專利名稱：：包括匹配濾波器的助聽器系統及測量方法
技術領域：
：本發明涉及提高助聽器(HA，在下文中也稱為"聽力設備"(HI))的信噪比。本發明還涉及進行臨界增益測量的方法。本發明尤其涉及助聽器系統、相應方法及使用。例如，本發明可用于與擬合軟件協同定制助聽器參數和/或用于提高所檢測或所測量信號的信噪比。10
背景技術：
：信號檢測和測量在聽力設備的應用中扮演重要角色。其中，信號檢測和測量使我們能收集關于佩戴聽力設備的不同聲環境的信息，從而評估聽力設備性能、收集特定用戶聽力設備調節所需要的數據、及15在修理后驗證聽力設備運行正常。有時聽力設備本身可執行所有或部分測量過程。使用聽力設備而不是外部裝置執行測量通常帶來顯而易見的好處，如測量所謂的反饋獨特閾值(也稱為"臨界增益")的情況。反饋獨特閾值是為減少不想要的嘯聲而應考慮的增益限制的度量，且該閾值對每一聽力設備擬20合均是唯一的。在測量反饋獨特閾值的現有解決方案中，由聽力設備的傳聲器拾取聲測試信號并直接饋入電平計或類似裝置(參看M.Bertges-Reber,Boundariesofrealopenfittings:Clinicalexperiences,HearingReview,Vol.13,No.2,2006年2月，44-47頁)。在存在背景噪聲的情況下這25樣的過程不準確。也不可能在所有情況下均消除背景噪聲，因為這些測量必須在佩戴聽力設備時進行。有兩個主要原因導致這樣的過程不準確，這兩個原因均與將要測量的信號和不想要的背景噪聲之間的比(信噪比)有關-背景噪聲可能非常嘈雜，從而導致很差的信噪比。6-為了避免信號對聽力設備佩戴者形成不舒適地大聲，可能需要限制聲測試信號的輸出電平。這也影響信噪比。本發明解決上述引起測量不準確的可能原因。5
發明內容總體思想是將"匹配濾波器"概念(取自電信工程學)應用于聽力設備(HI)中的音頻處理，特別集中在-檢測已知波形的信號；禾口/或-測量具有已知波形的信號的信號電平。10匹配濾波器能夠從噪聲識別已知波形的信號，即使信噪比非常差也可以，參看W丄.Melvin，IEEEA&ESystemsMagazine,Vol.19，No.1,2004年1月，19-35頁或者G丄.Turin,IRETransactionsonInformationTheory,Vol.6,No.3,1960年6月，311-329頁。匹配濾波器的模擬和數字實施的比較在下文中給出Hahm,M.D.;Friedman,15E.G.;Titlebaum，E丄.AComparisonofAnalogandDigitalCircuitImplementationsofLowPowerMatchedFiltersforUseinPortableWirelessCommunicationTerminals,IEEETransactionsonCircuitsandSystems—II,Volume44,Issue6,1997年6月，498—506頁。理想化的匹配濾波器是具有一個輸入和一個輸出的無延遲線性20時間不變性系統。當匹配給定波形S(t)時，理想的匹配濾波器具有等于S(-t)的脈沖響應。因此，濾波器的輸出通過將其輸入信號與給定波形S(t)交叉相關產生。這意味著對于輸入S(t)，濾波器輸出S(t)的自相關函數。然而，該濾波器衰減具有不同于s(t)波形的所有信號。如果s(t)為濾波器的輸入信號，則可以通過將匹配濾波器的輸出饋入電平25計而測量其電平。該濾波器衰減背景噪聲，從而提高測量準確性。理想的匹配濾波器是無關聯系統，且不可能實現。然而，可以通過引入時間延遲而足夠接近理想化匹配濾波器，如果S(t)具有周期性，可通過限制與其關聯的信號長度進行。可以使用開窗技術產生足夠短的S(t)片段，該片段與濾波器的輸入信號關聯。7在下文中，術語"匹配濾波器"指接近理想化匹配濾波器的可行實施。本發明的目標在于相比于現有技術解決方案提高將要測量的或聽力設備中檢測到的信號的信噪比。5本發明的目標通過下面描述的發明方案實現。助聽器系統本發明的目標由助聽器系統實現，其包括用于將包括已知波形的信息信號部分和背景噪聲部分的輸入聲信號轉換為電模擬輸入信號的輸入變換器，可選地還包括用于將所述電輸入信號轉換為數字輸入10信號的A/D轉換器，及包括接收所述模擬或數字輸入信號的匹配濾波器，該匹配濾波器被優化以改善從有噪聲輸入信號識別所述信息信號部分。有噪聲輸入信號指源自輸入聲信號的所述電輸入信號，所述輸入聲信號包括與背景噪聲和來自助聽器本身的聲輸出的聲反饋混合的信息信號(感興趣信號)，背景噪聲可能來自自然(如話音)或15人為(如機器)源。在本文中，術語"波形"意為描述信號的瞬時振幅的時間對有限時間間隔的函數。在實踐中，有限時間間隔的延伸與所涉及應用有關，無論系統處于測量情形還是正常配置情形均是如此。