專利名稱：通信系統(tǒng)及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通信系統(tǒng)，其包括傳輸單元、耳機、音頻信號處理單 元和擴音器，所述傳輸單元佩戴在用戶身上或者用戶的頸下，用于通過感 應鏈路傳輸音頻信號，所述耳機至少部分佩戴在用戶的耳道內(nèi)，其包括用 于通過感應鏈路從所述傳輸單元接收音頻信號的接收單元，所述音頻信號 處理單元用于處理來自所述接收單元的音頻信號，所述擴音器根據(jù)經(jīng)處理 的音頻信號刺激用戶的聽覺。
背景技術(shù)：
通常將這樣的系統(tǒng)用于隱蔽的安全應用，其中，所述感應接收單元通 常小到能夠?qū)⑵渫耆诺接脩舻亩纼?nèi)，因而能夠起到針對射頻系統(tǒng)的隱 藏式的無線擴音器的作用，其中，通過用戶佩戴的諸如步話機或移動電話
之類的射頻(RF)接收裝置提供所述傳輸單元傳輸?shù)囊纛l信號，可以通過電 纜將所述傳輸單元連接至所述裝置。所述傳輸單元通常包括圍繞用戶的頸 部、圍繞用戶的手臂或者跨越用戶的肩部佩戴的感應環(huán)，其起著天線的作 用。所述感應環(huán)生成將由放置在用戶耳道內(nèi)的接收單元接收的磁場。典型 地，通過在所述感應鏈路上傳輸?shù)囊纛l信號直接調(diào)制感應場的幅度(基帶調(diào) 制)。對于這樣的基帶調(diào)制而言，所傳輸?shù)念l率自然處于所述音頻信號的范 圍內(nèi)。
但是當前，現(xiàn)代的電子設(shè)備在所述音頻帶內(nèi)產(chǎn)生了很多磁擾動。這樣 的音'頻帶內(nèi)的磁擾動的典型來源為汽車、電車、火車、防盜系統(tǒng)、機場掃 描系統(tǒng)、霓虹燈、50/60Hz的AC電源線、PC屏幕和TV裝置。這樣的磁擾 動源往往存在于那些呈現(xiàn)出并且需要隱秘的安全性的區(qū)域。干擾水平往往 高到不再可能將感應接收器用于隱蔽應用的程度。在當今的汽車、電車、 飛機和具有防盜系統(tǒng)的超級市場內(nèi)尤其是這樣?；鶐Ц袘到y(tǒng)的另一缺點 是，由于缺乏編碼或調(diào)制，因而能夠被恰好處于所述傳輸單元附近的第三者相對容易地捕獲到(與射頻鏈路相比，感應鏈路具有相對較小的范圍)。
US 5774791涉及一種無線通信系統(tǒng)，其包括圍繞用戶的頸部佩戴的包 括感應環(huán)的傳輸單元、用于通過RF傳輸系統(tǒng)接收來自遠程麥克風的音頻信 號的RF接收器、以及所具有的脈沖重復頻率至少是最高音頻信號頻率分量 的頻率的2. 6倍的時變調(diào)制(TVM)脈沖發(fā)生器。所述系統(tǒng)還包括接收單元， 所述接收單元包括TVM解調(diào)器，可以將所述接收單元配置為耳后(BTE)助聽 器或者耳內(nèi)(ITE)助聽器。
EP 1250026A1涉及一種雙耳助聽系統(tǒng)，其包括處于兩個助聽器之間的 或者處于所述助聽器和遠程編程裝置之間的感應鏈路?？梢酝ㄟ^(例如)交 替?zhèn)魈柗崔D(zhuǎn)(AMI)、 TVM、 NRZ和RZ對所述感應鏈路進行調(diào)制。
EP 1619926A1涉及一種通往耳機接收器的基帶感應鏈路，其中，通過 接收器內(nèi)的數(shù)字信號處理解決了與磁擾動器之間的干擾。
DE 10305833B3涉及一種用于助聽器的數(shù)據(jù)傳輸單元，其建立了可以進 行幅度調(diào)制或者FSK(頻移鍵控)調(diào)制的感應鏈路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有從身體佩戴的音頻信號傳輸單元到包 括擴音器的耳機的感應鏈路的通信系統(tǒng)，可以在存在磁擾動源的情況下使 用所述通信系統(tǒng)，并且所述通信系統(tǒng)相對易于實現(xiàn)。本發(fā)明的另一目的在 于提供所述通信系統(tǒng)的操作方法。
這些目的分別是通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信系統(tǒng)和根據(jù)權(quán)利要求 23所述的方法實現(xiàn)的。
本發(fā)明的益處在于，通過提供具有從100kHz到30MHz的載頻的幅度調(diào) 制(AM)感應鏈路，使得所述鏈路對磁擾動的敏感度將降低，所述磁擾動主 要存在于很多日常環(huán)境中的音頻范圍內(nèi)，例如，所述日常環(huán)境可以是汽車、 電車、火車、飛機、超級市場、商店等。因而，可以將根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng) 成功'地應用于很多區(qū)域當中，尤其是大多數(shù)需要隱蔽安全的區(qū)域。另一方 面，與(例如)TVM感應鏈路相比，AM感應鏈路相對易于實現(xiàn)，而且不需要 專用集成電路(IC)。
