具有发送电压自适应控制的无线双耳听力设备系统的制作方法

1.本公开涉及具有发送电压自适应控制的无线双耳听力设备系统，其包括两个无线连接的听力设备。另外，本公开涉及自适应地操作无线双耳听力设备系统中的发送电压的方法。另外，本公开涉及具有发送电压自适应控制的听力设备。


背景技术：

2.在包括两个无线连接的听力设备(诸如入耳式耳机、助听器或耳蜗设备)的无线双耳听力设备系统中，两个听力设备之间的无线数据通信对于正确操作而言是至关重要的。为了使听力设备最佳地运行，重要的是它们可维持其间的稳定无线链路。
3.在无线双耳听力设备中，当听力设备放置于用户时，存在可影响无线链路质量的许多因素。头和耳朵的形状确定听力设备之间的距离和天线对准。因此，在听力设备放置在用户上并进行操作之前，难以预测链路质量。
4.出于该原因，通常为听力设备提供过大的无线链路能量预算。这确保一定的链路质量，而不管用户的头部形状或外部因素(诸如干扰或时钟漂移等)如何。然而，这种过大的能量预算确实需要更多的能量来维持并且由此减少操作时间，即在再充电或电池更换之间的时间。在现有技术中，通过提供能够在无线链路质量允许的情况下降低传输强度的听力设备，通过使用动态传输强度来实现对此的解决方案。
5.美国2008/0226107a1涉及用于在听力设备和听力设备附件中通过以特定的发送功率将信号从发送器发送到接收器来进行感应发送的发送方法。
6.ep 2211579a1涉及包括第一通信设备和第二通信设备的通信系统，每个通信设备包括用于在设备之间建立无线链路的发送单元和接收单元。其中至少第一通信设备包括控制单元，该控制单元用于基于链路质量的测量来动态地调整其发送单元的发送功率。
7.美国2010/0054512a1涉及包括适于彼此无线通信的多个设备的各种系统实施例。多个设备包括适于由人佩戴的电池供电助听设备。助听器设备包括连接到麦克风和接收器的信号处理电路。多个设备中的至少一者包括链路质量管理设备，该链路质量管理设备适于评估第一无线通信信道的链路质量，提供指示第一无线通信信道的评估质量的信道度量，并且使用第一无线通信信道的信道度量来调整第一无线通信信道上的无线通信。
8.现有技术中的问题是，在发送功率减小之后，数据包由于链路质量不足而有丢失的风险。因此，需要克服该问题的具有改进功率管理的无线听力设备。


技术实现要素：

9.本发明的第一方面涉及一种无线双耳听力设备系统，包括：第一听力设备和第二听力设备，所述第一听力设备和第二听力设备用于分别放置在用户的第一耳朵和第二耳朵处和/或其中，每个听力设备包括：输出换能器，所述输出换能器用于向所述用户提供输出；无线通信单元和天线，所述无线通信单元和天线适于提供所述第一听力设备和所述第二听力设备之间的无线链路；放大器，所述放大器被配置为根据增益电平放大经由所述无线链
路接收的信号；以及电源，所述电源具有主要电压源和辅助电压源，其中所述辅助电压源与所述主要电压源相比提供更低的电压；以及检测器布置，所述检测器布置适于确定指示所述无线链路的质量的质量指示标志；控制布置，所述控制布置适于：
10.当所述质量指示标志高于阈值时切换到低功率模式，其中所述第一听力设备和所述第二听力设备中的发送听力设备使用其辅助电压源以驱动通过其天线进行的发送，并且同步增加所述第一听力设备和所述第二听力设备中的接收设备的增益电平，以及
11.当所述质量指示标志低于所述阈值时切换到常规功率模式，其中所述发送听力设备使用其主要电压源以驱动通过其天线进行的发送，并且优选同步降低所述接收设备的增益电平。
12.本发明的第二方面涉及一种操作无线双耳听力设备系统的方法，所述无线双耳听力设备系统包括第一听力设备和第二听力设备，所述第一听力设备和第二听力设备用于分别放置在用户的第一耳朵和第二耳朵处和/或其中，每个听力设备包括：输出换能器，所述输出换能器用于向所述用户提供输出；无线通信单元和天线，所述无线通信单元和天线适于提供所述第一听力设备和所述第二听力设备之间的无线链路；放大器，所述放大器被配置为根据增益电平放大经由所述无线链路接收的信号；以及电源，所述电源具有主要电压源和辅助电压源，其中所述辅助电压源与所述主要电压源相比提供更低的电压，所述方法包括以下步骤：确定指示所述无线链路的质量的质量指示标志；以及切换到：
13.·
低功率模式，这在所述质量指示标志高于阈值时进行，其中所述第一听力设备和所述第二听力设备中的发送听力设备使用其辅助电压源以驱动通过其天线进行的发送，并且同步增加所述第一听力设备和所述第二听力设备中的接收设备的放大器的增益电平，或者
14.·
常规功率模式，这在所述质量指示标志低于所述阈值时进行，其中所述发送听力设备使用其主要电压源以驱动通过其天线进行的发送，并且优选地同步降低所述接收设备的放大器的增益电平。
15.本发明的第三方面涉及一种适于放置在用户的耳朵处和/或其中的无线听力设备，所述听力设备包括：输出换能器，所述输出换能器用于向用户提供输出；无线通信单元和天线，所述无线通信单元和天线适于提供所述第一听力设备和所述第二听力设备之间的无线链路；放大器，所述放大器被配置为根据增益电平放大经由所述无线链路接收的信号；电源，所述电源具有主要电压源和辅助电压源，其中所述辅助电压源与所述主要电压源相比提供更低的电压；检测器单元，所述检测器单元适于确定指示所述无线链路的质量的质量指示标志；以及控制单元，所述控制单元适于按照以下模式操作听力设备：
16.·
当所述质量指示标志高于阈值时，以低功率模式操作，其中使用所述辅助电压源以驱动通过所述天线进行的发送，以及
17.·
当所述质量指示标志低于阈值时，以常规功率模式操作，其中使用所述主要电压源以驱动通过所述天线进行的发送，
18.其中所述听力设备适于在切换到所述低功率模式之前，经由所述无线链路发送包括切换到低功率模式的信息的切换信号，并且优选地适于在切换到所述常规功率模式之前，经由所述无线链路发送包括切换到常规功率模式的信息的第二切换信号。