在實施例中，有限時間間隔為0.2毫秒到20毫秒之間的范圍，如1毫秒。20本發明的優點在于提供用于提高助聽器的信噪比的備選方案。在實施例中，助聽器系統包括信號通道，該信號通道包括用于處理數字輸入信號(至少使數字輸入信號適于用戶的聽力情況)及提供處理后輸出信號的信號處理單元。信號通道(也稱為正向通道)包括由輸入變換器拾取的、將由信號處理單元處理的信號及用于處理所述25信號以(如經輸出變換器)呈現為適合用戶需要的音頻信號的元件。在實施例中，助聽器系統包括用于將處理后輸出信號轉換為模擬電輸出信號的D/A轉換器。預定的采樣率如5-20kHz之間的采樣率可用于相對包括特定時間點的值的時間產生振幅的數字化信號值的幀，對應于n.(l/fs)，其中fs為采樣頻率，n=l，2,3,…。在實施例中，電輸入信號被拆分為進行個別處理的多個頻帶(如4、8、16或更多個)。在實施例中，所考慮的頻率范圍在0和20kHz之間，如在10Hz和10kHz之間。在實施例中，對每一頻帶(及對每一頻帶值的多個離散頻率)均產生振幅對時間的數字化值的幀，從而產生數字時頻矩陣。5在實施例中，助聽器系統包括輸出變換器，如接收器，用于將數字或模擬電輸出信號轉換為輸出聲信號。在實施例中，助聽器系統包括用于產生預定源信號s(t)的信號發生器。在實施例中，所述預定源信號s(t)在時間上具有周期性，如包括正弦和/或余弦信號(如s(t"sin(o)。't),ffl(r2Tf,其中f為頻率)。io在實施例中，助聽器系統適于實現可將源信號添加到信號處理單元的輸出，如經數字求和單元，其可能由開關控制，從而使能或禁止來自信號發生器的源信號通過求和單元。在實施例中，助聽器系統適于實現可將源信號直接連到D/A轉換器或輸出變換器，例如通過禁止從信號處理單元給求和單元的輸15入。在這種模式下，助聽器系統可用于產生預定的輸出聲信號，該聲信號可用于在由實際用戶耳朵所處特定聲環境組成的當前"自然設置"下測量助聽器的特定參數。在實施例中，信號發生器適于產生具有預定波形s(t)的信號。在實施例中，匹配濾波器適于對于某一t范圍具有預定形狀s(-t+t)20的脈沖響應，其中t為一定時間延遲。從而，匹配濾波器適于提供s(t)的自相關函數作為輸出。在實施例中，t為匹配濾波器的群時延級的時延(如群時延的+/-50%，如實質上等于群時延)。該信號可用于進一步的處理以提取關于聲反饋通道的信息、調節信號處理的參數，包括改善反饋取消。25在實施例中，助聽器系統包括包含匹配濾波器的備選通道。術語"備選通道"意為與聽力裝置中從輸入到輸出變換器的"正常正向通道"并行的電信號通道，至少在其延伸的一部分上，所述正向通道通常包括用于提供與頻率有關的增益的信號處理單元。"備選通道"為用于處理從正向通道分出(如基于數字輸入信號)的信號的處理通道。在實施例中，來自A/D轉換器的數字輸入信號饋入匹配濾波器。在實施例中，電模擬輸入信號在A/D轉換之前由濾波器組拆分為多個頻帶。在實施例中，信號拆分為頻帶基于數字化信號(即在A/D轉換之后)。在兩種情況下，包括多個頻帶的頻率拆分信號饋入匹配濾5波器(或多個濾波器)并一個一個地單獨處理。在實施例中，所述備選通道還包括用于評估來自匹配濾波器的信號的檢測單元。在實施例中，匹配濾波器的輸出饋給所述檢測單元。在實施例中，所述檢測單元的輸出可連到信號處理單元進行進一步評估。10在實施例中，信號處理單元可連到信號發生器以使能從信號處理單元控制信號發生器。在實施例中，助聽器系統還包括與外部編程設備如個人計算機的編程接口。所述編程設備可以是手持設備或PC。這具有優點，即助聽器系統可與在所述編程設備上運行的擬合軟件通信從而全部或部15分由助聽器進行的測量可經編程設備管理、處理和顯示。對信號處理以使輸入信號更好地適于用戶的聽力情況的可能間接變化(如增益參數、壓縮等)隨后可上傳到助聽器并立即進行試驗。在實施例中，檢測單元的輸出可經所述編程接口連到外部編程設備。在實施例中，信號發生器可經編程接口連到外部編程設備。這具20有使在編程設備上運行的擬合軟件能監視和/或控制和/或顯示在助聽器中產生及檢測到的信號的優點。在實施例中，檢測單元包括用于評估來自匹配濾波器的所檢測信號以確定助聽器系統的當前聲環境的評估部分，其可能基于來自匹配濾波器的所檢測信號值與存儲器中保存的預定聲環境的值之間的比25較。來自匹配濾波器和/或來自檢測單元的對應于特定聲環境的信號的數字值的幀可保存在助聽器系統的存儲器中。當前值可與保存的值比較以檢測最接近地類似當前集的值集，從而指示最接近類似的聲環境(取自其值被保存的聲環境)。在實施例中，助聽器系統還包括控制單元，其基于檢測單元的輸出修改由信號處理單元完成的、輸入信號對用戶聽力情況的適應。例如，這可以這樣實現確定最接近類似的聲環境，選擇對應的、用于信號處理的一組參數；或者根據預定準則修改用于信號處理的一個或5多個參數。