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EP0712262A1 - Hearing aid - Google Patents

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Publication number
EP0712262A1
EP0712262A1 EP94117796A EP94117796A EP0712262A1 EP 0712262 A1 EP0712262 A1 EP 0712262A1 EP 94117796 A EP94117796 A EP 94117796A EP 94117796 A EP94117796 A EP 94117796A EP 0712262 A1 EP0712262 A1 EP 0712262A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hearing aid
signals
aid according
principle
neural
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP94117796A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Oliver Dipl.-Ing. Weinfurtner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sivantos GmbH
Original Assignee
Siemens Audioligische Technik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Audioligische Technik GmbH filed Critical Siemens Audioligische Technik GmbH
Priority to EP94117796A priority Critical patent/EP0712262A1/en
Publication of EP0712262A1 publication Critical patent/EP0712262A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/50Customised settings for obtaining desired overall acoustical characteristics
    • H04R25/505Customised settings for obtaining desired overall acoustical characteristics using digital signal processing
    • H04R25/507Customised settings for obtaining desired overall acoustical characteristics using digital signal processing implemented by neural network or fuzzy logic
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2225/00Details of deaf aids covered by H04R25/00, not provided for in any of its subgroups
    • H04R2225/41Detection or adaptation of hearing aid parameters or programs to listening situation, e.g. pub, forest

