EP2981099A2 - Method and device for suppressing feedback - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reduktion von Rückkopplungen in einem Hörhilfegerät. Das Verfahren weist den Schritt auf, eine erste Rückkopplungsübertragungsfunktion zu einem ersten Zeitpunkt auf einem Rückkopplungspfad von einer Signalverarbeitungseinrichtung über einen elektro-akustischen Wandler, einen akustischen Signalpfad von dem elektro-akustischen Wandler zu einem akusto-elektrischen Wandler und über den akusto-elektrischen Wandler zurück zu der Signalverarbeitungseinrichtung zu erfassen. In einem Schritt wird eine gewichtete Mittelwertsfunktion in Abhängigkeit von Amplitudenbeträgen der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion bestimmt. Eine zweiten Rückkopplungsübertragungsfunktion wird mittels eines adaptiven Filters, geschätzt, wobei Koeffizienten des adaptiven Filters in Abhängigkeit von der gewichteten Mittelwertsfunktion bestimmt werden. Das adaptive Filter wird auf ein Signal angewendet, das von einem akustischen Eingangssignal des akusto-elektrischen Wandlers abgeleitet wird.The invention relates to a method and a device for reducing feedback in a hearing aid. The method includes the step of returning a first feedback transfer function at a first time on a feedback path from a signal processing device via an electro-acoustic transducer, an acoustic signal path from the electro-acoustic transducer to an acousto-electric transducer and via the acousto-electrical transducer to detect the signal processing device. In one step, a weighted average function is determined in response to amplitude amounts of the first feedback transfer function. A second feedback transfer function is estimated by means of an adaptive filter, wherein coefficients of the adaptive filter are determined in dependence on the weighted average function. The adaptive filter is applied to a signal derived from an acousto-electrical transducer acoustic input signal.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu Rückkopplungsunterdrückung sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Rückkopplungsübertragungsfunktion geschätzt, Koeffizienten eines adaptiven Filters zur Unterdrückung einer Rückkopplung angepasst und das adaptive Filter auf ein Signal angewendet, das von einem akustischen Eingangssignal des akusto-elektrischen Wandlers abgeleitet wird.The invention relates to a method for feedback suppression and to a device for carrying out the method. In the method of the invention, a feedback transfer function is estimated, coefficients of an adaptive filter for suppressing feedback are adjusted, and the adaptive filter is applied to a signal derived from an acousto-electrical transducer input signal.

Hörhilfegeräte sind tragbare Hörvorrichtungen, die zur Versorgung von Schwerhörenden dienen. Um den zahlreichen individuellen Bedürfnissen entgegenzukommen, werden unterschiedliche Bauformen von Hörhilfegeräten wie Hinter-dem-Ohr-Hörgeräte (HdO), Hörgerät mit externem Hörer (RIC: receiver in the canal) und In-dem-Ohr-Hörgeräte (IdO), z.B. auch Concha-Hörgeräte oder Kanal-Hörgeräte (ITE, CIC), bereitgestellt. Die beispielhaft aufgeführten Hörgeräte werden am Außenohr oder im Gehörgang getragen. Darüber hinaus stehen auf dem Markt aber auch Knochenleitungshörhilfen, implantierbare oder vibrotaktile Hörhilfen zur Verfügung. Dabei erfolgt die Stimulation des geschädigten Gehörs entweder mechanisch oder elektrisch.Hearing aids are portable hearing aids that are used to care for the hearing impaired. In order to meet the numerous individual needs, different types of hearing aids such as behind-the-ear hearing aids (BTE), hearing aid with external receiver (RIC: receiver in the canal) and in-the-ear hearing aids (ITE), e.g. Concha hearing aids or canal hearing aids (ITE, CIC). The hearing aids listed by way of example are worn on the outer ear or in the ear canal. In addition, bone conduction hearing aids, implantable or vibrotactile hearing aids are also available on the market. The stimulation of the damaged hearing takes place either mechanically or electrically.

Hörgeräte besitzen prinzipiell als wesentliche Komponenten einen Eingangswandler, einen Verstärker und einen Ausgangswandler. Der Eingangswandler ist in der Regel ein akustoelektrischer Wandler, z. B. ein Mikrofon, und/oder ein elektromagnetischer Empfänger, z. B. eine Induktionsspule. Der Ausgangswandler ist meist als elektroakustischer Wandler, z. B. Miniaturlautsprecher, oder als elektromechanischer Wandler, z. B. Knochenleitungshörer, realisiert. Der Verstärker ist üblicherweise in eine Signalverarbeitungseinrichtung integriert. Die Energieversorgung erfolgt üblicherweise durch eine Batterie oder einen aufladbaren Akkumulator.Hearing aids have in principle as essential components an input transducer, an amplifier and an output transducer. The input transducer is usually an acoustoelectric transducer, z. As a microphone, and / or an electromagnetic receiver, for. B. an induction coil. The output transducer is usually used as an electroacoustic transducer, z. As miniature speaker, or as an electromechanical transducer, z. B. bone conduction, realized. The amplifier is usually integrated in a signal processing device. The power is usually supplied by a battery or a rechargeable battery.

Wegen der großen räumlichen Nähe zwischen dem Mikrofon und dem elektroakustischen Ausgangswandler besteht immer die Gefahr, dass ein akustisches Signal als Schall durch die Luft, sei es über eine Entlüftungsöffnung, einen Spalt zwischen der Wand des Gehörgangs und dem Hörhilfegerät bzw. einem Ohrstück des Hörhilfegeräts oder im Inneren des Hörhilfegeräts oder auch als Körperschall über das Hörhilfegerät selbst übertragen wird. Ist dabei die Gesamtverstärkung einer Rückkopplungsschleife, die sich aus der Signalverarbeitung in dem Hörhilfegerät und der Dämpfung auf dem Rückkopplungspfad zwischen Ausgangswandler und Mikrofon ergibt, grösser als 1, so kann sich bei geeigneter Phasenverschiebung eines Signals, insbesondere wenn die Phasenverschiebung 0 oder ganzzahlige Vielfache von 2* Pi beträgt, entlang dieser Rückkopplungsschleife eine Oszillation ergeben, die sich für den Träger als ein unangenehmes Pfeifen äußert.Because of the large spatial proximity between the microphone and the electro-acoustic output transducer there is always the danger that an acoustic signal as sound through the air, whether through a vent, a gap between the wall of the ear canal and the hearing aid or an earpiece of the hearing aid or is transmitted in the interior of the hearing aid or as structure-borne noise on the hearing aid itself. If the overall gain of a feedback loop resulting from the signal processing in the hearing aid and the attenuation on the feedback path between the output transducer and microphone, greater than 1, it may be at a suitable phase shift of a signal, especially if the phase shift 0 or integer multiple of 2 * Pi, along this feedback loop will give an oscillation that will manifest itself to the wearer as an unpleasant whistle.

Zur Unterdrückung von Rückkopplungsgeräuschen in Hörhilfegeräten sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Maßnahmen bekannt. Eine Möglichkeit ist es, einen adaptiven Filter in dem Hörhilfegerät vorzusehen, dessen Koeffizienten aus einer auf unterschiedliche Weise ermittelten Antwortfunktion des Rückkopplungspfades abgeleitet werden. Dabei wird die jeweilige Änderung von Koeffizienten des adaptiven Filters mittels eines mathematischen Verfahrens nach einer normierten minimalen Abweichung des quadratischen Fehlers (normalized least mean square, NMLS) bestimmt. Dabei wird die Geschwindigkeit, mit der sich der adaptive Filter anpassen kann durch eine Schrittweite µ beeinflusst. Ist die Schrittweite groß, kann der adaptive Filter schnell folgen, ist die Schrittweite klein, so bildet der Filter die Eingangsfunktion gei geringen Änderungen besser ab.For the suppression of feedback noise in hearing aids different measures are known from the prior art. One possibility is to provide an adaptive filter in the hearing aid whose coefficients are derived from a differently determined response function of the feedback path. In this case, the respective change of coefficients of the adaptive filter is determined by means of a mathematical method after a normalized least deviation of the square error (NMLS). The speed with which the adaptive filter can adapt is influenced by a step size μ. If the step size is large, the adaptive filter can follow quickly, if the step size is small, the filter better maps the input function with slight changes.

Aus der Veröffentlichung C. Antweiler, A. Schiffer und M. Dörbecker, "Accoustic Echo Control with Variable Individual Step Size", Proc. IWAENC, Seiten 15 bis 18, Norwegen, 1995 ist es beispielsweise bekannt, die Schrittweite µ jeweils für Koeffizienten, die einer größeren Zeitverzögerung zugeordnet sind, mit einem exponentiellen Abfall in Abhängigkeit von der Zeitverzögerung zu gewichten. Dies ist aus der allgemeinen Erkenntnis abgeleitet, dass eine Anregung einer gedämpften Schwingung mit der Zeit exponentiell abfällt. Da sich reale Impulsantworten aus einer Vielzahl unterschiedlicher gedämpfter Schwingungen mit unterschiedlichen Abklingzeiten zusammensetzen, ergeben sich Abweichungen.From the publication C. Antweiler, A. Schiffer and M. Dörbecker, "Accoustic Echo Control with Variable Individual Step Size", Proc. IWAENC, pages 15 to 18, Norway, 1995 For example, it is known that the step size μ in each case for coefficients, that of a larger time delay are weighted with an exponential decay depending on the time delay. This is derived from the general knowledge that excitation of a damped oscillation decays exponentially with time. Since real impulse responses are composed of a large number of different damped oscillations with different decay times, deviations result.

Aus der Druckschrift Benesti, Sondhi, Huang, Handbook of Speech Processing, Kapitel 6.6.4, Seite 114, Springer Verlag, 2008 ist es bekannt, einen Koeffizienten mit einem Faktor zu gewichten, der proportional zu einem vorhergehenden Wert desselben Koeffizienten ist. Ändert sich jedoch der Rückkopplungspfad und damit die Impulsantwort, so konvergiert das adaptive Filter für Koeffizienten mit vormals kleinen Werten langsam.From the document Benesti, Sondhi, Huang, Handbook of Speech Processing, chapter 6.6.4, page 114, Springer Verlag, 2008, it is known to weight a coefficient by a factor which is proportional to a previous value of the same coefficient. However, as the feedback path, and hence the impulse response, changes, the adaptive filter for coefficients of previously small values slowly converges.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, bei der eine Rückkopplungsunterdrückung verbessert ist.The object of the present invention is therefore to provide a method and an apparatus in which a feedback suppression is improved.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 7, sowie durch eine Vorrichtung nach Anspruch 11.According to the invention this object is achieved by a method according to one of claims 1 or 7, and by a device according to claim 11.

Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft ein Verfahren zur Reduktion von Rückkopplungen in einem Hörhilfegerät. Das Hörhilfegerät weist einen akusto-elektrischen Wandler, eine Signalverarbeitungseinrichtung, eine Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung und einen elektro-akustischen Wandler auf.The inventive method relates to a method for reducing feedback in a hearing aid. The hearing aid has an acousto-electrical converter, a signal processing device, a feedback suppression device and an electro-acoustic transducer.

