基于确定性序列的反馈估计的制作方法
基于确定性序列的反馈估计的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请设及音频处理领域，包括展现从输出变换器（如扬声器）到输入变换器 (如传声器）的声或机械反馈的听力系统中的声反馈估计，例如在广播系统或助听装置如 助听器中体验的。本发明例如设及包括用于产生试探信号的试探信号发生器及用于产生非 计划反馈通路的估计量的自适应反馈估计单元的听力系统。
[0002] 本申请还设及估计从听力装置的输出变换器到输入变换器的反馈通路的方法，例 如在针对特定用户验配听力装置期间或者（在需要时或认为有利时）在装置正常运行期间 由用户进行。
[0003] 本申请还设及包括处理器和程序代码的数据处理系统，程序代码使得处理器执行 本发明方法的至少部分步骤。
[0004] 本发明的实施例如可用在下述应用中：助听器、头戴式耳机、耳麦、有源耳朵保护 系统、免提电话系统、移动电话、远程会议系统、安全系统、广播系统、卡拉0K系统、教室放 大系统等。
【背景技术】 阳〇化]下面的现有技术说明设及本申请的应用领域之一，即助听器。
[0006] 出现声反馈是因为来自提供传声器拾取的信号的放大的音频系统的输出扬声器 信号经通过空气或其他介质的声禪合部分返回到传声器引起。返回到传声器的扬声器信号 部分在重新出现在扬声器处之前被系统再次放大并再次返回到传声器。随着该循环持续， 当系统变得不稳定时，声反馈效应变得听得见，作为非自然信号甚或更糟的啸声。该问题通 常在传声器和扬声器靠近地放在一起时（或者传声器信号的放大较大时）出现，例如在助 听器或其他音频系统中。一些其他具有反馈问题的典型情形为电话学、广播系统、头戴式耳 机、音频会议系统等。在听力仪器尤其是听力仪器中通常使用随频率而变的声、电和机械反 馈识别方法W确保它们的稳定性。因声反馈引起的不稳定的系统用窄带频率成分大大污染 想要的音频输入信号，窄带频率成分通常被感知为啸声或哨声。
[0007] 在助听器验配期间和/或正常运行期间，重要的任务是测量从助听器接收器到传 声器的静态反馈通路。该反馈通路测量例如可用于确定助听器中的最大允许增益W避免声 反馈问题（啸声）。测量关键增益的方法例如在US2011026725A1中描述，其中提供周围噪 声电平相对于可接受阔值的估计量。
[0008] 通常，助听器中出现反馈啸声或其他反馈非自然信号因助听器的非最佳验配引 起，或者由于放大对于（机载）助听器反馈管理系统进行处理而言太高。
[0009] 通常，助听器验配W对助听器反馈管理系统容易处理的声反馈条件进行。在实践 中，当声反馈条件变得更复杂时，如当用户戴帽子时或在其耳朵旁边有电话时，反馈管理系 统可能面临多得多的富有挑战的情形。
[0010] 在目前的助听器系统中，通常在富有挑战的反馈情形下应用增益减小。然而，通常 不知道多大的增益减小是必要的（W刚好防止啸叫）。（粗略的）估计量可从当前反馈通 路的计算的估计量或环路增益提供，但运样的估计量在富有挑战的反馈情形下通常不是非 常可靠。因此，通常施加比所需要的更大的增益减小防万一）。
[0011] 助听器的声反馈测量可通过用助听器接收器（扬声器）播放试探信号如随机信号 例如白噪声（WN)或有色噪声进行，其中同时记录助听器传声器信号。基于运两个信号序 列，例如使用自适应算法可确定未知反馈通路的估计量。在目前技术发展水平的助听器系 统中经常使用的自适应算法为归一化最小均方（NLM巧算法。也可使用其它算法，例如参见 出aykin ;2001]。
[0012] 其他信号如调嗽声信号（正弦扫描）或正弦曲线信号（正弦波）也可用作试探信 号。然而，运些不同的试探信号将导致反馈通路估计的不同性质。在助听器应用中，最有关 的性质为收敛速率（指明测量花多长时间）及稳态误差（估计的反馈通路将怎样精确）。
[0013] 基于噪声的方法具有相对慢的收敛速率，意味着药剂师和助听器用户必须花相对 长的时间等待声反馈测量。因而，需要缩短所需要的测量时间，其可W是15秒级。长测量 时间（自适应算法的长收敛时间）通常为有噪声的测量环境的结果。
[0014] 基于调嗽声信号的测量通常更快，但其对计算能力有大得多的要求，运使得该方 法在目前技术发展水平的助听器中不切实际。基于正弦曲线的测量具有非常快的收敛速 率，但其仅可在所选频率下提供反馈通路估计。
[0015] W0 02/093854 A1描述了使用完美序列估计传输通道的脉冲响应。已知完美序 列（PSE曲和完美扫描（PSweep)序列可用于提高NLMS算法的收敛速率，例如分别参见 [Antweiler&Enzner;2009]和[Antweiler et al. ;2012]。
[0016] 在针对特定用户的需要验配助听器期间，反馈测量通常使用在特定验配模式下配 置的助听器的反馈消除系统进行。该程序的限制在于助听器中的反馈消除系统W特定方式 实施（适应其在助听器中的正常使用），且其经常仅提供有限的估计准确度及需要长的测 量时间。
【发明内容】
[0017] 本申请的目标在于提供估计听力装置的反馈通路的备选方案。本申请的另外的目 标在于优化听力装置的反馈通路估计算法的收敛速率。本申请的目标还在于根据听力装置 的当前声环境优化收敛速率和/或反馈通路估计量的精确度。
[0018] 本发明提出改进的反馈估计，其使用特殊激励信号正确地估计开环配置下当前及 更富有挑战的反馈条件下的反馈通路。改进的反馈通路估计用于确定在富有挑战性的反 馈情形下的正确（刚刚足够）增益极限。激励信号优选持续时间短，在理想情形下不长于 0. 5s-ls。运可使用在安静环境中特别设计的激励信号实现。
[0019] 该程序可自动启动或由用户启动。除了更精确的增益减小之外，改进的反馈通路 估计可用于提高听力装置的机载反馈管理系统。
[0020] 本发明提出在反馈估计期间（在某些情形下）使用具有完美或近乎完美的自相关 的（循环重复的）确定性序列作为试探信号。属于"确定性"用作与"随机"或"任意"相反 的含义（后者例如在包括白噪声的试探信号中例示）。
[0021] 本申请的目标由所附权利要求限定的及下面描述的发明实现。 阳0。] 听力系统
[0023] 一方面，本申请的目标由一种包括听力装置如助听器的听力系统实现，
[0024] 听力装置包括：
[0025] -输入变换器如传声器，用于将来自听力装置环境的输入声音转换为电输入信号； 及
[00%]-输出变换器如扬声器，用于将电输出信号转换为输出声音；及
[0027] 输入变换器在第一运行模式下时经正向通路连接到输出变换器，听力装置还包 括：
[0028] -正向通路中的可配置的输出组合单元如选择器或混合器，输出组合单元具有第 一和第二信号输入及具有信号输出，第一信号输入是正向通路的信号，及第二信号输入是 输出试探信号，及输出信号电连接到输出变换器并可配置成由第一或第二信号输入或者第 一和第二信号输入的混合组成；
[0029] 听力系统还包括：
[0030] -可配置的试探信号发生器，用于产生输出试探信号；
[0031] -自适应反馈估计单元，用于产生包括从输出变换器到输入变换器的外部反馈通 路的非计划反馈通路的估计量，反馈估计单元包括使用自适应反馈估计算法的反馈估计滤 波器，自适应反馈估计单元连接到正向通路；及
[0032] 用于产生控制信号的控制单元，控制信号用于基于一个或多个控制输入信号控制 可配置的试探信号发生器，其中可配置的试探信号发生器适于产生或从多个不同试探信号 选择输出试探信号，其中多个不同试探信号包括完美或几乎完美的序列和/或几乎完美的 扫描序列。
[0033] 运具有用于估计反馈通路和/或反馈通路估计量的精确度的自适应算法的自适 应速率可被优化的优点。
[0034] 本发明的实施例相较其他用作试探信号的候选信号如一个或多个纯音、白噪声等 提供优点，即不必在自适应速率和稳态性能（稳态误差）之间进行权衡。本发明中提出的 在自适应反馈估计算法中使用的适宜收敛时间在几 ms级（例如参见图2)。
[0035] 完美序列和完美扫描序列均为（确定性）周期性伪噪声信号的例子。在本说明 书中，术语"几乎完美"意为该序列的周期自相关函数不严格遵循等式（1)(参见下面）， 但满足条件ΙτχχΟΟ |/|ι·χχ(0) I > 0, k声0。在实施例中，长度为N的序列称为几乎完美的 序列，如果其元素化=0, 1，···，Ν-Ι)满足条件 I rxx(0)aps I / I Σ k*〇rxx(k)aPs I > 10， 如> 100,如> 1000,如> 10000。在实施例中，作为备选或另外，如果其元素满足条件 kx(k) |/|r口化）I 0, k声0,贝1J序列称为几乎完美的序列。
[0036] 在实施例中，听力装置包括可配置的试探信号发生器。在实施例中，听力装置包括 控制单元。在实施例中，听力装置包括自适应反馈估计单元，用于产生包括从输出变换器到 输入变换器的外部反馈通路的非计划反馈通路的估计量。
[0037] 在实施例中，听力系统包括编程装置，其包括到听力装置的编程接口。编程装置优 选适于经编程接口配置听力装置（例如W(在安装在用户身上时）测量听力装置的性质、 选择及将处理参数上传到听力装置等）。在实施例中，听力装置包括使能在听力装置和编程 装置之间交换信息的编程接口。在实施例中，编程装置包括可配置的试探信号发生器、控制 单元和自适应反馈估计单元中的一个或多个。 阳〇3引在实施例中，听力系统（如听力装置或编程装置）包括存储器，多个不同试探信号 或用于产生多个不同试探信号的算法保存在存储器中。在实施例中，多个不同试探信号中 的至少一个参数化。
[0039] 在实施例中，听力系统包括辅助装置如编程装置。在实施例中，辅助装置是或包括 编程装置。在实施例中，编程装置包括配置成运行用于（如针对特定用户的需要，例如W补 偿用户的听力受损）配置听力装置的验配软件的计算机。
[0040] 在实施例中，该系统适于在听力装置和辅助装置之间建立通信链路W使得信息 (如控制和状态信号、如软件更新、测量信号、可能及音频信号）可在其间进行交换或者从 一装置转发给另一装置。
[0041] 在实施例中，辅助装置是或包括音频网关设备，其适于（如从娱乐装置例如TV或 音乐播放器，从电话装置例如移动电话，或从计算机例如PC)接收多个音频信号，及适于选 择所接收音频信号（和/或信号组合）中的适当信号W传给听力装置。在实施例中，辅助 装置是或包括遥控器，用于控制听力装置如助听装置的功能和运行。在实施例中，遥控器 的功能实施在智能电话中，该智能电话可能运行使能经智能电话控制听力装置的功能的 APP (听力装置包括到智能电话的适当无线接口，例如基于蓝牙或一些其它标准化或专有方 案）。
[0042] 在实施例中，输出组合单元包括使试探信号能与正向通路的信号相加的求和单 元。在实施例中，输出组合单元适于使得试探信号为给输出变换器的主要或唯一信号。在 实施例中，输出组合单元适于使得试探信号在开环配置中直接连接到输出变换器。在实施 例中，控制单元配置成控制输出组合单元（的运行模式）。
[0043] 在实施例中，控制单元配置成基于开始控制输入信号开始产生输出试探信号。在 实施例中，听力装置包括用于提供开始控制输入信号的开始检测器。在实施例中，开始检测 器包括反馈检测器，用于检测反馈或出现反馈高于预定阔电平的风险（在宽带信号中或 者 基于频带水平）。在实施例中，开始检测器包括自相关检测器，用于检测正向通路的信号中 的自相关的量（如基于频带水平）。在实施例中，开始检测器包括互相关检测器，用于检测 正向通路（如电输入信号和电输出信号之间）的两个信号之间的互相关的量（如基于频带 水平）。在实施例中，开始检测器包括用于检测正向通路的信号中的电平的电平检测器（如 基于频带水平）。
[0044] 在实施例中，听力系统（如听力装置）包括可从其产生开始控制输入信号的用户 接口。在实施例中，听力系统（如听力装置）适于使一个或多个控制输入信号能经用户接 口产生。
[0045] 在实施例中，听力系统（如听力装置）包括到编程装置的编程接口，从其可产生开 始控制输入信号。在实施例中，听力系统（如听力装置）适于经编程接口接收一个或多个 控制输入信号。
[0046] 在实施例中，听力装置包括到遥控装置如电话例如智能电话的接口。在实施例中， 听力装置适于使一个或多个控制输入信号能经遥控接口产生。
[0047] 在实施例中，听力装置包括连接到正向通路并提供一个或多个控制输入信号的检 测单元。在实施例中，检测单元适于对当前声环境进行分类，例如基于正向通路的信号和/ 或一个或多个检测器或受其影响。在实施例中，控制单元配置成根据检测到的当前声环境 产生或选择输出试探信号。
[0048] 在实施例中，检测单元包括提供噪声估计信号的噪声估计单元，其指明源自电输 入信号的正向通路信号的当前噪声电平或信噪比的估计量，例如等于电输入信号。在实施 例中，听力装置包括噪声检测器。在实施例中，听力装置包括信噪比检测器（估计器）。噪 声电平或SNR估计例如可结合话音活动检测器（VAD)进行。
[0049] 在实施例中，控制单元配置成，在当前噪声电平或信噪比的估计量分别低于阔噪 声电平或阔信噪比时，选择或产生完美或几乎完美的序列或者几乎完美的扫描作为输出试 探信号。
[0050] 在实施例中，自适应反馈估计算法为LMS、NLMS、化S (递归最小二乘方）或其他自 适应算法。
[0051] 优选地，自适应反馈估计单元从正向通路接收输入。优选地，正向通路包括（第 二）组合单元（如求减或求和单元），其使非计划反馈通路的估计量与正向通路的信号（如 电输入信号）组合（如从其减去）。优选地，自适应反馈估计单元连接到（第二）组合单 J L· 〇
[0052] 在实施例中，反馈估计滤波器具有L个样本的长度，其中L大于或等于32,如大于 或等于48,如大于或等于64,如大于或等于128。在实施例中，反馈估计滤波器的样本长度 L与完美或几乎完美的序列的长度具有预定关系。在实施例中，反馈估计滤波器的样本长度 L大于或等于完美或几乎完美的序列的长度N。
