听力设备和补偿发送器与接收器之间的频率差的方法

摘要

本发明涉及一种听力设备，所述听力设备包括：处理单元；滤波器；无线接收器；其中，所述处理单元被适配成确定所述无线接收器的开始与来自发送器的对应数据分组的接收之间的时间差；并且其中，所述滤波器被适配成作为多个所测量的时间差的函数来确定时间段；以及其中，所述处理单元被进一步适配成控制所述无线接收器，使得所述无线接收器在来自发送器的后续数据分组的接收之前的所述时间段被开始。从而实现的是，本发明能够在无线网络中提供发送参与者中的振荡器晶体与接收参与者中的振荡器晶体之间的差的补偿。

说明书

技术领域

本说明书涉及一种被适配成补偿发送器与接收器之间的频率差的 听力设备。本说明书还涉及一种被适配成在发送器与接收器之间的通 信链路被干扰一时间段的情况下补偿发送器与接收器之间的频率差的 听力设备。此外，本说明书涉及一种对应的方法。

背景技术

在听力设备系统中，数据可以在发送参与者与接收参与者之间被 发送。例如，数据可以经由双耳听力设备系统中的两个听力设备之间， 或相对于听力设备放置在外部的麦克风与该听力设备之间的无线链路 来发送。在发送和接收参与者两方中，可以包含晶体振荡器。该晶体 振荡器可以提供基于其进行发送和接收的、参与者中的时钟信号。为 了节约能量，补偿振荡器晶体频率之间的差可能是有利的。

因此，本发明的目的是在无线网络中提供发送参与者中的振荡器 晶体与接收参与者中的振荡器晶体之间的差的补偿。

本发明的另一目的是优化恢复发送参与者与接收参与者之间的丢 失链路的可能性，即通信干扰的周期什么时候结束。

发明内容

上述和其它目的通过包括处理单元、滤波器以及无线接收器的听 力设备来实现，其中，所述处理单元被适配成确定无线接收器的开始 与来自发送器的对应数据分组的接收之间的时间差，并且其中，所述 滤波器被适配成作为多个所测量的时间差的函数来确定时间段。所述 处理单元被可选地进一步适配成控制无线接收器，使得该无线接收器 在来自发送器的后续数据分组的接收之前的所述时间段被开始。

所述听力设备的优点是接收器在数据的接收之前被开始的时间段 可以被降低和/或最小化，因为所述时间段是基于接收器的开始与来自 发送器的数据接收的开始之间的实际时间差。因此，接收器的能量消 耗可以被减少。

所述听力设备的滤波器可以包括被适配成从处理单元接收多个时 间差的多个抽头。所述滤波器是FIR滤波器。所述滤波器和/或其系数 可以被包含在处理单元中和/或在存储器设备中。所述滤波器的抽头可 以被循环地使用。

在一个或多个实施例中，所述函数可以包括自数据分组的最后成 功接收以来所测量的时间差和丢失数据分组的数目。从而，所述听力 设备可以有利地补偿来自发送器的丢失数据分组的数目，因为丢失数 据分组的数目被包括在用于计算时间段的函数中。同样地，时间差可 以被包括在所述函数中。

所述函数包括在多个所测量的时间差上的平均数。从而，所述听 力设备可以有利地将时间差计算为在接收器的开始与来自发送器的数 据的接收的开始之间的多个所测量的时间差上的平均数。从而，波动 可以被平均掉。

其中所述函数包括在多个所测量的时间差上的平均数的助听器的 进一步优点是该听力设备可以针对第一数目的接收利用第一时间段并 且针对第二数目的接收利用第二时间段。例如，当滤波器尚未接收到 足够的时间差来计算足够精确的或适当的平均数时，则该听力设备可 以利用可以被预设的第一时间段。当滤波器已达到足够精度时，则该 助听器可以利用由滤波器所计算的平均值。在一个或多个实施例中， 所述听力设备可以使用作为第一和第二时间段的例如和的函数所计算 的时间段。