在實施例中，控制單元適于基于預定條件將助聽器系統切換到低功率模式。所述預定條件可包括來自檢測器的當前輸出信號與保存的"有效聲環境"的值比較。例如，"低功率模式"可以是相比于正常運行功耗明顯降低的模式，例如降低到低于正常功耗的20%、10%或io5%。從而當助聽器系統不處于使用狀態時節省功率。在實施例中，電源可自動完全切斷。進一步提供手動開/關選擇。在特定實施例中，助聽器系統包括體戴聽力設備和用于控制所述聽力設備的功能的遠程控制系統，其中所述遠程控制系統包括適于以人耳聽不見的頻率范圍產生已知波形的聲信號的信號發生器。這具有15利用助聽器系統已經存在的元件實施遠程控制系統的接收器部分的優點。其還提供通常使用的形式如射頻、紅外光、感應等之外的無線傳輸形式。在實施例中，聽力設備適于從其輸入變換器拾取的聲音識別遠程控制信號的已知波形并通過改變行為做出反應，例如改變參數設置如20音量。在實施例中，聽力設備包括匹配濾波器與電平檢測器和1位量化器結合以識別遠程控制信號。在實施例中，遠程控制系統的信號發生器適于傳輸表示不同遠程控制命令的不同波形的信號。25在實施例中，聽力設備包括不同的匹配濾波器以區分不同的遠程控制命令，每一濾波器與賦予單一遠程控制命令的波形匹配。臨界增益測量方法一方面，本發明提供在助聽器上進行臨界增益測量的方法，所述助聽器包括用于將輸入聲信號轉換為電輸入信號的輸入變換器及用11于將處理后電輸出信號轉換為處理后聲輸出的輸出變換器，所述方法包括-基于來自信號發生器的預定電信號提供助聽器的預定聲輸出；-提供匹配濾波器，其對輸入變換器接收的預定聲輸出進行濾波5并提供己濾波輸入信號；-基于來自匹配濾波器的已濾波輸入信號及來自信號發生器的預定電信號確定助聽器的臨界增益。另一方面，提供了在助聽器上進行臨界增益測量的方法，所述助聽器包括用于將輸入聲信號轉換為電輸入信號的輸入變換器及用于10將處理后電輸出信號轉換為處理后聲輸出的輸出變換器，所述方法包括-產生具有預定波形S(t)、在助聽器輸出變換器處具有預定輸出電平P。及具有預定頻率或帶寬的聲音；-測量所產生聲音在輸入變換器處的輸入電平Pi，其由來自助聽15器輸入變換器的電輸入信號的電平確定；-確定在所產生聲音的頻率或頻帶的臨界增益，其為輸出和輸入電平之間的差P。-P,，其中臨界增益確定為輸出和輸入聲級之間的最大差，如果高于該最大差，助聽器將由于聲反饋而開始顫噪；-改變所產生聲音的頻率或頻帶以獲取頻率和臨界增益之間的20關系；其中，測量所產生聲音在輸入變換器處的輸入電平Pi使用匹配濾波器，其通過對于某一t范圍具有為S(-t+t)的脈沖響應而適于接收所產生聲音，其中t為一定時間延遲。在典型應用中，t為匹配濾波器的群時延級的時延(如等于群時延)。例如，如果匹配濾波器用具25有以40kHz采樣率工作的40個采樣的群時延及對轉換如模數轉換具有可以忽略的時延的線性相位數字濾波器實施，貝Ut將等于1毫秒。在實施例中，預定波形s(t)為周期性波形，因為s(t)^(t+mT(0，其中m為整數，T。為周期。在實施例中，所述預定波形s(t)為正弦或余弦信號，例如s(t)=sin(o)(rt),co『2';rf。，其中f。為頻率。在這種情況下，周期To等于2^/(0()。在實施例中，具有預定波形S(t)的聲音由助聽器中的信號發生器產生。在實施例中，助聽器包括信號通道和包含匹配濾波器的備選通道，所述信號通道包括用于使輸入信號適合用戶聽力情況的信號處理5單元。在上面副標題為"助聽器系統"的部分中描述的及"具體實施方式"部分描述的助聽器的其它特征可與本方法結合。在實施例中，所述方法包括與編程設備如個人計算機通信，擬合軟件在所述編程設備上運行及可從所述編程設備控制增益測量。這具有使擬合軟件能監視和/或控制和/或顯示助聽器中產生和檢測到的信10號并根據測量修改助聽器的處理參數的優點。在實施例中，所述方法包括在檢測器單元如電平檢測器中評估來自匹配濾波器的信號。在實施例中，所述方法包括著眼于當前聲環境在信號處理單元中評估(如用作評估模塊的輸入)檢測器單元的輸出。在實施例中，所15述方法包括根據比較結果修改信號處理。在實施例中，所述方法包括將有關聲環境的特征保存在信號處理單元中以用于與檢測器信號的當前值進行比較，其中(信號處理單元的提供與頻率有關的增益的)一個或多個信號處理參數可基于所述比較和預定準則進行修改。從而反饋通道中的變化可在聽力設備正常使20用期間估定和補償。在實施例中，所述方法包括基于預定條件將助聽器系統切換到低功率模式，所述預定條件如來自檢測器單元的當前輸出信號與保存的有效聲環境的信號進行比較。從而當助聽器系統不處于使用狀態時可節省功率。25本發明的其它目標由所附權利要求及本發明的詳細描述確定的實施方式實現。如在此使用的，單數形式均不排除復數形式，除非明確說明不包括復數形式。