Definitions

  • the invention relates to a hearing aid with an amplifier and transmission part which can be adjusted in terms of its transmission properties between the microphone and the listener to different transmission characteristics.
  • a programmable hearing aid in a multi-channel design in which an arrangement of several signal branches is arranged behind the microphone receiving the input sound signals, each of which consists of a frequency-selective filter, a level-dependent gain control and an arrangement for non-linear signal deformation, followed by a summing amplifier that combines the partial signals, which is connected to an output signal converter (receiver) via an output amplifier is known from EP-B-0 071 845.
  • AGC automatic gain control
  • a hearing aid is also known in which the analog sound signal coming from the microphone, after passing through a low-pass filter in an A / D converter, is converted into a digital signal and fed to a discrete signal processing circuit, the transfer function of which n -th order from parameters stored in an electrically programmable read-only memory (EPROM) by means of a Microprocessor with arithmetic unit to adapt to hearing damage is controllable.
  • EPROM electrically programmable read-only memory
  • the programming can be changed by deleting the read-only memory and re-programming.
  • the digital signal modified in this way is then converted into a corresponding analog signal in a D / A converter, amplified and fed to the listener.
  • EP-B-0 064 042 discloses a circuit arrangement for a hearing aid in which, for example, the parameters of a number of different environmental situations are stored in a memory in the hearing aid itself.
  • a switch By actuating a switch, a first group of parameters is called up and controls, via a control unit, a signal processor connected between the microphone and the handset, which then sets a first transmission function intended for an intended environmental situation.
  • the transmission functions of several stored signal transmission programs can be called up in succession via a switch until the transmission function that is just right for the given environmental situation is found.
  • the object of the invention is to provide a hearing device which is characterized by a simplified, optimized control system.
  • this object is achieved in a hearing device of the type mentioned at the outset in that control functions are provided in the amplifier and transmission part, which are implemented in whole or in part according to the principle of neural structures.
  • control functions are provided in the amplifier and transmission part, which are implemented in whole or in part according to the principle of neural structures.
  • modern hearing aids also adapt the dynamic range of the input signal to the generally restricted dynamic range of the hearing impaired.
  • This requires specific control functions. These can be implemented using components that work according to the principle of neural structures and allow simple adjustment of the necessary controller characteristics. Among other things, this also enables the targeted introduction of non-linear components into the controller characteristics, as well as, under certain circumstances, the continuous optimization of the control behavior during operation.
  • the hearing aid 1 shown schematically in FIG. 1, records 2 sound signals x via a microphone. This acoustic information (input signal) is converted into electrical signals in the microphone. After signal processing in an amplification and transmission part 4, the electrical signal y is fed to a receiver 3 as an output converter.
  • Figure 1 shows the basic structure of an AGC control loop.
  • the output variable y to be controlled is tapped and processed (e.g. by rectification and formation of a suitable time average) and fed to a controller 5 '.
  • This controller 5 ' controls the amplification of the useful signal by means of an amplifier with variable amplification and determines the behavior of the AGC 31 through its control characteristics (including the so-called settling and decay time).
  • Signals 8 are tapped from the signal path of the hearing aid 1 between its microphone 2 and its receiver 3 at certain desired tapping points 7. These signals 8 are fed to a controller 5 ′ provided in the hearing aid, which is designed according to the principle of the neural structures 5.
  • the signals 8 first arrive at a module 9 for signal processing and from its outputs conditioned signals 10, 10 ', 10''are fed to the neural structure 5.
  • a data carrier 6 is assigned to the neural structure 5, in which configuration information of the neural structure is stored. Taking into account the configuration information of the data carrier 6, the neural structure 5 generates control signals 11 from the processed signals 10, 10 ′, 10 ′′, which are sent to the amplifier and transmission part 4 can be fed to adapt its transmission characteristics. According to the exemplary embodiment, these generated control signals 11 influence the processing of the variable to be controlled (useful signals).
  • signals are tapped from the signal path of the hearing aid at all relevant points or tapping points and processed in a suitable manner.
  • These processed signals and any other system information, e.g. whether the microphone or telephone operation is desired is fed into the neural structure.
  • the generated signals 11 thus influence the signal processing of the input signal x to the output signal y.
  • the behavior of the neural structures does not necessarily have to be unchangeable (i.e. completely described by the hardware structure), but can be configurable (e.g. by programming).
  • configuration information can be stored in the memory 6 in the hearing device 1.
  • means 13 are provided for detecting system states of the hearing device 1, the output signals 14 of which can be fed to the module 9 for signal processing and / or the neural structure 5, these output signals being able to be taken into account when generating the control signals 11.
  • Control elements that can be actuated by the hearing aid wearer can be provided as means 13 for detecting system states of the hearing aid 1.
