無線聲音傳輸系統(tǒng)和方法
【專利說明】無線聲音傳輸系統(tǒng)和方法
[0001]本發(fā)明涉及一種用于將聲音提供給至少一個用戶的系統(tǒng)和方法，其中，將來自音頻信號源(諸如用于捕獲講話者語音的麥克風)的音頻信號經(jīng)由無線鏈路發(fā)送至接收機單元(諸如用于助聽器的音頻接收機)，從該接收機單元將音頻信號提供給用于刺激用戶聽覺的單元，諸如助聽器揚聲器。
[0002]通常來說，無線麥克風由教師用于在教室中教授聽力受損的人(其中，將教師的無線麥克風捕獲到的音頻信號發(fā)送至正在聆聽教師的聽力受損的人所佩戴的多個接收機單元)、或者用于在若干人正在對聽力受損的人講話的情況下(例如，在專業(yè)會議中，其中，每個講話者配備無線麥克風，并且聽力受損的人利用接收機單元從所有無線麥克風接收音頻信號)。另一個例子是音頻導游業(yè)務，其中，導游使用無線麥克風。
[0003]無線音頻系統(tǒng)的另一種應用是將發(fā)送單元設計為輔助監(jiān)聽設備的情況。在這種情況下，發(fā)送單元可以包括:用于捕獲周圍的聲音、尤其是從靠近用戶的講話者捕獲聲音的無線麥克風、和/或到諸如移動電話這樣的外部音頻設備的網(wǎng)關；在這里發(fā)送單元通常僅用于將無線音頻信號提供至由用戶佩戴的接收機單元。
[0004]W0 2010/078435 A1涉及包括多個發(fā)送單元的通信系統(tǒng)，所述多個發(fā)送單元包括麥克風，用于捕獲相應的講話者語音，并且將音頻信號數(shù)據(jù)分組發(fā)送至接收機單元，所述接收機單元可以經(jīng)由插孔連接到耳機或助聽器。發(fā)送單元和接收機單元構(gòu)成使用偽隨機序列跳頻方案并具有主從式架構(gòu)的無線網(wǎng)絡，其中，每個幀中的某些時隙被單獨地分給每一個發(fā)送單元，使得允許每個發(fā)送單元在其專用的時隙中發(fā)送音頻信號并接收在余下時隙中發(fā)送的音頻信號。主設備(master)可以在幀的某個時隙中發(fā)送同步信息數(shù)據(jù)。每個音頻數(shù)據(jù)分組在三個專用的時隙中被冗余地發(fā)送三次，而接收機單元在接收到音頻數(shù)據(jù)分組的正確副本之前僅監(jiān)聽，因此，當已經(jīng)正確地接收第一副本時，接收機單元不會監(jiān)聽冗余副本。
[0005]工作在相同頻帶(諸如2.4GHz ISM頻帶)的無線設備之間的干擾可能是一個問題。一般地，無線設備可能作為總是使用相同頻率進行分組傳輸?shù)撵o態(tài)頻率干擾源(諸如WiFi設備)、或者作為使用從傳輸信道的列表中隨機地選擇的不同傳輸信道的跳頻干擾源(諸如藍牙設備)。在自適應跳頻(AFH)中，通過移除干擾信道以便最小化干擾、并且通過一旦被移除的信道不再干擾則將其最終再次重新插入來定期地更新這樣的信道列表。
[0006]W0 2012/002978 A1涉及用于使用AFH算法的移動電話的無線頭戴式耳機，其中，不僅在將接收分組的頻率上、還在一個或多個相鄰頻率/信道上通過確定RSSI (接收信號強度指示符)來檢測寬帶干擾源。
[0007]US 7，995，687 B2涉及使用AFH算法的藍牙網(wǎng)絡，其中，測量RSSI，同時可選地一起測量所接收的分組的比特錯誤率。
[0008]US 7，684，464 B2同樣涉及使用AFH算法的藍牙網(wǎng)絡，其中，從RSSI和分組錯誤率測量確定的信道度量被過濾(filter)，以便移除指示跳頻干擾的信道度量，使得僅保留指示靜態(tài)頻率干擾的信道度量。將RSSI與閾值比較。過濾包括形成信道塊(channel block)。
[0009]US 8,218,487 B2涉及使用Α??算法的藍牙網(wǎng)絡，其中，RSSI和比特錯誤率二者用于信道分類。