In einem Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine erste Rückkopplungsübertragungsfunktion zu einem ersten Zeitpunkt ermittelt. Die Rückkopplungsübertragungsfunktion bildet Rückkopplungspfade von der Signalverarbeitungseinrichtung über den elektro-akustischen Wandler, einen akustischen Signalpfad von dem elektro-akustischen Wandler zu dem akusto-elektrischen Wandler und über den akusto-elektrischen Wandler zurück zu der Signalverarbeitungseinrichtung ab. Der akustische Signalpfad, hängt von der Umgebung des Kopfes ab und ändert sich beispielsweise, wenn der Träger sich bewegt. Das Ermitteln kann beispielsweise ein Messen unterschiedlicher Rückkopplungsübertragungsfunktionen in einem Labor oder auch Schätzen mittels Näherungsverfahren wie NLMS im Betrieb der Hörgerätehilfe am Ohr des Trägers umfassen.In a step of the method according to the invention, a first feedback transfer function is determined at a first time. The feedback transfer function forms feedback paths from the signal processing device via the electro-acoustic transducer, an acoustic signal path from the electro-acoustic transducer to the acousto-electrical transducer and via the acousto-electrical transducer back to the signal processing device. The acoustic signal path depends on the environment of the head and changes, for example, as the wearer moves. The determination can include, for example, measuring different feedback transfer functions in a laboratory or estimating by means of approximation methods such as NLMS in the operation of the hearing aid aid at the wearer's ear.

In einem Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine gewichtete Mittelwertsfunktion und/oder eine Mehrzahl von Impulsantwort-Parametern in Abhängigkeit von Amplitudenbeträgen der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion bestimmt. Es kann dazu beispielsweise eine einhüllende Funktion für die Beträge der Amplituden gebildet werden oder eine mittels Tiefpass oder Bandpass geglättete Funktion der Amplitudenquadrate, die eine Energie der Impulsantwort über eine Zeitverzögerung in Bezug auf die Impulsanregung widerspiegelt.In one step of the method according to the invention, a weighted average function and / or a plurality of impulse response parameters is determined as a function of amplitude amounts of the first feedback transfer function. For example, an enveloping function for the magnitude of the amplitudes may be formed or a function of the amplitude squares smoothed by low pass or bandpass, which reflects an energy of the impulse response over a time delay with respect to the impulse excitation.

Insbesondere sind die Impulsantwort-Parameter über eine Zeitverzögerung in Bezug auf die Impulsanregung aufgelöst, d.h., zu verschiedenen Werten für die Zeitverzögerung werden verschiedene Impulsantwort-Parameter bestimmt. Einzelne Impulsantwort-Parameter werden dabei bevorzugt in Abhängigkeit von unterschiedlichen Funktionswerten der einhüllenden Funktion für die Beträge der Amplituden oder der mittels Tiefpass oder Bandpass geglätteten Funktion der Amplitudenquadrate bestimmt. Insbesondere werden die Impulsantwort-Parameter aus der gewichteten Mittelwertfunktion bestimmt, welche von der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion abhängt. Die gewichtete Mittelwertfunktion bildet in diesem Fall einen gewichteten Mittelwert über die erste Rückkopplungsübertragungsfunktion und weitere Rückkopplungsübertragungsfunktionen, wobei bevorzugt die Mittelwertbildung punktweise zu den einzelnen Zeitverzögerungen erfolgt, nach welchen die Rückkopplungsfunktionen aufgelöst sind.In particular, the impulse response parameters are resolved over a time delay with respect to the impulse excitation, i.e. at different values for the time delay different impulse response parameters are determined. In this case, individual impulse response parameters are preferably determined as a function of different function values of the enveloping function for the magnitude of the amplitudes or the function of the amplitude squares which is smoothed by means of lowpass or bandpass. In particular, the impulse response parameters are determined from the weighted average function, which depends on the first feedback transfer function. The weighted average function in this case forms a weighted average over the first feedback transfer function and other feedback transfer functions, with the averaging preferably occurring pointwise to the individual time delays after which the feedback functions are resolved.

Die Impulsantwort-Parameter weisen bevorzugt eine unmittelbare Abhängigkeit von der Impulsantwort eines Rückkopplungspfades auf, welcher durch die erste Rückkopplungsübertragungsfunktion oder durch eine gewichtete Mittelwertsfunktion mehrerer Rückkopplungsübertragungsfunktionen abgebildet wird. Die Impulsantwort eines Rückkopplungspfades ist hierbei insbesondere gegeben durch eine zeitaufgelöste Amplitude, welche ein im Rückkopplungspfad durch einen Testimpuls angeregtes Signal aufweist.The impulse response parameters preferably have an immediate dependence on the impulse response of a feedback path which is mapped by the first feedback transfer function or by a weighted average function of a plurality of feedback transfer functions. The impulse response of a feedback path is in this case in particular given by a time-resolved amplitude which has a signal excited in the feedback path by a test pulse.

In einem anderen Schritt des Verfahrens wird eine zweite Rückkopplungsübertragungsfunktion mittels eines adaptiven Filters geschätzt. Vorzugsweise erfolgt das Schätzen zu einem zweiten, unterschiedlichen Zeitpunkt. Dabei werden Koeffizienten des adaptiven Filters zur Unterdrückung eines Rückkopplungssignals in Abhängigkeit von der gewichteten Mittelwertsfunktion bestimmt und/oder in Abhängigkeit der Impulsantwort-Parameter aktualisiert, wobei eine Adaptionsgeschwindigkeit des adaptiven Filters durch eine Funktion der Impulsantwort-Parameter gebildet wird.In another step of the method, a second feedback transfer function is estimated by means of an adaptive filter. Preferably, the estimation is done at a second, different time. In this case, coefficients of the adaptive filter for suppressing a feedback signal as a function of the weighted average function are determined and / or updated as a function of the impulse response parameters, wherein an adaptation speed of the adaptive filter is formed by a function of the impulse response parameters.

Beispielsweise wird in einem Schätzverfahren eine aktuelle Schätzfunktion aus Schätzwerten der Vergangenheit und einer Schätzung der Abweichung der Schätzwerte der Vergangenheit von den wirklichen Werten gebildet. Zum Schätzen einer Impulsantwort ist es beispielsweise möglich, jeweils Anteile mit unterschiedlicher Verzögerung in unterschiedlichen Koeffizienten zu berücksichtigen. Die Gewichtung der Änderung in den unterschiedlichen Koeffizienten kann wiederum abhängig durch Erfahrungswerte, die sich aus Mittelwertsfunktionen beispielhafter oder vergangener Impulsantworten ergeben, gewichtet werden.For example, in an estimation method, a current estimator is made up of estimates of the past and an estimate of the deviation of the estimates of the past from the real values. In order to estimate an impulse response, it is possible, for example, to consider respective components with different delay in different coefficients. Again, the weighting of the change in the different coefficients may be weighted as a function of empirical values resulting from mean value functions of exemplary or past impulse responses.

Die Adaptionsgeschwindigkeit des adaptiven Filters ist hierbei definitionsgemäß die Geschwindigkeit, mit der das adaptive Filter auf Änderungen der zu schätzenden Rückkopplungsübertragungsfunktion reagiert und somit diese auf die Änderungen hin "adaptiert". Bei einer hohen Adaptionsgeschwindigkeit reagiert das adaptive Filter schnell auf Veränderungen im durch die Rückkopplungsübertragungsfunktion abzubildenden Rückkopplungspfad, wodurch Anregungen, welche durch die Änderungen bedingt sind, schnell unterdrückt werden können. Bei einer geringen Adaptionsgeschwindigkeit ist jedoch das adaptive Filter stabiler, so dass infolge der höheren Trägheit in einem Ausgangssignal hörbare Artefakte durch die Rückkopplungsunterdrückung besser vermieden werden können. Indem die Koeffizienten des adaptiven Filters derart aktualisiert werden, dass die Adaptionsgeschwindigkeit durch eine Funktion der Impulsantwort-Parameter gebildet wird, lässt sich das Adaptionsverhalten über die Impulsantwort-Parameter steuern.By definition, the adaptation speed of the adaptive filter is the speed with which the adaptive filter responds to changes in the feedback transmission function to be estimated and thus "adapts" it to the changes. At a high rate of adaptation, the adaptive filter responds quickly to changes in the feedback function to be imaged Feedback path, whereby suggestions caused by the changes can be quickly suppressed. At a low adaptation speed, however, the adaptive filter is more stable, so that audible artifacts due to the higher inertia in an output signal can be better avoided by the feedback suppression. By updating the coefficients of the adaptive filter such that the adaptation speed is formed by a function of the impulse response parameters, the adaptation behavior can be controlled via the impulse response parameters.

Insbesondere ist dabei die Funktion der Impulsantwort-Parameter für die Adaptionsgeschwindigkeit derart, dass für Zeitverzögerungen bezüglich einer Impulsanregung, bei welchen eine vergleichsweise starke Impulsantwort eines den Impulsantwort-Parametern zugrunde liegenden Rückkopplungspfades vorliegt, das adaptive Filter schnell auf Änderungen im Rückkopplungspfad adaptiert, während das adaptive Filter bei Zeitverzögerungen bezüglich einer Impulsanregungen, bei welchen keine nennenswerte Impulsantwort eines den Impulsantwort-Parametern zugrunde liegenden Rückkopplungspfades vorliegt, langsamer auf Änderungen im Rückkopplungspfad adaptiert. Dies wird beispielsweise erreicht, indem als Impulsantwort-Parameter eine monotone Funktion der zeitlich geglätteten Amplitudenbeträge der Impulsantwort im zugrundeliegenden Rückkopplungspfad herangezogen wird, und die Adaptionsgeschwindigkeiten bei unterschiedlichen Zeitverzögerungen bezüglich einer Impulsanregung jeweils durch dieselbe monotone Funktion des entsprechenden Impulsantwort-Parameters gebildet werden.In particular, the function of the impulse response parameters for the adaptation speed is such that for time delays with respect to impulse excitation in which there is a comparatively strong impulse response of the feedback path underlying the impulse response parameters, the adaptive filter quickly adapts to changes in the feedback path, while the adaptive Filter with time delays with respect to a pulse excitations, in which there is no significant impulse response of a feedback path underlying the impulse response parameters, slower adapted to changes in the feedback path. This is achieved, for example, by using as the impulse response parameter a monotonic function of the temporally smoothed amplitude magnitudes of the impulse response in the underlying feedback path, and the adaptation speeds at different time delays with respect to impulse excitation are each formed by the same monotonic function of the corresponding impulse response parameter.

Hierdurch wird erreicht, dass das adaptive Filter, welches durch seine Koeffizienten die zweite Rückkopplungsübertragungsfunktion schätzt, Änderungen am geschätzten Rückkopplungspfad insbesondere dort besonders schnell vornimmt, wo dieser eine hohe Impulsantwort aufweist. Indem hierbei die Impulsantwort-Parameter nicht aus der zweiten Rückkopplungsübertragungsfunktion selbst, sondern anhand der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion oder einer gewichteten Mittelwertfunktion ermittelt werden, welche bevorzugt als ein typischer Repräsentant einer in der gegebenen Hörsituation mit entsprechendem Rückkopplungspfad möglichen Rückkopplungsübertragungsfunktion auszuwählen ist, kann eine Fehladaptation, beispielsweise aufgrund von tonalen Anregungen im Rückkopplungspfad, vermieden werden, da die Aktualisierung der Koeffizienten nicht mehr nur von der ja fehlerbehafteten Schätzung, sondern nun auch von einer externen Referenz abhängt.This ensures that the adaptive filter, which estimates the second feedback transfer function by its coefficients, makes changes to the estimated feedback path particularly fast, especially where it has a high impulse response. By doing so, the impulse response parameters are not from the second feedback transfer function itself but from the first feedback transfer function or a weighted average function, which is preferably to be selected as a typical representative of a feedback transfer function possible in the given listening situation with a corresponding feedback path, misadaptation, for example due to tonal excitations in the feedback path, can be avoided since updating the coefficients is no longer limited to the erroneous estimation, but now also depends on an external reference.