  • the hearing aid can then be equipped, for example, with a situation switch, which enables the hearing aid wearer - as described at the beginning of EP-B-0 064 042 - to select a stored transmission function which he thinks is suitable for the given environmental situation.
  • the hearing aid can have, for example, a switch for switching from microphone operation to telephone coil operation.
  • the hearing aid also has a volume control with which the hearing impaired person influences the volume.
  • the hearing device can also be characterized in that a device 15 which monitors the state of charge of the hearing device battery, not shown, is additionally provided as a means for detecting system states of the hearing device 1. Thereafter, it is possible that the respective state of charge of the hearing aid battery is also taken into account when generating the output signals 11 of the neural structure 5.
  • the signals 8 are tapped from the signal paths formed by the individual channels.
  • the signals 8 from the signal paths and the output signals 14 of the means 13, 13 'for detecting system states of the hearing aid e.g. prepared by rectification, formation of suitable averages over time and possibly from their derivations.
  • signal processing - module 9 at least one input variable, e.g.
  • the signals 14 can also be fed directly to the neural structure (FIG. 2).
  • Neural structures consist of many similar elements or neurons 19. The function of the neural structure as a whole essentially depends on the way in which these neurons are interconnected.
  • the course of the output function W represents a step function at the threshold value s.
  • the output function W has a continuous course around the threshold value s.
  • FIG. 5b shows a continuous, so-called sigmoid curve of the output variable with limitation to a maximum and a minimum output value.
  • FIG. 5c shows a linear course in the transition area.
  • the signals which are processed by the neural structure can be designed as voltage signals, current signals or as frequency-variable pulse signals. In the latter In this case, the signal may have to be converted into a continuous current or voltage signal and back again at some points in the neural structure with the aid of suitable circuits.
  • FIG. 6 shows the exemplary connection of three neurons 19 to the typical structure of a single-layer feedback network with the inputs e i (t) and the outputs a j (t + ⁇ T).
  • FIG. 7 shows an example of the structure of a multilayer feedback-free network. Depending on the function of the neural structure to be implemented, one or the other network structure must be used. Mixed forms of both structures are also possible.
  • the function of a neural structure as a whole is essentially determined by the network structure and by the weighting functions of the input signals on each neuron 19. These parameters can be permanently set through the implementation in terms of circuitry if constant behavior is desired. If, on the other hand, a change in behavior should be possible, some or all of these parameters must be programmable. Their respective values must then be stored in a configuration memory or data carrier 6. The individual memory elements can be arranged in a concentrated form or locally assigned to the respective neuron.
  • the stored parameters can be modified either by external programming of the memory elements and / or by an algorithm implemented in the circuit. Modification is also possible during the ongoing operation of the neural structure.
  • Figure 8 shows an example of the circuitry implementation of a single-layer feedback network.
  • Amplifiers 24 with complementary outputs act as threshold elements.
  • the connections (synapses) between the outputs and inputs of the neurons are weighted using the guide values R ij .
  • the addition of the input signals for each neuron happens in the circuit nodes at the input of each amplifier.
  • the output signals of the amplifiers and thus the neural structure are the voltage signals U i .
  • E1 to e4 denote the inputs of the circuit and a1 to a4 denote inverting and non-inverting outputs of the circuit.
  • FIG. 9 shows a possible circuit implementation of a synapse (weighted input of a neuron) with programmable connection strength. Only the connection strengths +1, -1 and 0 are possible and the signals to be transmitted from this synapse can only assume the logical values 0 and 1. If both memory cells 25, 26 are programmed so that they block the respective associated switching transistor 27 or 28, output a is independent of input e; the synapse therefore represents an interruption (connection strength 0). If, on the other hand, the memory cell 25 is programmed to close the switch and the memory cell 26 to open the associated switch, then a current (logic 1) flows from the output a when the input is logic 1, and no current (logic 0) if the input is logic 0.
  • the synapse acts as a connection of strength +1. If both memory cells 25, 26 are programmed inversely for this purpose, the inverse logic behavior results. The synapse then acts as a connection of strength -1. V dd indicates the circuit connection to the supply voltage in the drawing.
  • FIG. 10 shows a possible implementation of a programmable synapse with variable connection strength. She works on the principle of the multiplier.
  • the strength of the synaptic connection is stored as the difference between two analog voltage values on two capacitors 29, 30.
  • fuzzy logic can be used to prepare the input variables of the neural structure according to certain predefinable rules.
  • Parts of the control behavior that can be specified explicitly can also be implemented as fuzzy logic, while additional parts that cannot be formulated explicitly, e.g. Parts of the control behavior learned during operation can be realized by the neural structure.
  • these two components of the controller would then preferably be connected in parallel.
  • a memory with configuration information, which determines the behavior of the respective component, can in turn be assigned to both components.