19.外部设备可以是适于放置在用户的相对耳朵处和/或相对耳朵中的另一个听力设
备。外部设备可以是智能电话或配偶麦克风或助听器配件。
20.在这种情况下，同步被理解为基本上同时进行。为此，听力设备系统将必须向听力设备或听力设备和外部设备通知即将发生的功率模式变化，使得听力设备可对何时改变功率模式进行定时，即改变发送设备处的电源和接收设备处的增益电平。正如通过下面的描述将清楚的那样，这可以几种方式来解决，所有这些都落在本发明的范围内。
21.因此，当本发明的听力设备不需要全链路预算(budget)来成功发送时，或者是因为第一听力设备和第二听力设备或外部设备的天线靠得很近，噪声/干扰更小，或对准得更好，可以使用较低的电压(即辅助电压源)来驱动天线。本发明的优点在于，切换到低功率模式以及优选地还切换到常规功率模式不仅包括改变两个听力设备的发送听力设备处的发送强度，而且还同步地调整两个听力设备的接收听力设备的放大器的增益设置，即在切换到常规功率模式时逐步降低增益设置，以及特别是在切换到低功率模式时逐步提高增益设置，由此防止所发送的数据包丢失，因为对于在低功率模式中发送的信号，接收侧的放大器的增益设置被设置为低。
22.通过基于无线链路的质量指示标志确定应使用哪个电压源来驱动相应天线的发送，听力设备可通过避免以大于无线信号到达相对听力设备所需功率的功率发送无线信号来减小功耗。此外，通过用检测器布置连续监测无线信号质量，听力设备可以在条件改变时自适应地在功率模式之间切换。
23.无线链路允许双向通信。因此，第一听力设备和第二听力设备可同时充当发送听力设备和接收听力设备。听力设备可适于在经由无线链路进行通信时使用时分复用(tdm)，使得第一听力设备和第二听力设备在作为发送听力设备和接收听力设备之间交替。当使用tdm时，时域被划分成固定持续时间的几个循环时隙(即帧)，其中第一听力设备和第二听力设备轮流作为发送听力设备和接收听力设备并且在后续时隙中交替。因此，听力设备在其发送(tx)时隙/帧期间将是发送设备并且在其接收(rx)时隙/帧期间将是接收设备。
24.听力设备可以是无线耳塞。听力设备可以是助听器。助听器是听力设备，其包括一个或多个用于提供表示环境声音的电输入信号的麦克风、适于通过补偿用户的听力损失来处理电输入信号以提供电输出信号的信号处理器，以及用于将电输出信号转换为用户可感知的信号的输出换能器。听力设备可以是耳蜗设备。输出换能器可以是适于提供声学输出的扬声器。输出换能器可以是适于提供电刺激输出的耳蜗植入物。
25.在本发明的一个或多个实施例中，第一听力设备和第二听力设备的天线是磁性天线，即适于近场磁感应(nfmi)通信的线圈。本发明的自适应电压控制方案对于nfmi天线是特别有利的，因为近场传输的功率密度非常有限，并且以与范围的倒数成比例的速率衰减到第六功率。磁性天线可包括线圈。线圈可围绕磁芯缠绕。磁性天线可适于以1mhz和100mhz之间、优选地在5mhz和30mhz之间、更优选地在10mhz和15mhz之间的频率进行发送和接收。
26.在本发明的一个或多个实施例中，每个听力设备的电源包括提供第三电压的电池。电池可以是可充电的。电池可以是锌空气电池。第一电压源的电压可大于第三电压。主要电压源可包括电压倍增器，优选地是倍压器。主要电压源或第二电压源的电压可等于第三电压
±
10％，优选等于第三电压。辅助电压源可包括降压转换器或降压变压器。
27.在本发明的一个或多个实施例中，一个或两个听力设备包括辅助天线，该辅助天线适于提供与辅助外部设备(例如，智能设备、智能电话或配偶麦克风等)的辅助无线链路。
辅助天线可以是电天线，诸如环形天线、贴片天线、单极天线或偶极天线。辅助天线可适于以0.9ghz和6ghz之间的频率进行发送和接收。辅助天线可以是适于以ism频率(诸如915
±
13mhz、2.45
±
0.05ghz、5.8
±
0.075ghz)进行通信的天线。辅助天线也可由主要或辅助电压源驱动。
28.在本发明的一个或多个实施例中，听力设备包括输入换能器，诸如麦克风，其适于将输入声音转换为相应的电输入信号。听力设备可包括信号处理单元，其适于基于电输入信号和/或通过无线链路接收的信号和/或通过辅助无线链路接收的信号来提供电输出信号。输出换能器可适于将电输出信号转换为输出。信号处理单元可适于补偿用户的听力损失，即，根据用户的频率特定听力损失来应用频率相关增益。由此，输出可基于环境声音、或从无线链路和/或辅助无线链路流式传输的音频数据、或这些的任何组合。
29.检测器布置可包括位于第一听力设备中的第一检测器单元。在本发明的一个或多个实施例中，检测器布置包括位于第二听力设备中的第二检测器单元。自适应电压控制可通过位于第一听力设备中的一个检测器单元来实现。在此类实施例中，第一听力设备经由无线链路向第二听力设备提供包括质量指示标志和/或指令数据的切换信号，使得第二听力设备可确定要以哪个功率模式操作。这种方法的优点在于，第二听力设备的电子器件可被简化，因为它不需要检测器单元。或者，两个听力设备可包括检测器单元，使得每个听力设备可确定质量指示标志，并且各自的控制单元可基于由其本地检测器单元提供的质量指示标志来确定以哪个模式操作。
30.每个听力设备包括放大器，该放大器被配置为根据放大器的增益电平放大经由无线链路接收的信号。放大器可包括大于2个增益电平，优选地大于10个。检测器单元可布置在放大器的下游。检测器单元可适于向放大器提供反馈控制信号。通过为听力设备提供放大器，接收信号强度可保持在更恒定的电平，由此为检测器单元提供更稳定的无线链路和更好的基础以确定质量指示标志。通过适配检测器单元以向放大器提供反馈信号，可由检测器单元根据放大的接收信号的强度来设置增益电平，由此允许放大器保持输出信号的更稳定电平。