還應當理解，術語"包括"、"包含"當在本說明書中使用時指所陳述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件的存在，13但不排除一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其組合的存在或增加。還應當理解，當元件被稱為"連"或"連接"到另一元件時，其可直接連到另一元件，或者存在介于其間的元件。此外，如在此使用的，"連到"或"連接到"可包括無線連接。如在5此使用的，術語"和/或"包括一個或多個關聯列出的項的任何及所有組合。本發明將在下面結合優選實施例和參考附圖進行更充分地闡述，10其中圖1為根據本發明的助聽器系統的實施例，其中信號源(或感興趣信號)位于聽力設備的外面。圖2示出了使用根據本發明實施例的助聽器系統的臨界增益測15圖3為根據本發明實施例的助聽器系統在正常工作模式下的構造。圖4為借助于根據本發明實施例的助聽器系統實現臨界增益測量準確度提高的例子。圖5為根據本發明的助聽器系統的實施例，其包括適于用聲信號20控制助聽器音量的遠程控制單元。為了清晰起見，使用示意性的圖示，僅示出了對于理解本發明所必須的那些細節。在所有附圖中，同一附圖標記均指相同或相應的組成部分。從下面給出的詳細描述將明顯地看出本發明的適用范圍。然而，25應當理解，詳細描述和具體例子，在指示本發明優選實施例的同時，僅作為說明的目的給出，因為在本發明的精神和范圍內進行各種變化和修改對本領域技術人員顯而易見。具體實施方式圖1為根據本發明的助聽器系統的實施例，其中信號源(或感興趣信號)位于聽力設備的外面。圖1為根據本發明的助聽器系統的實施例的概圖。助聽器系統包括聽力設備(由"聽力設備"上方的實線矩形包圍)，聽力設備包括5正向通道，該正向通道包括-用于將包括與背景噪聲(圖1中的"背景噪聲")混合的信息信號(圖1中的"感興趣信號")的輸入聲信號轉換為模擬電輸入信號11的傳聲器10;-用于將模擬電輸入信號11轉換為數字輸入信號12的A/D轉換10器；-至少用于使數字輸入信號12適合用戶聽力情況并提供處理后輸出信號13的信號處理單元SP;-用于產生預定信號14的信號發生器SG，所述預定信號(當開關S2閉合時)可被添加到來自信號處理單元的處理后輸出信號13從15而(當開關Sl也閉合時)產生和數輸出信號15，該和數輸出信號給(可選的)D/A轉換器從而提供模擬電輸出信號16;及-用于產生輸出聲信號從而呈現給用戶的接收器17。在特定結構中，來自信號發生器SG的輸出信號14可單獨連到D/A轉換器以產生預定輸出聲信號(通過斷開開關Sl，即不添加來自信號處理單元20的輸出信號13)。原則上來自信號發生器的信號可以是任何已知波形，例如描述周期性時間函數((s(t)=s(t+m.T0)，其中m為整數，T。為周期)的波形，如正弦。此外，(信號通道的)備選通道被示為從A/D轉換器取輸入(數25字輸入信號12的形式)并包括匹配濾波器MF，其與信號發生器SG產生的波形匹配，其中匹配濾波器的輸出18饋給檢測器和后處理單元D+PP，該單元的輸出19(當開關S3閉合時)連到PC接口PC-I及連到(當開關S5閉合時)信號處理單元，所述PC接口可連接到包括擬合軟件的PC。在圖1中，PC經有線或無線連接21通過助聽器的PC接口連接到助聽器。位于PC上的擬合軟件用于使助聽器"適合"終端用戶的聽力情況(例如確定和設置信號處理單元的處理參數等)。PC上的擬合軟件經連接21到聽力設備中的PC接口PC-I之間的連接(可能雙向)(當開關S4閉合時)可經連接20而到達信號發5生器SG，從而提供從擬合軟件控制信號發生器及(可選地)將來自信號發生器的預定信號轉發給擬合軟件的可能性。在備選實施例中，信號發生器SG可由來自信號處理單元SP的控制信號22(經閉合狀態的開關S6)控制。開關S1-S6為用于電(如數字方式)連接(使能)開關兩側或使io開關兩側斷開連接(禁止)的象征元件。開關功能可以任何適當的方式在物理上實現。各個開關中的部分或所有開關可由信號處理單元或經擬合軟件控制(或以軟件方式實現)。檢測器和后處理單元D+PP的檢測器部分可矯正或調整其輸入信號然后饋給短時積分器，該積分器應用已知的多個積分方案之一以獲15得電平估計量。后處理單元從所得到的檢測器輸出取回實際需要的信息。例如，后處理單元可以是比較器，如果檢測器的輸出超出某一閾值，其輸出為"檢測到的信號"；或者其可以是決策單元，不管信號電平是否足以進行可靠測量。例如當聽力設備被佩戴時，檢測器(可能與信號發生器結合)可20用于測量已知波形信號的電平或檢測所述信號的存在。在備選通道中包括匹配濾波器提高了已知波形信號和來自環境的背景噪聲之間的信噪比。改進的測量或檢測可用于不同應用或工作模式，其中的部分將在下面簡要例示1、臨界增益測量模式25在該模式下，HI不以正常方式工作(參見下面參考圖2的例子)。