无线声音传输系统和方法
【专利说明】无线声音传输系统和方法
[0001]本发明涉及一种用于将声音提供给至少一个用户的系统和方法，其中，将来自音频信号源(诸如用于捕获讲话者语音的麦克风)的音频信号经由无线链路发送至接收机单元(诸如用于助听器的音频接收机)，从该接收机单元将音频信号提供给用于刺激用户听觉的单元，诸如助听器扬声器。
[0002]通常来说，无线麦克风由教师用于在教室中教授听力受损的人(其中，将教师的无线麦克风捕获到的音频信号发送至正在聆听教师的听力受损的人所佩戴的多个接收机单元)、或者用于在若干人正在对听力受损的人讲话的情况下(例如，在专业会议中，其中，每个讲话者配备无线麦克风，并且听力受损的人利用接收机单元从所有无线麦克风接收音频信号)。另一个例子是音频导游业务，其中，导游使用无线麦克风。
[0003]无线音频系统的另一种应用是将发送单元设计为辅助监听设备的情况。在这种情况下，发送单元可以包括:用于捕获周围的声音、尤其是从靠近用户的讲话者捕获声音的无线麦克风、和/或到诸如移动电话这样的外部音频设备的网关；在这里发送单元通常仅用于将无线音频信号提供至由用户佩戴的接收机单元。
[0004]W0 2010/078435 A1涉及包括多个发送单元的通信系统，所述多个发送单元包括麦克风，用于捕获相应的讲话者语音，并且将音频信号数据分组发送至接收机单元，所述接收机单元可以经由插孔连接到耳机或助听器。发送单元和接收机单元构成使用伪随机序列跳频方案并具有主从式架构的无线网络，其中，每个帧中的某些时隙被单独地分给每一个发送单元，使得允许每个发送单元在其专用的时隙中发送音频信号并接收在余下时隙中发送的音频信号。主设备(master)可以在帧的某个时隙中发送同步信息数据。每个音频数据分组在三个专用的时隙中被冗余地发送三次，而接收机单元在接收到音频数据分组的正确副本之前仅监听，因此，当已经正确地接收第一副本时，接收机单元不会监听冗余副本。
[0005]工作在相同频带(诸如2.4GHz ISM频带)的无线设备之间的干扰可能是一个问题。一般地，无线设备可能作为总是使用相同频率进行分组传输的静态频率干扰源(诸如WiFi设备)、或者作为使用从传输信道的列表中随机地选择的不同传输信道的跳频干扰源(诸如蓝牙设备)。在自适应跳频(AFH)中，通过移除干扰信道以便最小化干扰、并且通过一旦被移除的信道不再干扰则将其最终再次重新插入来定期地更新这样的信道列表。
[0006]W0 2012/002978 A1涉及用于使用AFH算法的移动电话的无线头戴式耳机，其中，不仅在将接收分组的频率上、还在一个或多个相邻频率/信道上通过确定RSSI (接收信号强度指示符)来检测宽带干扰源。
[0007]US 7，995，687 B2涉及使用AFH算法的蓝牙网络，其中，测量RSSI，同时可选地一起测量所接收的分组的比特错误率。
[0008]US 7，684，464 B2同样涉及使用AFH算法的蓝牙网络，其中，从RSSI和分组错误率测量确定的信道度量被过滤(filter)，以便移除指示跳频干扰的信道度量，使得仅保留指示静态频率干扰的信道度量。将RSSI与阈值比较。过滤包括形成信道块(channel block)。
[0009]US 8,218,487 B2涉及使用Α??算法的蓝牙网络，其中，RSSI和比特错误率二者用于信道分类。
[0010]US 7，529，288 B2涉及使用AFH算法的蓝牙网络，其中，数据分组错误率和/或比特错误率被用于信道分类。
[0011]US 2012/0076173 A1涉及使用AFH算法的蓝牙网络，其中，确定功率谱密度以及将其与固定阈值进行比较以用于信道分类。
[0012]本发明的目的是提供一种使用跳频的无线声音传输系统和方法，其中，对静态干扰源的干扰应当被最小化。
[0013]根据本发明，该目的分别由权利要求1中限定的系统和由权利要求27中限定的方法来实现。
[0014]本发明有利之处在于，通过对被测量的信道业务值的分析，可以实现关于跳频干扰源与静态干扰源之间的区别的显著地高可靠性，使得可以容易地滤除跳频干扰源的干扰成分，其中，对被测量的信道业务值的分析包括对最大值与平均值(二者均从所述被测量的信道业务值推导得来)的比较。在没有跳频干扰源的情况下，诸如当仅有的干扰源是WiFi系统时，对最大值与平均值的比较也提供了关于对静态干扰源的检测的显著的高可靠性，即使静态干扰产生的业务量较低。
[0015]在从属权利要求中限定了本发明的优选实施例。