所述平均数可以选自包括算术平均值和几何平均值和调和平均值 及均方值的组。

所述滤波器可以被适配成针对第一数目的接收提供第一时间段并 且针对第二数目的接收提供第二时间段。

每当所述多个抽头已接收到时间差就可以计算所述平均数。

进一步公开了补偿无线接收器与发送器之间的频率差的方法。所 述方法包括：确定无线接收器的开始与来自发送器的对应数据分组的 接收之间的时间差；作为多个所测量的时间差的函数来确定时间段； 以及在来自发送器的后续数据分组的接收之前的时间段开始无线接收 器。

在所述方法中，函数可以包括自数据分组的最后成功接收以来所 测量的时间差和丢失数据分组的数目。

在所述方法中，函数可以包括在多个所测量的时间差上的平均数。

所述方法可以包括针对第一数目的接收提供第一时间段并且针对 第二数目的接收提供第二时间段。

所述方法可以包括当滤波器的每个抽头已经接收到时间差时计算 平均数。

所述方法及其实施例具有与所述听力设备相同的优点。

本发明的另外的优点和另外的实施例在下面被公开。

附图说明

图1示出包括第一听力设备和第二设备的听力设备系统的实施 例。

图2示出其中发送参与者Tx与接收参与者Rx不同步地发送数据 的实施例。

图3示出其中接收参与者与发送参与者之间的频率差被补偿的实 施例。

图4示出其中来自发送参与者的多个分组未被接收参与者接收到 的实施例。

图5示出其中接收参与者被适配成在发送参与者发送数据之前的 固定时间段δ开始其接收器的实施例。

图6示出用于确定Δ_avg的单元的实施例。

具体实施方式

在上文和下文中，听力设备可以选自包括助听器、听力假体等等 的组。听力设备的示例可以包括耳后（BTE）助听器、耳内（ITE）助 听器、相对于听力设备放置在外部的麦克风、将数据流式传输到听力 设备的设备等。

图1示出了包括第一听力设备110和第二设备120的听力设备系 统100的实施例。

在一个或多个实施例中，第二设备120可以选自包括第二听力设 备、移动电话、无绳电话、电视、将第一听力设备110安装到用户的 听力障碍的安装仪器、遥控器以及中间设备的组。

在一个或多个实施例中，中间设备可以为使用第一通信协议与第 一听力设备110并且使用另一通信协议与第三设备（未示出）进行通 信的设备。例如，中间设备可以在该中间设备与第三设备之间使用ISM 频带中的频带和具有低功率要求的类似蓝牙的协议（诸如通过引用结 合在此的US7,778,432中所公开的）以及没有低功率要求的标准蓝牙 协议来与第一听力设备110进行通信。例如，第一听力设备110可以 为助听器，而第三设备可以为具有蓝牙功能的移动电话，并且中间设 备可以使用低功率通信协议与助听器进行通信并且使用蓝牙协议与移 动电话进行通信来提供助听器与移动电话之间的通信。

在一个或多个实施例中，中间设备可以包括麦克风。

第一听力设备110和第二设备120可以经由如下文公开的无线网 络130而被通信地耦合。

第一听力设备110可以包括一个或多个麦克风111和至少一个换 能器112，诸如接收器112。此外，第一听力设备110可以包括诸如数 字信号处理器（DSP）的处理单元113。DSP113可以被通信地耦合到 麦克风111和接收器112。通信耦合可以经由线缆、印刷电路板（PCB） 或类似物来实现。

麦克风111可以接收被模拟至数字转换器（ADC，未示出）转换 成数字信号的音频信号。数字信号可以被从ADC传送到DSP113，从 而使得DSP能够修改该数字信号以适应听力设备110的用户的听力缺 陷。