信號發生器SG和接收器17用于產生將在輸入處進行測量(開環測量，這意味著聽力設備的用戶不從傳聲器聽取輸入)的音調(輸出聲信號)。在這種情況下，不使用信號處理模塊(參看圖2)。所述測量由PC(擬合軟件)控制，及結果例如可顯示在PC屏幕上。圖216中所示的根據本發明的助聽器的實施例對應于圖1的助聽器在開關Sl斷開、S2閉合、S3閉合、S4閉合、S5斷開和S6斷開的情形。2、"自動"模式在該模式下，HI由用戶佩戴并正常工作一根據用戶需要使輸入5聲適合。HI不必連接到擬合軟件。并行地，改進的測量(包括匹配濾波器和檢測器及后處理單元)從背景噪聲識別特殊圖案，其通過在匹配濾波器中衰減噪聲影響然后將匹配濾波器的輸出信號發送到電平計進行，所述電平計調整所述信號并對結果進行短時積分。例如，以這種方式提取的信息可用于調節信號處理(參看圖3)。圖3中所io示的根據本發明的助聽器的實施例對應于圖1的助聽器在開關Sl閉合、S2閉合、S3斷開、S4斷開、S5閉合和S6閉合的情形。3、"現場論證"模式在該模式下，HI位于用戶耳朵的后面或位于用戶耳朵之中(即正常工作)并經PC接口連接到PC上的擬合軟件(參看圖1的助聽15器在開關S2、S4、S5和S6斷開及開關Sl和S3閉合的情形)。改進的測量從背景噪聲識別特殊圖案，其通過在匹配濾波器中衰減噪聲影響然后將匹配濾波器的輸出信號發送到電平計進行，所述電平計調整所述信號并對結果進行短時積分。電平計中的測量結果不改變信號處理，但該信息用在擬合軟件中以論證功能。例如，有具有所謂的定20向傳聲器的聽力設備，抑制來自聽力設備佩戴者后面的聲音同時正常放大來自該佩戴者前方的源的聲音。這可這樣論證將揚聲器放在聽力設備佩戴者周圍、通過不同的揚聲器播放信號、及測量來自聽力設備的輸入變換器的輸入信號的電平以計算已由定向傳聲器施加于某一方向的信號的衰減。例如，擬合軟件可控制來自不同揚聲器的聲音、25借助于聽力設備的"檢測器+后處理"D+PP單元進行信號電平的測量、計算定向傳聲器所施加的衰減及在PC屏幕上顯示結果。該應用遭受屋子中的聲背景噪聲，聽力設備佩戴者和揚聲器均位于所述屋子中。本發明使能使用匹配濾波器濾出當前來自揚聲器之一的聲音。在給定例子中，這可提高電平測量的準確度因而改善定向傳聲器運行的論證。例子"臨界增益測量"圖2為使用根據本發明實施例的助聽器系統的臨界增益測量的5圖示。圖2中所示的聽力設備的組件與圖1中所示的一樣，但它們之間的互連不同。圖1的檢測器+后處理單元由圖2中的電平檢測器LD代替。電平檢測器的目的在于測量由信號發生器產生的、由聽力設備的輸入變換器拾取的信號的電平。將由信號發生器產生的信號的電平從dB標準的測量結果減去可得到在信號發生器發出的信號的頻率或io頻率范圍、信號發生器和電平檢測器之間的傳遞函數的估計。電平檢測器可按如下實施其輸入信號被矯正或調整然后傳給短時積分器，該積分器應用已知的多個積分方案之一以獲得電平估計量。在圖2中，來自信號處理單元SP的已處理輸出不連到D/A轉換器。在該實施例中，信號發生器(在此為正弦發生器)由PC的擬合軟件控制，15其經PC接口連接到聽力設備。PC和聽力設備之間的連接可以是有線或無線連接、單向或雙向連接(在此示為雙向連接)。在圖2所示工作模式下，正弦發生器產生音調，該音調經(可選的)D/A轉換器轉換為接收器的輸出聲信號。從接收器到傳聲器的聲反饋通道("反饋通道")在圖2中指示，其中給聽力設備的傳聲器的輸入聲信號是20反饋通道的聲信號和背景噪聲信號的和。該信號源在此示為位于聽力設備里面(以正弦發生器和接收器的形式)。作為備選，信號發生器可位于助聽器的外面(如以計算機揚聲器的形式)。臨界增益測量的目的在于確定聽力設備由于反饋而開始嘯叫之25前可在擬合中施加的最大增益。一旦該最大增益(在此稱為"臨界增益")己被測量，其可用于防止施加過高增益從而避免引起反饋。這可以按如下進行-在擬合軟件的用戶界面顯示聽力設備的當前增益和臨界增益之間的比較以幫助擬合軟件的用戶手動將聽力設備的增益設置為低于臨界增益。-在擬合軟件中提供自動將聽力設備的增益設置成低于臨界增5益的功能。-在擬合軟件中提供增益控制，該增益控制以這樣的方式自動限帝lj:擬合軟件的用戶不能將聽力設備的增益設置為高于臨界增益。上述保持聽力設備的增益低于臨界增益的方法可由"安全余量"的概念擴展，其中聽力設備的增益保持低于臨界增益但其與臨界增益10之間的差保持高于某一限度。經典臨界增益測量工作如下-正弦發生器用于在聽力設備的輸出產生頻率為"f"的音調。-在輸入處的測量儀器用于測量所得到的HI輸入信號的電平。-在頻率"f"的臨界增益=所產生音調的電平和所測量輸入信號15的電平之間的dB差(當然，兩個信號之間的不同于dB的其它比較確實可能)。擬合軟件，在此示為位于經PC接口與助聽器通信的外部PC上，控制"臨界增益測量"，這形成擬合過程的一部分。