JP2007037125A - 聴音装置 - Google Patents

Abstract

【課題】僅かな所要面積と高いスループットで無線式にデータ伝送し得る聴音装置を提供する。
【解決手段】フリーホイ−リング発振器Ｏを持った発振器装置を使用し、受信器Ｅが周期的に同期化信号Ｓを受信し、同期化信号Ｓが相関器Ｋにおいて基準信号と相関せしめられ、同期化信号Ｓの到着時間が正確に確定され、フリーホイーリング発振器Ｏが相応して微調整される。
【選択図】図１

Description

本発明は、同期化信号を受信するためのデータ伝送装置と、データ伝送装置をクロックするための発振器装置とを有する聴音装置、特に補聴器に関する。

一般に、補聴器から、また補聴器へ、敏速に且つ無線式にデータ伝送する要求が存在する。その際大型のHdO補聴器（HdO：Hinter-dem-Ohr(耳掛け式)）からIdO補聴器（IdO：In-dem-Ohr(耳道挿入式)）を経て最も小型のCIC補聴器（CIC：Completely in the Channel(完全耳穴式)）に至るすべての型の補聴器は敏速なデータ伝送部を備えられるのが好ましい。しかしながらそのために必要な多値の変調技術（QAM(直交振幅変調)、QPSK(４値位相偏位変調)）は、送信器及び受信器の発振器周波数が＋/−0.1％より小さい精度で一致することが前提である。

周波数安定構成部品なしの従来達成し得るスループットは、いわゆる耳対耳結合に対しては約100bit/ｓにある。より高いスループットに対しては、水晶、表面音波（SAW(Surface Acoustic Wave)）構成部品、セラミック共振器又はマイクロ・エレクトロメカニック構造（MEMS：Micro-Electromechanic-Structures）のような周波数安定な構成部品が必要である。音響データ伝送は多くの場合補聴器補助アダプタに対し行われる。IdO補聴器又はCIC補聴器に対しては、高いスループット（＞40kbit/ｓ）を持った解決策は存在しない。

商用の無線網（GSM(Global System for Mobile)、DECT（Digital European Cordless Telephone）、WLAN(Wireless LAN)、Bluetooth）において使用され、相応の補聴器用途を示す無線伝送技術が文献から知られている（例えば特許文献１参照）。そこでは特にいわゆる“Clock Retrieving”が記載され、それによって、復調されたデータの同期引渡しのためのシンボルクロックが元の状態に戻される。さらにいわゆる“RF-Carrier-Recovery”法が紹介され、それに従ってキャリア周波数が例えばコヒーレント復調のために元の状態に戻される。しかしながらこの方法は、補聴器内で既に安定した基本クロックが使用可能な場合にのみ間違いなく機能するものである。さもなければ、２つの無関係な補聴器のダビングは極度に不確実で故障を起こしやすい。それ故通常は上述の水晶のような周波数安定な構成部品を使用する。このことは、周波数帯について200MHzより高い範囲ではますます多くなる。しかしながら使用すべき周波数安定な構成部品は、電流消費が高く所要面積が大きいという欠点を持ち、そのことは特にIdO補聴器に対しては受け入れがたい。
米国特許第680039447 B2明細書

従って本発明の課題は、速い無線式のデータ伝送に必要な構成部品に対する電流消費及び所要面積を減少し、その結果特にIdO補聴器及びCIC補聴器に対してもそのようなデータ伝送を実現可能にすることにある。

本発明によればこの課題は、同期化信号を受信するためのデータ伝送装置と、データ伝送装置をクロックするための発振器装置とを有する聴音装置、特に補聴器において、発振器装置がフリーホイーリング発振器を含み、データ伝送装置に相関装置が接続され、その結果、あらかじめ与えられ得る基準信号が相関装置により同期化信号と相関可能であり、相関結果に基づいてフリーホイーリング発振器が微調整され得るようになっていることによって解決される。

微調整され得るフリーホイーリング発振器によって、周波数安定な構成部品は必要でなくなり、それにより所要面積のみならずデータ伝送のための電流消費を明らかに低減させることができる。

