JP2008271549A - Hearing device with interference reduced receiver operation and corresponding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主周波数帯における無線データ伝送のための伝送ユニット、スピーカー及び作動信号によりスピーカーを作動させるための作動装置を有する聴取装置に関する。さらに本発明は聴取装置を操作するための対応する方法に関する。ここで聴取装置という概念は、特に補聴器、ヘッドセット、ヘッドホン及び頭部に装着可能なその他の機器を意味する。 The present invention relates to a transmission unit for wireless data transmission in a main frequency band, a speaker, and a listening device having an operating device for operating a speaker by an operating signal. The invention further relates to a corresponding method for operating the listening device. Here, the concept of listening device means in particular a hearing aid, a headset, headphones and other devices that can be worn on the head.
補聴器は難聴者の処置のために用いられる装着可能な聴取装置である。多数の個々の要求に応じるため、補聴器には種々の構造形式があり、耳掛け式補聴器(HdO)及び耳道挿入式補聴器(IdO)のような、また例えばConcha(甲介)補聴器又はカナル補聴器(CIC)が用意されている。模範的に挙げられる補聴器は、外耳に又は耳道内に装着される。さらにまた市場では、骨伝導補聴器、インプラント可能な又は振動触感性の補聴器も利用されている。その際、損なわれた聴覚の刺激は機械的又は電気的に行われる。 Hearing aids are wearable listening devices used for the treatment of hearing impaired people. In order to meet a large number of individual requirements, hearing aids come in a variety of structural types, such as ear-hung hearing aids (HdO) and ear canal hearing aids (IdO), and for example, Concha hearing aids or canal hearing aids. (CIC) is available. An exemplary hearing aid is worn in the outer ear or in the ear canal. Furthermore, bone conduction hearing aids, implantable or vibrotactile hearing aids are also used on the market. In so doing, the impaired auditory stimulation is performed mechanically or electrically.
補聴器は原則的に、本質的な構成要素として入力変換器、増幅器及び出力変換器を持っている。入力変換器は通例、受音器例えばマイクロホン、及び電磁受量器例えば誘導コイル、の少なくとも一方である。出力変換器はたいていの場合電気音響変換器例えば小型スピーカーとして、又は電気機械変換器例えば骨伝導受話器として実現されている。増幅器は通常信号処理ユニット中に組み込まれている。この原則的な構造が、耳掛け式補聴器の例について図1に示されている。耳の後に装着するための補聴器ハウジング1内に、1つ又は複数のマイクロホン2が周囲からの音を取り入れるために組み込まれている。同じように補聴器ハウジング1内に組み込まれた信号処理ユニット3は、マイクロホン信号を処理しそれを増幅する。信号処理ユニット3の出力信号はスピーカーないし受話器4に伝送され、スピーカーないし受話器は音響信号を出力する。音は場合によっては、耳形成術によって耳道内に固定されている音響チューブを介して、補聴器装用者の鼓膜に伝送される。補聴器及び特に信号処理ユニット3の給電は、同様に補聴器ハウジング1内に組み込まれた電池5によって行われる。
Hearing aids in principle have an input transducer, an amplifier and an output transducer as essential components. The input transducer is typically at least one of a sound receiver such as a microphone and an electromagnetic receiver such as an induction coil. The output transducer is most often realized as an electroacoustic transducer, for example a small speaker, or as an electromechanical transducer, for example a bone conduction receiver. The amplifier is usually integrated in the signal processing unit. This principle structure is shown in FIG. 1 for an example of a hook-on hearing aid. In the hearing aid housing 1 for wearing after the ear, one or
補聴器のスピーカーないし受話器を作動させるため、しばしば例えばパルス密度変調(PDM)又はパルス幅変調(PWM)が用いられる。ディジタル式の作動は、ディジタル式の補聴器においてディジタル・アナログ変換器段を無くすことができる利点を有する。ディジタル式の作動回路はさらに、アナログ式の作動回路より明らかに高い効率を有する。それに対し、アナログ式の作動回路は妨害が少ない、即ちアナログ式の作動回路は音響信号に限定された周波数スペクトルに僅かな高調波成分を持つ。ディジタル式の作動の場合に非常に顕著な高調波は、補聴器間のデータの無線伝送及び補聴器と外部の付属品(遠隔操作部、無線式プログラミング機器、無線式リレー機器等)との間の伝送の妨げになる。 For example, pulse density modulation (PDM) or pulse width modulation (PWM) is often used to operate a hearing aid speaker or handset. Digital operation has the advantage that the digital-to-analog converter stage can be eliminated in the digital hearing aid. Digital actuating circuits also have a significantly higher efficiency than analog actuating circuits. In contrast, analog operating circuits are less disturbing, i.e. analog operating circuits have few harmonic components in the frequency spectrum limited to acoustic signals. Highly prominent harmonics in digital operation are wireless transmission of data between hearing aids and between hearing aids and external accessories (remote controls, wireless programming devices, wireless relay devices, etc.) It becomes an obstacle.
