用于助听器的收发器和操作这种收发器的方法

文档序号:9240279阅读:509来源:国知局
用于助听器的收发器和操作这种收发器的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及助听器。更具体地,本发明涉及一种具有收发器的助听器,该收发器用于和其他设备(如另一个助听器或外部设备)通信,用于控制、安装助听器或流式传输音频到助听器。本发明进一步涉及一种用于助听器系统的频移键控(FSK)收发器。本发明还涉及一种操作FSK收发器的方法。
【背景技术】
[0002]现代数字助听器包括精致的和复杂的信号处理装置,其用于根据针对缓解听力受损患者的听力受损的对策(prescript1n)处理和放大声音。此外,连通性是现代数字助听器的重要问题。高级双耳助听器是互相连接的,且可以在各自的助听器中共享已获音频。当共享音频时,在助听器的信号处理器中的复杂算法,如,能识别音频源方向,并且能抑制环境噪声。据此,助听器用户会体验到容易从各个方向听到声音,找出声音传来的方向,以及能在忽略其他声音或噪声的同时集中精力于该声音,以明白噪声环境下的讲话。最终,助听器保护大脑免受听觉剥夺,听觉剥夺指在大脑未受到刺激时,大脑区分声音的能力降低。
[0003]为了进一步提高助听器用户体验,需要增加能够在一套双耳助听器之间交换的数据量。本发明的目的在于提高来自助听器的能够传输的数据量。