31.在本发明的一个或多个实施例中，听力设备包括模数转换器(adc)。听力设备的adc可被布置在该听力设备的放大器的下游，即连接到该放大器并且在该信号路径中被布置在放大器的后面。听力设备的adc可被布置在该听力设备的检测器单元的上游，即连接到该检测器单元并且在该信号路径中被布置在检测器单元的前面。adc可具有2位或更多位的分辨率。在检测器单元之前提供具有2位或更多位的分辨率的adc尤其有用，因为这将确保更准确地估计无线信号质量从而更好地操作听力设备。
32.在本发明的一个或多个实施例中，当在预设时间段内没有接收到信号时，听力设备适于切换到以常规功率模式下操作。其优点在于，如果听力设备在低功率模式下不能将无线链路保持在足够的强度并因此不能确定质量指示标志，则它们将自动切换到常规功率模式。预设时间段可以是一个时隙。
33.在本发明的一个或多个实施例中，检测器布置适于基于以下中的一者或多者来确定质量指示标志：一个或两个放大器的一个或多个增益电平、由天线接收的无线信号的信号强度、接收信号中的误码率、放大器放大后的信号强度、adc的输出、接收信号中的帧错误率、或其任何组合。
34.在本发明的一个或多个实施例中，听力设备适于经由无线链路发送切换信号，该切换信号包括以下中的至少一者：
35.·
质量数据，所述质量数据包括和/或基于所述质量指示标志，
36.·
指令数据，所述指令数据包括切换到所述低功率模式或所述常规功率模式的指令或改变所述增益电平的指令，或者
37.·
倒计时数据，所述倒计时数据指示即将到来的功率模式切换的定时。
38.切换信号允许发送听力设备的天线驱动器(即，使用主要或辅助电源中的哪一者来驱动天线)和接收听力设备的放大器的同步操作。设备中的接收设备(即听力设备或外部设备)可确定质量指示标志，然后当所述接收听力设备转变为充当发送设备的角色时，发送相对的听力设备在功率模式/增益电平下执行同步切换所需的数据。为此，质量数据可向接收设备通知信号质量。
39.听力设备可适于在其至少一部分tx帧期间发送切换数据，其指示即将到来的功率模式切换和/或在后续时间帧(诸如tx帧的至少10％、诸如tx帧的至少25％、诸如tx帧的至少50％、诸如tx帧的至少75％、诸如tx帧的至少90％、诸如tx帧的100％)中应使用哪种功率模式。倒计时数据可指示在即将到来的功率模式切换之前应经过多少时间帧。
40.指令数据可包括信息数据，该信息数据向接收听力设备通知发送听力设备将在主要和辅助电压源之间切换电压源，以便接收听力设备可相应地设置其放大器的增益电平。指令数据可包括指示接收听力设备切换电压源(即，在主要与辅助电压源之间)的数据，以用于即将到来的来自接收听力设备的发送(即当听力设备在作为接收听力设备与和发送听力设备之间交替时)。因此，指令数据允许当前接收听力设备在其即将到来的一个传输时隙中在主要辅助电压源和辅助电压源之间切换。
41.听力设备可被配置为使得在预设定时实现即将到来的低功率模式和常规功率模式之间的切换。然而，在优选实施例中，切换信号包括倒计时数据，其允许发送听力设备切换电压源与接收听力设备之间的同步，从而相应地设置其增益电平。这使得在功率模式下实现更精确的同步切换定时。倒计时数据可指示在切换功率模式之前必须经过多少时隙。当多次发送切换信号时，每次传发送都会更新倒计时数据，以正确指示即将到来的切换的定时。在优选实施例中，倒计时数据包括两个或更多个位。这允许倒计时数据携带更多数据以使得它可在即将到来的切换之前发出进一步的信号。特别地，当多次发送切换信号时，包括两个或更多个位的倒计时数据允许更多的倒计时。这样做的优点是，接收听力设备只需要接收一个信号，即它可错过一些切换信号，并且仍然实现功率模式的同步切换。
42.当使用tdm时，倒计时位可指示在听力设备应操作接收到的切换信号之前应经过多少时隙。倒计时数据可包括2到4个倒计时位，优选3个倒计时位。这将允许听力设备希望相对的听力设备改变功率模式和/或向相对的听力设备通知该听力设备正在改变功率模式，因此相对的听力设备可以相应地改变增益电平，以提前几帧发送信号，即2n，其中n是倒计时位数。
43.当使用tdm时，一个或两个听力设备可适于发送一个或多个信息位，该一个或多个信息位指示听力设备将在其后续发送(tx)帧中处于哪个功率模式。这允许相对的听力设备根据信息位设置其放大器的增益电平，即如果它要从以低功率模式发送的听力设备接收信号，则设置较高的增益电平，并且如果它预期从以高功率模式发送的听力设备接收信号，则
设置较低的增益电平。一个或两个听力设备可适于发送一个或多个控制位，该一个或多个控制位指示相对的听力设备在相对的听力设备的后续tx帧中应以哪个功率模式操作。这允许相应的听力设备根据控制位设置其放大器的增益电平，因为它将知道相对的听力设备将以哪个功率模式发送。优选地，信息和/或控制位被镜像化，即多次发送，以避免丢失位。优选地，信息和/或控制位被发送三次，由此允许在不占用太多带宽的情况下进行数据验证。
44.在本发明的实施例中，听力设备可被适配成使得当它/它们在接收(rx)帧中接收切换信号时，控制单元根据控制信号在该rx帧之后的预定tx帧(例如在该rx帧之后的第一、第二或第三等tx帧)设置功率模式。听力设备可被适配成使得当它/它们在第一rx帧中接收到信息信号时，控制单元根据控制信号在第一rx帧之后的预定第二rx帧(例如在第一rx帧之后的第一、第二或第三等rx帧)设置放大器的增益电平。
45.通过使用tdm并且向一个或两个听力设备提供发送控制和/或信息位的能力，可更简单地完成增益电平和功率模式的变化的同步，因为同步信号可在听力设备之间隐式共享，这是由于听力设备可推断它们应在后续时间帧内根据控制和/或信息位来动作。或者，同步信号可包括关于在听力设备应基于所接收的控制和/或信息信号作用之前应经过多少帧的信息。
46.在本发明的一个或多个实施例中，听力设备系统可适于集成多个时间帧(即2个或更多个时间帧)内的质量指示标志。仅当质量指示标志在多个连续时间帧内已经高于阈值时，听力设备系统才可被配置为低功率模式。