[0010]US 7，529，288 B2涉及使用AFH算法的藍牙網(wǎng)絡，其中，數(shù)據(jù)分組錯誤率和/或比特錯誤率被用于信道分類。
[0011]US 2012/0076173 A1涉及使用AFH算法的藍牙網(wǎng)絡，其中，確定功率譜密度以及將其與固定閾值進行比較以用于信道分類。
[0012]本發(fā)明的目的是提供一種使用跳頻的無線聲音傳輸系統(tǒng)和方法，其中，對靜態(tài)干擾源的干擾應當被最小化。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，該目的分別由權(quán)利要求1中限定的系統(tǒng)和由權(quán)利要求27中限定的方法來實現(xiàn)。
[0014]本發(fā)明有利之處在于，通過對被測量的信道業(yè)務值的分析，可以實現(xiàn)關于跳頻干擾源與靜態(tài)干擾源之間的區(qū)別的顯著地高可靠性，使得可以容易地濾除跳頻干擾源的干擾成分，其中，對被測量的信道業(yè)務值的分析包括對最大值與平均值(二者均從所述被測量的信道業(yè)務值推導得來)的比較。在沒有跳頻干擾源的情況下，諸如當僅有的干擾源是WiFi系統(tǒng)時，對最大值與平均值的比較也提供了關于對靜態(tài)干擾源的檢測的顯著的高可靠性，即使靜態(tài)干擾產(chǎn)生的業(yè)務量較低。
[0015]在從屬權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0016]在下文中，將參照附圖來說明本發(fā)明的例子，其中:
[0017]圖1是可以與根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)一起使用的音頻部件的示意圖；
[0018]圖2至圖4是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的各個例子的使用的示意圖；
[0019]圖5是將與本發(fā)明一起使用的發(fā)送單元的例子的框圖；
[0020]圖6是將與本發(fā)明一起使用的接收機單元的例子的框圖；
[0021]圖7是本發(fā)明的數(shù)字鏈路的TDMA幀結(jié)構(gòu)的例子；
[0022]圖8是在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中使用的數(shù)字鏈路的協(xié)議的例子的圖解；
[0023]圖9示出了當存在靜態(tài)干擾源和跳頻干擾源二者時，將被根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)使用的40個信道的集合中的每個傳輸信道中的所測量的業(yè)務量百分比的例子；
[0024]圖10示出了圖9的業(yè)務量百分比相比在利用7信道過濾器過濾之前(柱形圖)和之后(實線)的所有信道的平均值的正偏差的例子；
[0025]圖11示出了與圖9類似的圖，但是其中，存在若干跳頻干擾源，而不存在靜態(tài)干擾源；
[0026]圖12示出了針對圖11的例子的、與圖10類似的圖；
[0027]圖13是將與本發(fā)明一起使用的信道感測算法(左手側(cè))的例子和遮蔽決定算法(右手側(cè))的例子的流程圖；以及
[0028]圖14是將與本發(fā)明一起使用的信道感測算法的實際應用的示意圖解。