In einem anderen Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das adaptive Filter auf ein Signal angewendet, das von einem akustischen Eingangssignal des akusto-elektrischen Wandlers abgeleitet wird. Beispielsweise ist es denkbar, mittels des adaptiven Filters einen Rückkopplungsanteil aus dem akustischen Signal herauszufiltern oder zu unterdrücken, indem das adaptive Filter dem Audiosignal ein zu dem Rückkopplungsanteil annähernd identisches Signal mit inversem Vorzeichen zumischt.In another step of the method according to the invention, the adaptive filter is applied to a signal derived from an acoustic input signal of the acousto-electrical transducer. For example, it is conceivable to filter out or suppress a feedback component from the acoustic signal by means of the adaptive filter, in that the adaptive filter admits the audio signal with an approximately identical signal with an inverse sign to the feedback component.

Indem das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Koeffizienten Erfahrungen aus einer vergangenen Ruckkopplungsübertragungsfunktion in der Form der Gewichtung zur Bestimmung eines aktuellen Koeffizientensatzes verwendet, erlaubt es auf vorteilhafte Weise eine schnellere und genauere Schätzung der aktuellen Rückkopplungsübertragungsfunktion und damit eine effektivere und genauere Unterdrückung von Rückkopplungen unter Verringerung von Artefakten durch die Rückkopplungsunterdrückung. In vorteilhafter Weise werden die Koeffizienten des adaptiven Filters so angepasst, dass eine schnelle Adaption in solchen Bereichen der Rückkopplungsimpulsantwort gewährleistet ist, welche viel Energie beinhalten, wohingegen Bereiche mit niedriger Energie nur einer langsamen Adaption unterliegen. Bereiche mit niedriger Energie tragen nicht zur Gefahr von rückkopplungsbedingtem Pfeifen bei, somit ist es in diesen Bereichen wichtig, durch eine langsame Adaption für eine weitestgehende Artefaktfreiheit zu sorgen. Durch Verwendung einer einhüllenden Funktion ist sichergestellt, dass Bereiche in der Nähe von Nulldurchgängen in der Rückkopplungsimpulsantwort nicht fälschlicherweise zu einer langsamen Adaption führen. Durch eine zeitliche Mittelung ist sichergestellt dass kurzfristige Fluktuationen nicht zu Fehladaptionen führen.By utilizing coefficients from a past feedback transfer function in the form of weighting to determine a current coefficient set, the method of the present invention advantageously allows for a faster and more accurate estimation of the current feedback transfer function and thus more effective and accurate suppression of feedbacks while reducing Artifacts due to feedback suppression. Advantageously, the coefficients of the adaptive filter are adjusted to ensure rapid adaptation in those regions of the feedback impulse response which involve a high amount of energy, whereas low energy regions undergo only slow adaptation. Low energy areas do not contribute to the risk of feedback whistling, so it is important in these areas to provide for a high degree of artifact freedom through slow adaptation. By using an enveloping function, it is ensured Regions near zero-crossings in the feedback impulse response do not erroneously result in slow adaptation. Temporal averaging ensures that short-term fluctuations do not lead to erroneous adaptations.

Das erfindungsgemäße Hörhilfegerät zur Ausführung des Verfahrens teilt die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens.The hearing aid according to the invention for carrying out the method shares the advantages of the method according to the invention.

Weitere vorteilhafte Fortbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.

In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Vielzahl von Rückkopplungsübertragungsfunktionen zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelt und die gewichtete Mittelwertsfunktion wird in Abhängigkeit von der Vielzahl der Rückkopplungsübertragungsfunktionen bestimmt.In one conceivable embodiment of the method according to the invention, a multiplicity of feedback transmission functions are determined at different times and the weighted average value function is determined as a function of the multiplicity of the feedback transmission functions.

So ist es vorteilhafter Weise denkbar, dass die Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung über einen längeren Zeitraum aus Rückkopplungsübertragungsfunktionen eine Mittelwertsfunktion bildet oder insbesondere Rückkopplungsübertragungsfunktionen mit stark unterschiedlichen Eigenschaften berücksichtigt.Thus, it is advantageously conceivable that the feedback suppression device forms an average value function from feedback transfer functions over a relatively long period of time, or, in particular, takes account of feedback transfer functions with greatly different properties.

In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Ermitteln der ersten und zweiten Rückkopplungsübertragungsfunktionen durch ein Schätzen der Rückkopplungsübertragungsfunktionen in dem Hörhilfegerät.In one possible embodiment of the method according to the invention, the determination of the first and second feedback transfer functions is performed by estimating the feedback transfer functions in the hearing aid.

Auf vorteilhafte Weise kann so das Hörhilfegerät sich im Betrieb an die Umgebung des Trägers anpassen und ihm eine bessere Funktionalität mit weniger Rückkopplung und Artefakten bieten.Advantageously, the hearing aid may thus adapt to the wearer's environment during operation and provide better functionality with less feedback and artifacts.

In einer denkbaren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Ermitteln der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion durch ein Messen der Rückkopplungsübertragungsfunktionen.In one conceivable embodiment of the method, the determination of the first feedback transfer function is performed by measuring the feedback transfer functions.

Auf vorteilhafte Weise ermöglicht es ein Messen, bestimmte Hörsituationen genauer zu erfassen und auch für das Hörhilfegerät schon vor der ersten Nutzung durch den Träger eine Mittelwertsfunktion bereitzustellen, sodass eine Nutzung für den Träger ohne Trainingsphase möglich wird.Advantageously, it makes it possible to measure in a more precise way to detect certain hearing situations and also to provide the hearing aid with an average value function even before the first use by the wearer, so that use for the wearer without a training phase becomes possible.

In einer denkbaren Ausführungsform des Verfahrens ist die Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung als Teil der Signalverarbeitungseinrichtung implementiert, sodass die Signalverarbeitungseinrichtung die Schritte des Verfahrens ausführt.In one conceivable embodiment of the method, the feedback suppression device is implemented as part of the signal processing device, so that the signal processing device carries out the steps of the method.

Auf vorteilhafte Weise kann so die Anzahl der Bauelemente des Hörhilfegeräts reduziert werden und Synergien bei dem Bestimmen der Koeffizienten genutzt werden, beispielsweise durch Zugriff auf gemeinsame Daten.Advantageously, the number of components of the hearing aid can thus be reduced and synergies used in determining the coefficients, for example by accessing common data.

In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dieses in einer Mehrzahl von disjunkten oder teilweise überlappenden Frequenzbereichen ausgeführt.In a conceivable embodiment of the method according to the invention, this is carried out in a plurality of disjoint or partially overlapping frequency ranges.

Das ermöglicht es dem Hörhilfegerät, auf unterschiedliche Rückkopplungsbedingungen bei unterschiedlichen Frequenzen zu reagieren und das Verfahren daran anzupassen. Beispielsweise sind wegen höherer Dämpfung einer angeregten Schwingung bei hohen Frequenzen kürzere Filterlängen denkbar oder bei niedrigeren Frequenzen eine geringere Abtastrate.This allows the hearing aid to respond to different feedback conditions at different frequencies and adapt the method to it. For example, because of higher attenuation of an excited oscillation at high frequencies shorter filter lengths are conceivable or at lower frequencies a lower sampling rate.

In einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens wird nach Schritt Anwenden des adaptiven Filters mit Schritt Bestimmen einer gewichteten Mittelwertsfunktion fortgefahren, wobei die zweite Rückkopplungsübertragungsfunktion gemeinsam mit der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion zur Bildung der gewichteten Mittelwertsfunktion verwendet wird und eine neue zweite Rückkopplungsübertragungsfunktion geschätzt wird.In one possible embodiment of the method, after stepping on the adaptive filter, the step of determining a weighted average function is continued, wherein the second feedback transfer function is used together with the first feedback transfer function to form the weighted average function and a new second feedback transfer function is estimated.

So kann auf vorteilhafte Weise eine permanente Aktualisierung des adaptiven Filters und der Schrittweite erfolgen, sodass auch bei sich ändernden Rückkopplungsbedingungen eine schnelle Konvergenz mit geringen Artefakten erreicht werden kann.Thus, advantageously, a permanent update of the adaptive filter and the step size can be performed, so that even with changing feedback conditions a fast convergence with low artifacts can be achieved.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Impulsantwort-Parameter durch eine glättende Funktion der Amplitudenbeträge in Abhängigkeit der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion ermittelt. Als Abhängigkeit der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion ist die erste Rückkopplungsübertragungsfunktion sowie eine gewichtete Mittelwertsfunktion verschiedener Rückkopplungsübertragungsfunktionen umfasst. Insbesondere ist hierbei die Rückkopplungsübertragungsfunktion bzw. die gewichtete Mittelwertfunktion als Impulsantwortfunktion ausgebildet, so dass eine glättende Funktion der Amplitudenbeträge eine bevorzugt zeitliche Glättung der Beträge der Impulsantworten des der Rückkopplungsübertragungsfunktion entsprechenden Rückkopplungspfades zu verschiedenen Zeitverzögerungen in Bezug auf die Impulsanregung darstellt. Bevorzugt ist die glättende Funktion hierbei als eine Einhüllende der Amplitudenbeträge ausgebildet. Bevorzugt ist die Einhüllende bezüglich eines vom adaptiven Filter abhängigen Referenzwertes oder bezüglich eines Maximalwertes für die Amplitudenbeträge normiert. Durch eine bevorzugt zeitliche Glättung einer Funktion der Amplitudenbeträge, welche den Impulsantwort-Parametern zugrunde liegt, kann erreicht werden, dass ein Impulsantwort-Parameter nicht durch einen zufällig auf die entsprechende Zeitverzögerung fallenden Nulldurchgang einer oszillierenden Amplitude mit starken Absolutwerten im entsprechenden Bereich beeinflusst wird und somit eine Adaptionsgeschwindigkeit nicht fälschlicherweise für die entsprechende Zeitverzögerung zu gering gewählt werden würde.In a preferred embodiment of the method, the impulse response parameters are determined by a smoothing function of the amplitude amounts as a function of the first feedback transfer function. As a function of the first feedback transfer function, the first feedback transfer function and a weighted average value function of different feedback transfer functions are included. In particular, in this case, the feedback transfer function or the weighted average value function is embodied as an impulse response function, so that a smoothing function of the amplitude amounts represents a preferably temporal smoothing of the magnitudes of the impulse responses of the feedback path corresponding to the feedback transfer function at different time delays with respect to the impulse excitation. In this case, the smoothing function is preferably designed as an envelope of the amplitude amounts. Preferably, the envelope is normalized with respect to a reference value dependent on the adaptive filter or with respect to a maximum value for the amplitude amounts. By a preferably temporal smoothing of a function of the amplitude amounts, which is based on the impulse response parameters, it can be achieved that an impulse response parameter is not influenced by a zero crossing of an oscillating amplitude with strong absolute values in the corresponding range falling randomly on the corresponding time delay, and thus An adaptation speed would not be mistakenly chosen too low for the corresponding time delay.

In einer weiter zweckmäßigen Ausführungsform wird für eine monotone Abnahme der Amplitudenbeträge im Argument der glättenden Funktion über die Impulsantwort-Parameter die Adaptionsgeschwindigkeit des adaptiven Filters in diesem Bereich verringert.In a further expedient embodiment, for a monotonous decrease of the amplitude amounts in the argument of the smoothing function via the impulse response parameters, the adaptation speed of the adaptive filter in this range is reduced.