经修改的数字信号可以被从DSP113传送到接收器112，所述接 收器112可以将经修改的数字信号转换成修改的音频信号。经修改的 音频信号可以经由接收器112朝用户的鼓膜发送。

听力设备110可以包括诸如易失性或非易失性存储器设备的存储 器设备115。

听力设备110和/或第二设备120可以包括相应的通信单元114、 124，诸如收发器即组合的发送器和接收器。在一个或多个实施例中， 听力设备110可以包括发送器114而第二设备120包括接收器124或 者反之亦然。在一个或多个实施例中，听力设备110可以包括收发器 114而第二设备120可以包括接收器124或者反之亦然。

相应的通信单元114、124可以例如经由PCB通信地耦合到相应 的天线118、128。

听力设备110和第二设备120可以经由相应的通信单元114、124 进行通信以便建立无线网络130。

在一个或多个实施例中，听力设备110和第二设备120可以使用 多个频率信道经由无线网络130通信。在一个或多个实施例中，频率 信道的数目可以为31个频率信道。在一个或多个实施例中，频率信道 的数目可以选自ISM（工业、科学以及医学）无线电频段。

通常，第一听力设备110的DSP113可以可能经由诸如ADC或 DAC的其它组件而被通信地耦合到第一听力设备110中的所有组件， 即时钟发生器117、一个或多个麦克风（经由ADC）、至少一个换能 器112（经由DAC）、通信单元114以及存储器设备115。耦合可以由 PCB等来提供。

在一个或多个实施例中，组件中的一个或多个的功能性可以被包 括在DSP113中。例如，存储器设备115可以被包含在DSP113中。

在一个或多个实施例中，第一听力设备110和第二设备120可以 包括相应的时钟发生器117、127，用于生成相应的时钟信号。

在一个或多个实施例中，第一听力设备110可以例如为经由无线 网络130从发送参与者例如第二设备120接收数据的接收参与者。在 另一实施例中，第二设备120可以例如为经由无线网络130从发送参 与者例如第一听力设备110接收数据的接收参与者。在一个或多个实 施例中，第一听力设备110和第二设备120可以例如为从发送参与者 例如广播系统等接收数据的接收参与者。在这个实施例中，第二设备 120可以为听力设备。

图2示出了其中发送参与者Tx与接收参与者Rx不同步地发送数 据的实施例。

在一个或多个实施例中，发送参与者和接收参与者的时钟发生器 都可以包括振荡器晶体，诸如石英晶体等。两个时钟发生器可以在（稍 微）不同的频率下操作，即使它们的振荡器晶体被假定为相同的。差 异可能由振荡器晶体的生产容差内的振荡器晶体变化引起。例如，一 个振荡器晶体可以以16MHz振荡而另一个振荡器晶体以 16.000025MHz振荡。这样的频率差在发送和接收期间可以产生问题， 因为发送和接收参与者可能在事件的定时上不一致，例如接收参与者 在从发送参与者的发送的末期开始接收。这样的频率差可以提供如图2 中所指示的情形，其中接收参与者的接收器在多个时隙1、2、3、4、5 等中与发送参与者的发送器不同步地被开启。

图3示出了其中接收参与者与发送参与者之间的频率差被补偿的 实施例。

为了补偿发送参与者的晶体振荡器与接收参与者的晶体振荡器之 间的频率差，接收参与者可以被适配成在发送参与者将诸如数据分组 的数据发送到接收参与者之前的时间段δ（见下文对δ的定义）开始 它的接收器112。

在一个或多个实施例中，接收参与者可以利用例如存储在接收参 与者的存储器设备115中（并且可能地同样在发送参与者中）的接收 协议。接收协议可以定义来自发送参与者的第一数据分组和后续第二 数据分组的传输之间的时间段。使用这个时间段，接收参与者的DSP 113可以基于关于数据分组被接收到的信息来计算后续数据分组什么 时候从发送参与者被发送。