47.在本发明的一个或多个实施例中，阈值取决于相应听力设备以哪种功率模式操作。与当听力设备以常规功率模式操作时相比，当听力设备以低功率模式操作时，阈值可更低。在本发明的一个或多个实施例中，当听力设备在一定时间段内没有经由无线链路接收到任何信号时，控制单元可适于切换到常规功率模式和/或增加放大器的增益电平。当听力设备处于低功率模式时将增加对无线链路质量的要求，并且如果切换到低功率模式会致使无线链路出故障，则确保听力设备恢复到常规功率模式。此外，它还可用于防止模式之间的过度切换，因为当质量指示标志在阈值附近浮动时，它将在变量自适应中引入一些滞后。
附图说明
48.图1示出了根据本发明的示例性实施例的无线听力设备系统的示意图；
49.图2示出了根据本发明的示例性实施例的无线听力设备系统的示意图；
50.图3示出了根据本发明的示例性实施例的听力设备发送(tx)系统的图示；
51.图4示出了根据本发明的示例性实施例的听力设备接收(rx)系统的图示；
52.图5示出了根据本发明的示例性实施例的助听器的示意图；
53.图6示出了本发明的两个无线听力设备之间的可能通信场景；
54.图7示出了本发明的两个无线听力设备之间的可能通信场景；以及
55.图8示出了本发明的两个无线听力设备之间的可能通信场景。
具体实施方式
56.下面参照附图描述了本发明的双耳助听器系统的各种示例性实施例。本领域技术人员将理解，为了清楚起见，附图是示意性的和简化的并且因此仅示出了对于理解本发明
必不可少的细节，而其他细节被省略。相似的参考数字始终是指相似的元素。因此，不必相对于每个图形详细描述类似的元素。
57.图1示出了包括经由无线链路200彼此无线连接的第一听力设备10r和第二听力设备10l的无线听力设备系统100的示意图。无线链路200用于在第一听力设备10r和第二听力设备10l之间共享数据，诸如音频数据或系统数据。第一听力设备10r和第二听力设备10l中的每一者包括用于处理电输入信号并提供电输出信号的信号处理单元12r、12l。第一听力设备10r和第二听力设备10l中的每一者包括用于将电输出信号转换为可由用户感测的输出的输出换能器24r、24l。
58.在本发明的大多数应用中，输出换能器24r、24l将以接收器(即扬声器)的形式，适于将电输出信号转换为音频输出的，当听力设备10r、10l在使用时，该音频输出将被提供给用户的相应耳道。在本发明的一些应用中，输出换能器24r、24l将由耳蜗植入物提供，该耳蜗植入物是外科植入的神经假体设备，其适于通过直接电刺激听力神经而绕过正常听觉过程来向用户提供声音感觉。所示的实施例的听力设备10r、10l中的每一者还包括麦克风布置26r、26l形式的输入换能器，每个麦克风布置26r、26l包括至少一个麦克风。如果听力设备10r、10l是助听器，则输入换能器允许听力设备10r、10l捕获环境声信号并将其转换成电输入信号。如果听力设备10r、10l是头戴式耳机(headset)的两个无线耳塞，则输入换能器允许听力设备10r、10l捕获声学信号(诸如要在输出换能器24r、24l中呈现的电话呼叫的语音或环境声音)以给予用户更多的环境感知。
59.第一听力设备10r和第二听力设备10l中的每一者包括适于为相应听力设备10r、10l供电的电源14r、14l。电源14r、14l在大多数应用中将由可再充电或可更换的电池提供，但在一些应用中可由燃料电池提供。每个电源14r、14l具有主要电压源14ra、14la和辅助电压源14rb、14lb。与相应的辅助电压源14rb、14lb相比，每个相应的主要电压源14ra、14la提供更高的电压。
60.第一听力设备10r和第二听力设备10l中的每一者包括能够调制/解调无线通信信号的无线通信单元16r、16l(诸如无线电部件)。为了发送/接收无线通信信号，第一听力设备10r和第二听力设备10l中的每一者包括天线22r、22l。通过这些，听力设备10r、10l可维持用于听力设备10r、10l之间的无线通信的无线链路200。天线22r、22l可由电天线(诸如环形天线、单极天线、偶极天线等)或由磁性天线(即，用于磁近场感应(nfmi)通信的线圈)提供。
61.听力设备系统100还包括检测器布置18，其适于评估无线链路200的质量并且提供指示无线链路质量的质量指示标志。在图1中，检测器布置18由第一听力设备10r中的检测器单元18r提供。听力设备系统100还包括控制布置20。控制布置20包括位于第一听力设备10r中的控制单元20r和位于第二听力设备10l中的控制单元20l。
62.控制布置20适于基于质量指示标志来在发送时通过主要电压源14ra、14la或辅助电压源14rb、14lb驱动相应的天线22r、22l。如果质量指示标志高于阈值，即无线链路200较强，则控制布置20将切换到低功率模式，其中发送由辅助电压源14rb、14lb驱动。这将以无线链路200的信号强度为代价减小听力设备10r、10l的功耗。然而，如果可使用辅助电压源14rb、14lb将无线链路200维持在可接受的质量，这将是可接受的折衷。另一方面，如果质量指示标志低于阈值，即无线链路200较弱，则控制布置20将切换到常规功率模式，其中发送
由主要电压源14ra、14la驱动。
63.在图1的实施例中，只有第一听力设备10r设置有检测器单元18r。如将在后面的实施例中所示，检测器布置18可以包括第一听力设备10r和第二听力设备10l两者中的检测器单元18r、18l。然而，这不是必需的，因为位于第一听力设备10r中的检测器单元18r可评估无线链路质量并且经由无线链路200将质量指示标志提供给第二听力设备10l的控制单元20l。
64.在图1所示的实施例中，第一听力设备10r和第二听力设备10l中的每一者包括用于提供电输入信号的输入换能器26r、26l。在本发明的大多数应用中，相应的输入换能器26r、26l将由适于将传入的音频输入转换为对应电信号(即电输入信号)的每个听力设备10r、10l中的麦克风布置(即一个或多个麦克风)提供。另选地，电输入信号可通过第一听力设备10r和第二听力设备10l之间的无线链路200或通过与外部设备(例如，外部麦克风、智能电话或其他智能设备)的辅助无线链路来无线地提供。