Die erste Rückkopplungsübertragungsfunktion bzw. die gewichtete Mittelwertsfunktion, welche den Impulsantwort-Parametern zugrunde liegt, stellt bevorzugt einen typischen Repräsentanten einer in der gegebenen Hörsituation mit entsprechendem Rückkopplungspfad möglichen Rückkopplungsübertragungsfunktion dar. Nehmen in einer solchen für einen bestimmten Bereich der Zeitverzögerung bezüglich einer Impulsanregung die Amplitudenbeträge monoton ab, bedeutet dies, dass ein derartiger Rückkopplungspfad üblicherweise in diesem Bereich entsprechend abnehmende Beiträge zur Rückkopplung liefert. Dementsprechend wird auch die Adaptionsgeschwindigkeit in der Schätzung der zweiten Rückkopplungsübertragungsfunktion für diese Bereiche reduziert.The first feedback transfer function or the weighted average function, which underlies the impulse response parameters, preferably represents a typical representative of a feedback transfer function possible in the given listening situation with a corresponding feedback path. In such, for a given range of the time delay with respect to impulse excitation, the amplitude amounts monotone This means that such a feedback path usually provides correspondingly decreasing contributions to the feedback in this area. Accordingly, the adaptation speed in the estimation of the second feedback transfer function for these areas is also reduced.

In vorteilhafter Weise kann hierdurch erreicht werden, dass infolge einer Fehladaptation, beispielsweise durch eine tonale Anregung im Eingangssignal, nicht fälschlicherweise in diesen Bereichen die Adaptionsgeschwindigkeit unnötig erhöht wird, was zu unerwünschten Artefakten in einem Ausgangssignal führen könnte.In an advantageous manner, it can thereby be achieved that as a result of an incorrect adaptation, for example by a tonal excitation in the input signal, the adaptation speed is not falsely increased unnecessarily in these areas, which could lead to undesirable artifacts in an output signal.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante werden die Koeffizienten des adaptiven Filters mittels eines NLMS-Algorithmus aktualisiert, wobei die Eintrage einer vektorwertigen Schrittweite des NLMS-Algorithmus zur Aktualisierung der Koeffizienten des adaptiven Filters anhand der Impulsantwort-Parameter gebildet werden, und wobei die Impulsantwort-Parameter anhand einer glättenden Funktion der Amplitudenbeträge in Abhängigkeit der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion ermittelt werden.In a further advantageous embodiment variant, the coefficients of the adaptive filter are updated by means of an NLMS algorithm, wherein the entries of a vector-valued step size of the NLMS algorithm for updating the coefficients of the adaptive filter are formed on the basis of the impulse response parameters, and wherein the impulse response parameters are based on a smoothing function of the amplitude amounts are determined in dependence on the first feedback transfer function.

Ein NLMS-Algorithmus ("Normalized Least Mean Squares") ist ein zur Unterdrückung von Rückkopplungen besonders oft eingesetztes Filter, welches bestehende Koeffizienten des Filters in Abhängigkeit eines Ausgangssignals und eines Fehlersignals über eine Schrittweite aktualisiert. Die einzelnen Koeffizienten des Filters werden hiernach mit ihrer entsprechenden Zeitordnung - also der Zeitverzögerung bezüglich einer Impulsanregung - auf ein vom Eingangssignal abgeleitetes Signal angewandt. Indem die Schrittweite zur Aktualisierung der Koeffizienten als ein Vektor anhand der Impulsantwort-Parameter gebildet wird, kann die Schrittweite, mit welcher jeder Koeffizient für eine Adaptierung auf eine Änderung aktualisiert wird, in Abhängigkeit von der Impulsantwort im Rückkopplungspfad gewählt werden, so dass einerseits die Adaptierung schnell genug erfolgt, um plötzliche Änderungen durch Anregungen im Eingangssignal zu erfassen, andererseits aber Artefakte vermieden werden können.A Normalized Least Mean Squares (NLMS) algorithm is a filter that is used particularly frequently for suppressing feedback, which updates existing coefficients of the filter as a function of an output signal and an error signal over a step size. The individual coefficients of the filter are hereafter with their corresponding timing - ie the time delay with respect to a pulse excitation - applied to a signal derived from the input signal. By forming the step size for updating the coefficients as a vector on the basis of the impulse response parameters, the step size with which each coefficient for adaptation is updated to a change can be chosen as a function of the impulse response in the feedback path, so that on the one hand the adaptation fast enough to detect sudden changes by excitations in the input signal, but artifacts can be avoided.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung teilt die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens.The device according to the invention shares the advantages of the method according to the invention.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be described in connection with the drawings.

Es zeigen:

Fig. 1

eine beispielhafte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hörhilfegeräts in Funktionsblöcken;

Fig. 2

ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens

Fig. 3

ein Diagramm mit beispielhaften Impulsantworten von Rückkopplungspfaden;

Fig. 4

ein Diagramm mit beispielhaften Mittelwertsfunktionen zu den Impulsantworten;

Fig. 5.

ein Diagramm mit beispielhaften Gewichtungskoeffizienten;

Fig. 6

zwei Diagramme die vergleichsweise Reaktionsfähigkeit einer Adaptation mit vektorwertigen Schrittweiten; und

Fig. 7

ein Diagramm die vergleichsweise Stabilität einer Adaptation mit vektorwertigen Schrittweiten.

Show it:

Fig. 1

an exemplary schematic representation of a hearing aid according to the invention in functional blocks;

Fig. 2

a schematic flow diagram of a method according to the invention

Fig. 3

a diagram with exemplary impulse responses of feedback paths;

Fig. 4

a diagram with exemplary average functions to the impulse responses;

Fig. 5.

a diagram with exemplary weighting coefficients;

Fig. 6

two diagrams the comparatively responsiveness of an adaptation with vector-valued increments; and

Fig. 7

a diagram shows the comparative stability of an adaptation with vector-valued increments.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Hörhilfegerät 100 als schematische Darstellung in Funktionsblöcken. Das erfindungsgemäße Hörhilfegerät weist einen akusto-elektrischen Wandler 2 auf, der eine mechanische Schwingung, üblicherweise als Luftschall d(k) aufgenommen, in ein elektrisches Signal m(k) umwandelt. Üblicherweise handelt es sich bei dem akusto-elektrischen Wandler 2 um ein oder mehrere Mikrofone, meist kapazitiv und teilweise auch als MEMS-Mikrofon aus Silizium mikromechanisch ausgebildet. Es ist dabei denkbar, dass die Signale mehrerer Mikrofone als Mikrofon mit Richtcharakteristik zusammengeschaltet sind. In diesem Fall handelt es sich bei dem Signal m(k) bevorzugter Weise um ein Signal mit Richtcharakteristik. Fig. 1 shows a hearing aid 100 according to the invention as a schematic representation in function blocks. The hearing aid according to the invention has an acousto-electrical converter 2, which converts a mechanical vibration, usually recorded as airborne sound d (k), into an electrical signal m (k). Usually, the acousto-electrical converter 2 is one or more microphones, mostly of a micromechanical design, usually capacitive and partly also made of silicon as a MEMS microphone. It is conceivable that the signals of several microphones are connected together as a microphone with directional characteristics. In this case, the signal m (k) is preferably a signal having a directional characteristic.

Das Hörhilfegerät 100 weist weiterhin eine Signalverarbeitungseinrichtung 3 auf, die ausgelegt ist, ein eingehendes Signal e(k) vorzugsweise frequenzabhängig zu verstärken, sodass eine Hörschwäche eines Trägers ausgeglichen werden kann und leise Töne unterhalb der Hörschwelle des Träger in einen Bereich oberhalb dessen Hörschwelle angehoben werden. Dazu kann die Signalverarbeitungseinrichtung 3 beispielsweise eine Filterbank aufweisen.The hearing aid 100 further comprises a signal processing device 3, which is designed to amplify an incoming signal e (k) preferably frequency-dependent, so that a hearing impairment of a wearer can be compensated and quiet sounds are raised below the hearing threshold of the wearer in a range above the hearing threshold , For this purpose, the signal processing device 3 may have, for example, a filter bank.

Denkbare weitere Funktionen der Signalverarbeitungseinrichtung 3 sind Dynamikkompression, Klassifizierung von Hörsituationen, Rauschunterdrückung, Steuerung von Richtcharakteristiken des Mikrofons, binaurale Signalverarbeitung, wenn das Hörhilfegerät 100 über eine nicht dargestellte Kommunikationsschnittstelle mit einem zweiten Hörhilfegerät 100 in Signalverbindung steht.Conceivable further functions of the signal processing device 3 are dynamic compression, classification of listening situations, noise suppression, control of directional characteristics of the microphone, binaural signal processing when the hearing aid 100 is in signal communication with a second hearing aid 100 via a communication interface, not shown.

Weiterhin weist das Hörhilfegerät einen elektro-akustischen Wandler 4 auf, der als Lautsprecher oder Hörer ausgeführt ist. Der elektro-akustische Wandler 4 kann bei einem Hinterdem-Ohr-Hörhilfegerät 100 in einem Gehäuse hinter dem Ohr angeordnet sein und den Schall über einen Schallschlauch an ein Ohrstück im Gehörgang des Trägers übertragen werden. Denkbar ist bei einem HdO-Hörgerät auch, dass der elektro-akustische Wandler 4 in dem Gehörgang des Trägers angeordnet ist und über eine elektrische Signalverbindung ein auszugebendes Signal erhält. Schließlich kann es sich bei dem Hörhilfegerät 100 auch um ein In-dem-Ohr oder CiC-(complete in channel) Hörhilfegerät handeln, sodass alle Komponenten des Hörhilfegeräts an oder in dem Gehörgang des Trägers angeordnet sind.Furthermore, the hearing aid has an electro-acoustic transducer 4, which is designed as a speaker or listener. The electro-acoustic transducer 4 may be arranged in a housing behind the ear in a behind-the-ear hearing aid device 100 and the sound transmitted via a sound tube to an ear piece in the ear canal of the wearer. It is also conceivable in the case of a BTE hearing aid that the electro-acoustic transducer 4 is arranged in the auditory canal of the wearer and receives a signal to be output via an electrical signal connection. Finally, the hearing aid device 100 can also be an in-the-ear or CiC (complete in channel) hearing aid device, so that all components of the hearing aid device are arranged on or in the auditory canal of the wearer.

Zwischen dem elektro-akustischen Wandler 4 und dem akusto-elektrischen Wandler 2 besteht immer ein Rückkopplungspfad g(k), über den akustische Energie zurück zu dem akusto-elektrischen Wandler 2 übertragen werden kann. Der Rückkopplungspfad kann durch die Luft ausgebildet sein, zum Beispiel durch einen Spalt zwischen Gehörgang und einer Abdichtung des Gehörgangs (z.B. einer Ohrschale oder einem "Ear-Dome") oder auch als Körperschallübertragung durch ein Gehäuse des Hörhilfegeräts 100. Denkbar ist auch eine Kombination beider Wege. Dabei sind die Eigenschaften des Rückkopplungspfades auch von der Umgebung eines Kopfes des Trägers abhängig, beispielsweise von einer Reflexion an einer Wand oder einem Autofenster oder auch einem Telefonhörer in Ohrnähe. Eine Dämpfung des Rückkopplungspfades ist dabei stark frequenzabhängig. Ist die Gesamtverstärkung über elektro-akustischen Wandler 4, den Rückkopplungspfad g(k), den akusto-elektrischen Wandler 2 und die Signalverarbeitung 3 größer als 1 unter der Berücksichtigung der Phase, so tritt ein Rückkopplungspfeifen auf.There is always a feedback path g (k) between the electro-acoustic transducer 4 and the acousto-electric transducer 2, via which acoustic energy can be transmitted back to the acousto-electric transducer 2. The feedback path may be formed by the air, for example by a gap between the auditory canal and a seal of the ear canal (eg an ear cup or an "ear dome") or as a structure-borne sound transmission through a housing of the hearing aid 100. Also conceivable is a combination of both Ways. The properties of the feedback path are also dependent on the environment of a head of the wearer, for example, from a reflection on a wall or a car window or a telephone receiver near the ear. An attenuation of the feedback path is strongly frequency-dependent. If the total gain via the electro-acoustic transducer 4, the feedback path g (k), the acousto-electric transducer 2 and the signal processing 3 is greater than 1 taking the phase into account, feedback whistling occurs.