例如，如果两个后续数据分组之间的时间段是1ms并且接收参与 者刚接收到数据分组，则接收参与者可以计算下一个数据分组将在1ms 中被接收。如果接收参与者的振荡器晶体以16MHz振荡，则在接收和 发送参与者的晶体振荡器是相同情况下，下一个数据分组应该在该振 荡器晶体的16000次振荡之后被接收。

修剪

在一个或多个实施例中，为了使接收参与者补偿接收参与者、相 应地发送参与者中的振荡器晶体之间的可能的差，接收参与者可以被 适配成使用Δ_avg和自数据分组的最后成功接收以来的丢失接收的数目 的函数，在发送参与者发送诸如数据分组的数据之前以最小可能的余 量来开始它的接收器112。所述函数可以是加法、乘法等。

Δ_avg可以为如下所述那样计算的滑动平均，参见等式（1）。对于 每个发送的数据分组，接收参与者可以通过时间段Δ_avg来补偿接收器 的开始。另外，接收参与者可以检测接收器112的开始和来自发送参 与者的数据什么时候被接收到之间的实际时间差Δ_i。因此，Δ_avg和Δ_i可以不同。

时间差Δ_i中的每一个都可以被存储在接收参与者的存储器设备 115中。接收参与者的DSP113可以对存储在存储设备115中的时间差 Δ_i计算滑动平均。该滑动平均可以被计算为

（1）${\Delta }_{\mathrm{avg}}=\frac{{\Sigma }_{i=1}^n{\Delta }_j}{n}.$

滑动平均Δ_avg可以被实现为包括若干抽头例如多个抽头的滤波 器。例如，该滑动平均可以被实现为包括诸如8个的多个抽头的滑动 平均FIR滤波器。

滤波器可以被包含在DSP113中和/或在存储器设备115中。

在一个或多个实施例中，n可以为表示包含Δ_i的滤波器中的存储 器元件或抽头的数目的计数器，即如果包含Δ_i的两个存储器元件/抽头 被包括在存储器设备115或滤波器中，则n=2。n可能受到分配用于存 储Δ_i的存储器设备/滤波器中的存储器元件/抽头的数目N限制，所述 数目N诸如32，即32个存储器元件/抽头被分配用于存储。

在一个或多个实施例中，存储器设备可以包含固定数目N个存储 器元件/抽头，例如32个存储器元件/抽头，其可以被循环地使用，即 使得第一个Δ_i（Δ₁）被存储在第一个存储器元件/抽头中，第二个Δ_i（Δ₂）被存储在第二个存储元件/抽头中，第n个Δ_i（Δ_n）被存储在 第n个存储元件/抽头中，第N+1个Δ_i（Δ_N+1）被存储在第一个存储器 元件/抽头中，第N+2个Δ_i（Δ_N+2）被存储在第二个存储器元件/抽头 中等等。

在一个或多个实施例中，每当N个存储器元件/抽头已经被存储在 存储器设备115或滤波器中，就计算该滑动平均。

在一个或多个实施例中，每当新的Δ_i被存储在存储器设备115或 滤波器的存储器元件/抽头中，就计算该滑动平均。

Δ_avg因此可以为在由接收参与者和发送参与者中的振荡器晶体之 间的频率差所引起的时间差上的平均数。

如在图3中所看到的，所累积的补偿量为其中j表示 数据分组数目。

图4示出了其中第一听力设备110与第二设备120之间的连接已 经在从发送参与者到接收参与者的许多数据分组中被中断的实施例。 在图中，两个数据分组（分组3和分组4）尚未被接收参与者接收到。

在这个实施例中，接收参与者被适配成利用针对其接收到数据分 组的最后计算的Δ_avg来补偿接收的开始。接收参与者可以对其中没有 数据分组被接收到的每个时隙利用最后计算的Δ_avg。发送参与者被假 定为以相同的速率发送数据，即在数据分组之间维持相同的间隔。