65.图2示出了与图1所示的无线听力设备系统类似的无线听力设备系统100。在所示的实施例中，检测器布置包括在听力设备10r、10l中的每一者中的检测器单元18r、18l。通过向听力设备10r、10l中的每一者提供检测器单元18r、18l，检测器布置可检测每个听力设备10r、10l处的局部条件。如果条件允许，则可以对第一听力设备10r和第二听力设备20l进行异步控制，即一者可以常规功率模式操作，而另一者以低功率模式操作。在一个听力设备受到的干扰/噪声高于另一个听力设备的情况下，这将是有利的。
66.此外，通过为听力设备10r、10l中的每一者提供检测器单元18r、18l，听力设备系统100可更快、更有效地适应无线链路200中的变化。如果无线听力设备系统100正在使用时分复用(tdm)，其中每个听力设备10r、10l分别被分配用于发送和接收的非重叠时间帧，则情况尤其如此。相应听力设备的检测器单元可基于该听力设备的放大器的增益电平来确定质量指示标志(即，高放大意味着低无线链路质量)。为此，增益电平的初始设置可根据接收信号强度、误码率和/或类似物来确定。
67.图3示出了本发明的听力设备10(即第一听力设备10r和/或第二听力设备10l)的接收(rx)系统。rx系统包括天线22和检测器单元18，在所示的实施例中，该天线是磁性天线，即被配置用于磁感应通信的线圈。检测器单元连接到天线22，使得它可检测无线链路200的质量并提供质量指示标志。
68.在所示的实施例中，rx系统包括放大器28，该放大器28适于根据放大器的增益电平来放大经由无线链路200接收的信号。增益电平可以是连续的或者离散的。当增益电平是离散的时，优选地有多于两个，甚至更优选地多于10个。质量指示标志可基于接收信号强度、放大器28的增益电平和误码率中的一者或多者。检测器单元18与放大器28布置成反馈回路，使得放大器28的增益电平由检测器单元18控制。
69.所示的实施例还包括模数转换器(adc)30，其连接到放大器28(在rx信号路径中放大器18的下游)并且连接到检测器单元18(在rx信号路径中检测器单元18的上游)。adc 30适于将接收的模拟放大信号转换成数字信号。adc 30优选地具有2或更大的分辨率，因为这向检测器单元18提供了关于接收信号的更多信息，由此改进低功率模式和常规功率模式之间的自适应切换。
70.在由检测器单元18进行评估之后，数字信号在无线通信单元16(图3中未示出)上
传递。检测器单元18被合并在无线通信单元16中或者从无线通信单元16接收关于误码的信息，使得该信息可用于确定质量指示标志。
71.图4示出了本发明的听力设备10(即第一听力设备10r和/或第二听力设备10l)的发送(tx)系统。在所示的实施例中，天线22由连接到天线驱动器34的磁性天线(即线圈)提供。天线驱动器34用于在发送期间驱动天线22。尽管rx和tx系统可包括其自身的单独天线，但本发明的大多数应用将它们视为共享一个公共天线22。通常，为了给天线22和听力设备10提供电力，听力设备包括电源14。在大多数实施例中，电源14将由一次性电池或可再充电的电池提供，但它也可以是燃料电池的形式。
72.电源14包括两个电压源14a、14b，即主要电压源14a和辅助电压源14b。主要电压源14a提供比辅助电压源14b更高的电压，这意味着当由主要电压源14a驱动时，天线22可发送更强的信号。在所示的实施例中，主要电压源14a包括电压倍增器32，诸如倍压器或替代电压增加器，例如dc/dc升压转换器或切换模式转换器，而辅助电压源14b直接连接到电源14。由此，辅助电压源14b的电压等于电源14/电池的电压，而主要电压源14a具有更高的电压。
73.另选地，主要辅助电压源14a和辅助电压源14b可由能够提供可变电压输出的切换模式转换器提供，或者主要电压源14a可包括电压增加器(例如，电压倍增器)并且辅助电压源14b可包括电压降低器。另选地，如果电源14的电压大于辅助电压源14b所需的电压，则辅助电压源14可包括电压降低器并且主要电压源14a可直接耦接到电源14。
74.线圈驱动器34连接到控制单元20，该控制单元基于来自检测器单元16的质量指示标志来确定听力设备10应以常规功率模式还是低功率模式进行操作，在常规功率模式中，天线驱动器34连接到主要电压源14a，在低功率模式中，天线驱动器34连接到辅助电压源14b。tx系统耦接到无线通信单元16(图4中未示出)，该无线通信单元将待发送的信号馈送到天线22。
75.图5示出了根据本发明的听力设备10的图示。所示的听力设备10是耳后(bte)助听器，包括bte部分。尽管所示的实施例描绘了bte助听器，但本文的内容也适用于其他类型的助听器，诸如用于放置在用户耳道中的助听器，或者用于放置在用户耳部处的其他便携式听力设备，诸如耳塞(ear buds)，也称为耳塞式电话(in the ear head phones)。所示的bte助听器是其中输出换能器24位于耳内(ite)部分中的类型。
76.听力设备10包括两个麦克风形式的两个输入换能器26，其被配置为捕获用户环境的声音以创建表示所捕获的声音的麦克风信号。听力设备10还包括无线通信单元16，该无线通信单元具有发送器-接收器对或收发器，用于调制信号以发送和解调接收信号。听力设备还包括可操作地耦接到输入换能器26的信号处理单元12，信号处理单元12被配置为处理麦克风信号并且创建表示所捕获的声音的输出信号以及补偿个别用户的频率相关听力损失。
77.听力设备包括由电池(优选为可充电电池)提供的电源14。电源耦接到电压倍增器32，该电压倍增器被配置用于增加电池的电压。电压倍增器32耦接到主要电压源14a，而辅助电压源14b耦接到电源14。因此，主要电压源14a具有比电池高的电压，而辅助电源14b具有基本上等于电池的电压。
