[发明专利]助听器中的子带声反馈消除

说明书

技术领域

本发明涉及数字信号处理领域。更具体地，本发明涉及用于数字音频装置，例如助听器中的声反馈抑制的方法和设备。

技术背景

声反馈，其极易被感觉为高声调的笛音或啸叫，是典型地一直存在于具有相对高增益设置的音频装置中的非常烦人的问题，这些音频装置例如多种类型的助听器。图1是现有技术助听器的系统模型。示于图1中的该现有技术助听器模型100包括一数字采样输入序列X(n)110，其被加到反馈输出125以形成信号127，该信号127由听力损失补偿函数G(Z)130处理以形成一数字采样输入序列Y(n)140。如图1所示，在典型的助听器中，从接收器至麦克风的声音泄漏(由传递函数F(Z)150表示)使助听器用作一闭合环路系统。当增益G(Z)增加至使系统不稳定的值时，会出现反馈振荡。正如本专业技术人员所知的那样，为避免声反馈振荡，助听器的增益必需被限制在该值以下。作为该限制的直接结果，多数听力有障碍的个人无法获得他们预定的目标增益，低强度的语音信号仍然在他们的能听度阈值以下。而且，即使当该助听器的增益降低到足以避免不稳定性时，子振荡反馈会与输入信号X(n)相互干涉并使得该前向传递函数的增益Y(Z)/X(Z)不等于G(z)。对某些频率来说，Y(Z)/X(Z)远小于G(z)，且不会将该语音信号放大到该可听度门限以上。

用于声反馈控制的现有技术反馈消除方法或者典型地使用该补偿语音信号(即，图1中的Y(n)140)，或增加一白噪声探针作为该自适应滤波器的输入信号。

不使用噪音探针的宽带反馈消除方法基于图2所示的结构，这里相同的元件由相同的标号表示。如在图2的自适应反馈消除系统200所示，在输出140和反馈路径150之间引入一延迟170。此外，在该延迟170的输出位置提供一宽带反馈消除函数W(Z)160，且从输入序列X(n)110中减掉该宽带反馈消除函数W(Z)160的输出。该宽带反馈消除函数W(Z)160由误差函数e(n)190控制，其为从该输入序列X(n)110减去该宽带反馈消除函数W(Z)160的结果。尽管如图2所示的技术有时可能会附加6-10个dB的增益，该结构的递归特性仍可能会使该自适应滤波器发生分散。或者，在子带内的自适应滤波要求更少的抽头，以低得多的速率操作，且在某些情况下会更快地收敛。此外，在频域内的反馈消除似乎会比子带内的反馈消除工作地更好。本专业技术人员理解某些频域消除技术会允许“耳后”(BTE)助听器装置的静态增益增加20dB，而不会引起反馈或能够感觉到的失真。然而，这种频域方案要求在前向路径和反馈预测路径上都进行更加复杂的快速傅立叶变换(FFT)和快速傅立叶逆变换(IFFT)。

使用噪声探针的反馈消除方法基于对它们的自适应控制是连续的还是不连续的被分成两种。图3为使用噪声探针的现有技术中连续的自适应反馈消除系统300的方框图。如图3所示，噪声源N310在一求和接点320处将噪声注入听力损失补偿函数G(Z)130的输出。图3所示的连续自适应反馈消除系统的方框图可将静态增益增加10-15 dB。然而，该系统的首要的不利之处在于该探针噪声很讨厌且会降低该处理语音的智能性。或者，在图4所示的不连续的自适应消除系统中，正常的信号路径被中断，且噪声探针310仅在自适应期间被连接。仅当满足某些预定的条件时，才会触发自适应。然而，很难在不产生失真或引起讨厌的噪声的情况下设计决策规则触发自适应。

最近已提出了一种不同的反馈消除设备和方法，包括在该消除路径上具有级联的两个宽带滤波器的反馈消除器。该方法涉及使用线性预测来确定无限脉冲响应(IIR)滤波器系数，其将共振电声反馈路径模型化。如本专业技术人员所知，线性预测被广泛地应用于语音的解码，这里该IIR一滤波器系数将该声道的共振模型化。在该系统中，在助听器的正常使用之前估计该IIR滤波器的系数，且该系数被用于定义该级连的宽带滤波器中的一个。另一个宽带滤波器是有限脉冲响应(FIR)滤波器，其在助听器的正常操作期间进行自适应。

发明内容