在從屬權(quán)利要求中定義了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。


將通過參考

本發(fā)明的例子，在附圖中
圖1是將根據(jù)本發(fā)明的通信系統(tǒng)用于兩個人之間的通信的示意圖2是兩個人中的一個佩戴的圖1所示的通信系統(tǒng)的示意圖3示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的音頻信號基帶鏈路的頻譜和根據(jù)本發(fā)明的 AM音頻信號鏈路的例子的頻譜的比較；
圖4是根據(jù)本發(fā)明的通信系統(tǒng)的傳輸單元的實施例的方框圖5是根據(jù)本發(fā)明的通信系統(tǒng)的傳輸單元的另一實施例的方框圖；以
及
圖6是根據(jù)本發(fā)明的通信系統(tǒng)的接收單元的一個實施例的方框圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的優(yōu)選應用是在需要離散通信(discrete communication)時采
用的微型感應傳輸系統(tǒng)，例如，可以將其用于安全應用。將微型感應接收 單元作為耳機放到用戶的耳朵內(nèi)或者耳朵邊，使之起到針對RF系統(tǒng)的無線 擴音器的作用，其中，將通過RF系統(tǒng)傳輸?shù)囊纛l信號從佩戴在用戶身上或 者頸下的傳輸單元經(jīng)由感應鏈路發(fā)送至所述感應接收器。所述耳機優(yōu)選適 于完全佩戴在耳道內(nèi)。但是，在一些應用中，可以將耳機設(shè)計成微型BTE(耳 后)裝置，所述裝置包括內(nèi)部擴音器和從所述內(nèi)部擴音器延伸到耳道內(nèi)的聲 管(sound tube),或者可以包括設(shè)置在耳道內(nèi)并通過延伸到耳道內(nèi)的導線 連接到BTE部分的外部擴音器。因此，在微型BTE裝置的情況下，僅將聲 管或外部擴音器佩戴到用戶的耳道內(nèi)。
圖l和圖2示出了采用這樣的微型感應通信系統(tǒng)的典型應用。 第一用戶100采用第一通信系統(tǒng)，其包括諸如步話機之類的RF通信裝 置102、傳輸單元106和耳機110，其中，所述RF通信裝置102用于通過 諸如頻率調(diào)制(FM)鏈路之類的雙向RF鏈路108與第二用戶101采用的RF 通信裝置102交換音頻信號。例如，可以將所述RF通信裝置102佩戴到用 戶腰部的皮帶上。
將傳輸單元106通過電纜103電連接至RF通信裝置102，所述電纜103將接收自RF通信裝置102的音頻信號供應給傳輸單元106，并且所述電纜 起著向傳輸單元106供電的作用。此外，電纜103起著將傳輸單元106的 麥克風105俘獲的音頻信號供應給所述RF通信裝置102的作用，所述RF 通信裝置102通過雙向RF鏈路108將所述音頻信號傳輸至第二用戶101采 用的另一RF通信裝置102。
將傳輸單元106佩戴在圍繞用戶頸部的環(huán)107上，所述環(huán)還起著感應 環(huán)天線的作用，從而將所述RF通信裝置102供應的音頻信號通過感應鏈路 109傳輸至耳機110。麥克風105起著俘獲用戶100的語音104的作用。耳 機110至少部分地，優(yōu)選完全地佩戴在用戶的耳道內(nèi)。如果如前所述將耳 機設(shè)計成微型BTE裝置，那么僅將聲管或外部擴音器佩戴到用戶的耳道內(nèi)。
第二用戶101采用的第二通信系統(tǒng)與用戶100采用的通信系統(tǒng)完全對 稱。使用圖1所述的通信系統(tǒng)，用戶100可以與用戶101通信，其中，麥 克風105俘獲用戶100的語音104，通過RF鏈路108將對應的音頻信號從 用戶100的RF通信裝置102傳輸至用戶101的RF通信裝置102，通過電纜 103將在該處接收的音頻信號供應給用戶101的傳輸單元106，并從傳輸單 元106通過感應鏈路109傳輸至用戶101的耳機110，耳機110通過內(nèi)置的 微型擴音器呈現(xiàn)用戶101可以聽到的音頻信號。
在很多環(huán)境下，例如，在汽車、電車、火車、飛機、超級市場等內(nèi)部， 可能出現(xiàn)主要處于音頻信號帶寬內(nèi)的磁擾動111。為了避免這樣的磁擾動 111與感應鏈路109發(fā)生干擾，將所述感應鏈路109設(shè)計成具有從100kHz 到30MHz的載頻的AM鏈路，所述載頻范圍遠遠高于所述磁擾動主要存在的 音頻信號頻率范圍。
