CN106162481A - 将数字数据分组从发送器传到移动设备中的接收器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及将数字数据分组从发送器传到移动设备中的接收器的方法，尤其涉及一种用于将多个数字数据分组从发送器传输到布置在移动设备中的接收器的方法，其中分别将多个数据分组综合为块，其中由发送器将多个数据分组发送为使得对于多个相继的块，从块到块地改变各块的各个数据分组之间的时间间隔；和/或对于多个相继的块改变块的持续时间；和/或对于多个块在块中改变在各个数据分组之间的时间间隔，并且其中由接收器接收并解码数据分组的块。本发明还涉及一种发送器，其被构造为，通过这样的方法将多个数字数据分组传输到移动设备，以及一种包括接收器的移动设备，该接收器被构造为，接收并解码根据这样的方法传输的多个数字数据分组。

Description

将数字数据分组从发送器传到移动设备中的接收器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于将多个数字数据分组从发送器传输到布置在移动设备中的接收器的方法，其中分别将多个数据分组综合为块，并且其中由接收器接收并解码数据分组的块。
背景技术
对于助听器，迄今为止数字无线的连接被优先用于，能够通过手持设备来调节助听器的运行参数，诸如音量。最近，数字无线的传输协议也被用于，将音频数据从为此构造的源，例如电视机或电话，流入助听器。在此，源与发送器基于电线来信号连接，该发送器发送数字无线电信号，该无线电信号能够被装备了相应的接收器的助听器所接收。
助听器在此通常具有两种工作模式：在正常模式下，助听器的麦克风或麦克风***分别从环境中接收声信号，这些声信号在助听器中被放大，并且相应地借助扬声器在使用者的听觉器官处被再现。在流动模式下，由接收器接收在其中编码了音频数据的数字无线电信号，并且通过扬声器再现音频数据。可选地，在此也可以设置手持设备，用于控制音量或用于在运行模式之间进行切换等。
基于对助听器中的电池的大小和寿命的要求，给出了助听器中的极大限制。传输协议通常按照时间上短的数据分组利用相对高的数据率传输音频数据，其中数字数据大多被加调制到特定频率的模拟载波信号。在此，大多由一个传输协议设置多个载波频率，其通过数字数据的相应调制而分别形成一个传输通道。在两个数据分组之间的间隔中，发送器不在任何传输通道中调制载波信号。在该时间段在助听器的接收器中可以将功率供应减小到对于待机运行的最小值，以便节省能量。
因为对于所传输的音频数据的稳定再现，在传输数据分组时通过相应较高的数据率来补偿该静止时间，另一方面所接收的数据分组的音频数据被中间存储到存储器中并且为了再现而从该存储器中被读取，所以两个数据分组之间的静止时间的持续时间协议中通常仅是几毫秒，以便尤其在读取存储器时能够保持尽可能小的时间延迟。在通常的助听器中应用的电池的运行电压大多处于1.5伏特的数量级。对于助听器中的要求较高的电压的每个应用，例如通过升压电压转换器(升压变压器)，提高电池的运行电压。由于效率的原因，尤其由于对于平滑所使用的电容器，对于电压的稳定性的调节设置限制。
在电压或功率供应的情况下该限制在信号接收单元运行时可以导致如下问题：在接收数据分组期间接收器拉动相对高的电流，其可以直至几毫安。在不传输数据分组的静止时间期间，接收器的耗电明显更低。电压的稳定性的调节为此通常不设计为，在电流消耗的这样的波动的情况下由电池提供的电压能够完全保持恒定。接收器和与该接收器相连的另外的信号处理单元的周期的功率运行由此导致在运行电压下的周期的变化。
通过该运行电压来运行用于在助听器中的信号处理的模拟电路，例如放大或预放大，并且通过接收在接收器中的数据分组引起运行电压的周期性波动，其中根据传输协议每秒接收100至几千数据分组，因此，运行电压的该波动可以产生在助听器的再现的声信号中的可听见的伪影。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种用于将数字数据分组从发送器输出至布置在移动设备中的接收器的方法，其在低能量消耗的情况下具有对移动设备的运行电压的稳定性的尽可能小的影响。