この問題の可能な1つの解決策は、以下の妥協案にあり得る。即ち、無線伝送を持つ補聴器において受話器がアナログ式に作動せしめられ、無線機能を持たない補聴器においては電流を節約するディジタル式作動が行われる。しかしながら、それと共に無線伝送を持つ補聴器は電流を節約するディジタル式作動の利益を得ることはできない。 One possible solution to this problem may be in the following compromise. That is, in the hearing aid having wireless transmission, the handset is operated in an analog manner, and in the hearing aid having no wireless function, digital operation is performed to save current. However, hearing aids with wireless transmission along with them cannot benefit from digital actuation that saves current.
したがって本発明の課題は、特にディジタル式に機能する聴取装置に対しても、聴取装置のスピーカーの電流を節約するディジタル式作動を可能にすることにある。さらに聴取装置を操作するための対応する方法を提供することにある。 It is therefore an object of the present invention to enable a digital operation that saves the current of the speaker of the listening device, especially for a listening device that functions digitally. A further object is to provide a corresponding method for operating the listening device.
本発明に従えばこの課題は、主周波数帯における無線式のデータ伝送のための伝送装置と、スピーカーと、スピーカーを作動信号により作動させるための作動装置とを備える聴取装置において、作動信号の周波数スペクトルが主周波数帯の領域において実質的なノッチ領域を持つことによって解決される。 According to the present invention, this problem is solved in a listening device comprising a transmission device for wireless data transmission in the main frequency band, a speaker, and an operating device for operating the speaker by an operating signal. The spectrum is solved by having a substantial notch region in the main frequency band region.
さらに本発明によれば、主周波数帯における無線式のデータ伝送及び聴取装置のスピーカーの作動信号による作動によって聴取装置を操作するための方法が提供され、その際作動信号の周波数スペクトルが主周波数帯の領域において実質的なノッチ領域を有する。 Furthermore, the present invention provides a method for operating a listening device by wireless data transmission in the main frequency band and activation by a speaker activation signal of the listening device, wherein the frequency spectrum of the activation signal is in the main frequency band. The region has a substantial notch region.
データ伝送のためとスピーカーの作動のための信号が周波数領域において分離されることによって、相互の妨害がほとんど生ぜず、その結果無線データ伝送のために構成された聴取装置も内部受話器ないしスピーカーをディジタルに作動させることができる。 By separating the signals for data transmission and speaker operation in the frequency domain, there is little mutual interference, so that the listening device configured for wireless data transmission also digitally connects the internal handset or speaker. Can be operated.
作動装置の作動信号はパルス密度変調又はパルス幅変調されているのが有利である。それによって、低域フィルタとして作用する誘導性スピーカーをディジタル信号処理回路による高い信号処理費用なしに作動させることができる。 Advantageously, the actuating signal of the actuating device is pulse density modulated or pulse width modulated. Thereby, the inductive speaker acting as a low-pass filter can be operated without the high signal processing cost of the digital signal processing circuit.
伝送装置によるデータ伝送は、広帯域に複数の周波数帯において行うことができ、また作動信号の周波数スペクトルは周波数帯の各々の領域においてそれぞれ実質的なノッチ領域を有することができる。それとともに、本発明による原理は高いスループットの広帯域の伝送に対しても使用することができる。 Data transmission by the transmission device can be performed in a plurality of frequency bands in a wide band, and the frequency spectrum of the operation signal can have a substantial notch region in each region of the frequency band. In addition, the principle according to the invention can also be used for high throughput broadband transmission.