在一些應用中，RF通信裝置102和傳輸單元106可以形成集成裝置， 而不是通過電纜103連接。或者，可以采用諸如藍牙鏈路之類的雙向無線 鏈路替代電纜103。在這種情況下，必須將電源集成到傳輸單元106內(nèi)。
在圖3中，將現(xiàn)有技術(shù)的感應基帶音頻鏈路140的典型頻譜與根據(jù)本 發(fā)明的以375kHz的載頻為例的AM感應音頻鏈路141的頻譜進行比較?；?帶鏈路140具有從(例如)200Hz到3. 2kHz的典型頻譜范圍(是步話機的典型 音頻范圍)，而AM鏈路141的頻譜則在載頻處具有峰值，且兩側(cè)具有代表 載頻加減相應的音頻信號頻率的邊帶。圖4示出了傳輸單元106的結(jié)構(gòu)的第一個例子。如前所述，傳輸單元 106包括用于俘獲用戶的語音的麥克風105，其中，通過電纜103將麥克風 105俘獲的音頻信號128供應給RF通信裝置102。
類似地，通過電纜103將RF通信裝置102接收的音頻信號供應給傳輸 單元106。將這些音頻信號120供應給自動增益控制(AGC)放大器121，所 述放大器將確保所述發(fā)射器環(huán)107建立的感應鏈路109的感應場不會受到 過調(diào)制。在AGC放大器121之后，通過低通濾波器122對所述音頻信號濾 波，以降低AM調(diào)制音頻信號帶寬。典型地，濾波器122具有大約4kHz的 截止頻率，從而得到大約8kHz的調(diào)制音頻信號帶寬。這就足夠了，因為如 前所.述，諸如步話機之類的RF通信裝置102具有(例如)從200Hz到3. 2kHz 的音頻信號帶寬。之后，通過采用振蕩器124的AM調(diào)制器123調(diào)制所述經(jīng) 濾波的音頻信號，從而在所述振蕩器124確定的載頻上生成AM調(diào)制信號。 之后，通過調(diào)諧功率放大器125對所述AM調(diào)制信號放大、濾波，并將其傳 輸至發(fā)射器環(huán)107。這將確保具有最少的諧波的最大發(fā)射感應場109。
如前所述，電纜103還起著傳輸單元106的電源126的作用。
圖5示出了傳輸單元106的備選實施例，其中，只有在從RF通信裝置 102實際接收到音頻信號120時才激活所述調(diào)諧功率放大器125。出于這一 目的，不僅將音頻信號120供應給AGC放大器121，還供應給信號檢測器 127，該檢測器檢測在電纜103處是否存在音頻信號120。通過非?？斓姆?式檢測音頻信號120的存在，其實現(xiàn)時間(attack time)優(yōu)選不到10微秒。 信號檢測器127 —旦檢測到音頻信號120的存在，信號檢測器127就激活， 即開啟調(diào)諧功率放大器125。 一旦信號檢測器127檢測到不存在音頻信號 120，那么其將使功率放大器125去活，即關(guān)斷，從而使傳輸單元106停用。 以一定的釋放時間常數(shù)(優(yōu)選為100微秒的多倍，例如，100到3000微秒) 對所述功率放大器125實施所述的去活，以避免功率放大器125在短的談 話間歇期間關(guān)斷。
圖6示出了耳機110,即接收單元的例子。
通過感應天線161拾取感應鏈路109的感應場以及最終的磁擾動 lll(如果存在的話)，所述感應天線161是具有高品質(zhì)(Q)因數(shù)(例如70)的 帶通調(diào)諧濾波器162的部分，所述調(diào)諧濾波器162的作用在于對處于感應鏈路109的調(diào)諧音頻信號的頻率范圍(g卩，載頻加減音頻信號頻率的頻率范
圍)之外的擾動進行選擇性濾波。優(yōu)選地，帶通濾波器161/162的帶寬對應 于由傳輸單元106的低通濾波器122確定的AM調(diào)諧音頻信號帶寬，g口，當 前例子中的8kHz左右(加減4kHz)。之后，通過AM解調(diào)器163對經(jīng)濾波的 信號解調(diào)，之后通過強大的數(shù)字信號處理器(DSP) 164處理解調(diào)的音頻信號， 所述數(shù)字信號處理器164的作用在于從有用的音頻范圍(如前所述，通常為 從200Hz到3. 2kHz)濾除所有殘留的干擾。優(yōu)選既采用時域信號處理又采用 頻域信號處理，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)非常強而且非常有效的帶通濾波。還可以應 用噪聲抑制和抵消技術(shù)。此外，在DSP 164中實現(xiàn)增益模型，以控制通過 功率音頻放大器166提供給微型擴音器167的最大輸出功率。