按照本发明，上述技术问题通过用于将多个数字数据分组从发送器传输到布置在移动设备中的接收器的方法来解决，其中分别将多个数据分组综合为块，其中由发送器这样发送多个数据分组，使得以确定性的方式对于多个相继的块从快到块地改变在各块的各个数据分组之间的时间间隔；和/或对于多个相继的块改变块的持续时间；和/或对于多个块在块中改变在各个数据分组之间的时间间隔，并且其中由接收器接收并解码数据分组的块。有利的和部分有创造力的实施方式是从属权利要求和下面的描述的内容。
特别地，对于多个相继的块从块到块地改变在各块的各个数据分组之间的时间间隔被理解为，在所观察的相继的块的每个中，该块的数据分组之间的各个时间间隔具有恒定的值，而其在所观察的、相继的块中从块到块地改变。为了定义两个相继的数据分组的时间间隔，在此尤其可以考虑从数据分组的结束时间点直至随后的数据分组的起始时间点的时间间隔。在此可以通过发送器的发送动作来定义两个提到的时间点以及数据分组本身，例如通过在传输通道中存在的发送功率。块的持续时间尤其可以通过块的第一数据分组的起始时间点至随后的块的第一数据分组的起始时间点的间隔来定义。
通过接收器来接收并解码数据分组的块在此还包括如下可能性，即，由于传输损失而不是完整地接收块的所有数据分组。在此，解码包括读取在数据分组中为进一步处理而设置的数据；从用于进一步处理的数据中去除在数据分组的序文中的特定于协议的信息；对于进一步处理仅一次性地考虑块的多个数据分组中的冗余的数据；和一般地提供通过块的数据分组编码的有用信息。改变在数据分组之间的时间间隔或块的持续时间尤其包括，在多个所观察的时间间隔或块的持续时间中至少一个值与另一个具有大于容差值的偏差。
本发明的出发点是，以分别具有高的数据率的、时间有限的数据分组来传输数字数据。由此同样获得在不发送和由此也不接收的时间期间对于移动设备的能量消耗给出的优点，诸如，用于通过相应为此设置的在数据分组中的冗余或特有的冗余-数据分组来校正各个比特值的传输错误的广泛的可能性。接收各个数据分组可以在移动设备中导致运行电压的波动，数据分组的数据率越高，也就是在接收时每单位时间要分辨的不同的信号符号越多，越容易通过该波动出现故障。从上面提到的考虑中舍弃，与此相关首先可以考虑的时间连续的对数据的传输，或者在延长各个数据分组的情况下降低数据分组的数据率，这会导致减小不发送时间。
本发明现在认识到，完全由于引起干扰的接收器动作的高规律性，才使得移动设备的模拟信号处理中的、通过运行电压的波动引起的干扰变得显著。例如如果在移动设备中将所接收的数据分组进一步处理成音频信号，则在移动设备的模拟信号处理中的、通过运行电压的波动引起的干扰在待输出的音频信号中才基于所接收的数据分组的高规律性而导致具有在音频信号中的明确规定的频率的、能够可听见地感觉到的干扰噪声。
本发明应对其的方法是，在发送和接收各个数据分组时破坏严格周期性。这导致，在接收数据分组时的电压波动不是以固定预定的频率重复，并且在模拟信号处理中导致相应的频率的干扰信号，而是通过对数据分组的接收进行频率调制来将可能的干扰信号分布在更宽的频率范围上。而在此，通常通过相应的协议对于所接收的数据分组的进一步处理预先给定待在多个相继的块上发送的数据分组的数量，并且由此定义用于数据分组的接收的基本频率，该基本频率可以通过针对这种平滑改变在各个数据分组之间的时间间隔而调制相应的信号。时间间隔在此可以按照伪随机的方式、近似混乱的方式来改变，或者模拟有意识地选择的调制信号。
在此可以一方面如下地实现改变在各个数据分组之间的时间间隔，即在每个块内在直至块的各个最后的数据分组的各个数据分组之间时间间隔分别具有恒定的值，但是其中对于不同的、相继的块该值是变化的。在此特别地，对于时间间隔的计算不引入从块的最后的数据分组直至随后的块的第一数据分组的不发送的静止时间。另一方面可以对于多个相继的块改变块的持续时间，由此在对于参与的块在各个数据分组之间的时间间隔分别相同的情况下以从块到块的方式破坏数据分组的周期性。此外，也可以在块中直接改变在数据分组之间的时间间隔。