[0053] 在实施例中，反馈估计滤波器的样本长度L等于完美或几乎完美的序列的长度N。
[0054] 在实施例中，多个不同试探信号包括戈雷（Golay)序列和/或一个或多个纯音。 阳化5] 在实施例中，控制单元基于正向通路的一个或多个当前信号的性质选择适当的试 探信号。在实施例中，控制单元配置成基于正向通路的一个或多个当前信号的性质如其频 谱、调制、电平、自相关、互相关等选择适当的试探信号（如完美或几乎完美的序列、完美扫 描、纯音、纯音的混合等）。在实施例中，听力系统包括频率分析器W提供和/或分析正向通 路的信号的频谱。
[0056] 在实施例中，听力装置适于提供随频率而变的增益W补偿用户的听力损失。在实 施例中，听力装置包括用于增强输入信号并提供处理后的输出信号的信号处理单元。数字 助听器的各个方面在[Schaub ;200引中描述。
[0057] 在实施例中，听力装置包括用于将电信号转换为由用户感知为声信号的刺激的输 出变换器。在实施例中，输出变换器包括骨导听力装置的振动器。在实施例中，输出变换器 包括用于将刺激作为声信号提供给用户的接收器（扬声器）。
[0058] 在实施例中，听力装置包括用于将输入声音转换为电输入信号的输入变换器。在 实施例中，听力装置包括定向传声器系统，其适于增强佩戴听力装置的用户的局部环境中 的多个声源之中的目标声源。在实施例中，定向系统适于检测（如自适应检测）传声器信 号的特定部分源自哪一方向。运可W例如现有技术中描述的多种不同方式实现。
[0059] 在实施例中，听力装置包括用于从另一装置如通信装置或另一听力装置无线接收 直接电输入信号的天线和收发器电路。在实施例中，直接电输入信号表示或包括音频信号 和/或控制信号和/或信息信号。
[0060] 在实施例中，听力装置为便携装置，例如包括本机能源如电池例如可再充电电池 的装置。在实施例中，听力装置为低功率装置。在本说明书中，术语"低功率装置"意为其 能量预算有限的装置，例如由于其为便携装置，例如包括有限大小的能源如电池例如可再 充电电池。
[0061] 在实施例中，听力装置包括输入变换器（如传声器系统和/或直接电输入（如无 线接收器））和输出变换器之间的正向或信号通路。在实施例中，信号处理单元位于该正向 通路中。在实施例中，信号处理单元适于根据用户的特定需要提供随频率而变的增益。在 实施例中，听力装置包括具有用于分析输入信号（如确定电平、调制、信号类型、声反馈估 计量等）的功能件的分析通路。在实施例中，分析通路和/或信号通路的部分或所有信号 处理在频域进行。在实施例中，分析通路和/或信号通路的部分或所有信号处理在时域进 行。
[0062] 在实施例中，听力装置包括模数（AD)转换器W按预定采样速率如20曲Z使模拟 输入数字化。在AD转换器中，表示声学声音信号的模拟电（虽然）信号在AD转换过程中 转换为数字音频信号，其中模拟信号W预定采样频率或速率fs进行采样。优选地，fs在从 8kHz到50kHz的范围中（适应应用的特定需要）W在离散的时间点t。（或η)提供数字样 本X。（或x[n])。每一音频样本通过预定的比特数成表示声信号在t。时的值，Ν g例如在从 1到16比特的范围中。数字样本X具有1/t的时间长度，对于f,= 20曲Z，如50 μ S。在 实施例中，多个音频样本按时间帖进行安排。在实施例中，一时间帖包括64个音频数据样 本。根据实际应用可使用其它帖长度（如32个、128个或更多）。
[0063] 在实施例中，听力装置包括数模（DA)转换器W将数字信号转换为模拟输出信号， 例如用于经输出变换器呈现给用户。 W64] 在实施例中，听力装置如输入变换器（如传声器单元和/或收发器单元）包括用 于提供输入信号的时频表示的TF转换单元。在实施例中，时频表示包括所设及信号在特 定时间和频率范围的相应复值或实值的阵列或映射。在实施例中，TF转换单元包括用于对 (时变）输入信号进行滤波并提供多个（时变）输出信号的滤波器组，每一输出信号包括 截然不同的输入信号频率范围。在实施例中，TF转换单元包括用于将时变输入信号转换为 频域中的（时变）信号的傅里叶变换单元。在实施例中，听力装置考虑的、从最小频率fmm 到最大频率fm。,的频率范围包括从20化到20曲Z的典型人听频范围的一部分，例如从20化 到12曲Z的范围的一部分。在实施例中，听力装置的正向和/或分析通路的信号拆分为NI 个频带，其中NI如大于5,如大于10,如大于50,如大于100,如大于500,其中至少部分个别 进行处理。在实施例中，听力装置（如信号处理单元）适于在NP个不同频道处理正向和/ 或分析通路的信号（NP《NI)。频道可W宽度一致或不一致（如宽度随频率增加）、重叠或 不重叠。 阳0化]在实施例中，听力装置包括电平检测器（LD)，用于确定输入信号的电平（例如基 于频带级和/或全（宽带）信号）。从用户声环境拾取的电传声器信号的输入电平例如是 声环境的分类参数。在实施例中，电平检测器适于根据多个不同的（如平均）信号电平对 用户当前的声环境进行分类。
[0066] 在特定实施例中，听力装置包括话音检测器（VD)，用于确定输入信号是否包括话 音信号（在特定时间点）。在本说明书中，话音信号包括来自人类的语音信号。其还可包括 由人类语音系统产生的其它形式的发声（如唱歌）。在实施例中，话音检测器单元适于将 用户当前的声环境分类为话音或无话音环境。运具有下述优点：包括用户环境中的人类发 声（如语音）的电传声器信号的时间段可被识别，因而与仅包括其它声源（如人工产生的 噪声）的时间段分离。
[0067] 在实施例中，听力装置包括自我话音检测器，用于检测特定输入声音（如话音）是 否源自系统用户的话音。
[0068] 在实施例中，听力装置包括噪声检测器。在实施例中，听力装置包括信噪比检测器 (估计器）。噪声电平估计和/或SNR估计例如可结合话音活动检测器（VAD)进行，如上所 述。 W例在实施例中，听力装置包括声（和/或机械）反馈抑制系统。自适应反馈消除有能 力随时跟踪反馈通路变化。其基于线性时不变（反馈估计）滤波器估计反馈通路但其滤波 器权重随时间更新。滤波器更新可使用随机梯度算法进行计算，包括一些形式的常见最小 均方（LM巧或归一化LMS(NLM巧算法。它们均具有使误差信号的均方最小化的性质，NLMS 另外使滤波器更新相对于一些参考信号的欧几里得范数的平方归一化。自适应滤波器的各 个方面例如在出aykin ;2001]中描述。传统地，设计和评估准据如均方误差、误差偏差数的 平方及它们的变体广泛用在自适应系统的设计中。
[0070] 在实施例中，听力装置还包括用于所设及应用的其它适宜功能，如压缩、降噪等。
[0071] 在实施例中，可配置的试探信号发生器、自适应反馈估计单元和（听力系统的）控 制单元形成听力装置的一部分。在实施例中，听力系统包括助听器或由助听器构成。
[0072] 在实施例中，听力装置包括助听装置，例如听音装置如助听器，例如听力仪器（例 如适于位于用户耳朵处或者完全或部分位于耳道中的听力仪器），头戴式耳机、耳麦、耳朵 保护装置或其组合。
[0073] 用旅
[0074] 此外，本发明提供上面描述的、"【具体实施方式】"中详细描述的及权利要求中限定 的听力装置的用途。在实施例中，提供在包括音频分布的系统中的用途，例如包括彼此足够 接近的传声器和扬声器而在用户操作期间导致从扬声器到传声器的反馈的系统。在实施例 中，提供在包括一个或多个听力仪器、头戴式耳机、耳麦、有源耳朵保护系统等的系统中的 用途，例如免提电话系统、远程会议系统、广播系统、卡拉0K系统、教室放大系统等。 阳0巧]立法
[0076] 一方面，本申请还提供估计从听力装置的输出变换器到输入变换器的反馈通路的 方法，输入变换器配置成将来自听力装置环境的输入声音转换为电输入信号，输出变换器 配置成将电输出信号转换为输出声音，其中输入变换器经正向通路连接到输出变换器，该 方法包括： 阳077]-产生输出试探信号；
[0078] -使得电输出信号形成为输出试探信号和正向通路信号的加权组合；及
[0079] -借助于反馈估计滤波器使用自适应反馈估计算法产生包括从输出变换器到输入 变换器的外部反馈通路的非计划反馈通路的估计量；及
[0080] -基于一个或多个控制输入信号产生用于控制输出试探信号的产生的控制输出信 号；及
[0081] -从多个不同试探信号产生或选择输出试探信号，其中多个不同试探信号包括完 美或几乎完美的序列和/或几乎完美的扫描序列。
[0082] 当由对应的过程适当代替时，上面描述的、"【具体实施方式】"中详细描述的及权利 要求中限定的听力装置的部分或所有结构特征可与本发明方法的实施结合，反之亦然。方 法的实施具有与对应装置一样的优点。
[0083] 计算化可读介质
[0084] 本发明进一步提供保存包括程序代码的计算机程序的有形计算机可读介质，当计 算机程序在数据处理系统上运行时，使得数据处理系统执行上面描述的、"【具体实施方式】" 中详细描述的及权利要求中限定的方法的至少部分（如大部分或所有）步骤。除了保存在 有形介质如磁盘、CD-ROM、DVD、硬盘、或任何其它机器可读的介质上，计算机程序也可经传 输介质如有线或无线链路或网络如因特网进行传输并载入数据处理系统从而在不同于有 形介质的位置处运行。 阳0化]撒据化理系统
[0086] 本发明进一步提供数据处理系统，包括处理器和程序代码，程序代码使得处理器 执行上面描述的、"【具体实施方式】"中详细描述的及权利要求中限定的方法的至少部分（如 大部分或所有）步骤。
[0087] 本申请的另外的目标由从属权利要求限定的及下面详细描述的实施方式实现。
[0088] 除非明确指出，在此所用的单数形式"一"、"该"的含义均包括复数形式（即具有 "至少一"的意思）。应当进一步理解，说明书中使用的术语"具有"、"包括"和/或"包含" 表明存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或多个 其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。应当理解，除非明确指出，当元件被 称为"连接"或"禪合"到另一元件时，可W是直接连接或禪合到其他元件，也可W存在中间 插入元件。如在此所用的术语"和/或"包括一个或多个列举的相关项目的任何及所有组 合。除非明确指出，在此公开的任何方法的步骤不必须精确按所公开的顺序执行。
【附图说明】
[0089] 本发明将在下面参考附图并结合优选实施例进行更完全地说明。
[0090] 图1A示出了 4个样本值的示例性完美序列的循环自相关，图1B示出了 4个样本 值的示例性几乎完美序列的循环自相关。
[00川图2示出了展现基于PSEQ的算法（点虚线曲线）和基于白噪声（WN)的算法（实 线曲线）的学习曲线的模拟试验。
[0092] 图3A-3C示出了根据本发明的听力装置的Ξ个实施例。图3A示出了包括从输入 单元到输出变换器的正向通路、反馈消除系统、及在特定运行模式下用于产生反馈通路估 计量基于其的完美或几乎完美序列的试探信号发生器的听力装置。图3B示出了包括反馈 检测器、用户接口和编程接口的听力装置实施例。图3C示出了根据本发明的包括两个传声 器和两个反馈估计单元的听力装置实施例。
[0093] 图4示出了包括连接到编程装置的听力装置的听力系统的实施例，编程装置运行 用于对听力装置进行编程的软件。
[0094] 图5A示出了包括第一和第二听力装置及辅助装置的双耳听力系统，辅助装置包 括用于双耳听力系统的用户接口。图5B示出了实施为辅助装置中的APP的用户接口的例 子。
[0095] 为清晰起见，运些附图均为示意性及简化的图，它们只给出了对于理解本发明所 必要的细节，而省略其他细节。
[0096] 通过下面给出的详细描述，本发明进一步的适用范围将显而易见。然而，应当理 解，在详细描述和具体例子表明本发明优选实施例的同时，它们仅为说明目的给出。对于本 领域技术人员来说，基于下面的详细描述，本发明的其它实施方式将显而易见。
【具体实施方式】 W97] 众所周知，完美序列（PSE曲可用于提高NLMS算法的收敛速率，例如参见
[Antweiler&Enzne;r;2009]。具有N个元素的PSEQ x(n)具有周期性自相关函数；ΓχχΟΟ,其 中 k=(N-l)，...，-3,-2,-1,0,1,2,3, ...'（N-l)， 阳09引
等式山
[0099] 其中Εχ为序列X(η)的能量。 阳100] 总的来说，具有Ν个元素 （η = 0,1，···，Ν-1)的序列可表达为向量X (η): 阳W] x(n) = [x(0)，x(l)，…，χ(Ν-1)]τ 阳102] 在本发明中，分别使用粗体小写和大写字母强调列向量和矩阵。转置、厄米转置和 复共辆分别通过上标Τ、Η和*标记。此外，序列χ(η)的能量己定义为自相关函数化)， k = 0,1，…，n-1的绝对值的和。
[0103](具有复数元素的无限长度的）数字化序列x(n)的自相关可通过下式表达： 阳 104]
[01化]对于有限长度N及具有实数元素的序列x(n)，n = 0, 1，···，N-1，自相关可表达为：
[0109] 从而提供 阳 110] Γχχ(Ο) = x(0) · x(0)+x(l) · χ(1)+···+χ(Ν-1) · X(N-I) 阳111] 对于k= 1，自相关产生 阳112]
[011引从而提供 阳 114] Γχχ (1) = X (0) · X (-1)+x (1) · X (0)+···+x (N_l) · X (N-。
[0115] 其转化为 阳 116] Γχχ (1) = X (0) · X (N-1)+x (1) · X (0)+···+x (N-1) · X (N-2)
[0117] 假定序列的循环重复： 阳 1 化]x(0)，x(l),
x(0)，x(l)，···
[0119] 其中该序列的"一次出现"用粗体突出显示(并用I实线框I包围K 阳120] 对于k = N-1，自相关产生
[0121]