さらに、伝送装置は、主周波数帯にある、又は主周波数帯及びその何倍かの領域にある周波数成分のみを基本的に通過させる帯域通過フィルタを有することができる。これによって、無線伝送の妨害安定度はさらに高められる。 Furthermore, the transmission apparatus may include a band pass filter that basically passes only frequency components in the main frequency band, or in the main frequency band and several times as many regions thereof. Thereby, the disturbance stability of radio transmission is further enhanced.
本発明による聴取装置は、特殊な実施形態においては耳道挿入式補聴器として形成されることが可能で、その場合電流消費及び自由に利用し得る場所が極度に制限されている場合でも可能である。すなわち、提供される場所が僅かなことによって、通例磁気音響変換器である受話器は受信コイルに非常に近く存在する。さらに、耳道挿入式補聴器においては位置及び方向づけは各機器において独特である。いかなる場合にも受話器は多かれ少なかれ大きな妨害信号を受信コイル内に誘導する。それとともにそこでは信号対雑音比は通例明らかに低下する。悪い信号対雑音比は送信出力を高めることによって改善し得るものの、それは非常に大きいエネルギー需要によってのみ達成し得ることである。それ故、受話器のための作動信号を無線データ伝送のための伝送信号からスペクトル的に分離するという本発明による解決策はますます好都合である。 The listening device according to the invention can be formed as an auditory canal type hearing aid in a special embodiment, even if current consumption and freely available places are extremely limited. . That is, the handset that is typically a magneto-acoustic transducer is very close to the receive coil due to the small amount of space provided. Furthermore, in ear canal type hearing aids, the position and orientation is unique for each device. In any case, the handset induces a more or less large disturbance signal in the receiving coil. At the same time, the signal-to-noise ratio is usually clearly reduced. Although a bad signal-to-noise ratio can be improved by increasing the transmit power, it can only be achieved by a very large energy demand. Therefore, the solution according to the invention of spectrally separating the activation signal for the handset from the transmission signal for wireless data transmission is increasingly advantageous.
別の実施形態に相応して本発明によれば、上述の聴取装置の構成をそれぞれ有する2つの補聴器を備える聴取システムが提供され、その際両補聴器の伝送装置は双方向の無線伝送を可能とし、一方向のデータ伝送は他方向のデータ伝送とは別の周波数帯で行われる。それによって、同時の指向性伝送を持った真の双方向接続を自由に利用することができる。 Corresponding to another embodiment, according to the present invention, there is provided a hearing system comprising two hearing aids each having the configuration of the above-described hearing device, wherein the transmission devices of both hearing aids enable two-way wireless transmission. The data transmission in one direction is performed in a different frequency band from the data transmission in the other direction. Thereby, a true bidirectional connection with simultaneous directional transmission can be freely used.
本発明を図面により詳細に説明する。以下に説明する実施例は本発明の有利な実施形態を示す。 The present invention will be described in detail with reference to the drawings. The examples described below illustrate advantageous embodiments of the invention.