发送器和接收器在此分别装备了相应的关于数据分组的时间序列的信息，以及由此关于各个待预计的时间间隔的信息。此外，这样的过程尤其具有如下优点，即，在基于在所使用的传输通道中由于预先定义的时间间隔的干扰而错误或不完整地传输数据分组的情况下可以避免对随后的数据分组的接收产生负面影响。
优选地，在移动设备中从由接收器所接收的数据分组中产生时间连续的再现信号。特别地在此可以设置，在块中的多个数据分组具有冗余信息，从而当不是完整并无错误地接收块的所有数据分组时，在移动设备中还可以产生时间连续的再现信号。对于产生连续的再现信号、特别是音频信号，在移动设备中的尽可能稳定的运行电压是特别值得期望的，以便使运行电压的可能的波动对再现信号的信号处理的影响变得最小。所建议的方法在此按照特别的量度有助于，运行电压的波动仅具有不可觉察的影响。
合适地，发送器发送各个数据分组，其中将数据分组的数字信息分别编码到固定预定的频率的模拟载波信号中。特别地，这可以借助载波信号的相位调制或频率调制进行。在实践中特别频繁地使用这样的编码，其中在移动设备的接收器中恰好在相对高的数据率的情况下由于在那里待执行的、调制到模拟载波信号的信息的解调而暂时出现高的能量消耗。其可以影响移动设备中的运行电压的稳定性，其中在移动设备中借助所建议的方法传输数据分组可以抑制在接收数据分组时由于运行电压的上述波动而导致的周期干扰信号的形成。
在此证明是有利的是，对于多个数据分组由发送器改变各自的模拟载波信号的频率，并且在此接收器针对相继的数据分组的时间间隔来考虑所存储的、关于对于的模拟载波信号的频率的序列。在此由发送器根据预定的模式来改变模拟载波信号的频率，从而通过每个所使用的频率和可能的围绕用于调制的频率的带宽形成频带通道。
也就是，对于不同数据分组的传输改变模拟载波信号的频率意味着，在不同的频带通道上传输各个数据分组。该所谓的频率跳跃(Frequency-Hopping)是在传输数据分组时在实践中通常应用的方法，从而通过将数据分组的传输分配到多个频带通道结合发送冗余数据分组可以使数据损失最小，该数据损失尤其可以通过在频带通道中的可能的干扰造成。为此在发送器中以及在接收器中事先存储通过各自的传输协议确定的列表，其具有对于每个待发送的数据分组待使用的频率通道的序列。
该在频率跳跃中总是存在的信息现在可以以相对小的存储开销补充关于分别相继的数据分组的各时间间隔的信息。此外，这样的过程尤其具有如下优点，即，在基于在所涉及的传输通道中由于预先定义的时间间隔的干扰而错误或不完整地传输数据分组的情况下对于接收器先验地不必惧怕影响对于随后的数据分组的接收。
有利地，由发送器在数据分组开头***关于各个随后的数据分组的起始时间点的信息。这样的信息可以附加地提高传输协议的稳定性，以便例如可以在接收器侧通过补偿在读取所存储的关于数据分组的关于的时间间隔和序列的信息时的错误。
优选地，数据分组的持续时间在发送时基本上保持相同。特别是在此被理解为，在不考虑技术造成的波动的条件下发送器为了将数据分组传输到传输通道中而输出发送功率的时间间隔对于数据组保持相同。由此，可以更容易地确定在各个数据分组之间的时间间隔。
本发明还涉及一种发送器，其被构造为，通过上述方法将多个数字数据分组传输到移动设备，以及一种包括接收器的移动设备，该接收器被构造为，接收并解码按照上述方法传输的多个数字数据分组。对于方法及其扩展给出的优点在此可以被相应地转用到发送器和移动设备。
在一种优选的实施方式中，移动设备被构造为具有扬声器的听力设备，特别是助听器，该扬声器被构造为，从所接收和解码的多个数据分组中产生音频再现信号并且将其经由扬声器再现。由于对助听器电池功率和规格的限制，对于这样的助听器数字数据分组根据上述方法的传输关于运行电压的稳定性以及由此关于通过扬声器再现的音频再现信号的质量是特别优选的。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。在此示意性地：
图1示出了发送器，其将数字信号传输到助听器，以用于再现音频数据，
图2示出了按照现有技术在传输时根据图1的信号的时间变化，