[0122] 从而提供 阳 123] Γχχ(Ν-Ι) = x(0) · x(-(N-l))+x(l) · χ(1-(Ν-1))+···+χ(Ν-1) · x(N-1-(N-l)) 阳124] 其转化为 阳 125] Γχχ (1) = X (0) · X (1)+X (1) · X 似+···+X (N-1) · X (0)
[01%] 假定该序列的上述循环重复。
[0127] 可确定满足等式[1]的Ν和序列元素 χ(η)的值W提供多个完美序列。 阳12引在实施例中，元素 x(n)的绝对值I χ(η) I呈现高化）或低（L)值，其中H〉L。在 实施例中，元素 x(n)呈现Η或-H或者L或-L。在实施例中，H、L处于从0到1的归一化 范围中。运例如在DSP实施中是有利的。在实施例中，高值Η在从0.7到1的范围中。在 实施例中，低值L在从0到0.3的范围中。在实施例中，L=l-H。在实施例中，Η =1。在 实施例中，L = 0。
[0129] 原则上，Η和L值可大于1。在该情形下，上面提到的范围优选相对于Η的最大值 限定。 阳130] 完美序列的一个例子为：
[0131] χ(η) = [1，1，1，-1]τ 阳132] 使用上面的Γχχ化)，k = 0, 1，2, 3的表达，可验证其满足等式[1] (；Γχχ(0) = Εχ= 4， 和 Γχχ(1) = r,x(2) = Γχχ(3) = 0)。
[0133] 在k = 0，rxx(0)时的自相关提供信号（序列）的能量Εχ。 阳134] 完美序列的另一例子为[1，0, -1，1，0, 1]τ。
[0135] 具有类似性质的另一确定性序列为完美扫描（PSweep)(具有几乎完美的周期性 自相关函数的像调嗽声信号的序列），例如参见[Antweiler et al. ;2012]可获知该扫描 信号的细节及其应用于测量头部相关脉冲响应。
[0136] 戈雷互补序列是另一类确定性序列，其可用于声反馈通路测量。然而，为了测量， 需要两个分开的序列，从而其花费PSEQ和PSweep所需测量时间的两倍。
[0137] 设计几乎完美序列是保持根据等式[1]的完美自相关函数和在信号中获得最高 的可能能量之间的平衡。例如，序列山〇,-1,1，(U]T为完美序列，但其能量效率低于序列 [1，1，1，-ι]τ。换言之，序列的元素优选应接近最大/最小值，例如在该情形下+/-1。
[0138] 图1Α示意性地示出了长度Ν = 4的示例性完美序列的自相关，图1Β示意性地示出 了示例性几乎完美序列的自相关，运些序列具有循环重复的4个元素，其中k为时间指数。
[0139] 在实施例中，序列的元素 X (η)的值为： 阳 140] χ(η) = [χ(0)，χ(1)，…，χ(Ν-1)]τ 阳141] 取值+H、-H、+L或-L进行优化W使得序列在η = 0, Γχχ(0),ρ拥的能量在I r χχ(0) ,psl / I SUM(rxx(n)gps) I >Eth的约束下最大，其中对η声0执行求和函数SUM。在本说 明书中，前述优化的序列定义为几乎完美序列（aP巧。在实施例中，如果其元素满足条件 I rxx(0)arel / I Σ 似 apsi >10,如 >100,如 > 1000,如 ^ 10000(即如果 Eth 等于 10或100或1000或10000)，则序列称为几乎完美序列。在实施例中，作为备选或另外，如 果其元素满足条件ku化）|/|ru(〇) I > 0, k声0,则序列称为几乎完美序列。 阳14引图2示出了展现基于PSEQ的自适应算法（点虚线曲线）和基于白噪声（WN)的算 法（实线曲线）的估计误差的均方的学习曲线（量值[地]对时间[S])的模拟试验。
[0143] 图2清楚地表明，在PSEQ版的自适应反馈估计算法中收敛（由学习曲线的衰减指 示）要快得多，而稳态误差（学习曲线的终值）在两个方法中均一样。运在自适应反馈估 计中特别有利，其中自适应时间优选在几毫秒级，不必作为具有更快收敛（自适应）速率的 代价而接受增大的稳态误差。在该模拟试验中，假定仅有非常少的噪声来自测量环境。
[0144] 在无噪声测量环境中，PSEQ为获得最高可能收敛速率的最佳序列。结果是，在噪 声为主的环境中，基于PSEQ的NLMS方法与基于噪声的NLMS方法具有一样的收敛速率。
[0145] 图3A-3C示出了根据本发明的听力装置的Ξ个实施例。
[0146] 图3A示出了包括从输入变换器口到输出变换器0T的正向通路的听力装置皿 如助听装置。正向通路包括将随频率（和/或电平）而变的增益应用于输入变换器IT拾 取的信号S (η)(或源自其的信号，在此为e (η))并向输出变换器0T (在此经输出组合单元 Co)提供增强信号y(n)的处理单元DSP(其中η为指示信号的时间变化的时间指数）。听 力装置皿包括反馈消除系统，用于减小或消除来自听力装置的从输出到输入变换器的"外 部"反馈通路FBP的声反馈。反馈消除系统包括反馈估计单元FBE，例如包括自适应滤波器 (如包括可变滤波器部分（图3Β中的"滤波器"），其受控于预测误差算法（图3Β中的"算 法"）例如LMS (最小均方）或NLMS (归一化LM巧算法，W预测（反馈通路估计信号vh (η)) 并（经求减单元" + ")消除输入信号s(n)的由从听力装置的输出变换器ΟΤ到输入变换器 口的反馈导致的部分）。由反馈估计单元FBE (图3Β中的"滤波器"）提供的反馈通路估计 量vh(n)在求和单元"+ "中从输入信号s(n)减去从而提供所谓的"误差信号"e(n)(或反 馈校正的信号），其馈给处理单元DSP和反馈估计单元FBE (图3B中的自适应滤波器的算 法部分）。预测误差算法（图3B中的算法）使用参考信号（如输出信号U (η)或试探信号 pseq(η)或两个信号的组合（如和））连同源自输入变换器IT(如图3Β中的传声器MIC)的 信号e (η) -起找到在参考信号U(η)施加到自适应滤波器时使预测误差（信号e (η))最小 化的自适应滤波器设置（图3Β中的滤波器部分的滤波器系 数）。
[0147] 听力装置还包括可配置的试探信号发生器（PSG) W在输出和输入信号之间提供 改善的解相关。试探信号发生器配置成在特定（FBP估计）运行模式下产生反馈通路（FB巧 估计基于其进行的（循环重复的）完美或几乎完美序列。反馈估计单元FBE (在时域运行 时）估计从输出变换器0Τ到输入变换器IT的传输通路的脉冲响应vh (η)。作为备选，反 馈估计单元FBE可在频域运行并提供频域的反馈通路估计量vh化，η)(如在多个预定频率 k时）。试探信号pseq(n)(试探信号发生器PSG的输出）可用作自适应滤波器的算法部分 的参考信号，如图3B中所示（及由图3A中的虚线指示），和/或其可在组合单元Co中与信 号处理单元DSP的输出混合，或者其可（独自）形成输出和参考信号U (η)(如结合图4所 示和所述）。在图3Α和3Β中，当组合单元Co用作求和单元时，试探信号US (η)例如可与 来自处理单元DSP的输出信号y (η)相加。输出信号u(n)另外馈给输出变换器（图3Α中 的0T)，在图3B中例示为扬声器SP，用于作为声输出信号呈现给用户。图3A-3C的听力装 置皿还包括配置成控制试探信号发生器PSG的控制单元C0NT。控制单元接收一个或多个 输入控制信号cis并产生输出控制信号pet,其馈给可配置的试探信号发生器PSG。控制信 号pet配置成控制试探信号发生器的启用和禁用，并可定义或选择将用在当前运行模式下 的适当试探信号，例如根据当前声环境（例如根据来自一个或多个检测器的输入cis，例如 基于正向通路的一个或多个信号的分析，例如包括输入信号S (η)或反馈校正的输入信号 e (η))。可配置的试探信号发生器PSG适于从多个不同试探信号产生或选择输出试探信号 pseq(n)。多个不同试探信号包括完美序列和/或完美扫描序列。控制输入cis可源自听 力装置的信号的分析和/或源自内部或外部检测器。
[0148] 图3B示出了包括与图3A所示实施例一样的功能元件的听力装置皿的实施例。另 夕F，图3B的听力装置包括一个或多个检测器DET (如包括反馈检测器）、用户接口 UI和编程 接口 PI。 阳149] 图3B中所示听力装置皿的实施例包括连接到正向通路并向控制单元C0NT提供 控制输入信号cisl的检测单元DET。检测单元DET分析电输入信号s(n)并提供由传声器 MIC拾取的信号表示的、表明听力装置周围的声环境的输出信号cisl。控制单元C0NT配置 成根据检测到的当前声环境（输入控制信号cisl)影响（经信号pet)试探信号发生器PSG 的输出试探信号pseq (η)的产生或选择。优选地，检测单元DET包括噪声估计单元，其提供 表明电输入信号s(n)的当前噪声电平或信噪比的估计量的噪声估计信号。作为备选或另 夕F，检测单元DET可包括用于检测在特定时间点是否存在话音的话音活动检测器，使得噪 声电平或SNR估计控制不存在话音的时刻进行。作为备选或另外，检测单元DET可包括提 供反馈的当前风险或电平的指示（如在特定频率下）的反馈检测器。控制单元C0NT (在特 定模式下）可配置成，在当前噪声电平或信噪比的估计量分别低于阔噪声电平或阔信噪比 时（或者在反馈电平高于预定阔电平时），选择或产生完美或几乎完美序列或者完美或几 乎完美扫描作为输出试探信号pseq (η)。 阳150] 图3Β中所示听力装置皿的实施例包括用户接口 UI及编程接口 ΡΙ，从而使能经用 户接口 UI和/或经编程接口 ΡΙ控制和改变听力装置的功能。控制单元C0NT配置成基于 来自检测单元DET和/或来自用户接口和编程接口 UI，ΡΙ之一的开始控制输入信号而开始 产生输出试探信号pseq (η)。因此，听力装置皿适于使能经用户接口和/或经编程接口选 择或产生输出试探信号。此外，使用试探信号pseq(n)开始反馈通路估计测量可经用户接 口和/或经编程接口进行。优选地，听力装置皿包括到遥控装置如移动电话例如智能电话 的接口（如用户接口和/或编程接口）。听力装置可适于使给控制单元C0NT的一个或多个 输入信号能经遥控接口产生，使得输出试探信号的开始、选择和/或产生可经遥控装置进 行（或影响）。
[0151] 图3C示出了根据本发明的包括两个传声器MIC1，MIC2和两个反馈估计单元 ALG，FILl，FIL2的听力装置皿的实施例。图3C的示例性听力装置皿包括与结合图3A所 述一样的功能元件。
[0152] 该听力装置包括包含两个传声器单元MIC1，MIC2和方向算法DIR的传声器系 统，藉此存在从扬声器SP到每一传声器MIC1，MIC2的不同反馈通路。对应地，音频处理 装置包括两个反馈（估计和）消除系统，每一反馈通路各一个。每一反馈消除系统包 括用于提供所设及反馈通路的估计量（分别为vhl (η), vh2 (η))的自适应滤波器（分别 为（ALG，FIL1), (ALG，FIL2))及用于将反馈通路估计量（分别为vhl(n)，vh2(n))从传 声器输入信号（分别为sl(n)，s2(n))减去从而提供反馈校正的（误差）信号（分别为 el (η), e2 (η))的求和（求减）单元。误差信号el (η), e2 (η)馈给方向算法DIR和自适应 滤波器的算法部分ALG。算法部分ALG在此示为一个公共单元，但各个算法通常将用于估 计更新信号upl(n)，up2(n) W更新相应可变滤波器FIL1，FIL2的滤波器系数。方向模块 DIR将输入信号el (η), e2 (η)的加权组合形式的所得（反馈校正的、定向或全向）输入信 号d(n)提供为输出。正向通路还包括信号处理单元FPS，用于进一步处理所得的输入信号 d(n)，例如用于将所得（随频率而变的）增益应用于所得输入信号d(n)和/或将其他信 号处理算法应用于正向通路的信号。信号处理单元FSP的处理后的输出信号y(n)馈给输 出组合单元Co,其输出u(n)馈给扬声器单元SP和反馈估计单元的自适应滤波器。方向单 元DIR和信号处理单元FSP二者可形成图3A和3B实施例的信号处理单元DSP的一部分 (例如如果运些实施例适于包括一个W上输入变换器）。控制单元C0NT从正向通路的"输 出侧"（输出信号U (η))和"输入侧"（传声器输入si (η))接收输入，非必须地，接收信号 s2 (η)，el (η)，e2 (η)，d (η)中的一个或多个，W计算正向通路的信号之间的自相关和/或互 相关，或得到运些信号的其他特性（如参数或性质）如调制指数、反馈电平、环路增益等。 控制单元C0NT提供控制输出CNT1，CNT2 W控制自适应滤波器的算法部分ALG，及提供CNT3 W控制或影响信号处理单元FPS。算法部分ALG优选配置成为两个可变滤波器FIL1，FIL2 计算独立的滤波器系数upl (η), up2 (η)。在实施例中，两个自适应滤波器的控制独立。作 为备选，可使用同样的控制参数（如相同的自适应速率、自适应速率同时变化等）。控制单 元C0NT还配置成根据控制单元的一个或多个输入信号影响（经信号pet)试探信号发生 器PSG的输出试探信号pseq(n)的产生或选择（如结合图3A和3B所述）。输出试探信号 pseq (η)馈给输出组合单元Co,其输出在多个不同运行模式下可包括试探信号pseq (η)，例 如单独或与信号处理单元FSP的处理后的输出信号y (η)混合。在实施例中，听力装置配 置成在开环模式下（FBP估计模式）运行，其中试探信号pseq (η)单独施加到输出变换器 (U (η) = pseq (η))，及其中反馈通路基于试探信号进行估计。听力装置的运行模式，包括输 出组合单元Co的功能，例如可通过控制单元C0NT进行控制和/或经用户接口 UI (参见图 3B或图5A-5B)和/或经编程接口 PI (参见图3B)影响。 阳153] 图4示出了包括连接到编程装置PD的听力装置皿的听力系统的实施例，编程装 置运行用于对听力装置进行编程的软件（如所谓的验配软件），包括有助于听力装置的有 关参数的测量，同时听力装置安装在用户耳朵之处或之中。听力装置皿和编程装置PD中 的每一个包括使两个装置能交换数据（包括编程和音频数据）的编程接口（分别为PI和 PD-PI)。数据可经有线或无线链路（"链路"）进行交换。无线链路例如可实施为基于近场 (如感应/磁）通信的链路。作为备选，无线链路可使用福射场实施，如使用蓝牙规格定义 的协议（如蓝牙低功率或类似（如推导、简化或扩展的）方案）。