フリーホイーリング発振器には発振器の微調整のために切換可能な容量を接続し得るようにすると有利である。それによって、簡単な方法で自動的な微調整を実現することができる。それに代えて、微調整は容量に対して使用される充電電流によって置き換えることもできる。

聴音装置がディジタル式に形成される場合には、同期化信号は周期的に繰り返されるバーストから成ることができる。そのような、長い信号列からなりその自動相関関数が極度にパルス圧縮されているバーストは、高い信頼性をもって受信器で検出することができる。

特殊な実施形態においては、フリーホイーリング発振器は各バーストによって微調整され得る。このことは、フリーホイーリング発振器の比較的強い変動が予期されるとき特に必要である。

聴音装置がアナログ式に形成されている場合には、同期化信号は周期的に繰り返されるチャープから成ることができる。このようなチャープも再認識に特に良好に適する。

別の有利な実施形態においては、発振器装置は２つの同期化信号間のカウント信号を発生させるためのカウントユニットと周波数特性の記憶のための記憶ユニットとを備え、その結果カウント信号からフリーホイーリング発振器が合わせられるべき直接の周波数又は間接の周波数が決定され得る。このカウント法によって、発振器の微調整は極めて正確に実行することができる。この場合、記憶ユニット内にルックアップ・テーブルが記憶され、このルックアップ・テーブルからカウント信号を介して容量の接続又は切離しが間接的な周波数尺度として決定可能である。従ってカウント信号から極めて迅速に、発振器が容量によってどのように微調整されなければならないかが決定され、その結果相応する周波数が生じる。

以下本発明を図面について詳細に説明する。

以下に詳細に説明する実施例は、本発明の有利な実施形態である。

図１において、補聴器HGはフリーホイーリング発振器Oを有し、この発振器は供給電流又は切換可能な容量を介して微調整可能である。ディジタル補聴器の場合にはこの発振器Oは信号処理のための基本クロックを供給する。

発振器の微調整のため、外部の送信器は周期的に短いバースト信号を送り、この信号は単純に変調されており（例えばFM、OOK（On Off Keying）、ASK(Amplitude Shift Keying)、FSK(Frequency Shift Keying )）、送信器発振器と補聴器内の受信器発振器とが低い一致性の場合でもなお明確に変調され得る。各バーストは長い信号列からなり、その自動相関関数は、既に述べたように、極度にパルス圧縮されている。

補聴器HGないし聴音装置がアナログ式に形成される場合には、同期化信号Ｓについて、高いパルス圧縮が可能ないわゆるレーダ技術で知られているチャープが使用され得る。チャープは２つの周波数間の連続したスイープを有する正弦バーストである。信号のエネルギーがほぼパルス内に圧縮されるパルス圧縮は、受信器において分散形フィルタによって行われ、このフィルタにおいては低周波の信号が高周波の信号より強く遅延される、即ち信号走行時間は周波数に依存する。それによって信号の高い場所分解能が達成される。

高いパルス圧縮を持つディジタルビット列は、例えばIEE802.11x（WLAN）に従う無線伝送において知られている。そこではビット列は、狭帯域の妨害者がデータの信頼性へ影響を持たないようにするため、広帯域を介して送信エネルギーを使いつくすために利用される。受信器においてはディジタル式の相関器がパルス圧縮をひき起こす。

これらの技術が本発明によれば補聴器において、周波数安定な構成部品、例えば水晶を使わなくても済むように利用される。その際、送信器から周期的に補聴器HGへ送られるバースト信号は、送信器発振器の周波数から直接導かれる時間的距離において受信器Ｅに到着する。例えば送信器はすべての10000発振器周期でバーストを送る。バースト圧縮によって、受信器において、周期的に送られるバーストの到着の時点がまさに正確に、例えば受信発振器の＋/−5周期又はバースト繰返し期間の＋/−0.05％に決定され得る。最も簡単な場合、送信器及び受信器の名目上の発振器周波数が等しいとすると、受信器発振器によりクロックされるカウンタは、２つのバースト間の周波数がよく一致している場合には10000＋/−5だけカウンタ状態の高まりを示すことになる。受信発振器が送信発振器に対し１％だけ先行するならば、カウンタ状態の高まりは10100＋/−5の値をもたらすことになる。受信発振器が１％だけ遅れて送信発振器を追う場合には9900＋/−5の値を生じることになる。