Um ein derartiges Rückkopplungspfeifen zu verhindern oder zumindest zu reduzieren, weist das Hörhilfegerät 100 eine Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung 6 auf, die in der dargestellten Ausführungsform einen adaptiven Filter 7 und einen Mischer 8 aufweist. Das adaptive Filter 7 erhält über eine erste Signalleitung 11 das der Signalverarbeitungseinrichtung 3 zugeführte Eingangssignal e(k) und über eine zweite Signalleitung 9 das von der Signalverarbeitungseinrichtung ausgegebene Signal x(k). Weiterhin steht das adaptive Filter 7 über eine dritte Signalleitung 10 mit der Signalverarbeitungseinrichtung 3 in Verbindung, um deren Wirkung zur Verarbeitung des Eingangssignals e(k) zu erfassen. Dies kann beispielsweise durch eine Übermittlung von Verarbeitungsparametern geschehen.In order to prevent or at least reduce such a feedback whistle, the hearing aid device 100 has a feedback suppression device 6, which in the illustrated Embodiment has an adaptive filter 7 and a mixer 8. The adaptive filter 7 receives the input signal e (k) supplied to the signal processing device 3 via a first signal line 11 and the signal x (k) output by the signal processing device via a second signal line 9. Furthermore, the adaptive filter 7 is connected to the signal processing device 3 via a third signal line 10 in order to detect its effect for processing the input signal e (k). This can be done for example by a transmission of processing parameters.

Das adaptive Filter 7 verarbeitet die zugeführten Signale zu einem Kompensationssignal c(k), das über einen Mischer 8 dem elektrischen Signal m(k) zugemischt wird, um eine Rückkopplung zu reduzieren. Näheres zur Art des Erzeugung des Kompensationssignals c(k) ist im Folgenden zur Fig.2 näher erläutert.The adaptive filter 7 processes the supplied signals into a compensation signal c (k) which is mixed via a mixer 8 to the electrical signal m (k) in order to reduce feedback. Further details of the manner of generating the compensation signal c (k) is given below Fig.2 explained in more detail.

Es ist anzumerken, dass insbesondere die Aufteilung von Funktionalitäten in der Fig. 1 nur beispielhaft ist. Es ist ebenso denkbar, dass die Rückkopplungsunterdrückungseinheit 6 nicht wie in Fig. 1 dargestellt, als eigene Funktionsblöcke 7 und 8 ausgeführt ist, sondern lediglich als programmgesteuerte Funktionen in der Signalverarbeitungseinrichtung 3, oder auch als hardware-implementierte Schaltungen darin. Auch ist es denkbar, dass das adaptive Filter 7 nicht filtert, indem es ein Kompensationssignal c(k) erzeugt und dem elektrischen Signal m(k) zumischt, um durch destruktive Interferenz ein Rückkopplungssignal zu reduzieren, sondern als subtraktives Filter selbst in dem Signalpfad m(k) vorgesehen ist. Auch können die Signale x(k) und e(k) an unterschiedlichen Stellen dem Signalfluss entnommen werden, ohne das Prinzip der Erfindung zu verlassen. Denkbar ist beispielsweise, dass das adaptive Filter 3 den Einfluss der Signalverarbeitungseinrichtung 3 durch Vergleich der Signale e(k) und x(k) selbst ermittelt. Ebenso ist es aber auch denkbar, dass das adaptive Filter 7 alle Informationen zur Funktion der Signalverarbeitung 3 über die Signalverbindung 10 erhält, dafür aber nur eines der Signale e(k) oder x(k).It should be noted that in particular the allocation of functionalities in the Fig. 1 is only an example. It is also conceivable that the feedback suppression unit 6 not as in Fig. 1 shown as a separate function blocks 7 and 8 is executed, but only as program-controlled functions in the signal processing device 3, or as hardware-implemented circuits therein. It is also conceivable that the adaptive filter 7 does not filter by generating a compensation signal c (k) and mixing it with the electrical signal m (k) to reduce a feedback signal by destructive interference, but as a subtractive filter even in the signal path m (k) is provided. Also, the signals x (k) and e (k) can be taken at different points of the signal flow, without departing from the principle of the invention. It is conceivable, for example, that the adaptive filter 3 determines the influence of the signal processing device 3 by comparing the signals e (k) and x (k) itself. However, it is also conceivable that the adaptive filter 7 transmits all information about the function of the signal processing 3 receives the signal connection 10, but only one of the signals e (k) or x (k).

Fig. 2 zeigt einen beispielhaften Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem Hörhilfegerät der Fig. 1. Fig. 2 shows an exemplary sequence of a method according to the invention on a hearing aid of the Fig. 1 ,

In einem Schritt S10 wird eine erste Rückkopplungsübertragungsfunktion zu einem ersten Zeitpunkt auf einem Rückkopplungspfad von der Signalverarbeitungseinrichtung 3 über den elektro-akustischen Wandler 4, einen akustischen Signalpfad g(k) von dem elektro-akustischen Wandler 4 zu dem akusto-elektrischen Wandler 2 und über den akusto-elektrischen Wandler 2 zurück zu der Signalverarbeitungseinrichtung 3 erfasst.In a step S10, a first feedback transfer function at a first time on a feedback path from the signal processing device 3 via the electro-acoustic transducer 4, an acoustic signal path g (k) from the electro-acoustic transducer 4 to the acousto-electric converter 2 and detects the acousto-electrical converter 2 back to the signal processing device 3.

Dabei ist es denkbar, dass die Rückkopplungsübertragungsfunktion bei einem Hörgeräteakustiker in einer Messbox gemessen werden oder in einem Labor durch Messung am Träger oder einem Kunstkopf. In diesen Ausführungsformen kann die Rückkopplungsübertragungsfunktion genauer gemessen werden, da jeweils Eingangs-und Ausgangssignal extern erfasst und miteinander verarbeitet werden können. Es ist dabei denkbar, typische Hörumgebungen darzustellen, wie Telefonieren mit einem Mobiltelefon oder Sitzen in einem Auto mit dem Ohr in der Nähe einer Scheibe.It is conceivable that the feedback transfer function be measured in a hearing aid in a measuring box or in a laboratory by measurement on the carrier or a dummy head. In these embodiments, the feedback transfer function can be measured more accurately because each input and output signals can be externally detected and processed with each other. It is conceivable to represent typical listening environments, such as phoning with a mobile phone or sitting in a car with the ear near a disc.

Vorzugsweise werden mehrere Rückkopplungsübertragungsfunktionen für typische Umgebungen gemessen.Preferably, multiple feedback transfer functions are measured for typical environments.

Ebenso ist es aber auch denkbar, dass die Rückkopplungsübertragungsfunktionen in dem Hörhilfegerät selbst beim Tragen geschätzt, d.h. durch zu Schritt S30 bzw. S30' erläuterte Näherungsfunktionen erfasst werden. Die so erfassten Rückkopplungsübertragungsfunktionen weisen auf vorteilhafte Weise keinen Einfluss der Messumgebung auf und können alltäglichen Situationen des Trägers entsprechen.Likewise, however, it is also conceivable that the feedback transmission functions in the hearing aid itself are estimated when worn, i. are detected by step S30 or S30 'explained approximate functions. The thus detected feedback transfer functions advantageously have no influence of the measurement environment and can correspond to everyday situations of the wearer.

Fig. 3 stellt zwei beispielhafte Impulsantworten als mögliche Darstellungsform einer Rückkopplungsübertragungsfunktion dar. Dabei sind Impulsantwort und Rückkopplungsübertragungsfunktion in dem Sinne äquivalent zueinander, dass jeweils die eine mittels mathematischer Verfahren aus der anderen eindeutig abgeleitet werden kann. In der x-Achse ist die Zeit in Vielfachen eines Abtastzyklus angegeben, in der y-Achse eine normierte Amplitude. Dabei gibt die x-Achse eine Zeitverzögerung gegenüber einem Anregungsimpulses an. Fig. 3 illustrates two exemplary impulse responses as a possible representation of a feedback transfer function. Here, impulse response and feedback transfer function in the sense equivalent to each other, that in each case one can be clearly derived from the other by means of mathematical methods. In the x-axis, the time is given in multiples of a sampling cycle, in the y-axis a normalized amplitude. The x-axis indicates a time delay with respect to an excitation pulse.

In einem Schritt S20 wird aus der erfassten ersten Rückkopplungsübertragungsfunktionen eine gewichtete Mittelwertsfunktion in Abhängigkeit von Amplitudenbeträgen der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion bestimmt. In einem Schritt S20' wird eine Mehrzahl von Impulsantwort-Parametern in Abhängigkeit von Amplitudenbeträgen der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion ermittelt. Erfolgt der Schritt S20' alternativ zum Schritt S20, so werden die Impulsantwort-Parameter direkt aus der in Schritt S10 erfassten Rückkopplungsübertragungsfunktion ermittelt. Erfolgt der Schritt S20' unmittelbar im Anschluss zum Schritt S20, so werden die Impulsantwort-Parameter aus einer gewichteten Mittelwertfunktion mehrerer Rückkopplungsübertragungsfunktionen ermittelt, welche die in Schritt S10 erfasste erst Rückkopplungsübertragungsfunktion umfassen.In step S20, from the detected first feedback transfer functions, a weighted average function is determined in response to amplitude amounts of the first feedback transfer function. In a step S20 ', a plurality of impulse response parameters are determined in response to amplitude amounts of the first feedback transfer function. If step S20 'is performed alternatively to step S20, the impulse response parameters are determined directly from the feedback transfer function detected in step S10. If step S20 'is immediately following step S20, the impulse response parameters are determined from a weighted average function of a plurality of feedback transfer functions including the first feedback transfer function detected in step S10.

Fig. 4 zeigt zunächst zu jeder Impulsantwort eine Funktion, die durch normieren einer Funktion in Abhängigkeit von den Amplitudenbeträgen generiert wird. Die Funktionen haben daher nur noch positives Vorzeichen. Für die großen Amplituden am Beginn wird der Funktionswert gleich 1 gesetzt im Sinne einer Begrenzung. Fig. 4 shows first for each impulse response a function which is generated by normalizing a function in dependence on the amplitude amounts. The functions therefore only have a positive sign. For the large amplitudes at the beginning, the function value is set equal to 1 in the sense of a limitation.

Ein Mittelwert kann im Sinne eines zeitlichen Glättens der Rückkopplungsübertragungsfunktion beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine Einhüllende der positiven Amplituden gebildet wird. Denkbar ist auch ein Tiefpass oder Bandpass über eine Funktion der Amplitudenquadrate.An average can be made, for example, by smoothing the feedback transfer function by forming an envelope of the positive amplitudes. Also conceivable is a low-pass or bandpass over a function of the amplitude squares.