[0154] 听力装置皿包括听力装置的基本功能元件，其包括用于传播表示声音的电信号 S (η)的正向通路MIC, Ci，DSP，Co, SP及包括连接到正向通路的反馈消除系统FBE，Ci，反馈 消除系统用于估计从输出变换器SP到传声器MIC的反馈通路FBP并通过在输入组合单元 Ci中将反馈通路FBP的估计量vh (η)从电输入信号S (η)减去而使其对正向通路信号的影 响最小化（优选消除）从而提供反馈校正的输入信号e (η)。正向通路还包括可配置的信号 处理单元DSP，用于处理反馈校正的输入信号e (η)并提供增强的输出信号y (η)。传声器MIC 将声输入、来自环境的声音的混合env(n)及来自输出变换器SP的任何反馈v(n)转换为电 输入信号s(n)，n为时间指数。输出变换器（在此为扬声器S巧将电输出信号u(n)转换为 由用户感知为声音的输出刺激（在此为声输出）。位于正向通路中的可配置的输出组合单 元Co从信号处理单元DSP接收第一信号输入y (η)及从可配置的试探信号发生器PSG (在 此为位于编程装置PD中的PD-PSG)接收包括试探信号pseq(n)的第二信号输入。输出组 合单元Co电连接到输出变换器并可配置成使得输出信号U (η)根据输出控制单元（通常及 助听器系统）的运行模式而由第一和第二信号输入y (η)和pseq(η)之一或者由二者的混 合组成。输出组合单元Co的运行模式经来自控制单元C0NT(在此为位于编程装置PD中的 PD-C0NT)的控制信号CNTo控制。反馈消除系统FBE，Ci包括反馈估计单元F邸和输入组合 单元Ci，后者例如配置为用于将反馈通路估计量vh (η)从电输入信号s(n)减去从而提供反 馈校正的信号e (η)的求减单元。
[0155] 编程装置PD例如可包括验配系统的基本功能，及例如适于能够将处理算法（或处 理参数）传给听力装置皿的可配置的信号处理单元DSP。
[0156] 编程装置PD包括用于产生输出试探信号pseq (η)的可配置的试探信号发生器 PD-PSG。可配置的试探信号发生器PD-PSG适于从包括完美或几乎完美序列和/或几乎完 美扫描序列的多个不同试探信号产生或选择输出试探信号。编程装置PD还包括自适应反 馈估计单元PD-FBE，用于产生包括从输出变换器SP到输入变换器MIC的外部反馈通路的非 计划反馈通路的估计量。反馈估计单元PD-FBE包括使用自适应反馈估计算法的反馈估计 滤波器，自适应反馈估计单元连接到正向通路。编程装置PD还包括控制单元PD-C0NT，用于 基于一个或多个控制输入信号产生控制可配置的试探信号发生器PD-PSG的控制信号。控 制单元PD-C0NT还配置成产生分别用于控制输入和输出组合单元Ci和Co的控制信号CNTi 和CNTo。编程装置PD还包括使用户（如听觉病矫治专家）能控制两个装置之间的通信的 用户接口 PD-UI。用户接口 PD-UI包括用于输入命令和信息的键盘KEYB及用于显示信息和 /或输入命令的显示器如触敏显示器DISP。显示器的示例性屏幕图示用户接口的用于选择 运行模式（"模式"）如关于反馈通路FBP测量（估计）、开始FBP测量（"开始"）和接受 (及保存）FBP测量结果（"接受"）的配置。多个不同的行动例如可经显示器的对应区域 的触摸（在触摸屏形成用户接口的一部分的情形下）或鼠标 点击（在计算机鼠标形成用户 接口的一部分的情形下）而开始。编程装置PD配置成经编程接口 PLPD-PI接收听力装置 皿的正向通路的一个或多个信号如S (η)，e (η)，y (η)，U (η)。编程装置PD配置成产生控制 信号并将其经编程接口 ΡΙ，PD-PI传给听力装置皿的功能模块。在图4的实施例中，控制 信号CNTi, CNTo, CNT和ΡΡ分别传给输入组合单元Ci、输出组合单元Co、反馈估计单元FBE 和信号处理单元DSP。在听力装置的"正常运行模式"下，反馈通路FBP通过听力装置的反 馈估计单元F邸进行估计（如结合图3A-3C所述）。当进入"FBP估计模式"时，输入和输 出组合单元Ci和Co通过控制信号CTTi和CNTo设置W使试探信号pseq(n)在正向通路在 信号处理单元DSP之前或之后断开的开环配置下能从编程装置连接到输出信号U (η)。在 该"FBP估计模式"下，听力装置的正向通路的输入和输出信号经编程接口 ΡΙ，PD-PI传给编 程装置PD。同样，反馈通路FBP通过编程装置PD的反馈估计单元PD-F抓进行估计。在该 模式下，机载反馈估计单元F邸可经来自编程装置PD的控制信号CNT禁用。反馈估计的结 果经用户接口（显示器DIS巧呈现给用户（如听觉病矫治专家）。如果结果可接受（如在 可接受的噪声电平下进行，及W合理的收敛时间），其可通过启动"接受"元件接受。测得的 (改善的）当前反馈通路估计量可由编程装置用于计算改进的处理参数（如随频率而变的 增益）。新的处理参数可经编程接口和信号ΡΡ传给信号处理单元DSP并在其中使用。 阳157] 图4中所示听力装置皿的实施例被指明在时域运行，但其也可配置成在（时-) 频域运行（通过分别插入适当的时域到（时-)频域及（时-)频域到时域转换单元，如分 析和合成滤波器组）。
[0158] 图5Α示出了包括听力装置皿和辅助装置AD的听力系统，辅助装置包括用于听 力系统的用户接口 UI。在图5Α的实施例中，辅助装置AD和听力装置皿之间的无线链路 ("链路"）例如为感应链路或RF链路（如蓝牙等），其由对应的天线和收发器电路RF-Rx/ Τχ指示（并实施在装置中）。 阳159] 在实施例中，辅助装置AD是或包括音频网关设备，其适于（如从娱乐装置例如TV 或音乐播放器，从电话装置例如移动电话，或从计算机例如PC)接收多个音频信号，及适于 选择所接收音频信号（和/或信号组合）中的适当信号W传给听力装置。在实施例中，辅 助装置是或包括遥控器，用于控制听力装置的功能和运行。在实施例中，辅助装置AD是或 包括移动电话如智能电话或类似装置。在实施例中，遥控器的功能实施在智能电话中，该智 能电话可能运行使能经智能电话控制音频处理装置的功能的APP(听力装置包括到智能电 话的适当无线接口，例如基于蓝牙（如蓝牙低功率）或一些其它标准化或专有方案）。
[0160] 图5B示出了实施为辅助装置AD中的APP的用户接口 UI的例子。 阳16U 用户接口 UI包括显示"反馈通路估计器"APP的屏幕的显示器（如触敏显示器）。 该屏幕包括第一有界区域（在APP的标题下方），其向听力系统的用户给出指令。示例性的 指令为： 阳162]-检查噪声电平（化）是否足够低。
[0163] -如果TCL= Q，按压"开始"W开始反馈通路估计（FB阳）。
[0164] -等待反馈通路估计结果。 阳1化]-如果FBPE=因，按压"接受"。 阳166] 在示例性指令下面，给出了启动元件（左）及对应的说明： 阳167] g慰I曝芦电平I (启动开始噪声电平测量；可接受及不可接受的噪声电平 分别由◎.和錢指明）。
[0168] gg I拐BF梅计I (如果噪声电平可接受，可开始使用完美或几乎完美序列序 列或者扫描序列估计反馈通路）。
[0169] gg iFBPest结果I (如果反馈通路的估计量可接受（如在某些预定极限内）， 其被接受并传给听力装置，如传给听力装置的信号处理单元，W可能用于处理正向通路的 信号）。
[0170] 因而，改进的反馈通路估计可由用户经用户接口开始，如在加电后，其中听力装置 重新安装在用户耳朵处（关于反馈，可能并未最佳地放置）。 阳171] 本发明由独立权利要求的特征限定。从属权利要求限定优选实施方式。权利要求 中的任何附图标记不意于限定其范围。
[0172] 一些优选实施例已经在前面进行了说明，但是应当强调的是，本发明不受运些实 施例的限制，而是可W权利要求限定的主题内的其它方式实现。 阳17引 参考义献
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[01巧]· [Antweiler et al. ;2012] C. Antweiler, A. Telle, P. VaiT, and G. Enzner. Perfect-sweep NLMS for time-variant acoustic system identification. In Proc. 2012 IEEE Int. Conf. Acoust. , Speech,Signal Process. , pages 517 - 520, 2012.
【主权项】
1. 一种包括听力装置的听力系统， 所述听力装置包括： -输入变换器，用于将来自听力装置环境的输入声音转换为电输入信号；及 -输出变换器，用于将电输出信号转换为输出声音；及 所述输入变换器在第一运行模式下时经正向通路连接到所述输出变换器，所述听力装 置还包括： -正向通路中的可配置的输出组合单元，所述输出组合单元具有第一和第二信号输入 及具有信号输出，第一信号输入是正向通路的信号，及第二信号输入是输出试探信号，及输 出信号电连接到输出变换器并可配置成由第一或第二信号输入或者第一和第二信号输入 的混合组成； 所述听力系统还包括： -可配置的试探信号发生器，用于产生所述输出试探信号； -自适应反馈估计单元，用于产生包括从输出变换器到输入变换器的外部反馈通路的 非计划反馈通路的估计量，所述反馈估计单元包括使用自适应反馈估计算法的反馈估计滤 波器，所述自适应反馈估计单元连接到正向通路；及 -用于产生控制信号的控制单元，所述控制信号用于基于一个或多个控制输入信号控 制可配置的试探信号发生器； 其中可配置的试探信号发生器适于产生或从多个不同试探信号选择所述输出试探信 号，其中多个不同试探信号包括完美或几乎完美序列和/或几乎完美的扫描序列。2. 根据权利要求1所述的听力系统，其中几乎完美序列（aPS)是长度为Ν的序列，其元 素满足条件丨rxx(0)aPS 丨 / 丨Σ 丨彡 10,k= 0, 1，·，·，Ν-1。3. 根据权利要求1所述的听力系统，其中所述控制单元配置成基于开始控制输入信号 开始产生所述输出试探信号。4. 根据权利要求3所述的听力系统，包括从其产生所述开始控制输入信号的用户接 □〇5. 根据权利要求3所述的听力系统，包括从其产生所述开始控制输入信号的、到编程 装置的编程接口。6. 根据权利要求1所述的听力系统，包括连接到所述正向通路并提供一个或多个所述 控制输入信号的检测单元。7. 根据权利要求6所述的听力系统，其中所述检测单元包括提供噪声估计信号的噪声 估计单元，所述噪声估计信号指明源自所述电输入信号的正向通路信号的当前噪声电平或 信噪比的估计量。8. 根据权利要求7所述的听力系统，其中所述控制单元配置成，在当前噪声电平或信 噪比的估计量分别低于阈噪声电平或阈信噪比时，选择所述完美或几乎完美序列或者完美 或几乎完美的扫描作为所述输出试探信号。9. 根据权利要求1所述的听力系统，其中所述自适应反馈估计算法为LMS、NLMS、RLS 或其他自适应算法。10. 根据权利要求1所述的听力系统，其中反馈估计滤波器具有L个样本的长度，其中 L大于或等于32。11. 根据权利要求10所述的听力系统，其中所述反馈估计滤波器的样本长度L等于完 美或几乎完美序列的长度N。12. 根据权利要求1所述的听力系统，其中所述多个不同试探信号包括戈雷（Golay)序 列或者一个或多个纯音。13. 根据权利要求1所述的听力系统，其中所述控制单元配置成基于正向通路的一个 或多个当前信号的性质选择适当的试探信号。14. 根据权利要求1所述的听力系统，其中所述可配置的试探信号发生器、所述自适应 反馈估计单元及所述控制单元形成所述听力装置的一部分。15. 根据权利要求1所述的听力系统，包括助听器或由助听器构成。16. -种估计从听力装置的输出变换器到输入变换器的反馈通路的方法，所述输入变 换器配置成将来自听力装置环境的输入声音转换为电输入信号，所述输出变换器配置成将 电输出信号转换为输出声音，其中所述输入变换器经正向通路连接到所述输出变换器，所 述方法包括： -产生输出试探信号； -使得电输出信号形成为输出试探信号和正向通路信号的加权组合；及 -借助于反馈估计滤波器使用自适应反馈估计算法产生包括从输出变换器到输入变 换器的外部反馈通路的非计划反馈通路的估计量，其中自适应反馈估计单元连接到正向通 路；及 -基于一个或多个控制输入信号产生用于控制所述输出试探信号的产生的控制输出信 号；及 -从多个不同试探信号产生或选择所述输出试探信号，其中多个不同试探信号包括完 美或几乎完美序列和/或几乎完美的扫描序列。
【专利摘要】本发明公开了基于确定性序列的反馈估计，其应用于包括听力装置的听力系统，所述听力装置包括输入变换器、输出变换器、正向通路中的可配置的输出组合单元，所述听力系统还包括：可配置的试探信号发生器，用于产生输出试探信号；自适应反馈估计单元，用于产生非计划反馈通路的估计量，所述反馈估计单元包括使用自适应反馈估计算法的反馈估计滤波器并连接到正向通路；及用于产生控制信号的控制单元，所述控制信号用于基于一个或多个控制输入信号控制可配置的试探信号发生器；其中可配置的试探信号发生器适于产生或从多个不同试探信号选择所述输出试探信号，其中多个不同试探信号包括完美或几乎完美序列和/或几乎完美的扫描序列。
【IPC分类】H04R3/00, H04R25/00
【公开号】CN105491495
【申请号】CN201510644863
【发明人】M·郭
【申请人】奥迪康有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年10月8日
【公告号】EP3002959A1, US20160100259
【技术领域】