图3示出了在各块的数据分组的时间间隔从块到块变化的情况下的信号的时间变化，
图4示出了在改变各个块的持续时间的情况下的信号的时间变化，
图5示出了在改变在各个块中的数据分组的时间间隔的情况下的信号的时间变化，
图6示出了在组合按照图3、图4和图5的改变的情况下的信号的时间变化，和
图7示出了在将传输划分到多个频带通道上的情况下，具有数据分组的可变的时间间隔的信号的时间变化。
彼此相应的部件和参数在附图中分别具有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示意性示出了构造为助听器1的移动设备2。助听器1被构造为，借助未详细示出的麦克风记录来自于环境的声音，为了校正助听器1的使用者的听力损伤而放大该声音，并且通过扬声器4在使用者的耳朵处再现该声音。
为了在使用娱乐性电子设备，如其例如通过电视机6可以给出的那样，能够给使用者比通过上面描述的对由电视机6的扬声器产生的声音的声接收和再现能够达到的声音质量更好的声音质量，助听器1装备了接收器8，该接收器被构造为，接收由与电视机6连接的发送器12发送的数字信号10。接收器8在此例如可以具有天线和解码器，其针对另外的特定于音频的信号处理而在助听器1中解码并准备由天线接收的信号。
在数字信号10中在此编码电视机6的各个当前的声轨(Tonspur)。也就是，助听器1可以通过接收器8数字地接收声轨，从而可以避免在从电视机6的扬声器经由环境至助听器1的麦克风的声传输路径中的声音损失。
图2示出了根据图1的数字信号10的时间变化，按照现有技术从发送器12发送该数字信号。相对于时间轴t在此描绘在所有传输通道中的瞬时的数据量I。在数字信号10中传输在数据分组20中的信息。单个的数据分组20在此表示时间封闭的单元。为此从单个的数据分组20的起始时间点22开始直至结束时间点24，在例如可以通过载波频率确定的特定的传输通道中相应于待传输的比特值连续地调制信号。在不同的数据分组20之间不进行信息传输，也就是当从发送器输出发送功率时，其进入未调制的载波频率。
分别将数据分组20综合为连续的块26(“框”)。在每个块26中在此在发送时间28中发送各块26的所有数据分组20。在最后的数据分组20结束之后开始静止时间30，直至开始下一个块26，在该静止时间中不发送另外的数据分组。静止时间30在此比两个相继的数据分组20的时间间隔32持续更长时间。在块26的数据分组20中编码的信息在此部分地是冗余的，以便在数据分组20传输错误的情况下却还能够实现再现。这例如可以通过单个的、为此设置的冗余分组33实现。单个的块26在此表示在传输协议中设置的最小的单元，其在解码之后可以被再现。发送器的平均数据率34涉及通过多个块26而被平均的实际发送数据量。平均数据量36，作为通过多个块26而被平均的传输信息量，由于冗余而比平均数据率34更小。减去涉及对于协议的指令的并且通常存储在每个数据分组20的序文中的信息，在理想情况下平均数据量36相应于在再现情况下的采样率。
由于在单个的块26中在各自的数据分组20之间的分别相同的时间间隔32以及由于从块到块的分别相同的发送时间28和静止时间30，通过从块32到块发送数据分组20的序列构成的时间模式保持相同。但是，在助听器1的接收器8中数据分组20的接收导致在运行电压下的波动，该波动很大程度地遵循该时间模式。该电压波动还具有对在助听器中的模拟信号处理的影响。
由于在数据分组20之间的时间间隔32中以及在发送时间28和静止时间30中的规律性，通过提到的电压波动在模拟信号处理中将作为干扰噪声的相应于时间间隔32的倒数的频率调制到有效信号上。因为传输协议通常设置按照毫秒数量级的时间间隔，特别是在0.1ms与10ms之间，这样的干扰噪声由于相应的频率(在100Hz至10kHz的范围内)对于助听器1的使用者是可听见的。为了在模拟信号处理中抑制这样的干扰噪声，现在可以在发送时如下面所示的那样改变数据分组20的时间序列。