將DSP 164 采用的各種音頻信號處理參數(shù)存儲到諸如EEPR0M 165之類的非易失存儲器 內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種通信系統(tǒng)，包括佩戴在用戶(100，101)身上或者用戶頸下的用于經(jīng)由感應鏈路(109)傳輸音頻信號(120)的傳輸單元(106)；以及至少部分地佩戴在用戶的耳道內(nèi)的耳機(110)，所述耳機包括用于經(jīng)由所述感應鏈路(109)從所述傳輸單元(106)接收音頻信號的接收單元(161，162，163)、用于處理通過所述接收單元(161，162，163)接收到的音頻信號的音頻信號處理單元(164，165，166)、以及根據(jù)經(jīng)處理的音頻信號刺激用戶的聽覺的擴音器(166)；其中，所述感應鏈路(109)是具有從100kHz到30MHz的載頻的幅度調(diào)制感應鏈路。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述傳輸單元(106)包括用于 在所述音頻信號(120)受到幅度調(diào)制之前對所述音頻信號進行濾波的低通 濾波器(122)，所述低通濾波器適于確保經(jīng)調(diào)制的所述音頻信號的帶寬低于 10kHz。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1和2之一所述的系統(tǒng)，其中，所述傳輸單元(106) 包括被設(shè)計為感應環(huán)(107)的天線，將所述感應環(huán)圍繞用戶的頸部、圍繞用 戶的手臂或者跨越用戶的肩部來佩戴。
4、 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的系統(tǒng)，其中，所述傳輸單元(106)包 括自動增益控制放大器(121)，用于避免對所述感應鏈路(109)的過調(diào)制。
5、 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的系統(tǒng)，其中，所述傳輸單元(106)包 括用于檢測將經(jīng)由所述感應鏈路(109)傳輸?shù)囊纛l信號(120)的存在情況的 信號檢測器(127)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述信號檢測器(127)適于在檢測到不存在將經(jīng)由所述感應鏈路(109)傳輸?shù)囊纛l信號(120)期間使所述 傳輸單元(106)停用。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述信號檢測器(127)適于根 據(jù)將經(jīng)由所述感應鏈路(109)傳輸?shù)囊纛l信號(120)的存在情況來開啟和關(guān) 斷用于對將經(jīng)由所述感應鏈路(109)傳輸?shù)乃鲆纛l信號(120)進行放大的 功率放大器(125)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6和7之一所述的系統(tǒng)，其中，所述信號檢測器(127) 適于檢測將經(jīng)由所述感應鏈路(109)傳輸?shù)囊纛l信號(120)的存在情況，所 述信號檢測器(127)的檢測的實現(xiàn)時間低于10微秒。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6到8之一所述的系統(tǒng)，其中，所述信號檢測器(127) 適于以從100到3000微秒的釋放時間常數(shù)使所述傳輸單元(106)停用。
10、 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的系統(tǒng)，其中，所述接收單元包括天 線(161)、幅度調(diào)制解調(diào)器(163)和帶寬基本上等于經(jīng)調(diào)制的音頻信號的帶 寬的帶通濾波器(161， 162)，所述帶通濾波器(161， 162)適于在通過所述 解調(diào)器(163)對通過所述天線(161)接收到的信號進行解調(diào)之前，對通過所 述天線(161)接收到的信號進行濾波。
11、 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的系統(tǒng)，其中，所述音頻信號處理單 元包括用于對已通過所述解調(diào)器(163)進行解調(diào)的音頻信號進行處理的數(shù) 字信號處理器(164)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字信號處理器(164) 適于對已通過所述解調(diào)器(163)進行解調(diào)的音頻信號進行帶通濾波。