[0001] 本申请设及音频处理领域，包括展现从输出变换器（如扬声器）到输入变换器 (如传声器）的声或机械反馈的听力系统中的声反馈估计，例如在广播系统或助听装置如 助听器中体验的。本发明例如设及包括用于产生试探信号的试探信号发生器及用于产生非 计划反馈通路的估计量的自适应反馈估计单元的听力系统。
[0002] 本申请还设及估计从听力装置的输出变换器到输入变换器的反馈通路的方法，例 如在针对特定用户验配听力装置期间或者（在需要时或认为有利时）在装置正常运行期间 由用户进行。
[0003] 本申请还设及包括处理器和程序代码的数据处理系统，程序代码使得处理器执行 本发明方法的至少部分步骤。
[0004] 本发明的实施例如可用在下述应用中：助听器、头戴式耳机、耳麦、有源耳朵保护 系统、免提电话系统、移动电话、远程会议系统、安全系统、广播系统、卡拉0K系统、教室放 大系统等。
【背景技术】 阳〇化]下面的现有技术说明设及本申请的应用领域之一，即助听器。
[0006] 出现声反馈是因为来自提供传声器拾取的信号的放大的音频系统的输出扬声器 信号经通过空气或其他介质的声禪合部分返回到传声器引起。返回到传声器的扬声器信号 部分在重新出现在扬声器处之前被系统再次放大并再次返回到传声器。随着该循环持续， 当系统变得不稳定时，声反馈效应变得听得见，作为非自然信号甚或更糟的啸声。该问题通 常在传声器和扬声器靠近地放在一起时（或者传声器信号的放大较大时）出现，例如在助 听器或其他音频系统中。一些其他具有反馈问题的典型情形为电话学、广播系统、头戴式耳 机、音频会议系统等。在听力仪器尤其是听力仪器中通常使用随频率而变的声、电和机械反 馈识别方法W确保它们的稳定性。因声反馈引起的不稳定的系统用窄带频率成分大大污染 想要的音频输入信号，窄带频率成分通常被感知为啸声或哨声。
[0007] 在助听器验配期间和/或正常运行期间，重要的任务是测量从助听器接收器到传 声器的静态反馈通路。该反馈通路测量例如可用于确定助听器中的最大允许增益W避免声 反馈问题（啸声）。测量关键增益的方法例如在US2011026725A1中描述，其中提供周围噪 声电平相对于可接受阔值的估计量。
[0008] 通常，助听器中出现反馈啸声或其他反馈非自然信号因助听器的非最佳验配引 起，或者由于放大对于（机载）助听器反馈管理系统进行处理而言太高。
[0009] 通常，助听器验配W对助听器反馈管理系统容易处理的声反馈条件进行。在实践 中，当声反馈条件变得更复杂时，如当用户戴帽子时或在其耳朵旁边有电话时，反馈管理系 统可能面临多得多的富有挑战的情形。
[0010] 在目前的助听器系统中，通常在富有挑战的反馈情形下应用增益减小。然而，通常 不知道多大的增益减小是必要的（W刚好防止啸叫）。（粗略的）估计量可从当前反馈通 路的计算的估计量或环路增益提供，但运样的估计量在富有挑战的反馈情形下通常不是非 常可靠。因此，通常施加比所需要的更大的增益减小防万一）。
[0011] 助听器的声反馈测量可通过用助听器接收器（扬声器）播放试探信号如随机信号 例如白噪声（WN)或有色噪声进行，其中同时记录助听器传声器信号。基于运两个信号序 列，例如使用自适应算法可确定未知反馈通路的估计量。在目前技术发展水平的助听器系 统中经常使用的自适应算法为归一化最小均方（NLM巧算法。也可使用其它算法，例如参见 出aykin ;2001]。
[0012] 其他信号如调嗽声信号（正弦扫描）或正弦曲线信号（正弦波）也可用作试探信 号。然而，运些不同的试探信号将导致反馈通路估计的不同性质。在助听器应用中，最有关 的性质为收敛速率（指明测量花多长时间）及稳态误差（估计的反馈通路将怎样精确）。
[0013] 基于噪声的方法具有相对慢的收敛速率，意味着药剂师和助听器用户必须花相对 长的时间等待声反馈测量。因而，需要缩短所需要的测量时间，其可W是15秒级。长测量 时间（自适应算法的长收敛时间）通常为有噪声的测量环境的结果。
[0014] 基于调嗽声信号的测量通常更快，但其对计算能力有大得多的要求，运使得该方 法在目前技术发展水平的助听器中不切实际。基于正弦曲线的测量具有非常快的收敛速 率，但其仅可在所选频率下提供反馈通路估计。
[0015] W0 02/093854 A1描述了使用完美序列估计传输通道的脉冲响应。已知完美序 列（PSE曲和完美扫描（PSweep)序列可用于提高NLMS算法的收敛速率，例如分别参见 [Antweiler&Enzner;2009]和[Antweiler et al. ;2012]。
[0016] 在针对特定用户的需要验配助听器期间，反馈测量通常使用在特定验配模式下配 置的助听器的反馈消除系统进行。该程序的限制在于助听器中的反馈消除系统W特定方式 实施（适应其在助听器中的正常使用），且其经常仅提供有限的估计准确度及需要长的测 量时间。
【发明内容】
[0017] 本申请的目标在于提供估计听力装置的反馈通路的备选方案。本申请的另外的目 标在于优化听力装置的反馈通路估计算法的收敛速率。本申请的目标还在于根据听力装置 的当前声环境优化收敛速率和/或反馈通路估计量的精确度。
[0018] 本发明提出改进的反馈估计，其使用特殊激励信号正确地估计开环配置下当前及 更富有挑战的反馈条件下的反馈通路。改进的反馈通路估计用于确定在富有挑战性的反 馈情形下的正确（刚刚足够）增益极限。激励信号优选持续时间短，在理想情形下不长于 0. 5s-ls。运可使用在安静环境中特别设计的激励信号实现。
[0019] 该程序可自动启动或由用户启动。除了更精确的增益减小之外，改进的反馈通路 估计可用于提高听力装置的机载反馈管理系统。
[0020] 本发明提出在反馈估计期间（在某些情形下）使用具有完美或近乎完美的自相关 的（循环重复的）确定性序列作为试探信号。属于"确定性"用作与"随机"或"任意"相反 的含义（后者例如在包括白噪声的试探信号中例示）。
[0021] 本申请的目标由所附权利要求限定的及下面描述的发明实现。 阳0。] 听力系统
[0023] 一方面，本申请的目标由一种包括听力装置如助听器的听力系统实现，
[0024] 听力装置包括：
[0025] -输入变换器如传声器，用于将来自听力装置环境的输入声音转换为电输入信号； 及
[00%]-输出变换器如扬声器，用于将电输出信号转换为输出声音；及
[0027] 输入变换器在第一运行模式下时经正向通路连接到输出变换器，听力装置还包 括：
[0028] -正向通路中的可配置的输出组合单元如选择器或混合器，输出组合单元具有第 一和第二信号输入及具有信号输出，第一信号输入是正向通路的信号，及第二信号输入是 输出试探信号，及输出信号电连接到输出变换器并可配置成由第一或第二信号输入或者第 一和第二信号输入的混合组成；
[0029] 听力系统还包括：
[0030] -可配置的试探信号发生器，用于产生输出试探信号；
[0031] -自适应反馈估计单元，用于产生包括从输出变换器到输入变换器的外部反馈通 路的非计划反馈通路的估计量，反馈估计单元包括使用自适应反馈估计算法的反馈估计滤 波器，自适应反馈估计单元连接到正向通路；及
[0032] 用于产生控制信号的控制单元，控制信号用于基于一个或多个控制输入信号控制 可配置的试探信号发生器，其中可配置的试探信号发生器适于产生或从多个不同试探信号 选择输出试探信号，其中多个不同试探信号包括完美或几乎完美的序列和/或几乎完美的 扫描序列。
[0033] 运具有用于估计反馈通路和/或反馈通路估计量的精确度的自适应算法的自适 应速率可被优化的优点。
[0034] 本发明的实施例相较其他用作试探信号的候选信号如一个或多个纯音、白噪声等 提供优点，即不必在自适应速率和稳态性能（稳态误差）之间进行权衡。本发明中提出的 在自适应反馈估计算法中使用的适宜收敛时间在几 ms级（例如参见图2)。
[0035] 完美序列和完美扫描序列均为（确定性）周期性伪噪声信号的例子。在本说明 书中，术语"几乎完美"意为该序列的周期自相关函数不严格遵循等式（1)(参见下面）， 但满足条件ΙτχχΟΟ |/|ι·χχ(0) I > 0, k声0。在实施例中，长度为N的序列称为几乎完美的 序列，如果其元素化=0, 1，···，Ν-Ι)满足条件 I rxx(0)aps I / I Σ k*〇rxx(k)aPs I > 10， 如> 100,如> 1000,如> 10000。在实施例中，作为备选或另外，如果其元素满足条件 kx(k) |/|r口化）I 0, k声0,贝1J序列称为几乎完美的序列。
[0036] 在实施例中，听力装置包括可配置的试探信号发生器。在实施例中，听力装置包括 控制单元。在实施例中，听力装置包括自适应反馈估计单元，用于产生包括从输出变换器到 输入变换器的外部反馈通路的非计划反馈通路的估计量。
[0037] 在实施例中，听力系统包括编程装置，其包括到听力装置的编程接口。编程装置优 选适于经编程接口配置听力装置（例如W(在安装在用户身上时）测量听力装置的性质、 选择及将处理参数上传到听力装置等）。在实施例中，听力装置包括使能在听力装置和编程 装置之间交换信息的编程接口。在实施例中，编程装置包括可配置的试探信号发生器、控制 单元和自适应反馈估计单元中的一个或多个。 阳〇3引在实施例中，听力系统（如听力装置或编程装置）包括存储器，多个不同试探信号 或用于产生多个不同试探信号的算法保存在存储器中。在实施例中，多个不同试探信号中 的至少一个参数化。
[0039] 在实施例中，听力系统包括辅助装置如编程装置。在实施例中，辅助装置是或包括 编程装置。在实施例中，编程装置包括配置成运行用于（如针对特定用户的需要，例如W补 偿用户的听力受损）配置听力装置的验配软件的计算机。
[0040] 在实施例中，该系统适于在听力装置和辅助装置之间建立通信链路W使得信息 (如控制和状态信号、如软件更新、测量信号、可能及音频信号）可在其间进行交换或者从 一装置转发给另一装置。
[0041] 在实施例中，辅助装置是或包括音频网关设备，其适于（如从娱乐装置例如TV或 音乐播放器，从电话装置例如移动电话，或从计算机例如PC)接收多个音频信号，及适于选 择所接收音频信号（和/或信号组合）中的适当信号W传给听力装置。在实施例中，辅助 装置是或包括遥控器，用于控制听力装置如助听装置的功能和运行。在实施例中，遥控器 的功能实施在智能电话中，该智能电话可能运行使能经智能电话控制听力装置的功能的 APP (听力装置包括到智能电话的适当无线接口，例如基于蓝牙或一些其它标准化或专有方 案）。
[0042] 在实施例中，输出组合单元包括使试探信号能与正向通路的信号相加的求和单 元。在实施例中，输出组合单元适于使得试探信号为给输出变换器的主要或唯一信号。在 实施例中，输出组合单元适于使得试探信号在开环配置中直接连接到输出变换器。在实施 例中，控制单元配置成控制输出组合单元（的运行模式）。
[0043] 在实施例中，控制单元配置成基于开始控制输入信号开始产生输出试探信号。在 实施例中，听力装置包括用于提供开始控制输入信号的开始检测器。在实施例中，开始检测 器包括反馈检测器，用于检测反馈或出现反馈高于预定阔电平的风险（在宽带信号中或 者 基于频带水平）。在实施例中，开始检测器包括自相关检测器，用于检测正向通路的信号中 的自相关的量（如基于频带水平）。在实施例中，开始检测器包括互相关检测器，用于检测 正向通路（如电输入信号和电输出信号之间）的两个信号之间的互相关的量（如基于频带 水平）。在实施例中，开始检测器包括用于检测正向通路的信号中的电平的电平检测器（如 基于频带水平）。
[0044] 在实施例中，听力系统（如听力装置）包括可从其产生开始控制输入信号的用户 接口。在实施例中，听力系统（如听力装置）适于使一个或多个控制输入信号能经用户接 口产生。
[0045] 在实施例中，听力系统（如听力装置）包括到编程装置的编程接口，从其可产生开 始控制输入信号。在实施例中，听力系统（如听力装置）适于经编程接口接收一个或多个 控制输入信号。
[0046] 在实施例中，听力装置包括到遥控装置如电话例如智能电话的接口。在实施例中， 听力装置适于使一个或多个控制输入信号能经遥控接口产生。
[0047] 在实施例中，听力装置包括连接到正向通路并提供一个或多个控制输入信号的检 测单元。在实施例中，检测单元适于对当前声环境进行分类，例如基于正向通路的信号和/ 或一个或多个检测器或受其影响。在实施例中，控制单元配置成根据检测到的当前声环境 产生或选择输出试探信号。
[0048] 在实施例中，检测单元包括提供噪声估计信号的噪声估计单元，其指明源自电输 入信号的正向通路信号的当前噪声电平或信噪比的估计量，例如等于电输入信号。在实施 例中，听力装置包括噪声检测器。在实施例中，听力装置包括信噪比检测器（估计器）。噪 声电平或SNR估计例如可结合话音活动检测器（VAD)进行。
[0049] 在实施例中，控制单元配置成，在当前噪声电平或信噪比的估计量分别低于阔噪 声电平或阔信噪比时，选择或产生完美或几乎完美的序列或者几乎完美的扫描作为输出试 探信号。
[0050] 在实施例中，自适应反馈估计算法为LMS、NLMS、化S (递归最小二乘方）或其他自 适应算法。
[0051] 优选地，自适应反馈估计单元从正向通路接收输入。优选地，正向通路包括（第 二）组合单元（如求减或求和单元），其使非计划反馈通路的估计量与正向通路的信号（如 电输入信号）组合（如从其减去）。优选地，自适应反馈估计单元连接到（第二）组合单 J L· 〇
[0052] 在实施例中，反馈估计滤波器具有L个样本的长度，其中L大于或等于32,如大于 或等于48,如大于或等于64,如大于或等于128。在实施例中，反馈估计滤波器的样本长度 L与完美或几乎完美的序列的长度具有预定关系。在实施例中，反馈估计滤波器的样本长度 L大于或等于完美或几乎完美的序列的长度N。
[0053] 在实施例中，反馈估计滤波器的样本长度L等于完美或几乎完美的序列的长度N。