[0029]如圖1所示，在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的發(fā)送側(cè)使用的設備可以例如是:講話者在房間中針對聽眾使用的無線麥克風；具有集成的或電纜連接式的麥克風的音頻發(fā)射機，用于由教師在教室中針對聽覺受損的兒童/學生所使用；聲響式報警系統(tǒng)，例如門鈴、火警或嬰兒監(jiān)視器；音頻或視頻播放機；電視設備；電話設備；到諸如移動電話、音樂播放器的音頻源的網(wǎng)關等。發(fā)送設備包括身體佩戴的設備以及固定設備。接收機側(cè)的設備包括頭戴耳機、各種助聽器、聽筒(例如工作室應用中的或用于隱蔽的通信系統(tǒng)的提示設備)、以及揚聲器系統(tǒng)(諸如聽眾揚聲器系統(tǒng))。接收機設備可以用于聽覺受損的人或聽覺正常的人。在接收機側(cè)還可以使用網(wǎng)關，該網(wǎng)關將經(jīng)由數(shù)字鏈路接收的音頻信號中繼到另一個包括刺激單元的設備。
[0030]該系統(tǒng)可以包括在發(fā)送側(cè)的多個設備和在接收機側(cè)的多個設備，用于通常以主從拓撲結(jié)構(gòu)的方式實現(xiàn)網(wǎng)絡架構(gòu)。
[0031]發(fā)送單元通常包括或連接到用于捕獲音頻信號的麥克風，該麥克風通常由用戶佩戴，用戶的語音經(jīng)由無線音頻鏈路被發(fā)送至接收機單元。
[0032]接收機單元通常經(jīng)由音靴(aud1 shoe)連接到助聽器或集成于助聽器內(nèi)。
[0033]除了音頻信號之外，還在發(fā)送單元和接收機單元之間雙向發(fā)送控制數(shù)據(jù)。這樣的控制數(shù)據(jù)可以包括，例如，音量控制或關于接收機單元或連接到接收機單元的設備的狀況(例如，電池狀態(tài)和參數(shù)設定)的查詢。
[0034]在圖2中，示意性地示出了典型的使用情況，其中，教師11在教室中使用包括麥克風17的身體佩戴式發(fā)送單元10，以經(jīng)由數(shù)字鏈路12將與教師語音對應的音頻信號發(fā)送至多個接收機單元14，該多個接收機單元14集成于由聽覺受損的兒童/學生13佩戴的助聽器16內(nèi)或連接到該助聽器16。數(shù)字鏈路12還用于在發(fā)送單元10與接收機單元14之間交換控制數(shù)據(jù)。通常，以廣播模式使用發(fā)送單元10，即，將同一信號發(fā)送至所有的接收機單元14ο
[0035]圖3中示出了另一典型的使用情況，其中，由佩戴連接到助聽器16或集成于助聽器16內(nèi)的接收機單元14的聽覺受損的人13使用具有集成麥克風的發(fā)送單元10，以捕獲向人13講話的人11的語音。所捕獲的音頻信號經(jīng)由數(shù)字鏈路12被發(fā)送至接收機單元14。
[0036]圖4中示出了對圖3的使用情況的修改，其中，將發(fā)送單元10用作中繼器，以將從遠程發(fā)送單元110接收的音頻信號中繼到聽覺受損的人13的接收機單元14。遠程發(fā)送單元110由講話者11佩戴并包括用于捕獲講話者11的語音的麥克風，從而充當配對麥克風。
[0037]根據(jù)圖2至圖4所示實施例的變形，可以將接收機單元14設計為包括發(fā)射機的頸部佩戴設備，該發(fā)射機用于經(jīng)由感應鏈路將所接收的音頻信號發(fā)送至耳部佩戴的設備，例如助聽器。
[0038]發(fā)送單元10、110可以包括音頻輸入端，該音頻輸入端用于連接到作為外部音頻信號源的音頻設備，例如移動電話、FM收音機、音樂播放器、電話或TV設備。
[0039]在每種這樣的使用情況中，發(fā)送單元10通常包括用于在由麥克風捕獲的音頻信號被發(fā)送之前對其進行處理的音頻信號處理單元(圖2至圖4中未示出)。
[0040]在圖5中示出了發(fā)送單元10的例子，其包括用于從相應的講話者11的語音中捕獲音頻信號的麥克風布置17、用于處理所捕獲的音頻信號的音頻信號處理單