在本發明的另一方面，引入下述變化20濾波器設計為用于接收所產生音調的"匹配濾波器"。該匹配濾波器用于對聽力設備的輸入信號進行濾波。用于計算匹配濾波器的脈沖響應的公式在下面提供。在連續時間情況，如果信號源產生的信號為S(t)，則理想化的匹配濾波器的脈沖響應等于S(-t)。25在給定例子中，由信號源產生的信號為給定頻率的正弦波及信號處理為數字處理，因而在離散時間工作。在此，匹配濾波器可以數字方式實施為具有一定數量N個系數的有限脈沖響應(FIR)濾波器，指數n從0至lj(N-l)。這些系數，稱為Coefficient(n)，可根據如下設定Coefficient(n)=A*sin(2*7i*f*n/fs+cp)*window(n),其中-A為使量化噪聲最小化和Z或計算測量的比例因子；-f為信號源產生的音調的頻率；-fs為信號處理器的采樣率；-9為可被調整以優化濾波器性能的相位偏移量；5-window(n)為普通"窗口函數"(也稱為"開窗函數")，其在信號處理理論里是眾所周知的(如矩形窗口、漢明窗口等)。具有適當頻率響應特征的開窗函數的例子在下文中論述J.G.Proakis,D.G.Manolakis,DigitalSignalProcessing,PrenticeHall,NewJersey,3rdedition,1996,ISBN0-13-373762-4,chapter8.2.2DesignofioLinear-PhaseFIRfiltersUsingWindows,pp.623-630。例子"自動/正常模式"圖3為根據本發明實施例的助聽器系統在正常工作模式下的構造圖示。如圖3中所示，聽力設備中的信號發生器SG產生預定源信號14，該源信號由聽力設備的輸出變換器17變換為輸出聲音。通過15在聽力設備的輸入變換器10處測量該信號的，聲通道(反饋通道)的某些特性可被確定(如傳遞函數和平均增益)。如果在電平測量(在檢測器單元D+PP中進行)之前使輸入信號通過匹配濾波器MF，則可提高測量準確度，這正是圖3實施例的情形。所測量的聲通道特性可用于分析聽力設備佩戴者的當前聲環境并對其做出適當反應。這在20圖3中示出，即信號和后處理單元D+PP的輸出19被饋給信號處理單元SP(開關S5閉合)。例如-在實施例中，聽力設備使用所測量的信息自動估定在聽力設備佩戴時反饋通道中的變化，及基于該結果自動優化放大或反饋取消以實現減少反饋的目的。這在圖3中示出，其中信號和后處理單元的輸25出19用作信號處理單元中的評估模塊EVAL的輸入以評估著眼于當前聲環境的檢測器信號并進而修改信號處理(參看ASP模塊)。評估單元可包括存儲器，有關聲環境的特征可保存于其中以與檢測器信號的當前值比較。基于該比較和預定條件，可修改一個或多個信號處理參數。-在實施例中，所測量的特性與在聽力設備佩戴時收集并保存在評估單元的存儲器中的參考數據比較。無論該比較在何時表現出明顯(預定)差異(例如，無論所測量的聲通道傳遞函數和一致的參考函數在所選頻率的平方差的和在何時超出某一預定閾值)，聽力設備均5自動推定其當前不處于佩戴狀態并自動斷電以節約電池觸發(參看圖3中的開/關切換模塊OFF)。-匹配濾波器也可用于實施聽力設備的聲遠程控制(參看圖5):在該例子中，信號發生器放在遠程控制單元51中，該遠程控制單元包括以人耳聽不見的頻率范圍產生已知波形的聲信號53的揚聲器io511。聽力設備52可從其輸入變換器521拾取的聲音識別遠程控制信號的己知波形并通過修改其行為做出反應。匹配濾波器與電平檢測器和1位量化器結合可用于識別遠程控制信號，其中無論量化器輸出在何時從"0"向"1"變化均可觸發反應。例如，聽力設備在檢測到所述遠程控制信號時可改變音量和/或改變聽力程序。在該例子中，不15同的波形可用于編碼不同的遠程控制命令。這要求不同的匹配濾波器區分不同的遠程控制命令，每一濾波器與賦予單一遠程控制命令的波形匹配。這繼而導致多個不同的電平檢測器和量化器。在圖5中，這由兩個按鈕圖示，按鈕"音量降"映射到遠程控制單元51中的s,(t)，及按鈕"音量升"映射到S2(t)，對應的聲信號53S"t)或S2(t)隨按壓的20按鈕變化。在聽力設備52中，兩組相應的與Si(t)(i^,2)匹配的匹配濾波器(522;524)和電平估計器i&量化器i(i=l,2)(523;525)被表示，兩個所得到的輸出表示音量升和音量降調節。遠程控制命令之間的良好區分可通過將所述命令賦予所謂的偽正交信號實現，這種偽正交信號用在電信工程學中，例如碼分多址(CDMA)媒質接入控制方案。25根據本發明的助聽器的如圖1、2和3的聽力設備(及包括圖1-3中的"聽力設備"附圖標記上方的實線矩形包圍的組件)所體現的物理實施可以多種方式進行。在一實施例中，聽力設備為體戴式或能夠體戴。在另一實施例中，聽力設備適于完全或部分佩戴在耳道中。