78.听力设备10包括天线22，优选为用于磁感应通信的线圈，天线22被配置用于接收和发送无线信号以与另一个设备(优选为另一个听力设备)建立双向无线链路200。天线22
耦接到用于经由无线链路200接收信号的rx系统和用于经由无线链路200发送信号的tx系统。
79.rx系统包括用于根据增益电平放大由天线22接收的信号的放大器28。rx系统还包括用于将接收信号转换为数字信号(优选地具有二或更大的分辨率)的adc 30。rx系统还包括检测器单元18，其用于检测rssi、误码率、帧错误率中的至少一者和/或执行循环冗余校验，以便确定无线链路200的链路质量。检测器单元18被进一步配置为向放大器28提供反馈，使得放大器可根据反馈来调整增益电平。
80.tx系统包括天线驱动器34，其被配置用于驱动从无线通信单元16到天线22的信号。天线驱动器34选择性地耦接到主要电压源14a或辅助电压源14b，这取决于听力设备10以常规功率模式或低功率模式中的哪一者进行操作。基于质量指示标志来选择要操作的功率模式，该质量指示标志可由检测器单元18测量或经由无线链路200从耦接到听力设备10的其他设备接收。
81.图6示出了本发明的两个无线听力设备之间的tdm方案中的可能通信场景。上面的曲线图示出了相对于阈值的质量指示标志，而下面的两部分分别指示帧(rx或tx)、用于驱动天线的电压源，以及第一听力设备和第二听力设备的放大器的增益电平。x轴示出了时间。
82.当质量指示标志高于阈值时，即当无线链路200较强时，听力设备系统100以低功率模式进行操作，如在灰色标记区域中可看到的。这意味着第一听力设备10r和第二听力设备10l使用辅助电源(svs)14b以在其tx帧中驱动其相应天线22，并且同样在其rx帧中增加其相应放大器28的增益电平。
83.当质量指示标志低于阈值时，即当无线链路200较弱时，听力设备系统100以常规功率模式操作。这意味着第一听力设备10r和第二听力设备10l使用主要电源(pvs)14a以在其tx帧中驱动其相应天线22，并且同样在其rx帧中降低其相应放大器28的增益电平。
84.图7示出了以图6的通信场景类似的tdm方案中的通信场景。在所示的方案中，低功率模式和常规功率模式之间的变化被延迟两帧。这是因为，在所示的实施例中，听力设备10r或10l将在其rx帧期间检测到高于阈值的质量指示标志，并且随后在其后续的tx帧期间以质量或信息数据的形式发送该信息。因此，在接下来的帧中，发送设备已经接收到它可切换到辅助电源14b的信息，而接收设备可提高其增益电平。功率模式的更新可以随时间帧的变化而改变。该实施例可通过包括倒计时数据来更新，由此允许听力设备10r、10l提前几帧规划功率模式的切换。
85.图8示出了本发明的两个无线听力设备之间的tdm方案中的可能通信场景。在所示的实施例中，只有当无线链路200的强度在多个帧(在所示的实施例中为四个)内一直较强时，质量指示标志才被确定为高于阈值。这确保避免功率模式之间的过度切换。尽管可以相同的方式确定低质量指示标志，但所示的实施例被配置为在已经发生单个帧之后切换到常规功率模式。这减小了数据包丢失/数据损坏，因为听力设备系统100将更快地适应无线链路强度的损失。
86.从概念上讲，用于调整tx电压和增益电平的算法可用以下伪代码(pseudo code)表示：
87.如果tx由发送设备处的主要电压源驱动：
88.如果接收设备处的质量指示标志大于阈值：
89.则在发送设备处转到辅助电压源；
90.同时提高接收设备上的放大器的增益。
91.如果tx在发送设备处的辅助电压源上运行：
92.如果接收设备处的质量指示标志低于阈值，或者任选地，如果镜像帧的循环冗余校验(crc)连续多次失败：
93.则在发送设备处切换到主要电压源；
94.同时降低接收设备处的放大器的增益电平。
95.为了实现这样的算法，需要两种机制：
96.1.监测相对侧上的质量指示标志或从相对侧接收指令。
97.2.同时改变两侧的电压源和放大器增益。
98.(1)可通过配置听力设备10r、10l以交换质量数据和/或指令数据来处理。
99.(2)可通过同步agc和tx电压源的更新来处理。这可通过交换倒计时数据或通过在从质量和/或指令数据的转换开始的预设时间更新增益电平和电压源来完成。这些选项将允许同时更新，而不会对命令施加非常严格的实时要求。
100.有利的是，正在切换功率模式的听力设备10l、10r提前一段时间向相对的听力设备发信号通知该变化。这可通过将听力设备10l、10r配置为交换指示在功率模式中即将到来的更新的倒计时数据来实现。有利的是，在镜像中具有指示下一模式的多位(例如，4位)字段，例如，指示0＝v
primary
(主要电压源)；1＝v
secondary
(辅助电压源)的1位，以及指示直到改变生效之前的帧数的倒计时值(例如，3位)。
101.实施例：
102.已经以v
secondary
运行的设备将指示0b1000(1：v
secondary
，000：超时已过期(timeout expired))，表示功率模式没有变化。
103.要更新为v
primary
的设备将按顺序0b0111、0b0110、0b0101
…
0b0001、0b0000，以指示改变即将进行。然后，接收侧将只需要这8个帧中的一者就可以正确地推断何时发出更新以与更新同步。
104.对于在低延迟模式中的20字节的镜像大小，执行此更新将花费(768[us]*(2+20)[帧]*8[倒计时])＝135ms。对于该系统，有利的是使检测器单元18的积分时间为秒量级以避免听力设备系统100不断地切换功率模式。
[0105]
根据本公开的示例性听力设备系统、方法和听力设备在以下项目中给出。
[0106]
项目1.一种无线双耳听力设备系统，包括：
[0107]