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Abstract

The hearing aid (1) has control functions for the amplifier and transmission unit (4) which operate partially or fully according to the principle of neuronal structures (5). An AGC (31) can be associated with the control unit (5'). The AGC is in the signal path between the microphone (2) and the hearing device (3) and is provided for individual matching of the dynamic range of an input signal to the limited dynamic range of the hearing impaired user. The amplifier and transmission unit includes a limiting circuit (Peak Clipping) and/or automatic loudspeaker control. The hearing aid may be a multi-channel hearing aid. A switch or potentiometer may be used to detect the system status of the hearing aid

Description

Die Erfindung betrifft ein Hörgerät mit einem in seinen Übertragungseigenschaften zwischen Mikrofon und Hörer auf verschiedene Übertragungscharakteristika einstellbaren Verstärker- und Übertragungsteil.The invention relates to a hearing aid with an amplifier and transmission part which can be adjusted in terms of its transmission properties between the microphone and the listener to different transmission characteristics.

Ein programmierbares Hörgerät in Mehrkanalausführung, bei dem hinter dem die Eingangsschallsignale aufnehmenden Mikrofon eine Anordnung aus mehreren Signalzweigen angeordnet ist, von welchen jeder aus jeweils einem frequenzselektiven Filter, einer pegelabhängigen Verstärkungsregelung und einer Anordnung zur nichtlinearen Signalverformung besteht, gefolgt von einem die Teilsignale zusammenfassenden Summierverstärker, der über einen Endverstärker mit einem Ausgangssignalwandler (Hörer) verbunden ist, ist aus der EP-B-0 071 845 bekannt. Bei diesem bekannten Mehrkanal-Hörgerät ist jedem Frequenzkanal eine automatische Verstärkungsreglerschaltung (AGC = automatic gain control) zugeordnet, wobei diese AGC-Schaltungen unabhängig voneinander arbeiten und wobei ihre Schwellenwerte verschieden einstellbar sind. Diese Schwellenwerte können mit einem Programmiergerät abgerufen oder verändert werden. Die jeweils gewählten Einstellwerte der Kanaltrennfrequenzen, der AGC-Schwellenwerte je Kanal und der individuellen Verstärkungseinstellung je Kanal befinden sich in einem digitalen Speicher des Hörgerätes.A programmable hearing aid in a multi-channel design, in which an arrangement of several signal branches is arranged behind the microphone receiving the input sound signals, each of which consists of a frequency-selective filter, a level-dependent gain control and an arrangement for non-linear signal deformation, followed by a summing amplifier that combines the partial signals, which is connected to an output signal converter (receiver) via an output amplifier is known from EP-B-0 071 845. In this known multi-channel hearing aid, an automatic gain control circuit (AGC = automatic gain control) is assigned to each frequency channel, these AGC circuits working independently of one another and their threshold values being adjustable differently. These threshold values can be called up or changed with a programming device. The selected setting values for the channel separation frequencies, the AGC threshold values for each channel and the individual gain setting for each channel are stored in a digital memory of the hearing aid.

Aus der DE-A-27 16 336 ist ferner ein Hörgerät bekannt, bei dem das analoge, vom Mikrofon kommende Schallsignal nach Durchlaufen eines Tiefpaßfilters in einem A/D-Wandler in ein digitales Signal umgesetzt und einer diskreten Signalverarbeitungsschaltung zugeführt wird, deren Übertragungsfunktion n-ter Ordnung aus in einem elektrisch programmierbaren Festwertspeicher (EPROM) gespeicherten Parametern mittels eines Mikroprozessors mit arithmetischer Einheit zur Anpassung an die Gehörschädigung steuerbar ist. Die Programmierung kann durch Löschen des Festwertspeichers und erneutes Programmieren geändert werden. Das so modifizierte Digitalsignal wird dann in einem D/A-Wandler in ein entsprechendes Analogsignal umgesetzt, verstärkt und dem Hörer zugeführt.From DE-A-27 16 336 a hearing aid is also known in which the analog sound signal coming from the microphone, after passing through a low-pass filter in an A / D converter, is converted into a digital signal and fed to a discrete signal processing circuit, the transfer function of which n -th order from parameters stored in an electrically programmable read-only memory (EPROM) by means of a Microprocessor with arithmetic unit to adapt to hearing damage is controllable. The programming can be changed by deleting the read-only memory and re-programming. The digital signal modified in this way is then converted into a corresponding analog signal in a D / A converter, amplified and fed to the listener.

Ferner ist aus der EP-B-0 064 042 eine Schaltungsanordnung für ein Hörgerät bekannt, bei dem in dem Hörgerät selbst in einem Speicher beispielsweise die Parameter mehrerer verschiedener Umgebungssituationen abgespeichert sind. Durch Betätigen eines Schalters wird eine erste Gruppe von Parametern abgerufen und steuert über eine Steuereinheit einen zwischen Mikrofon und Hörer eingeschalteten Signalprozessor, der dann eine erste, für eine vorgesehene Umgebungssituation bestimmte Übertragungsfunktion einstellt. Über einen Schalter können so die Übertragungsfunktionen mehrerer gespeicherter Signalübertragungsprogramme nacheinander abgerufen werden, bis die gerade zur gegebenen Umgebungssituation passende Übertragungsfunktion gefunden ist.Furthermore, EP-B-0 064 042 discloses a circuit arrangement for a hearing aid in which, for example, the parameters of a number of different environmental situations are stored in a memory in the hearing aid itself. By actuating a switch, a first group of parameters is called up and controls, via a control unit, a signal processor connected between the microphone and the handset, which then sets a first transmission function intended for an intended environmental situation. The transmission functions of several stored signal transmission programs can be called up in succession via a switch until the transmission function that is just right for the given environmental situation is found.