受信発振器が上述のように微調整可能な場合には、このカウンタ結果及び補聴器にファイルされている周波数特性（ルックアップ・テーブル）を用いて受信器Ｅの発振器周波数を送信器のそれに適合させることができる。上述の計算例ではこのことは＋/−0.05％の基本精度で可能である。この修正は各新しいバーストにより現実化され、その結果両周波数が再びずれることはない。発振器の同期化が安定するや否や、バースト間で多値の変調されたキャリアによるより高いスループットも伝送され得る。

図２及び３に示す例においては、長さ11のバーカーコード（Barkercode）でディジタル信号列によるバースト圧縮が示されている。ビット列が相関列＋1,＋1,＋1,−1,−1,−1,＋1,−1,−1,＋1,−1と一致するやいなや、自動相関器Ｋは信号高さ11の鋭いパルスを生ずる。そのため複数の連続するディジタルバースト列Ｂによる伝送が行われる。受信器Ｅにおける復調後、復調された信号は相関器Ｋにおいて自動相関される。バースト列の受信の時点に、相関信号は図３から認められるように極めて激しく上昇する。この信号により上述のカウンタがスタートせしめられ、その結果次のバースト列までに特定の数が生じ、それによってルックアップ・テーブルから接続すべき又は切り離すべき容量に対する制御信号を得ることができる。それによって、発振器は２つのバースト列間の時間的距離に基づいて微調整される。

従って、水晶又はそれに相応するような構成要素なしに、無線式の音響データ伝送に対し必要な高いスループットが有利な方法で実現され得る。僅かなデータ伝送レートを持った補聴器に対し新しい構成要素が付加されることはないので、CIC補聴器においてさえ今後の速い無線式の音響データ伝送の実現が可能である。それによって例えば以下のような可能性が開かれる。即ち、障害なしに電話すること、テレビ受像機又は音楽設備からの音の快適な調整、障害のない伝送等がそれである。

本発明による聴音装置のデータ伝送部分の原理説明図である。 本発明の同期化信号の説明図である。 フリーホイリング発振器の同期化のための相関器の自動相関された出力信号の説明図である。

符号の説明

HG 補聴器
Ｓ 同期化信号
Ｅ 受信器
Ｏ 発振器
Ｋ 相関器

Claims (8)

1. 同期化信号（Ｓ）を受信するためのデータ伝送装置（Ｅ）と、データ伝送装置（Ｅ）をクロックするための発振器装置（Ｏ）とを有する聴音装置において、発振器装置（Ｏ）はフリーホイーリング発振器を含み、データ伝送装置（Ｅ）に相関装置（Ｋ）が接続され、その結果、あらかじめ与えられ得る基準信号が相関装置（Ｋ）により同期化信号（Ｓ）と相関され、相関結果に基づいてフリーホイーリング発振器が微調整されるようになっていることを特徴とする聴音装置。
2. フリーホイーリング発振器に発振器の微調整のために切換可能な容量が接続されていることを特徴とする請求項１記載の聴音装置。
3. ディジタル式に形成され、同期化信号（Ｓ）が周期的に繰り返されるバーストからなることを特徴とする請求項１又は２記載の聴音装置。
4. フリーホイーリング発振器が各バーストによって微調整されることを特徴とする請求項３記載の聴音装置。
5. バーストがバーカーコードに従ってコード化されていることを特徴とする請求項３又は４記載の聴音装置。
6. アナログ式に形成され、同期化信号（Ｓ）が周期的に繰り返されるチャープからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の聴音装置。
7. 発振器装置が、２つの同期化信号（Ｓ）間のカウント信号を生ずるためのカウントユニットと、周波数特性を記憶するための記憶ユニットとを有し、その結果カウント信号からフリーホイーリング発振器が合わされるべき直接又は間接の周波数が決定されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の聴音装置。
8. 記憶ユニットにルックアップ・テーブルが記憶され、ルックアップ・テーブルからカウント信号を介して容量の接続及び切離しが間接的な周波数尺度として決定されることを特徴とする請求項７記載の聴音装置。

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