图3、图4、图5和图6通过在所有传输通道中的瞬时的数据量I相对于第二轴t的描绘分别示出了数字信号10的变化。在图3中各个块26a、26b、26c的持续时间38分别相同，其中在各块26a、26b、26c的各个数据分组20之间的时间间隔32a、32b、32c分别按块地恒定，但对于不同的块26a、26b、26c分别具有不同的值。在此，将两个数据分组20a的间隔32a定义为在数据分组20a的结束时间点24a直至随后的数据分组20a的起始时间点22a之间的时间。为了定义时间间隔32a、32b、32c在此仅考虑直至各块26a、26b、26c的各个最后的数据分组33a、33b、33c的时间间隔。从块26b的最后的数据分组33b的结束时间点24b直至下一个块26c的第一数据分组20c的、同时标记块26c的起始时间点的起始时间点22c的时间间隔，按照定义不是作为在块26b内的时间间隔32b成立，而是作为静止时间30b成立，在该静止时间中块26b的所有数据分组20b、33b的传输都已经结束。
在图4中示出的数字信号10的时间变化示出了数据分组20a、20b、20c的各个块26a、26b、26c，其中块26a、26b、26c分别具有不同的持续时间38a、38b、38c。在此，块26a的持续时间38a被定义为块26a的第一数据分组20a的起始时间点22a直至下一个块26b的第一数据分组20b的起始时间点22b之间的时间。对于所有块26a、26b、26c，在两个数据分组20a、或者说在20b、或者说在20c之间的时间间隔32是相同的。块26a、26b、26c的持续时间38a、38b、38c的改变通过各个不同的静止时间30a、30b、30c来实现，也就是通过在块26a、或者说26b、或者说26c中的各个最后的数据分组33a、33b、33c直至下一个块的开始的各个不同长度的不发送时间来实现。
图5示出了数字信号10的时间变化，其中各个块26a、26b、26c分别具有相同的持续时间38，但是改变在各块26a、或者说26b、或者说26c的各个数据分组20之间的时间间隔32。在此处示出的版本中，在此在第一块26a的数据分组20a之间的时间间隔32连续增加，而在随后的块26b的各个数据分组20b的时间间隔32连续减小。关于在第一块26a中的时间间隔32、在第一块26a中的静止时间30a、和在第二块26b中的时间间隔32，在此可以通过块26a、26b的数据分组20a、20b的时间模式来模拟离散的正弦半波串的调制。块26c示出了另一种可能性，改变在块26c内的各个数据分组20c之间的时间间隔32。在各个数据分组20c之间的第一和第二时间间隔32或者说第三和第四时间间隔32分别彼此相同。
图6示出了数字信号10的时间变化，其组合图3、图4和图5中所示的、在数据分组之间的时间间隔以及各个块26a、26b、26c的不同的持续时间38a、38b、38c的方案。在该情况下，在第一块26a的数据分组20a之间的时间间隔32a连续减小。在第二块26b的数据分组20b之间的时间间隔32b中示出了相同的时间模式。由于第二块26b的静止时间30b比第一块26a的静止时间30a更长，该第二块相对于第一块26a具有更长的持续时间38b。相反，在第三块26c中在数据分组20c之间的时间间隔32c连续增加，其中块26c也具有比两个前面的块26a、26b更长的持续时间38c。可以考虑在此示出的在数据分组之间的时间间隔与块的持续时间的方案的另外的组合可能性。
图7示出了在将数据分组20的传输划分到多个频带通道上的情况下的数字信号10的时间变化。在此处示出的情况下，对于块26a、26b、26c的每个数据分组20分别使用新的频带通道C。在此分别通过载波信号的频率f1-f6、以及对于将数字信号10的比特调制到载波信号而设置的一定的带宽来定义这样的频带通道C。在数据分组20之间的时间间隔32a、32b、32c分别在块26a内、或者说在26b内、或者说在26c内是恒定的，但是在各个块26a、26b、26c之间是变化的。