【发明内容】

[0004]通过具有包括收发器电感(L1)的谐振电路的频移键控(FSK)收发器,实现此目的。谐振电路具有谐振频率匕和传递函数,其中的增益和相位是频率相关的。收发器包括FSK调制器,其接收数据流,并响应数据流,所述FSK调制器输出FSK调制信号到谐振电路用于无线传输。收发器包括控制器,其监控由FSK调制器接收的数据流;和相位均衡器装置,其由控制器控制,用于将相位校正应用到FSK调制信号以充分均衡由频率相关的谐振电路引入的相位失真。
[0005]根据本发明的第二方面,提供具有频移键控(FSK)收发器的助听器,该频移键控(FSK)收发器具有包括收发器电感(L1)的谐振电路。谐振电路具有谐振频率FjP传递函数,其中的增益和相位是频率相关的,其中,收发器包括FSK调制器,其接收数据流,并响应数据流,所述FSK调制器输出FSK调制信号到谐振电路用于无线传输。收发器还包括控制器,其监控由FSK调制器接收的数据流;和相位均衡器装置,其由控制器控制,用于将相位校正应用到FSK调制信号以充分均衡由频率相关的谐振电路引入的相位失真。
[0006]根据本发明的第二方面的助听器的附加实施例中,控制器监控数据流的数据速率,并根据所述数据流的数据速率选择用于FSK调制器的频率偏移。据此,助听器能以第一和第二数据速率处理数据流,其中的第二数据速率是第一数据速率的两倍,且其中,在第二数据速率下的用于FSK调制器的频率偏移是在第一数据速率下的两倍。随后,相位补偿仅应用于最高的频率偏移。
[0007]根据本发明的第三方面,提供操作具有包括收发器电感(L1)的谐振电路的频移键控(FSK)收发器的方法。谐振电路具有谐振频率匕和传递函数,其中的增益和相位是频率相关的。该方法包括以下步骤:将数据流应用到FSK调制器,响应数据流,该FSK调制器输出FSK调制信号到谐振电路用于无线传输;监控应用到FSK调制器的数据流以探测随后的数据值;且将已预先确定的相位偏移应用到FSK调制信号以充分均衡由频率相关的谐振电路引入的相位失真。
【附图说明】
[0008]参考优选实施例和下列附图进一步详细地描述本发明:
[0009]图1根据本发明图示地说明应用FSK发送器的第一实施例的助听器系统;
[0010]图2根据本发明图示地说明FSK发送器的第一实施例;
[0011]图3a和图3b根据本发明说明针对由FSK发送器应用的谐振电路的频率相关的传递函数一一分别说明增益和相位;
[0012]图4说明从谐振电路发出的FSK信号的瞬时频率;
[0013]图5根据本发明图示地说明用于收发器的FSK调制器的第一实施例;
[0014]图6说明用于来自FSK调制器的数据序列的相位网格图一一理想相位和已补偿相位;
[0015]图7说明从谐振电路发出的已补偿的FSK信号的频率特性;
[0016]图8根据本发明图示地说明用于收发器的FSK调制器的第二实施例;且
[0017]图9说明来自FSK调制器42的信号的时域表示一一理想信号和已补偿信号。
【具体实施方式】
[0018]参考图1描述本发明的第一实施例,其中示出两个助听器11和31以及外部设备21。根据第一实施例,两个助听器11和31限定了一对双耳助听器,其为听力受损用户提供更自然的听觉。外部设备21可以包括下列之一:与这对双耳助听器11和31通信的遥控器;用于将来自TV、远程外部麦克风、移动电话或另一个音频源的音频流式传输给这对双耳助听器11、31的助听设备;或充当遥控器和/或助听设备的智能电话,其通过专用软件控制智能电话的硬件。
[0019]双耳助听器11和31中的每一个都包括麦克风13和33,用来从助听器用户的周围环境获得声音信号(环境声)以及用来将声音信号转换成电信号。来自麦克风13和33的电信号应用到信号处理装置14和34,在该装置中,根据旨在缓解听力受损患者的听力损失的指示处理和放大表示声音的电信号。已处理和放大的电信号随后供应给电子-机械转换器装置/扬声器15和35,其用于将已处理和放大的电信号转换成可由助听器用户感知的机械/音频信号。
[0020]根据本发明的第一实施例,双耳助听器11和31中的每一个都包括各自的频移键控(FSK)收发器12和32,其使得双耳助听器11和31之间能够进行数据交换。信号处理装置14和34同样也处理由收发器12和32接收的或传输的信号。与此相似,外部设备21 (本文呈现为智能电话)包括各自的频移键控(FSK)收发器22,其使得双耳助听器11和31之间能够进行数据交换。外部设备21具有从声音源(本文中为存储器26,其包含以合适音频文件格式存储的音乐)中检索数据的中央处理装置24。
[0021]图2示出图1中所示的双耳助听器11的收发器12。信号处理装置14流式传输至收发器12的传输数据,该收发器接收这些数据到传输缓冲区41中。这些数据随后作为具有比特率Rb的数字比特流从传输缓冲区41中时钟输出。比特率为Rb= 1/T b,(对于二进制频移键控,Tb是比特周期或一个比特的持续时间),且通过将比特流提供到FSK调制以及随后将FSK已调制比特流调制到具有载波频率f。的载波上,数据可以无线地传输。
[0022]来自传输缓冲区41的数字比特流供应给FSK调制器32,由此生成用于传输的二进制频移键控(BFSK或2FSK)信号,该信号包括两个不同频率(声调)4和f 2。这两个不同频率的关系为:f1=和f2= fe+Af,其中的Af是相对于f。的频率偏移,且2 Af=f2-fj#为频率间隔。频率间隔(单位为Hz)通常为符号周期的两倍,且频率间隔因此对应于二进制频移键控系统的比特率(单位为比特每秒)。
[0023]来自FSK调制器42的FSK信号在TX功率放大器43中放大,且作为RF信号从在谐振电路44中的线圈L1发出。此外,谐振电路44还包括两个电容C jP C2,其用于调谐谐振电路44的谐振频率。谐振电路44作为带通滤波器,其具有频率相关的传输函数,参见图3a和图3bο
[0024]除了 RF信号的传输外,谐振电路44还获得具有谐振频率的RF信号。已获得的RF信号在RX功率放大器45中放大,且在FSK解调器46中解调,在该解调器中,通过探测包含在原始FSK调制中的频率,恢复原始信号。通过使用调谐到两个频率中的一个的带通放大器(未示出)(其后跟随相位解调器(未示出))可以实现这一点。来自FSK解调器46的输出是通过接收缓冲区47供应到信号处理装置14的数字比特流。
[0025]作为第一实施例的示例,FSK收发器12的载波频率f。被选为约12.00MHz,其中两个信令声调的频率间隔为150kHz。应用的技术可以看做是短程的磁耦合;比起信号的波长,已发出的RF信号的范围是短的。
[0026]参考用于如图3a和图3b所示的谐振电路44的频率相关的传输函数,可以看到,由谐振电路44的品质因数或Q因数确定的最大增益为12.0OMHz,如果向上或向下改变频率75kHz,增益减少几乎ldB,如果向上或向下改变频率150kHz,增益减少几乎3dB。还可以看到,比起中心频率,以75kHz的数量级改变频率会引起25度水平的相位失真,而以150kHz的数量级改变频率改变会引起45度水平的相位失真。
[0027]在第一实施例中,谐振电路44设计为以12.0OMHz的谐振频率f。和150kHz的频率偏移Λ f运行。如果希望将比特率Rb增加到如每秒300kbit,这需要300kHz的频率偏移Δ fo当发送具有从11.85MHz到12.15MHz的瞬时频移的FSK信号时,谐振电路相位偏移在约+45度和约-45度之间变化。准确的相位偏移大体上是当前Q的函数。
[0028]图4说明从线圈L1发出的FSK信号的频率作为时间的函数,该时间内通过针对每秒300kbit的比特率的一半而设计的谐振电路以300kbit的比特率传输。当t = 0.0 μ s时刻FSK信号从fjll.85MHz)变化到f2(12.15MHz)时,以及在一个数据比特的持续时间T之后即在t = 3.3 μ s时刻从f2(12.15MHz)变化到^(11.85MHz)时,由于带宽限制,我们会得到两个非期望的结果。
[0029]第一非期望结果是,已传输信号的振幅会有变化,其意味着振幅不得不向下调节以不超出用于发送器的最大可允许的振幅。
[0030]第二非期望结果是发送器具有固有惯性,难以瞬时地改变频率。谐振电路的固有系统惯性引起频率缓慢地扫向目标频率,而不是瞬时地转换频率,且如图4所示,频率在接近3.3 μ S周期的末端处恰能达到目标频率,该周期对应在每秒300kbit的比特率下的频移之间的时间。
[0031]如果比起电路的谐振频率,只要已传输信号包含于具有+/-25度范围的相位误差的窄频率范围,那么,谐振电路44工作正常。当试图以此频率范围外的频率操作时,难以随时地改变频率的固有惯性
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