Ein Mittelwert kann zusätzlich im Sinne einer arithmetischen Mittelung oder anderen Mittelung zum Beispiel durch Addieren von mehreren Funktionswerten unterschiedlicher Rückkopplungsübertragungsfunktionen und Teilen durch die Anzahl der erfassten Funktionen gebildet werden, sofern mehrere Rückkopplungsübertragungsfunktionen erfasst wurden. Dies kann beispielsweise durch Messung oder durch eine Iteration des Verfahrens über eine Mehrzahl der Rückkopplungsübertragungsfunktionen erfolgen. Es sind aber auch andere Formen denkbar, wie das Gewichten einer Funktion bei der Mittelwertbildung in Abhängigkeit von dem Alter der korrespondierenden Rückkopplungsübertragungsfunktion.An average may additionally be added in terms of arithmetic averaging or other averaging, for example by adding of a plurality of function values of different feedback transfer functions and parts are formed by the number of the detected functions, if a plurality of feedback transfer functions have been detected. This can be done for example by measurement or by an iteration of the method via a plurality of feedback transfer functions. However, other forms are also conceivable, such as the weighting of a function in averaging as a function of the age of the corresponding feedback transfer function.

Handelt es sich bei der erfassten Rückkopplungsübertragungsfunktion des Schritts S10 um eine gemessene Funktion, so kann die Mittelwertsfunktion bereits außerhalb des Hörhilfegerätes 100 in einer Messvorrichtung errechnet und auf das Hörhilfegerät 100 übertragen werden. Handelt es sich hingegen um eine in dem Hörhilfegerät 100 geschätzte Rückkopplungsübertragungsfunktion, so wird die gewichtete Mittelwertsfunktion vorzugsweise in dem Hörhilfegerät 100, z.B. von der Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung 6 bestimmt.If the detected feedback transfer function of step S10 is a measured function, then the mean value function can already be calculated outside the hearing aid device 100 in a measuring device and transmitted to the hearing aid device 100. If, on the other hand, it is a feedback transfer function estimated in the hearing aid 100, the weighted average function is preferably used in the hearing aid 100, e.g. determined by the feedback suppression device 6.

In einem Schritt S30 bzw. S30' des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine zweite Rückkopplungsübertragungsfunktion geschätzt.In a step S30 or S30 'of the method according to the invention, a second feedback transfer function is estimated.

Vorzugsweise modelliert das adaptive Filter 7 die zeitabhängige Rückkopplungsübertragungsfunktion als zeitabhängige Impulsantwort g(k) des Rückkopplungspfades.Preferably, the adaptive filter 7 models the time-dependent feedback transfer function as a time-dependent impulse response g (k) of the feedback path.

Ein Beispiel für ein Schätzungsverfahren ist die Aktualisierung von Koeffizienten eines adaptiven Filters mittels des NLMS-Algorithmus. Aus einem Wert zu einem Zeitpunkt k wird nach der folgenden Formel der Wert zu einem Zeitpunkt k+1 geschätzt: $$\mathrm{h}\left(\mathrm{k}+\mathrm{1}\right)=\mathrm{h}\left(\mathrm{k}\right)+\mathrm{\mu }\left[\left(\mathrm{e}*\left(\mathrm{k}\right)\mathrm{x}\left(\mathrm{k}\right)\right)/\left(\mathrm{x}*\left(\mathrm{k}\right)\mathrm{x}\left(\mathrm{k}\right)\right)\right]$$

An example of an estimation method is the updating of coefficients of an adaptive filter by means of the NLMS algorithm. From a value at a time k, the value is estimated at a time k + 1 according to the following formula: $$\mathrm{H}\left(\mathrm{k}+\mathrm{1}\right)=\mathrm{H}\left(\mathrm{k}\right)+\mathrm{\mu }\left[\left(\mathrm{e}*\left(\mathrm{k}\right)\mathrm{x}\left(\mathrm{k}\right)\right)/\left(\mathrm{x}*\left(\mathrm{k}\right)\mathrm{x}\left(\mathrm{k}\right)\right)\right]$$

Dabei gibt k eine diskrete Zeitskala an, x ist der Eingangswert der Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung, e = m - c ist das Fehlersignal, das als eine Differenz des Mikrofonsignals m und des Kompensationssignals c angeben ist, µ ist eine Schrittweite, die eine Anpassungsgeschwindigkeit des Filters steuert und * bezeichnet die komplex Konjugierte eines Wertes. Dabei sind h, x und µ Vektoren in einem Raum, dessen Dimensionalität durch die Länge des Filters bzw. die Anzahl der Koeffizienten gegeben ist: h(k) = [h0(k), h1(k), h2(k), ..., hN(k)], wobei N die Anzahl der Koeffizienten in dem Modell der geschätzten Funktion ist.K indicates a discrete time scale, x is the input value of the feedback suppression device, e = m-c is the error signal indicated as a difference of the microphone signal m and the compensation signal c, μ is a step that controls a matching speed of the filter, and * denotes the complex conjugate of a value. H, x and μ are vectors in a space whose dimensionality is given by the length of the filter or the number of coefficients: h (k) = [h0 (k), h1 (k), h2 (k),. .., hN (k)], where N is the number of coefficients in the model of the estimated function.

Siehe dazu auch:

• S. Haykin, Adaptive Filter Theory. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1996 .
• Toon van Waterschoot and Marc Moonen, "Fifty years of acoustic feedback control: state of the art and future challenges", Proc. IEEE, vol. 99, no. 2, Feb. 2011, pp. 288-327

See also:

• S. Haykin, Adaptive Filter Theory. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1996 ,
• Toon van Waterschoot and Marc Moonen, "Fifty years of acoustic feedback control: state of the art and future challenges", Proc. IEEE, vol. 99, no. 2, Feb. 2011, pp. 288-327

Andere denkbare Verfahren zum Schätzen einer Rückkopplungsübertragungsfunktion sind:

• LMS - Least mean squares
• RLS - Recursive least squares
• Affine Projection

Other conceivable methods for estimating a feedback transfer function are:

• LMS - Least mean squares
• RLS - Recursive leases squares
• Affine projection

Dabei werden die Koeffizienten des adaptiven Filters zur Unterdrückung eines Rückkopplungssignals an die zweite Rückkopplungsübertragungsfunktion angepasst oder mit anderen Worten die Ruckkopplungsübertragungsfunktion durch die Koeffizienten modelliert, wobei eine Änderung der Koeffizienten in Abhängigkeit von der Mittelwertsfunktion bzw. der Impulsantwort-Parameter gewichtet wird. Zur Anpassung der Koeffizienten wird ein Korrekturwert mit einem Gewichtungsfaktor bzw. einer Schrittweite gewichtet. In der dargestellten Ausführungsform erfolgt diese Gewichtung über die Schrittweite µ die wie oben dargestellt bei der Schätzung der durch die Koeffizienten modellierten Rückkopplungsübertragungsfunktion eingehen. Der Gewichtungsfaktor wird aus der Mittelwertsfunktion über die Impulsantwort-Parameter abgeleitet. Im einfachsten Fall könnte es der Wert einer in Fig. 4 dargestellten Mittelwertsfunktion selbst sein. Der Wert eines Gewichtungsfaktors µ(k) ist dann beispielsweise ein Funktionswert einer in Fig. 4 dargestellten Funktion für den Wert k in der x-Achse.In this case, the coefficients of the adaptive filter for suppressing a feedback signal are adapted to the second feedback transfer function or, in other words, the feedback transfer function is modeled by the coefficients, weighting a change in the coefficients depending on the mean value function and the impulse response parameters, respectively. To adjust the coefficients, a correction value is weighted with a weighting factor or a step size. In the illustrated embodiment, this weighting occurs over the pitch μ which, as illustrated above, is used in the estimation of the feedback transfer function modeled by the coefficients. The weighting factor is derived from the mean value function via the impulse response parameters. In the simplest case it could be the value of an in Fig. 4 be shown mean value function itself. The value of a weighting factor μ (k) is then, for example, a function value of an in Fig. 4 shown function for the value k in the x-axis.

Bevorzugter Weise wird jedoch wie in Fig. 5 eine Schrittweite aus der Mittelwertsfunktion der Fig. 4 abgeleitet. In Fig. 5 ist dazu anstelle einer linearen, normierten Skala bis 1 eine Skala gemäß dem 10er-Logarithmus log₁₀ aufgetragen. Auf diese Weise ist der Dynamikbereich der Schrittweite wesentlich größer, sodass bei großen Werten der Impulsantwort in Fig. 3 eine schnelle Konvergenz erreicht wird, während bei kleinen werten eine hohe Genauigkeit bei der Anpassung und damit geringe Artefakte auftreten.Preferably, however, as in Fig. 5 a step from the mean value function of Fig. 4 derived. In Fig. 5 For this purpose, instead of a linear, normalized scale to 1, a scale is plotted in accordance with the log ₁₀ log ₁₀ . In this way, the dynamic range of the step size is much larger, so that for large values of the impulse response in Fig. 3 a fast convergence is achieved, while at small values a high accuracy in the adaptation and thus low artifacts occur.

Denkbar ist es aber auch, dass in einem erfindungsgemäßen Verfahren das Schätzen der zweiten Rückkopplungsübertragungsfunktion getrennt von einer Gewichtung der Koeffizienten nacheinander erfolgt.However, it is also conceivable that, in a method according to the invention, the estimation of the second feedback transfer function takes place separately from a weighting of the coefficients in succession.

Schließlich wird in einem Schritt S40 das adaptive Filter auf ein Signal angewandt, das von einem akustischen Eingangssignal des akusto-elektrischen Wandlers abgeleitet wird. Unter abgeleitet ist dabei jegliche, in einem Hörhilfegerät denkbare Signalverarbeitung zu verstehen, wie zum Beispiel A/D-Wandlung, Verstärkung, auch frequenzabhängig, Ausbilden einer Richtwirkung oder auch andere Funktionen, die in der Signalverarbeitung 3 möglich sind. In der Fig. 1 ist das Anwenden des Filters durch das Kompensationssignal c(k) dargestellt, das ein geschätztes Rückkopplungssignal darstellt und mit umgekehrten Vorzeichen zu dem Signal m(k) des Mikrofons addiert wird, sodass sich idealerweise das Signal des adaptierten Filters und der Rückkopplungsanteil des Mikrofonsignals m(k) aufheben.Finally, in a step S40, the adaptive filter is applied to a signal derived from an acoustic input signal of the acousto-electrical converter. Derived here is any conceivable conceivable in a hearing aid signal processing, such as A / D conversion, amplification, frequency dependent, forming a directivity or other functions that are possible in the signal processing 3. In the Fig. 1 the application of the filter is represented by the compensation signal c (k), which represents an estimated feedback signal and is added with opposite sign to the microphone's signal m (k), so that ideally the signal of the adapted filter and the feedback component of the microphone signal m ( k) cancel.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird dieses nach Schritt S40 mit Schritt S20 fortgeführt, wobei die zweite Rückkopplungsübertragungsfunktion gemeinsam mit der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion zur Bildung der Mittelwertsfunktion verwendet wird und eine neue zweite Rückkopplungsübertragungsfunktion in Schritt S30 geschätzt wird.In a preferred embodiment of the method, this is continued after step S40 with step S20, wherein the second feedback transfer function is used in common with the first feedback transfer function to form the average value function and a new second feedback transfer function is estimated in step S30.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Schritte S10 bis S40 jeweils in getrennten oder nur teilweise überlappenden Frequenzbändern ausgeführt, sodass unterschiedliche Rückkopplungsbedingungen in unterschiedlichen Frequenzen jeweils optimal unterdrückt werden können. Dazu kann beispielsweise eine Filterbank in der Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung 6 vorgesehen sein oder auch eine Filterbank in der Signalverarbeitungseinrichtung 3 genutzt werden.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the steps S10 to S40 are each carried out in separate or only partially overlapping frequency bands, so that different feedback conditions in different frequencies can each be optimally suppressed. For this purpose, for example, a filter bank may be provided in the feedback suppression device 6, or else a filter bank may be used in the signal processing device 3.