在又一實施例中，聽力設備包括至少兩個物理上分開的部分，這些部分21能夠通過有線或無線傳輸(聲音、超聲波、光電)相互通信。在另一實施例中，傳聲器位于聽力設備的第一部分中，而接收器位于第二部分中。在實施例中，傳聲器和接收器位于同一物理部分中。術語"兩個物理上分開的部分"在此意為兩個具有單獨物理外殼的部分，可能5機械上不連接或者僅通過一根或多根導線連接以進行信號的聲、電或光傳播。在實施例中，助聽器系統可包括兩個聽力設備，其適于在用戶的每一耳朵佩戴一個聽力設備。圖4示出了借助于根據本發明實施例的助聽器系統提高臨界增益測量準確度的例子。頂部曲線41(粗實線)表示信號處理單元(圖io1-3中的SP)的最大可能增益。從上往下的第二曲線42(實線)表示信號處理單元的正確臨界增益。從上往下的第三曲線43(虛線)表示根據本發明的助聽器系統實施例測得的信號處理單元的臨界增益。底部曲線44(點線)表示用經典方法測得的信號處理單元的臨界增益。該圖表明，測量準確度提高可導致更多的增益可用于助聽器15佩戴者。在所示例子中，在某些頻率用戶可受益10dB以上的增益。本發明由獨立權利要求的特征確定。優選實施例在從屬權利要求中確定。權利要求中的任何參考號均不意為限制相應的范圍。一些優選實施例已在前面描述，但應當強調的是，本發明不限于這些優選實施例，而是可在所附權利要求確定的主題內以其它方式進20行體現。例如，盡管所示實施例主要基于數字元件，在信號通道的備選通道中使用匹配濾波器以評估助聽器系統的輸入信號的原理可至少使用一些模擬元件實施，包括模擬匹配濾波器(參看例如Hahm等的論文)。同樣，該原理可用在包括(如來自環境的)輸入聲音處理的其它聽力裝置中，例如頭戴式耳機或有源耳塞。25參考文獻W丄.Melvin,IEEEA&ESystemsMagazine,Vol.19,No.1,January2004,page19-35。L.Turin,IRETransactionsonInformationTheory,Vol.6,No.3,June1960，page311-329。22M.D.Hahm,E.G.Friedman,E丄.Titlebaum,AComparisonofAnalogandDigitalCircuitImplementationsofLowPowerMatchedFiltersforUseinPortableWirelessCommunicationTerminals,IEEETransactionsonCircuitsandSystems—II，Volume44，Issue6，June1997,5page498—506。J.G.Proakis,D.G.Manolakis,DigitalSignalProcessing,PrenticeHall，NewJersey,3rdedition,1996,ISBN0-13-373762-4。M.Bertges-Reber,Boundariesofrealopenfittings:Clinicalexperiences,HearingReview,Vol.13,No.2,February2006，pageio44-47。2權利要求1、助聽器系統，包括用于將包括已知波形的信息信號部分和背景噪聲部分的輸入聲信號轉換為電模擬輸入信號的輸入變換器，可選地還包括用于將所述電輸入信號轉換為數字輸入信號的模數轉換器；及還包括接收所述模擬或數字輸入信號的匹配濾波器，該匹配濾波器被優化以改善從有噪聲輸入信號識別所述信息信號部分。2、根據權利要求1的助聽器系統，包括信號通道，該信號通道包括用于處理數字輸入信號以至少使數字輸入信號適合用戶聽力情況及提供處理后輸出信號的信號處理單元。3、根據權利要求2的助聽器系統，包括用于將處理后輸出信號轉換為模擬電輸出信號的數模轉換器。4、根據權利要求1-3任一所述的助聽器系統，包括用于將數字或模擬電輸出信號轉換為輸出聲信號的輸出變換器。5、根據權利要求4的助聽器系統，包括用于產生預定源信號的信號發生器。6、根據權利要求5的助聽器系統，其適于實現可將源信號添加到信號處理單元的輸出。7、根據權利要求5的助聽器系統，該助聽器系統適于實現將源20信號直接連到數模轉換器或輸出變換器。8、根據權利要求7的助聽器系統，信號發生器適于產生具有預定波形s(t)的信號。9、根據權利要求8的助聽器系統，其中匹配濾波器適于對于某一t范圍具有預定形狀s(-t+t)的脈沖響應，其中t為一定時間延遲。10、根據權利要求9的助聽器系統，還包括包含匹配濾波器的備選通道o11、根據權利要求10的助聽器系統，其中數字輸入信號饋給匹配濾波器。12、根據權利要求10或11的助聽器系統，其中所述備選通道還包括用于評估來自匹配濾波器的信號的檢測單元。13、根據權利要求12的助聽器系統，其中匹配濾波器的輸出饋給所述檢測單元。