Folglich ist es bekannt, Hörgeräte an den individuellen Hörverlust des zu versorgenden Hörgeräteträgers anzupassen. Dabei wird auch eine Einstellung des Hörgerätes für verschiedene Hörsituationen vorgesehen. Programmierbare Hörgeräte bieten eine Vielzahl von einstellbaren Parametern, welche die möglichst optimale Anpassung des elektroakustischen Verhaltens des Hörgerätes an den zu kompensierenden Gehörschaden ermöglichen sollen.It is therefore known to adapt hearing aids to the individual hearing loss of the hearing device wearer to be supplied. A setting of the hearing aid is also provided for different listening situations. Programmable hearing aids offer a large number of adjustable parameters which are intended to enable the electro-acoustic behavior of the hearing aid to be optimally adapted to the hearing damage to be compensated for.

Wünschenswert ist nun eine weitgehend automatische Regelung von Signalverarbeitungsfunktionen im Hörgerät durch Auswertung des Eingangssignals und unter Anwendung eines vereinfachten, optimierten Regelungssystems.It is now desirable to have largely automatic control of signal processing functions in the hearing aid by evaluating the input signal and using a simplified, optimized control system.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hörgerät zu schaffen, das sich durch ein vereinfachtes, optimiertes Regelungssystem auszeichnet.The object of the invention is to provide a hearing device which is characterized by a simplified, optimized control system.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Hörgerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß im Verstärker- und Übertragungsteil Regelfunktionen vorgesehen sind, die ganz oder teilweise nach dem Prinzip der neuronalen Strukturen realisiert sind. In modernen Hörgeräten findet neben anderen Signalverarbeitungsfunktionen auch eine Anpassung des Dynamikbereichs des Eingangssignals an den im allgemeinen eingeschränkten Dynamikbereich des Hörgeschädigten statt. Hierzu sind spezifische Regelungsfunktionen nötig. Diese lassen sich durch Komponenten realisieren, welche nach dem Prinzip der neuronalen Strukturen arbeiten und ein einfaches Einstellen der notwendigen Reglercharakteristik erlauben. Unter anderem wird damit auch das gezielte Einbringen von nichtlinearen Anteilen in die Reglercharakteristik möglich, sowie unter Umständen die kontinuierliche Optimierung des Regelverhaltens im laufenden Betrieb.According to the invention, this object is achieved in a hearing device of the type mentioned at the outset in that control functions are provided in the amplifier and transmission part, which are implemented in whole or in part according to the principle of neural structures. In addition to other signal processing functions, modern hearing aids also adapt the dynamic range of the input signal to the generally restricted dynamic range of the hearing impaired. This requires specific control functions. These can be implemented using components that work according to the principle of neural structures and allow simple adjustment of the necessary controller characteristics. Among other things, this also enables the targeted introduction of non-linear components into the controller characteristics, as well as, under certain circumstances, the continuous optimization of the control behavior during operation.

In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung ist bei einem programmierbaren Hörgerät in wenigstens einem Signalpfad zwischen Mikrofon und Hörer wenigstens ein automatischer Verstärkungsregler - AGC = automatic gain control - zur individuellen Anpassung des Dynamikbereiches eines Eingangssignales an einen eingeschränkten Dynamikbereich des Hörbehinderten vorgesehen und diesem Verstärkungsregler ein Regler nach dem Prinzip der neuronalen Strukturen zugeordnet.In an advantageous embodiment of the invention, at least one automatic gain control - AGC = automatic gain control - for individually adapting the dynamic range of an input signal to a restricted dynamic range of the hearing impaired is provided in a programmable hearing device in at least one signal path between the microphone and the listener, and this gain controller is a controller after Principle associated with neural structures.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Patentansprüche gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are characterized by the claims.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.Further advantages and details of the invention are explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the figures.