在发送器中和在接收器中根据相应的表来预先定义用于传输数据分组20的各个频带通道C的序列。现在可以为该已经存在的信息补充附加的时间差，并且在发送器中和在接收器中还被引入到距各个随后的数据分组20的时间间隔32a、32b、32c。通过利用总是在协议中使用的、用于确定时间间隔32a、32b、32c的信息，尤其可以在接收器侧减小用于改变时间间隔32a、32b、32c的存储器和软件开销，由此简化用于传输的方法。此外，根据传输协议在数据分组20的序文中可以包含关于频带通道C的信息，在该频带通道中传输各个随后的数据分组20。在该情况下还可以为数据分组的序文补充关于距下一个数据分组20的时间间隔的信息。也可以独立于关于频带通道C的信息来传导这样的信息。
虽然本发明在细节上通过优选的实施例详细阐述和描述，但是本发明不受该实施例的限制。可以由专业人员从中导出其它方案，而不脱离本发明的保护范围。
附图标记列表
1 助听器
2 移动设备
4 扬声器
6 电视机
8 接收器
10 数字信号
12 发送器
20,20a-c 数据分组
22,22a-c 起始时间点
24,24a-c 结束时间点
26,26a-c 块
28,28a-c 发送时间
30,30a-c 静止时间
32,32a-c 两个数据分组的间隔
33,33a-c 冗余分组
34 平均数据率
36 平均数据量
38,38a-c 块的持续时间
C 频带通道
f1-f6 载波信号的频率
I 数据量
t 时间轴

Claims (9)

1.一种用于将多个数字数据分组(20，20a-c)从发送器(12)传输到布置在移动设备(2)中的接收器(8)的方法，
其中分别将多个数据分组(20，20a-c)综合为块(26a-c)，
其中由发送器(12)将多个数据分组(20，20a-c)发送为使得以确定性的方式
-对于多个相继的块(26a-c)从块(26a-c)到块地改变在各块(26a-c)的各个数据分组(20，20a-c)之间的时间间隔(32，32a-c)；和/或
-对于多个相继的块(26a-c)改变块(26a-c)的持续时间(38a-c)；和/或
-对于多个块(26a-c)在块(26a-c)中改变在各个数据分组(20，20a-c)之间的时间间隔(32，32a-c)，
并且其中由接收器(8)接收并解码数据分组(26)的块(26a-c)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在移动设备(2)中从由接收器(8)所接收的数据分组(20，20a-c)中产生时间连续的再现信号。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述发送器(12)发送各个数据分组(20，20a-c)，其中将数据分组(20，20a-c)的数字信息分别编码到固定预定的频率(f1-f6)的模拟载波信号中。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，发送器(12)对于多个数据分组(20，20a-c)改变其各自的模拟载波信号的频率(f1-f6)，并且其中所述接收器(8)针对相继的数据分组(20，20a-c)的时间间隔考虑所存储的、关于模拟载波信号的频率(f1-f6)的序列的信息。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，由发送器(12)在数据分组(20，20a-c)的开头***相应地随后的数据分组(20，20a-c)的起始时间点(22，22a-c)的信息。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，数据分组(20，20a-c)的持续时间在发送时基本上保持相同。
7.一种发送器(12)，其被构造为，通过根据上述权利要求中任一项所述的方法将多个数字数据分组(20，20a-c)传输到移动设备(2)。
8.一种包括接收器(8)的移动设备(2)，其被构造为，接收并解码根据权利要求1至6中任一项所述的方法传输的多个数字数据分组(20，20a-c)。
9.一种移动设备(2)，被构造为具有扬声器(4)的听力设备，特别是助听器(1)，该扬声器(4)被构造为，从所接收和解码的多个数据分组中产生音频再现信号并且将其经由扬声器(4)再现。
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