14、根據權利要求13的助聽器系統，其中所述檢測單元的輸出可連到信號處理單元。15、根據權利要求14的助聽器系統，其中信號處理單元可連到信號發生器以使能從信號處理單元控制信號發生器。16、根據權利要求15的助聽器系統，還包括與外部編程設備的io編程接口。17、根據權利要求16的助聽器系統，其中檢測單元的輸出可經所述編程接口連到外部編程設備。18、根據權利要求16或17的助聽器系統，其中信號發生器可經編程接口連到外部編程設備。19、根據權利要求18的助聽器系統，其中檢測單元包括用于評估來自匹配濾波器的所檢測信號以確定助聽器系統的當前聲環境的評估部分，其可能基于來自匹配濾波器的所檢測信號值與存儲器中保存的預定聲環境的值之間的比較。20、根據權利要求19的助聽器系統，還包括控制單元，其基于20檢測單元的輸出修改由信號處理單元完成的、輸入信號對用戶聽力情況的適應。21、根據權利要求20的助聽器系統，其中控制單元適于基于預定條件將助聽器系統切換到低功率模式。22、根據權利要求21的助聽器系統，包括體戴聽力設備和用于25控制所述聽力設備的功能的遠程控制系統，其中所述遠程控制系統包括適于以人耳聽不見的頻率范圍產生已知波形的聲信號的信號發生器。23、根據權利要求22的助聽器系統，其中聽力設備適于從其輸入變換器拾取的聲音識別遠程控制信號的已知波形并通過改變行為做出反應。24、根據權利要求22或23的助聽器系統，其中聽力設備包括匹5配濾波器與電平檢測器和1位量化器結合以識別遠程控制信號。25、根據權利要求24的助聽器系統，其中遠程控制系統的信號發生器適于傳輸表示不同遠程控制命令的不同波形的信號。26、根據權利要求25的助聽器系統，其中聽力設備包括不同的匹配濾波器以區分不同的遠程控制命令，每一濾波器與賦予單一遠程控制命令的波形匹配。27、在助聽器上進行臨界增益測量的方法，所述助聽器包括用于將輸入聲信號轉換為電輸入信號的輸入變換器及用于將處理后電輸出信號轉換為處理后聲輸出的輸出變換器，所述方法包括-產生具有預定波形s(t)、在助聽器輸出變換器處具有預定輸出15電平P。及具有預定頻率或帶寬的聲音；-測量所產生聲音在輸入變換器處的輸入電平P。其由來自助聽器輸入變換器的電輸入信號的電平確定；-確定在所產生聲音的頻率或頻帶的臨界增益，其為輸出和輸入電平之間的dB差P。-Pi，其中臨界增益確定為輸出和輸入聲級之間的20最大dB差，如果高于該最大差，助聽器將由于聲反饋而開始顫噪；-改變所產生聲音的頻率或頻帶以獲取頻率和臨界增益之間的關系；其中，測量所產生聲音在輸入變換器處的輸入電平Pi使用匹配濾波器，其通過對于某一t范圍具有為s(-t+t)的脈沖響應而適于接收所產生聲音，其中t為一定時間延遲。28、根據權利要求27的方法，其中預定波形s(t)為周期性波形，艮|3s(t)=s(t+m-T0)，其中m為整數，To為周期。29、根據權利要求27或28的方法，其中所述助聽器包括信號通道和包含匹配濾波器的備選通道，所述信號通道包括用于使輸入信號適合用戶聽力情況的信號處理單元。30、根據權利要求29的方法，包括與編程設備通信，擬合軟件5在所述編程設備上運行及可從所述編程設備控制增益測量。31、根據權利要求30的方法，其中具有預定波形s(t)的聲音由助聽器中的信號發生器產生。32、根據權利要求31的方法，其中t為匹配濾波器的群時延級的時延。33、根據權利要求32的方法，所述方法包括在檢測器單元中評估來自匹配濾波器的信號。34、根據權利要求33的方法，所述方法包括著眼于當前聲環境在信號處理單元中評估用作評估模塊的輸入的檢測器單元的輸出繼而修改信號處理。35、根據權利要求34的方法，其中保存有關聲環境的特征以用于與檢測器信號的當前值進行比較，其中一個或多個信號處理參數可基于所述比較和預定準則進行修改。36、根據權利要求35的方法，所述方法包括基于預定條件將助聽器系統切換到低功率模式，所述預定條件如來自檢測器單元的當前20輸出信號與保存的有效聲環境的信號進行比較。全文摘要本發明涉及助聽器系統，其包括用于將包括已知波形的信息信號部分和背景噪聲部分的輸入聲信號轉換為電模擬輸入信號的輸入變換器，可選地還包括用于將所述電輸入信號轉換為數字輸入信號的A/D轉換器。本發明還涉及進行臨界增益測量的方法。本發明的目標在于相比于現有技術提高聽力設備中將要測量或檢測的信號的信噪比。該問題通過接收所述模擬或數字輸入信號的匹配濾波器解決，該匹配濾波器被優化以改善從有噪聲輸入信號識別所述信息信號部分。本發明可與擬合軟件結合用于助聽器參數的定制和/或用于提高所檢測或測量信號的信噪比。文檔編號H04R25/00GK101459867SQ20081018512公開日2009年6月17日申請日期2008年12月9日優先權日2007年12月11日發明者J·拉姆,L·毛雷爾,M·恩斯特,S·博斯托克申請人:伯納方股份公司