[0016]在下文中，将参照附图来说明本发明的例子，其中:
[0017]图1是可以与根据本发明的系统一起使用的音频部件的示意图；
[0018]图2至图4是根据本发明的系统的各个例子的使用的示意图；
[0019]图5是将与本发明一起使用的发送单元的例子的框图；
[0020]图6是将与本发明一起使用的接收机单元的例子的框图；
[0021]图7是本发明的数字链路的TDMA帧结构的例子；
[0022]图8是在根据本发明的系统中使用的数字链路的协议的例子的图解；
[0023]图9示出了当存在静态干扰源和跳频干扰源二者时，将被根据本发明的系统使用的40个信道的集合中的每个传输信道中的所测量的业务量百分比的例子；
[0024]图10示出了图9的业务量百分比相比在利用7信道过滤器过滤之前(柱形图)和之后(实线)的所有信道的平均值的正偏差的例子；
[0025]图11示出了与图9类似的图，但是其中，存在若干跳频干扰源，而不存在静态干扰源；
[0026]图12示出了针对图11的例子的、与图10类似的图；
[0027]图13是将与本发明一起使用的信道感测算法(左手侧)的例子和遮蔽决定算法(右手侧)的例子的流程图；以及
[0028]图14是将与本发明一起使用的信道感测算法的实际应用的示意图解。
[0029]如图1所示，在根据本发明的系统的发送侧使用的设备可以例如是:讲话者在房间中针对听众使用的无线麦克风；具有集成的或电缆连接式的麦克风的音频发射机，用于由教师在教室中针对听觉受损的儿童/学生所使用；声响式报警系统，例如门铃、火警或婴儿监视器；音频或视频播放机；电视设备；电话设备；到诸如移动电话、音乐播放器的音频源的网关等。发送设备包括身体佩戴的设备以及固定设备。接收机侧的设备包括头戴耳机、各种助听器、听筒(例如工作室应用中的或用于隐蔽的通信系统的提示设备)、以及扬声器系统(诸如听众扬声器系统)。接收机设备可以用于听觉受损的人或听觉正常的人。在接收机侧还可以使用网关，该网关将经由数字链路接收的音频信号中继到另一个包括刺激单元的设备。
[0030]该系统可以包括在发送侧的多个设备和在接收机侧的多个设备，用于通常以主从拓扑结构的方式实现网络架构。
[0031]发送单元通常包括或连接到用于捕获音频信号的麦克风，该麦克风通常由用户佩戴，用户的语音经由无线音频链路被发送至接收机单元。
[0032]接收机单元通常经由音靴(aud1 shoe)连接到助听器或集成于助听器内。
[0033]除了音频信号之外，还在发送单元和接收机单元之间双向发送控制数据。这样的控制数据可以包括，例如，音量控制或关于接收机单元或连接到接收机单元的设备的状况(例如，电池状态和参数设定)的查询。
[0034]在图2中，示意性地示出了典型的使用情况，其中，教师11在教室中使用包括麦克风17的身体佩戴式发送单元10，以经由数字链路12将与教师语音对应的音频信号发送至多个接收机单元14，该多个接收机单元14集成于由听觉受损的儿童/学生13佩戴的助听器16内或连接到该助听器16。数字链路12还用于在发送单元10与接收机单元14之间交换控制数据。通常，以广播模式使用发送单元10，即，将同一信号发送至所有的接收机单元14ο
[0035]图3中示出了另一典型的使用情况，其中，由佩戴连接到助听器16或集成于助听器16内的接收机单元14的听觉受损的人13使用具有集成麦克风的发送单元10，以捕获向人13讲话的人11的语音。所捕获的音频信号经由数字链路12被发送至接收机单元14。
[0036]图4中示出了对图3的使用情况的修改，其中，将发送单元10用作中继器，以将从远程发送单元110接收的音频信号中继到听觉受损的人13的接收机单元14。远程发送单元110由讲话者11佩戴并包括用于捕获讲话者11的语音的麦克风，从而充当配对麦克风。
[0037]根据图2至图4所示实施例的变形，可以将接收机单元14设计为包括发射机的颈部佩戴设备，该发射机用于经由感应链路将所接收的音频信号发送至耳部佩戴的设备，例如助听器。
[0038]发送单元10、110可以包括音频输入端，该音频输入端用于连接到作为外部音频信号源的音频设备，例如移动电话、FM收音机、音乐播放器、电话或TV设备。
[0039]在每种这样的使用情况中，发送单元10通常包括用于在由麦克风捕获的音频信号被发送之前对其进行处理的音频信号处理单元(图2至图4中未示出)。
[0040]在图5中示出了发送单元10的例子，其包括用于从相应的讲话者11的语音中捕获音频信号的麦克风布置17、用于处理所捕获的音频信号的音频信号处理单