図2において、2つの補聴器10及び11を有する補聴器システムの概略が示されている。両補聴器10、11は同じように形成されている。しかし図を見易くするため補聴器10においてのみ本発明に対し本質的な構成要素が示されている。耳道挿入式補聴器10の中央ユニットは信号処理ないし制御ユニット12である。それは電池13によって給電される。制御ユニット12の出力信号は、通例磁気音響変換器として形成された受話器14を作動させるために用いられる。さらに制御ユニット12は伝送ユニット15をも作動させ、伝送ユニット15はここでは第2の補聴器11に対する双方向性の伝送のために用いられる。伝送ユニット15はコイルによって象徴的に示されているが、他の伝送構成要素を含むこともできる。
In FIG. 2, a schematic of a hearing aid system with two
図2から、耳道挿入式補聴器10におけるエレクトロニクス構成要素が空間的に互いに非常に接近して配置されていることが認められる。特に受話器14及び伝送ユニット15も非常に近くに集まって置かれており、その結果無意識的に相互の影響及び妨害が生ずることになる。
It can be seen from FIG. 2 that the electronics components in the ear
図3は典型的なPDM作動信号を示し、この作動信号によって作動ユニット12は受話器14を時間的に作動させる。受話器に伝送すべき情報はパルス密度に潜んでいる。図4にはこの信号の一端が拡大して描かれている。インパルスの密度は所望の仕方で変化する。
FIG. 3 shows a typical PDM activation signal which causes the
受話器14は特有の誘導特性を持っている。それ故図3に描かれた時間的PDM電圧信号は、受話器において図に破線で記入された電流経過になる。
The
図3のPDM電圧信号の周波数スペクトルは図5に示されている。そのスペクトルは基本的に弓形の曲線からなり、それらの曲線は周期的に相並び、その振幅はPDMパルスの長方形状に基づいて関数sin x/xに相応して減少する。スペクトルの特定の領域において、即ち2つの曲線の間に、スペクトルにノッチE、即ちいわゆる「取り除かれた領域」が生じる。この取り除かれた領域においては妨害信号は全く発生しないかないしはほとんど発生しない。そこには有効信号Nないし有効信号成分N´のみが存在する。ノッチ(切れ込み)Eの発生は以下のように説明することができる。即ち、PDM信号のパルス持続時間Tpは固定的に選ばれており、n×Tpの固定した時間ラスタで現れる。正及び負のパルスの統計的分布は自然のオーディオ信号に対して同じである。それによって、周波数1/(2Tp)及びその整数倍がほぼ同じ振幅でもって位相0°及び180°に現れる。このことは、周波数n×1/(2Tp)の周りの領域における信号の狙い撃ち的な消失をもたらす。この消失が上述の切れ込みないしノッチEをもたらす。ノッチの間にはアーチ状の妨害信号成分Sが生じる。
The frequency spectrum of the PDM voltage signal of FIG. 3 is shown in FIG. The spectrum consists essentially of arcuate curves, which are periodically aligned and whose amplitude decreases according to the function sin x / x based on the rectangular shape of the PDM pulse. In a specific region of the spectrum, i.e. between two curves, a notch E, i.e. a so-called "removed region" occurs in the spectrum. In this removed area, no or little interference signal is generated. Only the effective signal N or the effective signal component N ′ is present there. The occurrence of the notch (cut) E can be explained as follows. That is, the pulse duration Tp of the PDM signal is fixedly selected and appears in a fixed time raster of n × Tp. The statistical distribution of positive and negative pulses is the same for natural audio signals. Thereby, the
本発明の根本概念は、ディジタル式の受話器作動の作動周波数の無線伝送システムへの適合にある。したがって具体的には、妨害する受話器雑音成分を無線データ伝送システムに対し使用される周波数帯から除くことが試みられる。このことはこの場合、ノッチEが無線伝送のための伝送周波数ないしその何倍かの周波数の領域に存在するようにちょうどPDM変調器の作動周波数が選ばれることによって、妨害スペクトルの適合した有利な形成(ノイズシェーピング)により達せられる。それによって、無線伝送はわずか妨害されるだけにすぎず、ディジタル式の受話器作動の利点は保たれる。 The basic concept of the present invention is to adapt the operating frequency of digital handset operation to a wireless transmission system. Specifically, therefore, an attempt is made to remove the disturbing handset noise component from the frequency band used for the wireless data transmission system. This means that in this case, the operating frequency of the PDM modulator is chosen so that the notch E is in the region of the transmission frequency for radio transmission or several times that frequency, so that the interference spectrum is advantageously adjusted. Achievable by formation (noise shaping). Thereby, the radio transmission is only slightly disturbed and the advantages of digital handset operation are retained.
無線式のデータ伝送のために使用される周波数領域から妨害成分を除去することは、別の既知の「ノイズシェーピング」法によって補足することができる。例えば雑音成分がオーディオ信号の低周波領域から既知のやり方でより高い周波数の方向へずらされることが可能である。このそして他の既知の方法によって、これまでの切れ込みないしノッチの幅及び形状を最適化することができる。 Removing the disturbing component from the frequency domain used for wireless data transmission can be supplemented by another known “noise shaping” method. For example, the noise component can be shifted from the low frequency region of the audio signal to higher frequencies in a known manner. By this and other known methods, the width and shape of the previous notches or notches can be optimized.