[0054] 在实施例中，多个不同试探信号包括戈雷（Golay)序列和/或一个或多个纯音。 阳化5] 在实施例中，控制单元基于正向通路的一个或多个当前信号的性质选择适当的试 探信号。在实施例中，控制单元配置成基于正向通路的一个或多个当前信号的性质如其频 谱、调制、电平、自相关、互相关等选择适当的试探信号（如完美或几乎完美的序列、完美扫 描、纯音、纯音的混合等）。在实施例中，听力系统包括频率分析器W提供和/或分析正向通 路的信号的频谱。
[0056] 在实施例中，听力装置适于提供随频率而变的增益W补偿用户的听力损失。在实 施例中，听力装置包括用于增强输入信号并提供处理后的输出信号的信号处理单元。数字 助听器的各个方面在[Schaub ;200引中描述。
[0057] 在实施例中，听力装置包括用于将电信号转换为由用户感知为声信号的刺激的输 出变换器。在实施例中，输出变换器包括骨导听力装置的振动器。在实施例中，输出变换器 包括用于将刺激作为声信号提供给用户的接收器（扬声器）。
[0058] 在实施例中，听力装置包括用于将输入声音转换为电输入信号的输入变换器。在 实施例中，听力装置包括定向传声器系统，其适于增强佩戴听力装置的用户的局部环境中 的多个声源之中的目标声源。在实施例中，定向系统适于检测（如自适应检测）传声器信 号的特定部分源自哪一方向。运可W例如现有技术中描述的多种不同方式实现。
[0059] 在实施例中，听力装置包括用于从另一装置如通信装置或另一听力装置无线接收 直接电输入信号的天线和收发器电路。在实施例中，直接电输入信号表示或包括音频信号 和/或控制信号和/或信息信号。
[0060] 在实施例中，听力装置为便携装置，例如包括本机能源如电池例如可再充电电池 的装置。在实施例中，听力装置为低功率装置。在本说明书中，术语"低功率装置"意为其 能量预算有限的装置，例如由于其为便携装置，例如包括有限大小的能源如电池例如可再 充电电池。
[0061] 在实施例中，听力装置包括输入变换器（如传声器系统和/或直接电输入（如无 线接收器））和输出变换器之间的正向或信号通路。在实施例中，信号处理单元位于该正向 通路中。在实施例中，信号处理单元适于根据用户的特定需要提供随频率而变的增益。在 实施例中，听力装置包括具有用于分析输入信号（如确定电平、调制、信号类型、声反馈估 计量等）的功能件的分析通路。在实施例中，分析通路和/或信号通路的部分或所有信号 处理在频域进行。在实施例中，分析通路和/或信号通路的部分或所有信号处理在时域进 行。
[0062] 在实施例中，听力装置包括模数（AD)转换器W按预定采样速率如20曲Z使模拟 输入数字化。在AD转换器中，表示声学声音信号的模拟电（虽然）信号在AD转换过程中 转换为数字音频信号，其中模拟信号W预定采样频率或速率fs进行采样。优选地，fs在从 8kHz到50kHz的范围中（适应应用的特定需要）W在离散的时间点t。（或η)提供数字样 本X。（或x[n])。每一音频样本通过预定的比特数成表示声信号在t。时的值，Ν g例如在从 1到16比特的范围中。数字样本X具有1/t的时间长度，对于f,= 20曲Z，如50 μ S。在 实施例中，多个音频样本按时间帖进行安排。在实施例中，一时间帖包括64个音频数据样 本。根据实际应用可使用其它帖长度（如32个、128个或更多）。
[0063] 在实施例中，听力装置包括数模（DA)转换器W将数字信号转换为模拟输出信号， 例如用于经输出变换器呈现给用户。 W64] 在实施例中，听力装置如输入变换器（如传声器单元和/或收发器单元）包括用 于提供输入信号的时频表示的TF转换单元。在实施例中，时频表示包括所设及信号在特 定时间和频率范围的相应复值或实值的阵列或映射。在实施例中，TF转换单元包括用于对 (时变）输入信号进行滤波并提供多个（时变）输出信号的滤波器组，每一输出信号包括 截然不同的输入信号频率范围。在实施例中，TF转换单元包括用于将时变输入信号转换为 频域中的（时变）信号的傅里叶变换单元。在实施例中，听力装置考虑的、从最小频率fmm 到最大频率fm。,的频率范围包括从20化到20曲Z的典型人听频范围的一部分，例如从20化 到12曲Z的范围的一部分。在实施例中，听力装置的正向和/或分析通路的信号拆分为NI 个频带，其中NI如大于5,如大于10,如大于50,如大于100,如大于500,其中至少部分个别 进行处理。在实施例中，听力装置（如信号处理单元）适于在NP个不同频道处理正向和/ 或分析通路的信号（NP《NI)。频道可W宽度一致或不一致（如宽度随频率增加）、重叠或 不重叠。 阳0化]在实施例中，听力装置包括电平检测器（LD)，用于确定输入信号的电平（例如基 于频带级和/或全（宽带）信号）。从用户声环境拾取的电传声器信号的输入电平例如是 声环境的分类参数。在实施例中，电平检测器适于根据多个不同的（如平均）信号电平对 用户当前的声环境进行分类。
[0066] 在特定实施例中，听力装置包括话音检测器（VD)，用于确定输入信号是否包括话 音信号（在特定时间点）。在本说明书中，话音信号包括来自人类的语音信号。其还可包括 由人类语音系统产生的其它形式的发声（如唱歌）。在实施例中，话音检测器单元适于将 用户当前的声环境分类为话音或无话音环境。运具有下述优点：包括用户环境中的人类发 声（如语音）的电传声器信号的时间段可被识别，因而与仅包括其它声源（如人工产生的 噪声）的时间段分离。
[0067] 在实施例中，听力装置包括自我话音检测器，用于检测特定输入声音（如话音）是 否源自系统用户的话音。
[0068] 在实施例中，听力装置包括噪声检测器。在实施例中，听力装置包括信噪比检测器 (估计器）。噪声电平估计和/或SNR估计例如可结合话音活动检测器（VAD)进行，如上所 述。 W例在实施例中，听力装置包括声（和/或机械）反馈抑制系统。自适应反馈消除有能 力随时跟踪反馈通路变化。其基于线性时不变（反馈估计）滤波器估计反馈通路但其滤波 器权重随时间更新。滤波器更新可使用随机梯度算法进行计算，包括一些形式的常见最小 均方（LM巧或归一化LMS(NLM巧算法。它们均具有使误差信号的均方最小化的性质，NLMS 另外使滤波器更新相对于一些参考信号的欧几里得范数的平方归一化。自适应滤波器的各 个方面例如在出aykin ;2001]中描述。传统地，设计和评估准据如均方误差、误差偏差数的 平方及它们的变体广泛用在自适应系统的设计中。
[0070] 在实施例中，听力装置还包括用于所设及应用的其它适宜功能，如压缩、降噪等。
[0071] 在实施例中，可配置的试探信号发生器、自适应反馈估计单元和（听力系统的）控 制单元形成听力装置的一部分。在实施例中，听力系统包括助听器或由助听器构成。
[0072] 在实施例中，听力装置包括助听装置，例如听音装置如助听器，例如听力仪器（例 如适于位于用户耳朵处或者完全或部分位于耳道中的听力仪器），头戴式耳机、耳麦、耳朵 保护装置或其组合。
[0073] 用旅
[0074] 此外，本发明提供上面描述的、"【具体实施方式】"中详细描述的及权利要求中限定 的听力装置的用途。在实施例中，提供在包括音频分布的系统中的用途，例如包括彼此足够 接近的传声器和扬声器而在用户操作期间导致从扬声器到传声器的反馈的系统。在实施例 中，提供在包括一个或多个听力仪器、头戴式耳机、耳麦、有源耳朵保护系统等的系统中的 用途，例如免提电话系统、远程会议系统、广播系统、卡拉0K系统、教室放大系统等。 阳0巧]立法
[0076] 一方面，本申请还提供估计从听力装置的输出变换器到输入变换器的反馈通路的 方法，输入变换器配置成将来自听力装置环境的输入声音转换为电输入信号，输出变换器 配置成将电输出信号转换为输出声音，其中输入变换器经正向通路连接到输出变换器，该 方法包括： 阳077]-产生输出试探信号；
[0078] -使得电输出信号形成为输出试探信号和正向通路信号的加权组合；及
[0079] -借助于反馈估计滤波器使用自适应反馈估计算法产生包括从输出变换器到输入 变换器的外部反馈通路的非计划反馈通路的估计量；及
[0080] -基于一个或多个控制输入信号产生用于控制输出试探信号的产生的控制输出信 号；及
[0081] -从多个不同试探信号产生或选择输出试探信号，其中多个不同试探信号包括完 美或几乎完美的序列和/或几乎完美的扫描序列。
[0082] 当由对应的过程适当代替时，上面描述的、"【具体实施方式】"中详细描述的及权利 要求中限定的听力装置的部分或所有结构特征可与本发明方法的实施结合，反之亦然。方 法的实施具有与对应装置一样的优点。
[0083] 计算化可读介质
[0084] 本发明进一步提供保存包括程序代码的计算机程序的有形计算机可读介质，当计 算机程序在数据处理系统上运行时，使得数据处理系统执行上面描述的、"【具体实施方式】" 中详细描述的及权利要求中限定的方法的至少部分（如大部分或所有）步骤。除了保存在 有形介质如磁盘、CD-ROM、DVD、硬盘、或任何其它机器可读的介质上，计算机程序也可经传 输介质如有线或无线链路或网络如因特网进行传输并载入数据处理系统从而在不同于有 形介质的位置处运行。 阳0化]撒据化理系统
[0086] 本发明进一步提供数据处理系统，包括处理器和程序代码，程序代码使得处理器 执行上面描述的、"【具体实施方式】"中详细描述的及权利要求中限定的方法的至少部分（如 大部分或所有）步骤。
[0087] 本申请的另外的目标由从属权利要求限定的及下面详细描述的实施方式实现。
[0088] 除非明确指出，在此所用的单数形式"一"、"该"的含义均包括复数形式（即具有 "至少一"的意思）。应当进一步理解，说明书中使用的术语"具有"、"包括"和/或"包含" 表明存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或多个 其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。应当理解，除非明确指出，当元件被 称为"连接"或"禪合"到另一元件时，可W是直接连接或禪合到其他元件，也可W存在中间 插入元件。如在此所用的术语"和/或"包括一个或多个列举的相关项目的任何及所有组 合。除非明确指出，在此公开的任何方法的步骤不必须精确按所公开的顺序执行。
【附图说明】
[0089] 本发明将在下面参考附图并结合优选实施例进行更完全地说明。
[0090] 图1A示出了 4个样本值的示例性完美序列的循环自相关，图1B示出了 4个样本 值的示例性几乎完美序列的循环自相关。
[00川图2示出了展现基于PSEQ的算法（点虚线曲线）和基于白噪声（WN)的算法（实 线曲线）的学习曲线的模拟试验。
[0092] 图3A-3C示出了根据本发明的听力装置的Ξ个实施例。图3A示出了包括从输入 单元到输出变换器的正向通路、反馈消除系统、及在特定运行模式下用于产生反馈通路估 计量基于其的完美或几乎完美序列的试探信号发生器的听力装置。图3B示出了包括反馈 检测器、用户接口和编程接口的听力装置实施例。图3C示出了根据本发明的包括两个传声 器和两个反馈估计单元的听力装置实施例。
[0093] 图4示出了包括连接到编程装置的听力装置的听力系统的实施例，编程装置运行 用于对听力装置进行编程的软件。
[0094] 图5A示出了包括第一和第二听力装置及辅助装置的双耳听力系统，辅助装置包 括用于双耳听力系统的用户接口。图5B示出了实施为辅助装置中的APP的用户接口的例 子。
[0095] 为清晰起见，运些附图均为示意性及简化的图，它们只给出了对于理解本发明所 必要的细节，而省略其他细节。
[0096] 通过下面给出的详细描述，本发明进一步的适用范围将显而易见。然而，应当理 解，在详细描述和具体例子表明本发明优选实施例的同时，它们仅为说明目的给出。对于本 领域技术人员来说，基于下面的详细描述，本发明的其它实施方式将显而易见。
【具体实施方式】 W97] 众所周知，完美序列（PSE曲可用于提高NLMS算法的收敛速率，例如参见
[Antweiler&Enzne;r;2009]。具有N个元素的PSEQ x(n)具有周期性自相关函数；ΓχχΟΟ,其 中 k=(N-l)，...，-3,-2,-1,0,1,2,3, ...'（N-l)， 阳09引
等式山
[0099] 其中Εχ为序列X(η)的能量。 阳100] 总的来说，具有Ν个元素 （η = 0,1，···，Ν-1)的序列可表达为向量X (η): 阳W] x(n) = [x(0)，x(l)，…，χ(Ν-1)]τ 阳102] 在本发明中，分别使用粗体小写和大写字母强调列向量和矩阵。转置、厄米转置和 复共辆分别通过上标Τ、Η和*标记。此外，序列χ(η)的能量己定义为自相关函数化)， k = 0,1，…，n-1的绝对值的和。
[0103](具有复数元素的无限长度的）数字化序列x(n)的自相关可通过下式表达： 阳 104]
[01化]对于有限长度N及具有实数元素的序列x(n)，n = 0, 1，···，N-1，自相关可表达为：
[0109] 从而提供 阳 110] Γχχ(Ο) = x(0) · x(0)+x(l) · χ(1)+···+χ(Ν-1) · X(N-I) 阳111] 对于k= 1，自相关产生 阳112]
[011引从而提供 阳 114] Γχχ (1) = X (0) · X (-1)+x (1) · X (0)+···+x (N_l) · X (N-。
[0115] 其转化为 阳 116] Γχχ (1) = X (0) · X (N-1)+x (1) · X (0)+···+x (N-1) · X (N-2)
[0117] 假定序列的循环重复： 阳 1 化]x(0)，x(l),
x(0)，x(l)，···
[0119] 其中该序列的"一次出现"用粗体突出显示(并用I实线框I包围K 阳120] 对于k = N-1，自相关产生
[0121]
[0122] 从而提供 阳 123] Γχχ(Ν-Ι) = x(0) · x(-(N-l))+x(l) · χ(1-(Ν-1))+···+χ(Ν-1) · x(N-1-(N-l)) 阳124] 其转化为 阳 125] Γχχ (1) = X (0) · X (1)+X (1) · X 似+···+X (N-1) · X (0)