第一听力设备和第二听力设备，所述第一听力设备和第二听力设备用于分别放置在用户的第一耳朵和第二耳朵处和/或其中，每个听力设备包括：输出换能器，所述输出换能器用于向所述用户提供输出；无线通信单元和天线，所述无线通信单元和天线适于提供所述第一听力设备和所述第二听力设备之间的无线链路；放大器，所述放大器被配置为根据增益电平放大经由所述无线链路接收的信号；以及电源，所述电源具有主要电压源和辅助电压源，其中所述辅助电压源与所述主要电压源相比提供更低的电压；以及
[0108]
检测器布置，所述检测器布置适于确定指示所述无线链路的质量的质量指示标志；
[0109]
控制布置，所述控制布置适于：
[0110]
当所述质量指示标志高于阈值时切换到低功率模式，其中所述第一听力设备和所述第二听力设备的发送听力设备使用其辅助电压源以驱动通过其天线进行的发送，并且同步增加所述第一听力设备和所述第二听力设备的接收设备的所述增益电平，以及
[0111]
当所述质量指示标志低于所述阈值时切换到常规功率模式，其中所述发送听力设备使用其主要电压源以驱动通过其天线进行的发送，并且优选地同步降低所述接收设备的所述增益电平。
[0112]
项目2.根据项目1所述的听力设备系统，其中所述听力设备系统适于经由所述无线链路发送切换信号，所述切换信号包括以下中的至少一者：
[0113]
质量数据，所述质量数据包括和/或基于所述质量指示标志，
[0114]
指令数据，所述指令数据包括切换到所述低功率模式或所述常规功率模式的指令或改变所述增益电平的指令，或者
[0115]
倒计时数据，所述倒计时数据指示即将到来的功率模式切换的定时。
[0116]
项目3.根据项目2所述的听力设备系统，其中所述倒计时数据包括两个以上的位。
[0117]
项目4.根据项目2或3所述的听力设备系统，其中所述听力设备系统适于多次发送切换信号。
[0118]
项目5.根据权利要求4所述的听力设备系统，其中针对每次发送切换信号，更新倒计时数据。
[0119]
项目6.一种操作无线双耳听力设备系统的方法，所述无线双耳听力设备系统包括第一听力设备和第二听力设备，所述第一听力设备和第二听力设备用于分别放置在用户的第一耳朵和第二耳朵处和/或其中，每个听力设备包括：输出换能器，所述输出换能器用于向所述用户提供输出；无线通信单元和天线，所述无线通信单元和天线适于提供所述第一听力设备和所述第二听力设备之间的无线链路；放大器，所述放大器被配置为根据增益电平放大经由所述无线链路接收的信号；以及电源，所述电源具有主要电压源和辅助电压源，其中所述辅助电压源与所述主要电压源相比提供更低的电压，所述方法包括以下步骤：
[0120]
确定指示所述无线链路的质量的质量指示标志；以及
[0121]
切换到：
[0122]
低功率模式，这在所述质量指示标志高于阈值时进行，其中所述第一听力设备和所述第二听力设备的发送听力设备使用其辅助电压源以驱动通过其天线进行的发送，并且同步增加所述第一听力设备和所述第二听力设备的接收设备的所述放大器的所述增益电平，或者
[0123]
常规功率模式，这在所述质量指示标志低于所述阈值时进行，其中所述发送听力设备使用其主要电压源以驱动通过其天线进行的发送，并且优选地同步降低所述接收设备的所述放大器的所述增益电平。
[0124]
项目7.根据项目6所述的方法，还包括经由所述无线链路发送切换信号的步骤，所述切换信号包括以下中的至少一者：
[0125]
质量数据，所述质量数据包括和/或基于所述质量指示标志，
[0126]
指令数据，所述指令数据包括切换到所述低功率模式或所述常规功率模式的指令或改变所述增益电平的指令，或者
[0127]
倒计时数据，所述倒计时数据指示即将到来的功率模式切换的定时。
[0128]
项目8.根据项目7所述的方法，其中所述倒计时数据包括两个以上的位。
[0129]
项目9.根据项目7或8所述的方法，其中重复发送切换信号的步骤。
[0130]
项目10.根据项目9所述的方法，其中针对每次发送切换信号，更新倒计时数据。
[0131]
项目11.一种用于放置在用户的耳朵处和/或其中的无线听力设备，所述听力设备包括：
[0132]
输出换能器，所述输出换能器用于向用户提供输出；
[0133]
无线通信单元和天线，所述无线通信单元和天线适于提供所述听力设备和外部设备之间的无线链路；
[0134]
放大器，所述放大器被配置为根据增益电平放大经由所述无线链路接收的信号；
[0135]
电源，所述电源具有主要电压源和辅助电压源，其中所述辅助电压源与所述主要电压源相比提供更低的电压；
[0136]
检测器单元，所述检测器单元适于确定指示所述无线链路的质量的质量指示标志；以及
[0137]
控制单元，所述控制单元适于按照以下模式操作听力设备：
[0138]
·
当所述质量指示标志高于阈值时，以低功率模式，其中使用所述辅助电压源以驱动通过所述天线进行的发送，以及
[0139]
·
当所述质量指示标志低于阈值时，以常规功率模式，其中使用所述主要电压源以驱动通过所述天线进行的发送，
[0140]
其特征在于，所述听力设备适于在切换到所述低功率模式之前，经由所述无线链路发送包括切换到低功率模式的信息的切换信号，
[0141]
并且优选地适于在切换到所述常规功率模式之前，经由所述无线链路发送包括切换到常规功率模式的信息的第二切换信号。
[0142]
项目12.根据项目11所述的听力设备，其中所述切换信号包括以下中的至少一者：
[0143]
质量数据，所述质量数据包括和/或基于所述质量指示标志，
[0144]
指令数据，所述指令数据包括切换到所述低功率模式或所述常规功率模式的指令或改变所述增益电平的指令，或者
[0145]
倒计时数据，所述倒计时数据指示即将到来的功率模式切换的定时。
[0146]
项目13.根据项目12所述的听力设备，其中所述倒计时数据包括两个以上的位。
[0147]
项目14.根据项目12或13所述的听力设备，其中所述听力设备适于多次发送切换信号。
[0148]
项目15.根据项目14所述的听力设备，其中针对每次发送切换信号，更新倒计时数据。
