangssignal (9) über den Frequenzbegrenzungsfilter (27) an die Adaptionseinheit (31) und an den Rückkopplungskompensationsfilter (25) geleitet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei der rückkopplungsgefährdete Signalanteil (13) und der Rückkopplungskompensationsweg zumindest näherungsweise auf den gleichen Frequenzbereich beschränkt werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Verstärkung mit einem Mehrkanalverstärkungssystem durchgeführt wird.
  10. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem Hörhilfsgerät.
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