[01%] 假定该序列的上述循环重复。
[0127] 可确定满足等式[1]的Ν和序列元素 χ(η)的值W提供多个完美序列。 阳12引在实施例中，元素 x(n)的绝对值I χ(η) I呈现高化）或低（L)值，其中H〉L。在 实施例中，元素 x(n)呈现Η或-H或者L或-L。在实施例中，H、L处于从0到1的归一化 范围中。运例如在DSP实施中是有利的。在实施例中，高值Η在从0.7到1的范围中。在 实施例中，低值L在从0到0.3的范围中。在实施例中，L=l-H。在实施例中，Η =1。在 实施例中，L = 0。
[0129] 原则上，Η和L值可大于1。在该情形下，上面提到的范围优选相对于Η的最大值 限定。 阳130] 完美序列的一个例子为：
[0131] χ(η) = [1，1，1，-1]τ 阳132] 使用上面的Γχχ化)，k = 0, 1，2, 3的表达，可验证其满足等式[1] (；Γχχ(0) = Εχ= 4， 和 Γχχ(1) = r,x(2) = Γχχ(3) = 0)。
[0133] 在k = 0，rxx(0)时的自相关提供信号（序列）的能量Εχ。 阳134] 完美序列的另一例子为[1，0, -1，1，0, 1]τ。
[0135] 具有类似性质的另一确定性序列为完美扫描（PSweep)(具有几乎完美的周期性 自相关函数的像调嗽声信号的序列），例如参见[Antweiler et al. ;2012]可获知该扫描 信号的细节及其应用于测量头部相关脉冲响应。
[0136] 戈雷互补序列是另一类确定性序列，其可用于声反馈通路测量。然而，为了测量， 需要两个分开的序列，从而其花费PSEQ和PSweep所需测量时间的两倍。
[0137] 设计几乎完美序列是保持根据等式[1]的完美自相关函数和在信号中获得最高 的可能能量之间的平衡。例如，序列山〇,-1,1，(U]T为完美序列，但其能量效率低于序列 [1，1，1，-ι]τ。换言之，序列的元素优选应接近最大/最小值，例如在该情形下+/-1。
[0138] 图1Α示意性地示出了长度Ν = 4的示例性完美序列的自相关，图1Β示意性地示出 了示例性几乎完美序列的自相关，运些序列具有循环重复的4个元素，其中k为时间指数。
[0139] 在实施例中，序列的元素 X (η)的值为： 阳 140] χ(η) = [χ(0)，χ(1)，…，χ(Ν-1)]τ 阳141] 取值+H、-H、+L或-L进行优化W使得序列在η = 0, Γχχ(0),ρ拥的能量在I r χχ(0) ,psl / I SUM(rxx(n)gps) I >Eth的约束下最大，其中对η声0执行求和函数SUM。在本说 明书中，前述优化的序列定义为几乎完美序列（aP巧。在实施例中，如果其元素满足条件 I rxx(0)arel / I Σ 似 apsi >10,如 >100,如 > 1000,如 ^ 10000(即如果 Eth 等于 10或100或1000或10000)，则序列称为几乎完美序列。在实施例中，作为备选或另外，如 果其元素满足条件ku化）|/|ru(〇) I > 0, k声0,则序列称为几乎完美序列。 阳14引图2示出了展现基于PSEQ的自适应算法（点虚线曲线）和基于白噪声（WN)的算 法（实线曲线）的估计误差的均方的学习曲线（量值[地]对时间[S])的模拟试验。
[0143] 图2清楚地表明，在PSEQ版的自适应反馈估计算法中收敛（由学习曲线的衰减指 示）要快得多，而稳态误差（学习曲线的终值）在两个方法中均一样。运在自适应反馈估 计中特别有利，其中自适应时间优选在几毫秒级，不必作为具有更快收敛（自适应）速率的 代价而接受增大的稳态误差。在该模拟试验中，假定仅有非常少的噪声来自测量环境。
[0144] 在无噪声测量环境中，PSEQ为获得最高可能收敛速率的最佳序列。结果是，在噪 声为主的环境中，基于PSEQ的NLMS方法与基于噪声的NLMS方法具有一样的收敛速率。
[0145] 图3A-3C示出了根据本发明的听力装置的Ξ个实施例。
[0146] 图3A示出了包括从输入变换器口到输出变换器0T的正向通路的听力装置皿 如助听装置。正向通路包括将随频率（和/或电平）而变的增益应用于输入变换器IT拾 取的信号S (η)(或源自其的信号，在此为e (η))并向输出变换器0T (在此经输出组合单元 Co)提供增强信号y(n)的处理单元DSP(其中η为指示信号的时间变化的时间指数）。听 力装置皿包括反馈消除系统，用于减小或消除来自听力装置的从输出到输入变换器的"外 部"反馈通路FBP的声反馈。反馈消除系统包括反馈估计单元FBE，例如包括自适应滤波器 (如包括可变滤波器部分（图3Β中的"滤波器"），其受控于预测误差算法（图3Β中的"算 法"）例如LMS (最小均方）或NLMS (归一化LM巧算法，W预测（反馈通路估计信号vh (η)) 并（经求减单元" + ")消除输入信号s(n)的由从听力装置的输出变换器ΟΤ到输入变换器 口的反馈导致的部分）。由反馈估计单元FBE (图3Β中的"滤波器"）提供的反馈通路估计 量vh(n)在求和单元"+ "中从输入信号s(n)减去从而提供所谓的"误差信号"e(n)(或反 馈校正的信号），其馈给处理单元DSP和反馈估计单元FBE (图3B中的自适应滤波器的算 法部分）。预测误差算法（图3B中的算法）使用参考信号（如输出信号U (η)或试探信号 pseq(η)或两个信号的组合（如和））连同源自输入变换器IT(如图3Β中的传声器MIC)的 信号e (η) -起找到在参考信号U(η)施加到自适应滤波器时使预测误差（信号e (η))最小 化的自适应滤波器设置（图3Β中的滤波器部分的滤波器系 数）。
[0147] 听力装置还包括可配置的试探信号发生器（PSG) W在输出和输入信号之间提供 改善的解相关。试探信号发生器配置成在特定（FBP估计）运行模式下产生反馈通路（FB巧 估计基于其进行的（循环重复的）完美或几乎完美序列。反馈估计单元FBE (在时域运行 时）估计从输出变换器0Τ到输入变换器IT的传输通路的脉冲响应vh (η)。作为备选，反 馈估计单元FBE可在频域运行并提供频域的反馈通路估计量vh化，η)(如在多个预定频率 k时）。试探信号pseq(n)(试探信号发生器PSG的输出）可用作自适应滤波器的算法部分 的参考信号，如图3B中所示（及由图3A中的虚线指示），和/或其可在组合单元Co中与信 号处理单元DSP的输出混合，或者其可（独自）形成输出和参考信号U (η)(如结合图4所 示和所述）。在图3Α和3Β中，当组合单元Co用作求和单元时，试探信号US (η)例如可与 来自处理单元DSP的输出信号y (η)相加。输出信号u(n)另外馈给输出变换器（图3Α中 的0T)，在图3B中例示为扬声器SP，用于作为声输出信号呈现给用户。图3A-3C的听力装 置皿还包括配置成控制试探信号发生器PSG的控制单元C0NT。控制单元接收一个或多个 输入控制信号cis并产生输出控制信号pet,其馈给可配置的试探信号发生器PSG。控制信 号pet配置成控制试探信号发生器的启用和禁用，并可定义或选择将用在当前运行模式下 的适当试探信号，例如根据当前声环境（例如根据来自一个或多个检测器的输入cis，例如 基于正向通路的一个或多个信号的分析，例如包括输入信号S (η)或反馈校正的输入信号 e (η))。可配置的试探信号发生器PSG适于从多个不同试探信号产生或选择输出试探信号 pseq(n)。多个不同试探信号包括完美序列和/或完美扫描序列。控制输入cis可源自听 力装置的信号的分析和/或源自内部或外部检测器。
[0148] 图3B示出了包括与图3A所示实施例一样的功能元件的听力装置皿的实施例。另 夕F，图3B的听力装置包括一个或多个检测器DET (如包括反馈检测器）、用户接口 UI和编程 接口 PI。 阳149] 图3B中所示听力装置皿的实施例包括连接到正向通路并向控制单元C0NT提供 控制输入信号cisl的检测单元DET。检测单元DET分析电输入信号s(n)并提供由传声器 MIC拾取的信号表示的、表明听力装置周围的声环境的输出信号cisl。控制单元C0NT配置 成根据检测到的当前声环境（输入控制信号cisl)影响（经信号pet)试探信号发生器PSG 的输出试探信号pseq (η)的产生或选择。优选地，检测单元DET包括噪声估计单元，其提供 表明电输入信号s(n)的当前噪声电平或信噪比的估计量的噪声估计信号。作为备选或另 夕F，检测单元DET可包括用于检测在特定时间点是否存在话音的话音活动检测器，使得噪 声电平或SNR估计控制不存在话音的时刻进行。作为备选或另外，检测单元DET可包括提 供反馈的当前风险或电平的指示（如在特定频率下）的反馈检测器。控制单元C0NT (在特 定模式下）可配置成，在当前噪声电平或信噪比的估计量分别低于阔噪声电平或阔信噪比 时（或者在反馈电平高于预定阔电平时），选择或产生完美或几乎完美序列或者完美或几 乎完美扫描作为输出试探信号pseq (η)。 阳150] 图3Β中所示听力装置皿的实施例包括用户接口 UI及编程接口 ΡΙ，从而使能经用 户接口 UI和/或经编程接口 ΡΙ控制和改变听力装置的功能。控制单元C0NT配置成基于 来自检测单元DET和/或来自用户接口和编程接口 UI，ΡΙ之一的开始控制输入信号而开始 产生输出试探信号pseq (η)。因此，听力装置皿适于使能经用户接口和/或经编程接口选 择或产生输出试探信号。此外，使用试探信号pseq(n)开始反馈通路估计测量可经用户接 口和/或经编程接口进行。优选地，听力装置皿包括到遥控装置如移动电话例如智能电话 的接口（如用户接口和/或编程接口）。听力装置可适于使给控制单元C0NT的一个或多个 输入信号能经遥控接口产生，使得输出试探信号的开始、选择和/或产生可经遥控装置进 行（或影响）。
[0151] 图3C示出了根据本发明的包括两个传声器MIC1，MIC2和两个反馈估计单元 ALG，FILl，FIL2的听力装置皿的实施例。图3C的示例性听力装置皿包括与结合图3A所 述一样的功能元件。
[0152] 该听力装置包括包含两个传声器单元MIC1，MIC2和方向算法DIR的传声器系 统，藉此存在从扬声器SP到每一传声器MIC1，MIC2的不同反馈通路。对应地，音频处理 装置包括两个反馈（估计和）消除系统，每一反馈通路各一个。每一反馈消除系统包 括用于提供所设及反馈通路的估计量（分别为vhl (η), vh2 (η))的自适应滤波器（分别 为（ALG，FIL1), (ALG，FIL2))及用于将反馈通路估计量（分别为vhl(n)，vh2(n))从传 声器输入信号（分别为sl(n)，s2(n))减去从而提供反馈校正的（误差）信号（分别为 el (η), e2 (η))的求和（求减）单元。误差信号el (η), e2 (η)馈给方向算法DIR和自适应 滤波器的算法部分ALG。算法部分ALG在此示为一个公共单元，但各个算法通常将用于估 计更新信号upl(n)，up2(n) W更新相应可变滤波器FIL1，FIL2的滤波器系数。方向模块 DIR将输入信号el (η), e2 (η)的加权组合形式的所得（反馈校正的、定向或全向）输入信 号d(n)提供为输出。正向通路还包括信号处理单元FPS，用于进一步处理所得的输入信号 d(n)，例如用于将所得（随频率而变的）增益应用于所得输入信号d(n)和/或将其他信 号处理算法应用于正向通路的信号。信号处理单元FSP的处理后的输出信号y(n)馈给输 出组合单元Co,其输出u(n)馈给扬声器单元SP和反馈估计单元的自适应滤波器。方向单 元DIR和信号处理单元FSP二者可形成图3A和3B实施例的信号处理单元DSP的一部分 (例如如果运些实施例适于包括一个W上输入变换器）。控制单元C0NT从正向通路的"输 出侧"（输出信号U (η))和"输入侧"（传声器输入si (η))接收输入，非必须地，接收信号 s2 (η)，el (η)，e2 (η)，d (η)中的一个或多个，W计算正向通路的信号之间的自相关和/或互 相关，或得到运些信号的其他特性（如参数或性质）如调制指数、反馈电平、环路增益等。 控制单元C0NT提供控制输出CNT1，CNT2 W控制自适应滤波器的算法部分ALG，及提供CNT3 W控制或影响信号处理单元FPS。算法部分ALG优选配置成为两个可变滤波器FIL1，FIL2 计算独立的滤波器系数upl (η), up2 (η)。在实施例中，两个自适应滤波器的控制独立。作 为备选，可使用同样的控制参数（如相同的自适应速率、自适应速率同时变化等）。控制单 元C0NT还配置成根据控制单元的一个或多个输入信号影响（经信号pet)试探信号发生 器PSG的输出试探信号pseq(n)的产生或选择（如结合图3A和3B所述）。输出试探信号 pseq (η)馈给输出组合单元Co,其输出在多个不同运行模式下可包括试探信号pseq (η)，例 如单独或与信号处理单元FSP的处理后的输出信号y (η)混合。在实施例中，听力装置配 置成在开环模式下（FBP估计模式）运行，其中试探信号pseq (η)单独施加到输出变换器 (U (η) = pseq (η))，及其中反馈通路基于试探信号进行估计。听力装置的运行模式，包括输 出组合单元Co的功能，例如可通过控制单元C0NT进行控制和/或经用户接口 UI (参见图 3B或图5A-5B)和/或经编程接口 PI (参见图3B)影响。 阳153] 图4示出了包括连接到编程装置PD的听力装置皿的听力系统的实施例，编程装 置运行用于对听力装置进行编程的软件（如所谓的验配软件），包括有助于听力装置的有 关参数的测量，同时听力装置安装在用户耳朵之处或之中。听力装置皿和编程装置PD中 的每一个包括使两个装置能交换数据（包括编程和音频数据）的编程接口（分别为PI和 PD-PI)。数据可经有线或无线链路（"链路"）进行交换。无线链路例如可实施为基于近场 (如感应/磁）通信的链路。作为备选，无线链路可使用福射场实施，如使用蓝牙规格定义 的协议（如蓝牙低功率或类似（如推导、简化或扩展的）方案）。