[0149]
尽管已经示出和描述了特定的特征，但应当理解，它们并不旨在限制所要求保护的发明，并且对于本领域的技术人员来说显而易见的是，并且在不脱离所要求保护的发明的范围的情况下可进行各种改变和修改。因此，说明书和附图应被认为是说明性的，而不是限制性的。所要求保护的本发明旨在涵盖所有替代方案、修改方案和等同方案。
[0150]
参考列表
[0151]
10
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听力设备
[0152]
10r
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第一听力设备
[0153]
10l
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第二听力设备
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12
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信号处理单元
[0155]
12r
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第一听力设备的信号处理单元
[0156]
12l
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第二听力设备的信号处理单元
[0157]
14
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电源
[0158]
14a
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主要电压源
[0159]
14b
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辅助电压源
[0160]
14r
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第一听力设备的电源
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14ra 第一听力设备的主要电压源
[0162]
14rb 第一听力设备的辅助电压源
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第二听力设备的电源
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14la 第二听力设备的主要电压源
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14lb 第二听力设备的辅助电压源
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16
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无线通信单元
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16r
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第一听力设备的无线通信单元
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第二听力设备的无线通信单元
[0169]
18
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检测器布置
[0170]
18r
ꢀꢀ
第一听力设备的检测器单元
[0171]
18l
ꢀꢀ
第二听力设备的探测器单元
[0172]
20
ꢀꢀꢀ
控制单元
[0173]
20r
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第一听力设备的控制单元
[0174]
20l
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第二听力设备的控制单元
[0175]
22
ꢀꢀꢀ
天线
[0176]
22r
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第一听力设备的天线
[0177]
22l
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第二听力设备的天线
[0178]
24
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输出换能器
[0179]
24r
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第一听力设备的输出换能器
[0180]
24l
ꢀꢀ
第二听力设备的输出换能器
[0181]
26
ꢀꢀꢀ
输入换能器
[0182]
26r
ꢀꢀ
第一听力设备的输入换能器
[0183]
26l
ꢀꢀ
第二听力设备的输入换能器
[0184]
28
ꢀꢀꢀ
放大器
[0185]
30
ꢀꢀꢀ
模数转换器(adc)
[0186]
32
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电压倍增器
[0187]
34
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天线驱动器
[0188]
100
ꢀꢀ
听力设备系统
[0189]
200
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无线链路