13、 根據(jù)權(quán)利要求11和12之一所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字信號處 理器(164)適于既在時域內(nèi)又在頻域內(nèi)處理己通過所述解調(diào)器(163)進行解調(diào)的音頻信號。
14、 根據(jù)權(quán)利要求11到13之一所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字信號處 理器(164)應用增益模型來控制提供給所述擴音器(167)的最大輸出功率。
15、 根據(jù)權(quán)利要求11到14之一所述的系統(tǒng)，其中，所述音頻信號處 理單元包括用于存儲所述數(shù)字信號處理器(164)所采用的音頻信號處理參 數(shù)的非易失性存儲器(165)。
16、 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括用于經(jīng) 由無線鏈路(108)接收音頻信號的接收裝置(102)，所述接收裝置連接至所 述傳輸單元(106)或者與所述傳輸單元(106)集成，以將所接收到的音頻信 號(120)供應給所述傳輸單元(106)。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述無線鏈路為射頻鏈路 (108)。
18、 根據(jù)權(quán)利要求16和17之一所述的系統(tǒng)，其中，經(jīng)由電纜(103)將 所述傳輸單元(106)連接至所述接收裝置(102)。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述接收裝置(102)經(jīng)由所 述電纜(103)為所述傳輸單元(106)供電。
20、 根據(jù)權(quán)利要求16到19之一所述的系統(tǒng)，其中，所述傳輸單元(106) 包括用于從用戶的語音(104)俘獲音頻信號(128)的麥克風(105)。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述無線鏈路(108)是雙向 的，并且其中，將通過所述傳輸單元(106)的麥克風(105)俘獲的音頻信號 (128)供應給所述接收裝置(102)，以經(jīng)由所述無線鏈路(108)傳輸所述音頻 信號。
22、 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的系統(tǒng)，其中，所述耳機(110)適于完 全佩戴在用戶的耳道內(nèi)。
23、 一種通信系統(tǒng)的操作方法，所述通信系統(tǒng)包括佩戴在用戶(100， 101)身上或者用戶頸下的傳輸單元(106)、以及至少部分地佩戴在用戶的耳 道內(nèi)的耳機(IIO)，所述方法包括將音頻信號(120)供應給所述傳輸單元(106);將所述音頻信號(120)經(jīng)由感應鏈路(109)從所述傳輸單元(106)傳輸 至所述耳機(IIO)，以及根據(jù)通過所述耳機(110)接收到的音頻信號經(jīng)由所述耳機(110)刺激用 戶的聽覺，其中，所述感應鏈路(109)是具有從100kHz到30MHz的載頻的幅度調(diào) 制感應鏈路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通信系統(tǒng)，其包括佩戴在用戶(100，101)身上或者用戶頸下的用于通過感應鏈路(109)傳輸音頻信號(120)的傳輸單元(106)；以及至少部分地佩戴在用戶的耳道內(nèi)的耳機(110)，所述耳機包括用于通過所述感應鏈路(109)從所述傳輸單元(106)接收音頻信號的接收單元(161，162，163)、用于處理由所述接收單元(161，162，163)接收到的音頻信號的音頻信號處理單元(164，165，166)、以及根據(jù)經(jīng)處理的音頻信號刺激用戶的聽覺的擴音器(166)；其中，所述感應鏈路(109)是具有從100kHz到30MHz的載頻的幅度調(diào)制感應鏈路。
文檔編號H04R25/00GK101529732SQ200680056251
公開日2009年9月9日 申請日期2006年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月30日
發(fā)明者E·戴尓科斯塔, F·馬奎斯 申請人:峰力公司