無(wú)線聲音傳輸系統(tǒng)和方法
【專利說(shuō)明】無(wú)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(gè)用戶的系統(tǒng)和方法，其中，將來(lái)自音頻信號(hào)源(諸如用于捕獲講話者語(yǔ)音的麥克風(fēng))的音頻信號(hào)經(jīng)由無(wú)線鏈路發(fā)送至接收機(jī)單元(諸如用于助聽器的音頻接收機(jī))，從該接收機(jī)單元將音頻信號(hào)提供給用于刺激用戶聽覺的單元，諸如助聽器揚(yáng)聲器。
[0002]通常來(lái)說(shuō)，無(wú)線麥克風(fēng)由教師用于在教室中教授聽力受損的人(其中，將教師的無(wú)線麥克風(fēng)捕獲到的音頻信號(hào)發(fā)送至正在聆聽教師的聽力受損的人所佩戴的多個(gè)接收機(jī)單元)、或者用于在若干人正在對(duì)聽力受損的人講話的情況下(例如，在專業(yè)會(huì)議中，其中，每個(gè)講話者配備無(wú)線麥克風(fēng)，并且聽力受損的人利用接收機(jī)單元從所有無(wú)線麥克風(fēng)接收音頻信號(hào))。另一個(gè)例子是音頻導(dǎo)游業(yè)務(wù)，其中，導(dǎo)游使用無(wú)線麥克風(fēng)。
[0003]無(wú)線音頻系統(tǒng)的另一種應(yīng)用是將發(fā)送單元設(shè)計(jì)為輔助監(jiān)聽設(shè)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(wú)線麥克風(fēng)、和/或到諸如移動(dòng)電話這樣的外部音頻設(shè)備的網(wǎng)關(guān)；在這里發(fā)送單元通常僅用于將無(wú)線音頻信號(hào)提供至由用戶佩戴的接收機(jī)單元。
[0004]W0 2010/078435 A1涉及包括多個(gè)發(fā)送單元的通信系統(tǒng)，所述多個(gè)發(fā)送單元包括麥克風(fēng)，用于捕獲相應(yīng)的講話者語(yǔ)音，并且將音頻信號(hào)數(shù)據(jù)分組發(fā)送至接收機(jī)單元，所述接收機(jī)單元可以經(jīng)由插孔連接到耳機(jī)或助聽器。發(fā)送單元和接收機(jī)單元構(gòu)成使用偽隨機(jī)序列跳頻方案并具有主從式架構(gòu)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，其中，每個(gè)幀中的某些時(shí)隙被單獨(dú)地分給每一個(gè)發(fā)送單元，使得允許每個(gè)發(fā)送單元在其專用的時(shí)隙中發(fā)送音頻信號(hào)并接收在余下時(shí)隙中發(fā)送的音頻信號(hào)。主設(shè)備(master)可以在幀的某個(gè)時(shí)隙中發(fā)送同步信息數(shù)據(jù)。每個(gè)音頻數(shù)據(jù)分組在三個(gè)專用的時(shí)隙中被冗余地發(fā)送三次，而接收機(jī)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(dāng)已經(jīng)正確地接收第一副本時(shí)，接收機(jī)單元不會(huì)監(jiān)聽冗余副本。
[0005]工作在相同頻帶(諸如2.4GHz ISM頻帶)的無(wú)線設(shè)備之間的干擾可能是一個(gè)問(wèn)題。一般地，無(wú)線設(shè)備可能作為總是使用相同頻率進(jìn)行分組傳輸?shù)撵o態(tài)頻率干擾源(諸如WiFi設(shè)備)、或者作為使用從傳輸信道的列表中隨機(jī)地選擇的不同傳輸信道的跳頻干擾源(諸如藍(lán)牙設(shè)備)。在自適應(yīng)跳頻(AFH)中，通過(guò)移除干擾信道以便最小化干擾、并且通過(guò)一旦被移除的信道不再干擾則將其最終再次重新插入來(lái)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(dòng)電話的無(wú)線頭戴式耳機(jī)，其中，不僅在將接收分組的頻率上、還在一個(gè)或多個(gè)相鄰頻率/信道上通過(guò)確定RSSI (接收信號(hào)強(qiáng)度指示符)來(lái)檢測(cè)寬帶干擾源。
[0007]US 7，995，687 B2涉及使用AFH算法的藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)，其中，測(cè)量RSSI，同時(shí)可選地一起測(cè)量所接收的分組的比特錯(cuò)誤率。
[0008]US 7，684，464 B2同樣涉及使用AFH算法的藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)，其中，從RSSI和分組錯(cuò)誤率測(cè)量確定的信道度量被過(guò)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(guò)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(lán)牙網(wǎng)絡(luò)，其中，RSSI和比特錯(cuò)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(lán)牙網(wǎng)絡(luò)，其中，數(shù)據(jù)分組錯(cuò)誤率和/或比特錯(cuò)誤率被用于信道分類。
[0011]US 2012/0076173 A1涉及使用AFH算法的藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)，其中，確定功率譜密度以及將其與固定閾值進(jìn)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(wú)線聲音傳輸系統(tǒng)和方法，其中，對(duì)靜態(tài)干擾源的干擾應(yīng)當(dāng)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(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0014]本發(fā)明有利之處在于，通過(guò)對(duì)被測(cè)量的信道業(yè)務(wù)值的分析，可以實(shí)現(xiàn)關(guān)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(duì)被測(cè)量的信道業(yè)務(wù)值的分析包括對(duì)最大值與平均值(二者均從所述被測(cè)量的信道業(yè)務(wù)值推導(dǎo)得來(lái))的比較。在沒有跳頻干擾源的情況下，諸如當(dāng)僅有的干擾源是WiFi系統(tǒng)時(shí)，對(duì)最大值與平均值的比較也提供了關(guān)于對(duì)靜態(tài)干擾源的檢測(cè)的顯著的高可靠性，即使靜態(tài)干擾產(chǎn)生的業(yè)務(wù)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(shí)施例。