無線伝送成分の信号処理が、無線に使用される帯域幅内の周波数のみを妨げられることなく通過する帯域通過フィルタにより実行されることによって、無線伝送の受話器作動に対する妨害安定度はさらに改善される。このような帯域通過フィルタのフィルタ機能Fは、図6に例示信号のPDM周波数スペクトルと共に示されている。帯域通過の特性(フィルタ側縁の勾配、フィルタの良さ)及び「ノイズシェーピング」の特性が互いに適合している場合には、妨害安定度の改善は特に有効である。 The signal processing of the radio transmission component is performed by a band-pass filter that passes unimpeded only the frequencies within the bandwidth used for radio, thereby further improving the jamming stability for radio transmission handset operation. . The filter function F of such a band pass filter is shown in FIG. 6 together with the PDM frequency spectrum of the exemplary signal. Improving the disturbance stability is particularly effective when the characteristics of the bandpass (filter side edge slope, filter goodness) and “noise shaping” characteristics are compatible with each other.
図5の例では、固定した周波数間隔でノッチが生ずる。最も簡単な場合、そのただ1つだけが無線式のデータ伝送のために利用される。大きな帯域幅の必要な用途に対しては、無線式伝送は複数の部分周波数領域に分割されることも可能である。その場合部分周波数領域は、受話器に対するPDM作動信号の他のノッチに存在すべきである。妨害安定度に関しては、この場合も帯域通過の特性と「ノイズシェーピング」の特性とが互いに適合されているべきである。このことは、例えば、通過帯域がノッチに調整された特有の櫛型フィルタによって達成される。 In the example of FIG. 5, notches occur at fixed frequency intervals. In the simplest case, only one of them is used for wireless data transmission. For applications requiring a large bandwidth, the wireless transmission can be divided into a plurality of partial frequency domains. In that case a partial frequency domain should be present in the other notch of the PDM activation signal for the handset. With regard to the disturbance stability, the bandpass characteristic and the “noise shaping” characteristic should also be matched to each other. This is achieved, for example, by a unique comb filter whose passband is adjusted to a notch.
フィルタリングの後、平坦で低い基本雑音レベルが得られ、この基本レベルから小さな有効信号をなお良好に検出することができる。その結果無線伝送の可能な到達距離が上昇する。それに代えて、同じ到達距離の場合にはより高いスループットが達成される。 After filtering, a flat and low basic noise level is obtained, from which small effective signals can still be detected well. As a result, the reachable range for wireless transmission increases. Instead, higher throughput is achieved for the same reach.
複数の周波数領域が利用される用途に対して、オーディオ信号又はプログラミングデータの帯域幅集中式の伝送が可能であることは既に上に示唆された。場合によっては、異なる周波数領域に方向が分配されることによって、複数の周波数帯が同時の双方向伝送のために利用されることも可能である。 It has already been suggested above that bandwidth intensive transmission of audio signals or programming data is possible for applications where multiple frequency domains are utilized. In some cases, it is possible to use multiple frequency bands for simultaneous bi-directional transmission by distributing directions to different frequency regions.
1 補聴器ハウジング
2 マイクロホン
3 信号処理ユニット
4 受話器
5 電池
10、11 補聴器
12 制御ユニット
13 電池
14 受話器
15 伝送ユニット
E ノッチ(切れ込み)
N 有効信号
N´ 有効信号成分
S 妨害信号成分
DESCRIPTION OF
N Effective signal N 'Effective signal component S Interfering signal component
Claims (10)
作動信号の周波数スペクトルが主周波数帯において実質的なノッチ領域を有することを特徴とする聴取装置。 In a listening device (10) comprising a transmission device (15) for wireless data transmission in the main frequency band, a speaker (14) and an actuating device (12) for actuating the speaker (14) by an actuating signal,
A listening device, wherein the frequency spectrum of the actuation signal has a substantial notch region in the main frequency band.
作動信号の周波数スペクトルが主周波数帯の領域において実質的なノッチ領域(E)を有することを特徴とする聴取装置の操作方法。 In a method for operating a listening device (10, 11) by wireless data transmission in the main frequency band and activation by an activation signal of a speaker (14) of the listening device,
A method for operating a listening device, wherein the frequency spectrum of the actuation signal has a substantial notch region (E) in the region of the main frequency band.
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