此外，在这个实施例中，当没有数据分组被接收到时不更新Δ_avg， 以及由此没有Δ_i被确定。

发明构思是接收参与者与发送参与者之间的定时差维持基本上不 变，即使来自发送参与者的一个或多个数据分组丢失了。这可能是由 于发送参与者的晶体振荡器与接收参与者的晶体振荡器之间的频率差 随着时间的推移例如在数秒内保持基本上不变的事实而导致的。

接收参与者可以继续使用例如一分钟的特定的时间段的Δ_avg进行 补偿。一分钟是在其期间期望待重建的丢失通信链路的恢复的合理的 时间段。

图5示出了其中接收参与者被适配成在发送参与者在第一数目F1 的传输中，例如在第一个数据分组或前两个数据分组或前N个数据分 组的传输中，将数据发送到接收参与者之前的固定时间段δ开始它的 接收器112的实施例。在一个或多个实施例中，传输的数目F1对应于 直到滑动平均滤波器已经完成为止即直到滑动平均滤波器中的抽头中 的每一个都已经接收到数据为止的时间（例如Δ_i）。

对于第一数目的传输F1中的每一个，接收参与者检测接收参与者 的接收器112的开始与通过发送参与者的传输的开始之间的时间差Δ _i。

如同上述，所述时间差Δ_i中的每一个都被存储在接收参与者的存 储器设备115中。接收参与者的DSP113对存储在存储器设备115中 的时间差Δ_i计算滑动平均。

在一个或多个实施例中，该滑动平均可以如上述等式1那样即在 固定时间段δ未被包括的情况下被计算。

可以根据振荡器晶体的规格来估计δ的最大值。因此，选择δ的 最大值确保了接收参与者将总是在发送参与者将数据发送到接收参与 者之前开始它的接收器。

作为示例，δ可以使用晶体振荡器的精度来估计。假定±60ppm （百万分之一）的精度，则16MHz的晶体振荡器能够从所规定的频率 最大地变化±960Hz。如果发送参与者的晶体振荡器偏离+960Hz即 16MHz+960Hz并且接收参与者的晶体振荡器偏离-960Hz即16MHz- 60Hz，则两个晶体振荡器之间的频率差是1920Hz。从而，晶体振荡器 之间的漂移是在其中每秒发送27个数据分组的传输方案 中，则晶体振荡器之间的最大漂移是约4.44μs，即每数据分组低于5μs。 因此，在这个示例中，δ可以被设置为5μs。在另一示例中，δ可以被 设置为50μs。

图6示出了用于确定Δ_avg的单元600的实施例。单元600可以包 括时钟发生器117、127，其例如可以以16MHz振荡。时钟发生器117、 127可以被连接到定时器22，所述定时器22对时钟周期的数目计数。 定时器22还被连接到存储器单元24，其最初可以配备有数目Δ_avg≤ δ。

当定时器22已计数了N个时钟周期时，信号26被供应给无线电 设备28，所述信号26触发无线电设备28的激活以便该无线电设备开 始“侦听”发送设备（图1中的120）。无线电设备28然后将比特流 提供给SOF（帧开始）相关器30，其能够识别给定“帧开始”比特消 息。在发送设备开始传输之前，这个比特流可能是无意义的。但当SOF 单元识别到“帧开始”比特消息时则锁存器触点32被激活（闭合）， 以致定时器22能够将值D写入到锁存器34。

值D可以为从在其已经发送了无线电设备28信号的开始的时间起 的定时器22计数。

单元600此外可以装配有MCU（微控制单元）36，所述MCU36 配备有软件程序。MCU36能够从锁存器34读取值D。

与SOF相关器30将信号发送到锁存器触点32基本上同时地，另 一中断信号38被发送到MCU36。这个中断信号38告诉MCU36开始 算法。该算法将存储在存储器单元24中的值例如上述D和N值用作为 输入，并且软件程序使用这些值来计算更新的Δ_avg，其被存储在存储 器单元24中。