Bei der Unterdrückung von Rückkopplung mittels eines adaptiven Filters kann eine Anregung in Form eines tonalen Eingangssignals zu einer Fehladaptierung führen. Im Beispiel des zitierten NLMS-Algorithmus liefert das adaptive Filter als Lösung die Rückkopplungsübertragungsfunktion des jeweils vorliegenden Rückkopplungspfads, zu welcher ein Fehlerterm hinzuaddiert wird, der von der Autokorrelation des Eingangssignals abhängt. Infolge der vergleichsweise hohen Autokorrelation eines tonalen Eingangssignals lässt sich in diesem Fall eine Fehladaptation auf die Anregung in Form des tonalen Eingangssignals hin mit herkömmlichen Mitteln meist nicht hinreichend unterdrücken.In the suppression of feedback by means of an adaptive filter, excitation in the form of a tonal input signal may result in mis-adaptation. In the example of the cited NLMS algorithm, the adaptive filter provides as a solution the feedback transfer function of the respective feedback path to which an error term is added, which depends on the autocorrelation of the input signal. Due to the comparatively high autocorrelation of a tonal input signal, in this case an incorrect adaptation to the excitation in the form of the tonal input signal can usually not be sufficiently suppressed by conventional means.

Das beschriebene Verfahren liefert nun hierfür eine zufriedenstellende Lösung. Fehladaptierungen infolge von Anregungen im Eingangssignal sind maßgeblich unterdrückt, während die Adaptionsgeschwindigkeit für übliche Veränderungen im Rückkopplungspfad dennoch ausreichend hoch ist. Es wird also eine hohe Stabilität der Rückkopplungsunterdrückung erreicht, welche eine verbesserte Klangqualität aufweist, ohne dass dabei die Reaktionsfähigkeit bezüglich Änderungen im Rückkopplungspfad beeinträchtigt wird. Es ist somit nicht mehr notwendig, einen ausgleichenden Kompromiss zwischen der Klangqualität und der Anpassungsfähigkeit an Änderungen im Rückkopplungspfad zu wählen.The method described now provides a satisfactory solution for this purpose. False adaptations due to excitations in the input signal are significantly suppressed, while the adaptation rate for usual changes in the feedback path is still sufficiently high. Thus, a high stability of the feedback suppression is achieved, which has an improved sound quality without impairing the ability to respond to changes in the feedback path. It is therefore no longer necessary to make a compromising compromise between the sound quality and adaptability to changes in the feedback path.

Das Verhalten bzw. die Reaktionsfähigkeit bezüglich Änderungen im Rückkopplungspfad, welche das Verfahren erlaubt, ist anhand zweier Diagramme in Fig. 6 dargestellt. Die Diagramme zeigen jeweils die Systemdistanz, welche definiert ist als ||g(k)- h(k)||/||g(k)||, aufgetragen gegen eine in Sekunden skalierte Zeitachse. Die Systemdistanz ist hierbei ein Maß dafür, inwieweit die Koeffizienten h(k) des adaptiven Filters der wirklichen Impulsantwort g(k) im Rückkopplungspfad entsprechen. Eine gute Entsprechung ist charakterisiert durch Werte nahe Null für die Systemdistanz. Die Anregung, welche dem Rückkopplungspfad zugrunde liegt, besteht in weißem Rauschen. Für den oberen Graphen wurde bei der Aktualisierung der Koeffizienten h(k) des adaptiven Filters jeweils eine einheitliche Schrittweite µ verwendet. Für den unteren Graphen wurde bei den Aktualisierungen der Koeffizienten die Schrittweite µ in beschriebener Weise über die einzelnen Koeffizienten hinweg an die Impulsantwort eines typischen Rückkopplungspfades angepasst.The behavior or responsiveness to changes in the feedback path allowed by the method is illustrated by two diagrams in FIG Fig. 6 shown. The diagrams each show the system distance, which is defined as || g ( k ) - h ( k ) || / || g ( k ) || plotted against a time scale scaled in seconds. The system distance is hereby a measure of how far the coefficients h (k) of the adaptive filter correspond to the actual impulse response g (k) in the feedback path. A good match is characterized by values near zero for the system distance. The excitation underlying the feedback path is white noise. For the upper graph, a uniform step size μ was used in updating the coefficients h (k) of the adaptive filter. For the lower graph, in the updates of the coefficients, the step size μ was adjusted in the described manner across the individual coefficients to the impulse response of a typical feedback path.

Nach 2,5 Sekunden findet eine instantane Veränderung im Rückkopplungspfad statt. Anhand des jeweiligen Diagramms kann abgelesen werden, dass die Reaktionsfähigkeit auf diese Änderung im Rückkopplungspfad durch die Verwendung individueller Schrittweiten für die unterschiedlichen Koeffizienten h(k) des adaptiven Filters nicht beeinträchtigt wird, obwohl hierdurch für einen Großteil der Koeffizienten die Schrittweite erheblich verkleinert wird. Dies liegt daran, dass die besagte Verkleinerung der Schrittweite - und somit die Verringerung der Reaktionsfähigkeit des Filters - für Koeffizienten erfolgt, welche Bereiche einer geringen Impulsantwort in einem typischen Rückkopplungspfad repräsentieren, und deshalb nur unwesentlich zum Gesamtverhalten des Rückkopplungspfades beitragen.After 2.5 seconds there is an instantaneous change in the feedback path. From the respective diagram it can be seen that the responsiveness to this change in the feedback path is not affected by the use of individual step sizes for the different coefficients h (k) of the adaptive filter, although for a majority of the coefficients the step size is considerably reduced. This is because said step size reduction - and hence filter responsiveness - occurs for coefficients representing areas of low impulse response in a typical feedback path, and therefore only marginally contributes to the overall behavior of the feedback path.

Die Verbesserung der Stabilität der Rückkopplungsunterdrückung, also insbesondere die Verringerung von Fehladaptierungen, durch die Aktualisierung der Koeffizienten h(k) des adapativen Filters mittels individueller Schrittweiten wird anhand des Diagramms in Fig. 7 deutlich: Erneut ist hier gegen eine in Sekunden skalierte Zeitachse die Systeminstanz aufgetragen, wobei die drei dargestellten Szenarien gegeben sind durch: Den klassischen NLMS-Algorithmus und eine Aktualisierung der Koeffizienten mit konstanter Schrittweite (obere Linie 18), eine Aktualisierung der Koeffizienten durch individuelle, jedoch nicht zeitabhängige Schrittweiten (mittlere Linie 19), und eine Aktualisierung der Koeffizienten durch individuelle, zeitabhängige Schrittweiten in Abhängigkeit eines durch gewichtete Mittelwertbildung "gelernten" Rückkopplungspfades (untere Linie 20).The improvement of the stability of the feedback suppression, in particular the reduction of false adaptations, by the updating of the coefficients h (k) of the adaptive filter by means of individual step widths is illustrated by the diagram in FIG Fig. 7 clear: Here again the system instance is plotted against a time axis scaled in seconds, the three illustrated scenarios being given by: the classical NLMS algorithm and an update of the coefficients with constant increment (upper line 18), an updating of the coefficients by individual, but not time-dependent step sizes (middle line 19), and updating the coefficients by individual, time-dependent step sizes as a function of a weighted averaging "learned" feedback path (lower line 20).

Im ersten Fall treten, wie sich anhand der durchdie obere Linie 18 dargestellten Systeminstanz erkennen lässt, während der gesamten Zeitspanne erhebliche Fehladaptierungen auf. Der Mittelwert für die Systemdistanz ist 0,98. Durch die individuellen Schrittweiten, welche für den zweiten Fall (mittlere Linie 19) verwendet werden, konnten die Fehladaptierungen erheblich reduziert werden, die mittlere Systemdistanz weist einen Wert von 0,40 auf. Durch eine Anpassung der individuellen Schrittweiten an dem "gelernten" Rückkopplungspfad, wie sie im dritten Szenario (untere Linie 20) vorgenommen wird, konnten die Fehladaptierungen noch einmal weiter reduziert werden, wobei der Mittelwert für die Systeminstanz nun nur noch 0,14 beträgt. Die einzige schwere Fehladaptierung, hervorgerufen durch eine drastische Veränderung im Rückkopplungspfad, findet sich hier bei einem Zeitpunkt von ca. 4,3 Sekunden. Die Systemdistanz, welche die Fehladaptierungen repräsentiert, kann jedoch an diesen Zeitpunkt für die anderen beiden Szenarien aus Skalierungsgründen durch das Diagramm der Fig. 7 gar nicht mehr wiedergegeben werden. Es wird somit deutlich, dass das vorgeschlagene Verfahren die Stabilität bei der Unterdrückung der Rückkopplung erheblich verbessert. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.In the first case, as can be seen from the system instance represented by the top line 18, significant mis-adaptations occur during the entire period of time. The mean for the system distance is 0.98. Due to the individual step sizes used for the second case (middle line 19), the misadaptations could be considerably reduced, the average system distance has a value of 0.40. By adapting the individual step sizes to the "learned" feedback path, as is done in the third scenario (lower line 20), the false adaptations could be reduced even further, the mean value for the system instance now being only 0.14. The only serious misadaptation, caused by a drastic change in the feedback path, can be found here at a time of about 4.3 seconds. However, the system distance, which represents the misadaptations, can at this time for the other two scenarios for scaling reasons by the diagram of Fig. 7 not play at all. It thus becomes clear that the proposed method significantly improves the stability in the suppression of the feedback. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims (15)