Es zeigen:

  • Figur 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Hörgerätes,
  • Figur 2 ein Blockschaltbild einer neuronalen Struktur mit Signalaufbereitung, zugeordnetem Konfigurationsspeicher sowie Mittel zur Erfassung von Systemzuständen des Hörgerätes,
  • Figur 3 ein Modul zur Signalaufbereitung nach Figur 1,
  • Figur 4 ein Blockschaltbild eines einzelnen Neurons,
  • Figuren 5a, 5b, 5c Beispiele für mögliche Schwellenwertverläufe der Ausgabefunktion W gemäß Figur 4,
  • Figur 6 ein einlagiges, rückgekoppeltes Netz mit beispielhafter Verschaltung von drei Neuronen,
  • Figur 7 ein mehrlagiges, rückkopplungsfreies Netz mit beispielhafter Verschaltung von elf Neuronen in drei Lagen,
  • Figur 8 ein Schaltungsbeispiel für die schaltungstechnische Realisierung eines einlagigen rückgekoppelten Netzes gemäß Figur 6,
  • Figur 9 eine mögliche Schaltung zur Realisierung einer Synapse mit programmierbarer Verbindungsstärke,
  • Figur 10 eine Ausführung einer Schaltung für eine Synapse mit programmierbarer variabler Verbindungsstärke,
  • Figur 11 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hörgerätes, bei dem die aus dem Signalpfad zwischen dem Mikrofon und dem Hörer abgegriffenen Signale über die Signalaufbereitung und über ein Fuzzy-Logik-System dem Regler nach dem Prinzip der neuronalen Strukturen zugeführt werden.
Show it:
  • FIG. 1 shows a block diagram of a hearing device according to the invention,
  • FIG. 2 shows a block diagram of a neural structure with signal processing, assigned configuration memory and means for detecting system states of the hearing aid,
  • FIG. 3 shows a module for signal processing according to FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a block diagram of an individual neuron,
  • FIGS. 5a, 5b, 5c examples of possible threshold value profiles of the output function W according to FIG. 4,
  • FIG. 6 shows a single-layer, feedback network with an exemplary connection of three neurons,
  • FIG. 7 shows a multi-layer, feedback-free network with exemplary connection of eleven neurons in three layers,
  • 8 shows a circuit example for the implementation of a single-layer feedback network according to FIG. 6,
  • FIG. 9 shows a possible circuit for realizing a synapse with programmable connection strength,
  • 10 shows an embodiment of a circuit for a synapse with programmable variable connection strength,
  • FIG. 11 shows an exemplary embodiment of a hearing device according to the invention, in which the signals tapped from the signal path between the microphone and the listener are processed via the signal and fed to the controller via a fuzzy logic system based on the principle of neural structures.

Das in Figur 1 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Hörgerät 1 nimmt über ein Mikrofon 2 Schallsignale x auf. Diese akustische Information (Eingangssignal) wird im Mikrofon in elektrische Signale umgesetzt. Nach einer Signalbearbeitung in einem Verstärkungs- und Übertragungsteil 4 wird das elektrische Signal y einem Hörer 3 als Ausgangswandler zugeführt. Im Ausführungsbeispiel wird das Prinzip der Regelung von Signalverarbeitungsfunktionen durch neuronale Strukturen 5 am Beispiel einer AGC (Verstärkungsregler 31 = automatic gain control) aufgezeigt. Figur 1 zeigt die Grundstruktur eines AGC-Regelkreises. Die zu regelnde Ausgangsgröße y wird abgegriffen und aufbereitet (z.B. durch Gleichrichtung und Bildung eines geeigneten zeitlichen Mittelwerts) und einem Regler 5' zugeführt. Dieser Regler 5' steuert die Verstärkung des Nutzsignals durch einen Verstärker mit variabler Verstärkung und bestimmt durch seine Regelcharakteristik das Verhalten der AGC 31 (unter anderem die sogenannte Ein- und Ausschwingzeit).The hearing aid 1 according to the invention, shown schematically in FIG. 1, records 2 sound signals x via a microphone. This acoustic information (input signal) is converted into electrical signals in the microphone. After signal processing in an amplification and transmission part 4, the electrical signal y is fed to a receiver 3 as an output converter. In the exemplary embodiment, the principle of regulating signal processing functions by means of neural structures 5 is shown using the example of an AGC (gain controller 31 = automatic gain control). Figure 1 shows the basic structure of an AGC control loop. The output variable y to be controlled is tapped and processed (e.g. by rectification and formation of a suitable time average) and fed to a controller 5 '. This controller 5 'controls the amplification of the useful signal by means of an amplifier with variable amplification and determines the behavior of the AGC 31 through its control characteristics (including the so-called settling and decay time).

