[发明专利]扩展听力设备的输入信号的频率范围的方法以及听力设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于扩展被数字听力设备所处理的模拟输入信号的可用频率范围的方法，以及涉及听力设备。

背景技术

现今的数字听力设备用16与20kHz之间的采样率运行，由于香农采样定理，16与20kHz之间的采样率将音频带宽限制为从8到10kHz（也称作奈奎斯特频率）。具备更高采样率的听力设备是已知的，但具有成比例地更高的能量消耗，因为该听力设备中的算法的处理以更快的速度运行。

数字听力设备包括模-数转换器，它将代表声学信号的模拟信号转换成数字信号。通常，模-数转换器基于Σ-Δ原理被使用，其中该模拟信号被以非常高的频率采样但具有非常粗糙的分辨率，在噪声整形调制器（noise shaping modulator）的帮助下将量子化噪声移动到计划的音频频率范围以外的高频率。通过后续的采样率抽取（decimation）和该量子化噪声的数字滤波，获得了具有相当高的分辨率的高质量音频信号。

可是，对于这些方法有用的输入频率范围被由该模-数转换器输出采样率给出的最大音频带宽限制。如已指出的，这些算法的输出不能呈现出具有高于特定频率（即，高于该采样率的一半或奈奎斯特频率）的能量的频谱。

由于代表该音频信号的模拟信号含有高于该奈奎斯特频率的有用信息，例如为了对尖锐辅音（例如“s”对“sh”对“f”）具有很好的定位和很好的可理解性（intelligibility），可惜的是，用现今的采样方法，或者高于该奈奎斯特频率的信息被丢失且不再能被使用，或者该采样率从而该奈奎斯特频率不得不被增大而具有所提及的缺点。

发明内容

因此，本发明的至少一个目的是描述一种扩展听力设备的可用声学输入带宽的方法。

要指出，术语“听力设备”在联系本发明来使用时，必须被理解为是改善听力受损患者的听力的设备，不论该设备是被放置在耳后或耳道中还是被植入。另外，术语“听力设备”也包括任何通信设备，不论是有线的还是无线的，还是任何听力保护设备。

本发明首先针对一种用于扩展被听力设备所处理的模拟输入信号的频率范围的方法。该创新方法包括如下步骤：

-将该模拟输入信号转换成第一输出信号和中间信号，该第一输出信号具有最终采样率，且该中间信号具有大于该最终采样率的中间采样率；

-向该中间信号施加带通滤波器单元，以获得经滤波的中间信号，该带通滤波器单元的下限截止频率高于该最终采样率的一半，该带通滤波器单元的上限截止频率低于该中间采样率的一半；以及

-将该经滤波的中间信号的频谱移动到低于该最终采样率的频率范围，以获得中间输出信号。

由此，使得高于该奈奎斯特频率的附加信息可用于在该信号处理单元中处理，从而改善该听力设备用户的可理解性。

本发明的又一个实施方案包括如下步骤：将该中间输出信号的该中间采样率抽取到该最终采样率，以获得第二输出信号。

由此，该附加信息也可以以与介于DC和该最终采样率的一半之间的基带信息相同的速度被处理。结果，与以更高的速度运行的信号处理单元的能量消耗相比，可以大大地降低能量消耗。

本发明的又一些实施方案包括如下步骤：在至少两个抽取级（22、23、24）中转换该模拟输入信号。

在本发明的又一些实施方案中，该经滤波的中间信号的频谱被移动到低于该最终采样率的一半的频率范围。

在本发明的又一些实施方案中，所述中间采样率是高于该最终采样率的偶数整数倍。

在本发明的又一些实施方案中，该中间采样率是高于该最终采样率的四倍。

本发明的又一些实施方案包括如下步骤：在该听力设备中处理该第一输出信号和该中间输出信号。

本发明的又一些实施方案包括如下步骤：在该听力设备中处理该第一输出信号和该第二输出信号。

另外，本发明也针对一种听力设备，该听力设备包括：

-输入换能器，用于生成模拟输入信号；

-模-数转换器单元，用于将该模拟输入信号转换成第一输出信号和中间信号，该第一输出信号具有最终采样率，且该中间信号具有大于该最终采样率的中间采样率；

-带通滤波器单元，用于向该中间信号施加以获得经滤波的中间信号，该带通滤波器单元的下限截止频率高于该最终采样率的一半，该带通滤波器单元的上限截止频率低于该中间采样率的一半；以及

-用于将该经滤波的中间信号的频谱移动到低于该最终采样率的频率范围以获得中间输出信号的装置。