[0154] 听力装置皿包括听力装置的基本功能元件，其包括用于传播表示声音的电信号 S (η)的正向通路MIC, Ci，DSP，Co, SP及包括连接到正向通路的反馈消除系统FBE，Ci，反馈 消除系统用于估计从输出变换器SP到传声器MIC的反馈通路FBP并通过在输入组合单元 Ci中将反馈通路FBP的估计量vh (η)从电输入信号S (η)减去而使其对正向通路信号的影 响最小化（优选消除）从而提供反馈校正的输入信号e (η)。正向通路还包括可配置的信号 处理单元DSP，用于处理反馈校正的输入信号e (η)并提供增强的输出信号y (η)。传声器MIC 将声输入、来自环境的声音的混合env(n)及来自输出变换器SP的任何反馈v(n)转换为电 输入信号s(n)，n为时间指数。输出变换器（在此为扬声器S巧将电输出信号u(n)转换为 由用户感知为声音的输出刺激（在此为声输出）。位于正向通路中的可配置的输出组合单 元Co从信号处理单元DSP接收第一信号输入y (η)及从可配置的试探信号发生器PSG (在 此为位于编程装置PD中的PD-PSG)接收包括试探信号pseq(n)的第二信号输入。输出组 合单元Co电连接到输出变换器并可配置成使得输出信号U (η)根据输出控制单元（通常及 助听器系统）的运行模式而由第一和第二信号输入y (η)和pseq(η)之一或者由二者的混 合组成。输出组合单元Co的运行模式经来自控制单元C0NT(在此为位于编程装置PD中的 PD-C0NT)的控制信号CNTo控制。反馈消除系统FBE，Ci包括反馈估计单元F邸和输入组合 单元Ci，后者例如配置为用于将反馈通路估计量vh (η)从电输入信号s(n)减去从而提供反 馈校正的信号e (η)的求减单元。
[0155] 编程装置PD例如可包括验配系统的基本功能，及例如适于能够将处理算法（或处 理参数）传给听力装置皿的可配置的信号处理单元DSP。
[0156] 编程装置PD包括用于产生输出试探信号pseq (η)的可配置的试探信号发生器 PD-PSG。可配置的试探信号发生器PD-PSG适于从包括完美或几乎完美序列和/或几乎完 美扫描序列的多个不同试探信号产生或选择输出试探信号。编程装置PD还包括自适应反 馈估计单元PD-FBE，用于产生包括从输出变换器SP到输入变换器MIC的外部反馈通路的非 计划反馈通路的估计量。反馈估计单元PD-FBE包括使用自适应反馈估计算法的反馈估计 滤波器，自适应反馈估计单元连接到正向通路。编程装置PD还包括控制单元PD-C0NT，用于 基于一个或多个控制输入信号产生控制可配置的试探信号发生器PD-PSG的控制信号。控 制单元PD-C0NT还配置成产生分别用于控制输入和输出组合单元Ci和Co的控制信号CNTi 和CNTo。编程装置PD还包括使用户（如听觉病矫治专家）能控制两个装置之间的通信的 用户接口 PD-UI。用户接口 PD-UI包括用于输入命令和信息的键盘KEYB及用于显示信息和 /或输入命令的显示器如触敏显示器DISP。显示器的示例性屏幕图示用户接口的用于选择 运行模式（"模式"）如关于反馈通路FBP测量（估计）、开始FBP测量（"开始"）和接受 (及保存）FBP测量结果（"接受"）的配置。多个不同的行动例如可经显示器的对应区域 的触摸（在触摸屏形成用户接口的一部分的情形下）或鼠标 点击（在计算机鼠标形成用户 接口的一部分的情形下）而开始。编程装置PD配置成经编程接口 PLPD-PI接收听力装置 皿的正向通路的一个或多个信号如S (η)，e (η)，y (η)，U (η)。编程装置PD配置成产生控制 信号并将其经编程接口 ΡΙ，PD-PI传给听力装置皿的功能模块。在图4的实施例中，控制 信号CNTi, CNTo, CNT和ΡΡ分别传给输入组合单元Ci、输出组合单元Co、反馈估计单元FBE 和信号处理单元DSP。在听力装置的"正常运行模式"下，反馈通路FBP通过听力装置的反 馈估计单元F邸进行估计（如结合图3A-3C所述）。当进入"FBP估计模式"时，输入和输 出组合单元Ci和Co通过控制信号CTTi和CNTo设置W使试探信号pseq(n)在正向通路在 信号处理单元DSP之前或之后断开的开环配置下能从编程装置连接到输出信号U (η)。在 该"FBP估计模式"下，听力装置的正向通路的输入和输出信号经编程接口 ΡΙ，PD-PI传给编 程装置PD。同样，反馈通路FBP通过编程装置PD的反馈估计单元PD-F抓进行估计。在该 模式下，机载反馈估计单元F邸可经来自编程装置PD的控制信号CNT禁用。反馈估计的结 果经用户接口（显示器DIS巧呈现给用户（如听觉病矫治专家）。如果结果可接受（如在 可接受的噪声电平下进行，及W合理的收敛时间），其可通过启动"接受"元件接受。测得的 (改善的）当前反馈通路估计量可由编程装置用于计算改进的处理参数（如随频率而变的 增益）。新的处理参数可经编程接口和信号ΡΡ传给信号处理单元DSP并在其中使用。 阳157] 图4中所示听力装置皿的实施例被指明在时域运行，但其也可配置成在（时-) 频域运行（通过分别插入适当的时域到（时-)频域及（时-)频域到时域转换单元，如分 析和合成滤波器组）。
[0158] 图5Α示出了包括听力装置皿和辅助装置AD的听力系统，辅助装置包括用于听 力系统的用户接口 UI。在图5Α的实施例中，辅助装置AD和听力装置皿之间的无线链路 ("链路"）例如为感应链路或RF链路（如蓝牙等），其由对应的天线和收发器电路RF-Rx/ Τχ指示（并实施在装置中）。 阳159] 在实施例中，辅助装置AD是或包括音频网关设备，其适于（如从娱乐装置例如TV 或音乐播放器，从电话装置例如移动电话，或从计算机例如PC)接收多个音频信号，及适于 选择所接收音频信号（和/或信号组合）中的适当信号W传给听力装置。在实施例中，辅 助装置是或包括遥控器，用于控制听力装置的功能和运行。在实施例中，辅助装置AD是或 包括移动电话如智能电话或类似装置。在实施例中，遥控器的功能实施在智能电话中，该智 能电话可能运行使能经智能电话控制音频处理装置的功能的APP(听力装置包括到智能电 话的适当无线接口，例如基于蓝牙（如蓝牙低功率）或一些其它标准化或专有方案）。
[0160] 图5B示出了实施为辅助装置AD中的APP的用户接口 UI的例子。 阳16U 用户接口 UI包括显示"反馈通路估计器"APP的屏幕的显示器（如触敏显示器）。 该屏幕包括第一有界区域（在APP的标题下方），其向听力系统的用户给出指令。示例性的 指令为： 阳162]-检查噪声电平（化）是否足够低。
[0163] -如果TCL= Q，按压"开始"W开始反馈通路估计（FB阳）。
[0164] -等待反馈通路估计结果。 阳1化]-如果FBPE=因，按压"接受"。 阳166] 在示例性指令下面，给出了启动元件（左）及对应的说明： 阳167] g慰I曝芦电平I (启动开始噪声电平测量；可接受及不可接受的噪声电平 分别由◎.和錢指明）。
[0168] gg I拐BF梅计I (如果噪声电平可接受，可开始使用完美或几乎完美序列序 列或者扫描序列估计反馈通路）。
[0169] gg iFBPest结果I (如果反馈通路的估计量可接受（如在某些预定极限内）， 其被接受并传给听力装置，如传给听力装置的信号处理单元，W可能用于处理正向通路的 信号）。
[0170] 因而，改进的反馈通路估计可由用户经用户接口开始，如在加电后，其中听力装置 重新安装在用户耳朵处（关于反馈，可能并未最佳地放置）。 阳171] 本发明由独立权利要求的特征限定。从属权利要求限定优选实施方式。权利要求 中的任何附图标记不意于限定其范围。
[0172] 一些优选实施例已经在前面进行了说明，但是应当强调的是，本发明不受运些实 施例的限制，而是可W权利要求限定的主题内的其它方式实现。 阳17引 参考义献
[0174] . US2011026725A1度ERNAF0N)03-02-2011
[01^75] · [Schaub ;2008]A;rthur Schaub, Digital hearing Aids, Thieme Medical. 化b. , 2008.
[0176] ·[Haykin, 2001]S. Haykin, Adaptive filter theory(Fourth Edition), Prentice Hall, 2001. 阳 177] · WO 02/093854 AlOJNIV. AALBORG) 21-11-2002
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【主权项】
1. 一种包括听力装置的听力系统， 所述听力装置包括： -输入变换器，用于将来自听力装置环境的输入声音转换为电输入信号；及 -输出变换器，用于将电输出信号转换为输出声音；及 所述输入变换器在第一运行模式下时经正向通路连接到所述输出变换器，所述听力装 置还包括： -正向通路中的可配置的输出组合单元，所述输出组合单元具有第一和第二信号输入 及具有信号输出，第一信号输入是正向通路的信号，及第二信号输入是输出试探信号，及输 出信号电连接到输出变换器并可配置成由第一或第二信号输入或者第一和第二信号输入 的混合组成； 所述听力系统还包括： -可配置的试探信号发生器，用于产生所述输出试探信号； -自适应反馈估计单元，用于产生包括从输出变换器到输入变换器的外部反馈通路的 非计划反馈通路的估计量，所述反馈估计单元包括使用自适应反馈估计算法的反馈估计滤 波器，所述自适应反馈估计单元连接到正向通路；及 -用于产生控制信号的控制单元，所述控制信号用于基于一个或多个控制输入信号控 制可配置的试探信号发生器； 其中可配置的试探信号发生器适于产生或从多个不同试探信号选择所述输出试探信 号，其中多个不同试探信号包括完美或几乎完美序列和/或几乎完美的扫描序列。2. 根据权利要求1所述的听力系统，其中几乎完美序列（aPS)是长度为Ν的序列，其元 素满足条件丨rxx(0)aPS 丨 / 丨Σ 丨彡 10,k= 0, 1，·，·，Ν-1。3. 根据权利要求1所述的听力系统，其中所述控制单元配置成基于开始控制输入信号 开始产生所述输出试探信号。4. 根据权利要求3所述的听力系统，包括从其产生所述开始控制输入信号的用户接 □〇5. 根据权利要求3所述的听力系统，包括从其产生所述开始控制输入信号的、到编程 装置的编程接口。6. 根据权利要求1所述的听力系统，包括连接到所述正向通路并提供一个或多个所述 控制输入信号的检测单元。7. 根据权利要求6所述的听力系统，其中所述检测单元包括提供噪声估计信号的噪声 估计单元，所述噪声估计信号指明源自所述电输入信号的正向通路信号的当前噪声电平或 信噪比的估计量。8. 根据权利要求7所述的听力系统，其中所述控制单元配置成，在当前噪声电平或信 噪比的估计量分别低于阈噪声电平或阈信噪比时，选择所述完美或几乎完美序列或者完美 或几乎完美的扫描作为所述输出试探信号。9. 根据权利要求1所述的听力系统，其中所述自适应反馈估计算法为LMS、NLMS、RLS 或其他自适应算法。10. 根据权利要求1所述的听力系统，其中反馈估计滤波器具有L个样本的长度，其中 L大于或等于32。11. 根据权利要求10所述的听力系统，其中所述反馈估计滤波器的样本长度L等于完 美或几乎完美序列的长度N。12. 根据权利要求1所述的听力系统，其中所述多个不同试探信号包括戈雷（Golay)序 列或者一个或多个纯音。13. 根据权利要求1所述的听力系统，其中所述控制单元配置成基于正向通路的一个 或多个当前信号的性质选择适当的试探信号。14. 根据权利要求1所述的听力系统，其中所述可配置的试探信号发生器、所述自适应 反馈估计单元及所述控制单元形成所述听力装置的一部分。15. 根据权利要求1所述的听力系统，包括助听器或由助听器构成。16. -种估计从听力装置的输出变换器到输入变换器的反馈通路的方法，所述输入变 换器配置成将来自听力装置环境的输入声音转换为电输入信号，所述输出变换器配置成将 电输出信号转换为输出声音，其中所述输入变换器经正向通路连接到所述输出变换器，所 述方法包括： -产生输出试探信号； -使得电输出信号形成为输出试探信号和正向通路信号的加权组合；及 -借助于反馈估计滤波器使用自适应反馈估计算法产生包括从输出变换器到输入变 换器的外部反馈通路的非计划反馈通路的估计量，其中自适应反馈估计单元连接到正向通 路；及 -基于一个或多个控制输入信号产生用于控制所述输出试探信号的产生的控制输出信 号；及 -从多个不同试探信号产生或选择所述输出试探信号，其中多个不同试探信号包括完 美或几乎完美序列和/或几乎完美的扫描序列。
【专利摘要】本发明公开了基于确定性序列的反馈估计，其应用于包括听力装置的听力系统，所述听力装置包括输入变换器、输出变换器、正向通路中的可配置的输出组合单元，所述听力系统还包括：可配置的试探信号发生器，用于产生输出试探信号；自适应反馈估计单元，用于产生非计划反馈通路的估计量，所述反馈估计单元包括使用自适应反馈估计算法的反馈估计滤波器并连接到正向通路；及用于产生控制信号的控制单元，所述控制信号用于基于一个或多个控制输入信号控制可配置的试探信号发生器；其中可配置的试探信号发生器适于产生或从多个不同试探信号选择所述输出试探信号，其中多个不同试探信号包括完美或几乎完美序列和/或几乎完美的扫描序列。
【IPC分类】H04R3/00, H04R25/00
【公开号】CN105491495
【申请号】CN201510644863
【发明人】M·郭
【申请人】奥迪康有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年10月8日
【公告号】EP3002959A1, US20160100259
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