[0016]在下文中，將參照附圖來(lái)說(shuō)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(gè)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(jī)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(dāng)存在靜態(tài)干擾源和跳頻干擾源二者時(shí)，將被根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)使用的40個(gè)信道的集合中的每個(gè)傳輸信道中的所測(cè)量的業(yè)務(wù)量百分比的例子；
[0024]圖10示出了圖9的業(yè)務(wù)量百分比相比在利用7信道過(guò)濾器過(guò)濾之前(柱形圖)和之后(實(shí)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(duì)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(cè)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(cè)算法的實(shí)際應(yīng)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(shè)備可以例如是:講話者在房間中針對(duì)聽眾使用的無(wú)線麥克風(fēng)；具有集成的或電纜連接式的麥克風(fēng)的音頻發(fā)射機(jī)，用于由教師在教室中針對(duì)聽覺受損的兒童/學(xué)生所使用；聲響式報(bào)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(jī)；電視設(shè)備；電話設(shè)備；到諸如移動(dòng)電話、音樂播放器的音頻源的網(wǎng)關(guān)等。發(fā)送設(shè)備包括身體佩戴的設(shè)備以及固定設(shè)備。接收機(jī)側(cè)的設(shè)備包括頭戴耳機(jī)、各種助聽器、聽筒(例如工作室應(yīng)用中的或用于隱蔽的通信系統(tǒng)的提示設(shè)備)、以及揚(yáng)聲器系統(tǒng)(諸如聽眾揚(yáng)聲器系統(tǒng))。接收機(jī)設(shè)備可以用于聽覺受損的人或聽覺正常的人。在接收機(jī)側(cè)還可以使用網(wǎng)關(guān)，該網(wǎng)關(guān)將經(jīng)由數(shù)字鏈路接收的音頻信號(hào)中繼到另一個(gè)包括刺激單元的設(shè)備。
[0030]該系統(tǒng)可以包括在發(fā)送側(cè)的多個(gè)設(shè)備和在接收機(jī)側(cè)的多個(gè)設(shè)備，用于通常以主從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)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(hào)的麥克風(fēng)，該麥克風(fēng)通常由用戶佩戴，用戶的語(yǔ)音經(jīng)由無(wú)線音頻鏈路被發(fā)送至接收機(jī)單元。
[0032]接收機(jī)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(hào)之外，還在發(fā)送單元和接收機(jī)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(guān)于接收機(jī)單元或連接到接收機(jī)單元的設(shè)備的狀況(例如，電池狀態(tài)和參數(shù)設(shè)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(fēng)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(yǔ)音對(duì)應(yīng)的音頻信號(hào)發(fā)送至多個(gè)接收機(jī)單元14，該多個(gè)接收機(jī)單元14集成于由聽覺受損的兒童/學(xué)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(jī)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(hào)發(fā)送至所有的接收機(jī)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(jī)單元14的聽覺受損的人13使用具有集成麥克風(fēng)的發(fā)送單元10，以捕獲向人13講話的人11的語(yǔ)音。所捕獲的音頻信號(hào)經(jīng)由數(shù)字鏈路12被發(fā)送至接收機(jī)單元14。
[0036]圖4中示出了對(duì)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(yuǎn)程發(fā)送單元110接收的音頻信號(hào)中繼到聽覺受損的人13的接收機(jī)單元14。遠(yuǎn)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(yǔ)音的麥克風(fēng)，從而充當(dāng)配對(duì)麥克風(fēng)。
[0037]根據(jù)圖2至圖4所示實(shí)施例的變形，可以將接收機(jī)單元14設(shè)計(jì)為包括發(fā)射機(jī)的頸部佩戴設(shè)備，該發(fā)射機(jī)用于經(jīng)由感應(yīng)鏈路將所接收的音頻信號(hào)發(fā)送至耳部佩戴的設(shè)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(hào)源的音頻設(shè)備，例如移動(dòng)電話、FM收音機(jī)、音樂播放器、電話或TV設(shè)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(fēng)捕獲的音頻信號(hào)被發(fā)送之前對(duì)其進(jìn)行處理的音頻信號(hào)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(yīng)的講話者11的語(yǔ)音中捕獲音頻信號(hào)的麥克風(fēng)布置17、用于處理所捕獲的音頻信號(hào)的音頻信號(hào)處理單