Verfahren zur Reduktion von Rückkopplungen in einem Hörhilfegerät (100), wobei das Hörhilfegerät (100) einen akusto-elektrischen Wandler (2), eine Signalverarbeitungseinrichtung (3), eine Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung (6) und einen elektro-akustischen Wandler (4) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: (S10) Ermitteln einer ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion auf einem Rückkopplungspfad von der Signalverarbeitungseinrichtung (3) über den elektro-akustischen Wandler (4), einen akustischen Signalpfad von dem elektro-akustischen Wandler (4) zu dem akusto-elektrischen Wandler(2) und über den akusto-elektrischen Wandler (2) zurück zu der Signalverarbeitungseinrichtung (3); (S20) Bestimmen einer gewichteten Mittelwertsfunktion in Abhängigkeit von Amplitudenbeträgen der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion; (S30) Schätzen einer zweiten Rückkopplungsübertragungsfunktion mittels eines adaptiven Filters (7), wobei Koeffizienten des adaptiven Filters (7) in Abhängigkeit von der gewichteten Mittelwertsfunktion bestimmt werden; (S40) Anwenden des adaptiven Filters (7) auf ein Signal, das von einem akustischen Eingangssignal des akusto-elektrischen Wandlers (2) abgeleitet wird. A method for reducing feedback in a hearing aid (100), wherein the hearing aid (100) comprises an acousto-electrical converter (2), a signal processing device (3), a feedback suppression device (6) and an electro-acoustic transducer (4) the method comprises the steps of: (S10) determining a first feedback transfer function on a feedback path from the signal processing device (3) via the electro-acoustic transducer (4), an acoustic signal path from the electro-acoustic transducer (4) to the acousto-electrical transducer (2) and via the acousto-electric converter (2) back to the signal processing device (3); (S20) determining a weighted average function in response to amplitude amounts of the first feedback transfer function; (S30) estimating a second feedback transfer function by means of an adaptive filter (7), wherein coefficients of the adaptive filter (7) are determined in dependence on the weighted average value function; (S40) applying the adaptive filter (7) to a signal derived from an acoustic input signal of the acousto-electric transducer (2). Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von Rückkopplungsübertragungsfunktionen zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelt wird und die gewichtete Mittelwertsfunktion in Abhängigkeit von der Vielzahl der Rückkopplungsübertragungsfunktionen bestimmt wird.The method of claim 1, wherein a plurality of feedback transfer functions are determined at different times and the weighted average function is determined in response to the plurality of feedback transfer functions. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln (S10) der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion durch ein Schätzen der Rückkopplungsübertragungsfunktionen in dem Hörhilfegerät (100) erfolgt.The method of any one of the preceding claims, wherein determining (S10) the first feedback transfer function is performed by estimating the feedback transfer functions in the hearing aid (100). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Ermitteln (S10) der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion durch ein Messen der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion erfolgt.A method according to any one of claims 1 or 2, wherein the determining (S10) of the first feedback transfer function is performed by measuring the first feedback transfer function. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren in einer Mehrzahl von disjunkten oder nur teilweise überlappenden Frequenzbereichen ausgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the method is carried out in a plurality of disjoint or only partially overlapping frequency ranges. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren nach Schritt Anwenden des adaptiven Filters (7) (S50) mit Schritt Bestimmen (S20) einer gewichteten Mittelwertsfunktion fortgeführt wird, wobei die zweite Rückkopplungsübertragungsfunktion gemeinsam mit der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion zur Bildung der gewichteten Mittelwertsfunktion verwendet wird und eine neue zweite Rückkopplungsübertragungsfunktion geschätzt wird.The method of any one of the preceding claims, wherein the method is continued after step (S20) determining a weighted average function after applying the adaptive filter (7) (S50), wherein the second feedback transfer function is used together with the first feedback transfer function to form the weighted average function and a new second feedback transfer function is estimated. Verfahren, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zur Reduktion von Rückkopplungen in einem Hörhilfegerät (100), wobei das Hörhilfegerät (100) einen akusto-elektrischen Wandler (2), eine Signalverarbeitungseinrichtung (3), eine Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung (6) und einen elektro-akustischen Wandler (4) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: (S10) Ermitteln einer ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion auf einem Rückkopplungspfad von der Signalverarbeitungseinrichtung (3) über den elektro-akustischen Wandler (4), einen akustischen Signalpfad von dem elektro-akustischen Wandler (4) zu dem akusto-elektrischen Wandler(2) und über den akusto-elektrischen Wandler (2) zurück zu der Signalverarbeitungseinrichtung (3); (S20') Bestimmen einer Mehrzahl von Impulsantwort-Parametern in Abhängigkeit von Amplitudenbeträgen der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion; (S30') Schätzen einer zweiten Rückkopplungsübertragungsfunktion mittels eines adaptiven Filters (7), wobei Koeffizienten des adaptiven Filters (7) in Abhängigkeit der Impulsantwort-Parameter aktualisiert werden, wobei eine Adaptionsgeschwindigkeit des adaptiven Filters durch eine Funktion der Impulsantwort-Parameter gebildet wird; (S40) Anwenden des adaptiven Filters (7) auf ein Signal, das von einem akustischen Eingangssignal des akusto-elektrischen Wandlers (2) abgeleitet wird. Method, in particular according to one of the preceding claims, for reducing feedback in a hearing aid device (100), wherein the hearing aid device (100) comprises an acousto-electrical converter (2), a signal processing device (3), a feedback suppression device (6) and an electronic acoustic transducer (4), the method comprising the steps of: (S10) determining a first feedback transfer function on a feedback path from the signal processing device (3) via the electro-acoustic transducer (4), an acoustic signal path from the electro-acoustic transducer (4) to the acousto-electrical transducer (2) and via the acousto-electric converter (2) back to the signal processing device (3); (S20 ') determining a plurality of impulse response parameters in response to amplitude amounts of the first feedback transfer function; (S30 ') estimating a second feedback transfer function by means of an adaptive filter (7), wherein coefficients of the adaptive filter (7) are dependent on the impulse response parameters updating, wherein an adaptation speed of the adaptive filter is formed by a function of the impulse response parameters; (S40) applying the adaptive filter (7) to a signal derived from an acoustic input signal of the acousto-electric transducer (2). Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Impulsantwort-Parameter durch eine glättende Funktion der Amplitudenbeträge in Abhängigkeit der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion ermittelt werden.The method of claim 7, wherein the impulse response parameters are determined by a smoothing function of the amplitude amounts in response to the first feedback transfer function. Verfahren nach Anspruch 8, wobei für eine monotone Abnahme der Amplitudenbeträge im Argument der glättenden Funktion über die Impulsantwort-Parameter die Adaptionsgeschwindigkeit des adaptiven Filters (7) in diesem Bereich verringert wird.A method according to claim 8, wherein for a monotone decrease in the amplitude amounts in the smoothing function argument over the impulse response parameters, the adaptation speed of the adaptive filter (7) in that range is reduced. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Koeffizienten des adaptiven Filters (7) mittels eines NLMS-Algorithmus aktualisiert werden, wobei die Eintrage einer vektorwertigen Schrittweite (µ) des NLMS-Algorithmus zur Aktualisierung der Koeffizienten des adaptiven Filters (7) anhand der Impulsantwort-Parameter gebildet werden, und wobei die Impulsantwort-Parameter anhand einer glättenden Funktion der Amplitudenbeträge in Abhängigkeit der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion ermittelt werden.Method according to Claim 9, wherein the coefficients of the adaptive filter (7) are updated by means of an NLMS algorithm, the entry of a vector-valued step size (μ) of the NLMS algorithm for updating the coefficients of the adaptive filter (7) on the basis of the impulse response parameters and wherein the impulse response parameters are determined based on a smoothing function of the amplitude amounts in response to the first feedback transfer function. Hörhilfegerät, wobei das Hörhilfegerät (100) einen akusto-elektrischen Wandler (2), eine Signalverarbeitungseinrichtung (3), eine Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung (6) und einen elektro-akustischen Wandler (4) aufweist, wobei das Hörhilfegerät (100) ausgelegt ist,
eine erste Rückkopplungsübertragungsfunktion auf einem Rückkopplungspfad von der Signalverarbeitungseinrichtung (3) über den elektro-akustischen Wandler (4), einen akustischen Signalpfad von dem elektro-akustischen Wandler (4) zu dem akusto-elektrischen Wandler (2) und über den akusto-elektrischen Wandler (2) zurück zu der Signalverarbeitungseinrichtung (3)zu ermitteln;
eine gewichtete Mittelwertsfunktion und/oder eine Mehrzahl von Impulsantwort-Parametern in Abhängigkeit von Amplitudenbeträgen der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion zu bestimmen;
eine zweite Rückkopplungsübertragungsfunktion mittels eines adaptiven Filters (7) zu schätzen, wobei Koeffizienten des adaptiven Filters (7)in Abhängigkeit von der gewichteten Mittelwertsfunktion bestimmt und/oder in Abhängigkeit von den Impulsantwort-Parametern aktualisiert werden;
den adaptiven Filter (7) auf ein Signal anzuwenden, das von einem akustischen Eingangssignal des akusto-elektrischen Wandlers (2) abgeleitet ist.Hearing aid device, wherein the hearing aid device (100) has an acousto-electrical converter (2), a signal processing device (3), a feedback suppression device (6) and an electro-acoustic transducer (4), wherein the hearing aid device (100) is designed
a first feedback transfer function on a feedback path from the signal processing device (3) via the electro-acoustic transducer (4), an acoustic signal path from the electro-acoustic transducer (4) to the acousto-electric transducer (2) and via the acousto-electrical To determine transducer (2) back to the signal processing device (3);
determine a weighted average function and / or a plurality of impulse response parameters in response to amplitude amounts of the first feedback transfer function;
estimate a second feedback transfer function by means of an adaptive filter (7), wherein coefficients of the adaptive filter (7) are determined in dependence on the weighted average function and / or updated in response to the impulse response parameters;
to apply the adaptive filter (7) to a signal derived from an acoustic input signal of the acousto-electrical transducer (2). Hörhilfegerät nach Anspruch 11, wobei das Hörhilfegerät ausgelegt ist, eine Vielzahl von Rückkopplungsübertragungsfunktionen zu unterschiedlichen Zeitpunkten zu ermittelt und die gewichtete Mittelwertsfunktion in Abhängigkeit von der Vielzahl der Rückkopplungsübertragungsfunktionen zu bestimmen.The hearing aid according to claim 11, wherein the hearing aid is configured to detect a plurality of feedback transmission functions at different times and to determine the weighted average function in accordance with the plurality of feedback transmission functions. Hörhilfegerät nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung (6) Teil der Signalverarbeitungseinrichtung (3) ist.Hearing aid according to claim 11 or 12, wherein the feedback suppression device (6) is part of the signal processing device (3). Hörhilfegerät nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei Hörhilfegerät (100) ausgelegt ist, in einer Mehrzahl von disjunkten oder teilweise überlappenden Frequenzbereichen eine erste Rückkopplungsübertragungsfunktion auf einem Rückkopplungspfad von der Signalverarbeitungseinrichtung (3) über den elektro-akustischen Wandler (4), einen akustischen Signalpfad von dem elektro-akustischen Wandler (4) zu dem akusto-elektrischen Wandler (2) und über den akusto-elektrischen Wandler (2) zurück zu der Signalverarbeitungseinrichtung (3)zu ermitteln;
eine gewichtete Mittelwertsfunktion und/oder eine Mehrzahl von Impulsantwort-Parametern in Abhängigkeit von Amplitudenbeträgen der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion zu bestimmen;
eine zweite Rückkopplungsübertragungsfunktion mittels eines adaptiven Filters (7) zu schätzen, wobei Koeffizienten des adaptiven Filters (7)in Abhängigkeit von der gewichteten Mittelwertsfunktion bestimmt und/oder in Abhängigkeit von den Impulsantwort-Parametern aktualisiert werden;
den adaptiven Filter (7) auf ein Signal anzuwenden, das von einem akustischen Eingangssignal des akusto-elektrischen Wandlers (2) abgeleitet ist.Hearing aid according to one of claims 11 to 13, wherein the hearing aid (100) is designed in a plurality of disjoint or partially overlapping frequency ranges, a first feedback transfer function on a feedback path from the signal processing means (3) via the electro-acoustic transducer (4), an acoustic Signal path from the electro-acoustic transducer (4) to the acousto-electrical converter (2) and via the acousto-electrical converter (2) back to the signal processing means (3) to determine;
a weighted average function and / or a plurality of impulse response parameters in dependence on amplitude amounts determine the first feedback transfer function;
estimate a second feedback transfer function by means of an adaptive filter (7), wherein coefficients of the adaptive filter (7) are determined in dependence on the weighted average function and / or updated in response to the impulse response parameters;
to apply the adaptive filter (7) to a signal derived from an acoustic input signal of the acousto-electrical transducer (2). Hörhilfegerät nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Hörhilfegerät ausgelegt ist,
nach dem Anwenden des adaptiven Filters erneut eine gewichtete Mittelwertsfunktion zu bestimmen, wobei die zweite Rückkopplungsübertragungsfunktion gemeinsam mit der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion zur Bildung der gewichteten Mittelwertsfunktion verwendet wird und das Hörhilfegerät ausgelegt ist, eine neue zweite Rückkopplungsübertragungsfunktion zu schätzen.Hearing aid according to one of claims 11 to 14, wherein the hearing aid is designed,
reassuming a weighted average function after applying the adaptive filter, wherein the second feedback transfer function is used in common with the first feedback transfer function to form the weighted average function, and the hearing aid is configured to estimate a new second feedback transfer function.

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