Aus dem Signalpfad des Hörgerätes 1 zwischen seinem Mikrofon 2 und seinem Hörer 3 werden an bestimmten gewünschten Abgriffstellen 7 Signale 8 abgegriffen. Diese Signale 8 werden einem im Hörgerät vorgesehenen Regler 5' zugeführt, welcher nach dem Prinzip der neuronalen Strukturen 5 ausgelegt ist. Dabei gelangen die Signale 8 zuerst zu einem Modul 9 zur Signalaufbereitung und von dessen Ausgängen werden aufbereitete Signale 10, 10', 10'' der neuronalen Struktur 5 zugeführt. Der neuronalen Struktur 5 ist ein Datenträger 6 zugeordnet, in dem Konfigurationsinformation der neuronalen Struktur abgespeichert ist. Unter Berücksichtigung der Konfigurationsinformation des Datenträgers 6 erzeugt die neuronale Struktur 5 aus den aufbereiteten Signalen 10, 10', 10'' Steuersignale 11, welche dem Verstärker- und Übertragungsteil 4 zur Anpassung seiner Übertragungscharakteristika zuführbar sind. Gemäß Ausführungsbeispiel beeinflussen diese erzeugten Steuersignale 11 die Verarbeitung der zu regelnden Größe (Nutzsignale).Signals 8 are tapped from the signal path of the hearing aid 1 between its microphone 2 and its receiver 3 at certain desired tapping points 7. These signals 8 are fed to a controller 5 ′ provided in the hearing aid, which is designed according to the principle of the neural structures 5. The signals 8 first arrive at a module 9 for signal processing and from its outputs conditioned signals 10, 10 ', 10''are fed to the neural structure 5. A data carrier 6 is assigned to the neural structure 5, in which configuration information of the neural structure is stored. Taking into account the configuration information of the data carrier 6, the neural structure 5 generates control signals 11 from the processed signals 10, 10 ′, 10 ″, which are sent to the amplifier and transmission part 4 can be fed to adapt its transmission characteristics. According to the exemplary embodiment, these generated control signals 11 influence the processing of the variable to be controlled (useful signals).

Wie sich aus Figur 2 ergibt, werden aus dem Signalpfad des Hörgerätes an allen relevanten Punkten bzw. Abgriffstellen 7 Signale abgegriffen und in geeigneter Weise aufbereitet. Diese aufbereiteten Signale sowie eventuelle weitere Systeminformationen, z.B. ob Mikrofon- oder Telefonbetrieb gewünscht ist, werden der neuronalen Struktur zugeführt. Die erzeugten Signale 11 beeinflussen somit die Signalbearbeitung des Eingangssignales x zum Ausgangssignal y. Dabei muß das Verhalten der neuronalen Strukturen nicht notwendigerweise unveränderlich (also durch die Hardware-Struktur vollständig beschrieben) sein, sondern kann konfigurierbar sein (z.B. durch Programmierung). Wie bereits erwähnt, kann in dem Speicher 6 im Hörgerät 1 Konfigurationsinformation gespeichert sein.As can be seen from FIG. 2, signals are tapped from the signal path of the hearing aid at all relevant points or tapping points and processed in a suitable manner. These processed signals and any other system information, e.g. whether the microphone or telephone operation is desired is fed into the neural structure. The generated signals 11 thus influence the signal processing of the input signal x to the output signal y. The behavior of the neural structures does not necessarily have to be unchangeable (i.e. completely described by the hardware structure), but can be configurable (e.g. by programming). As already mentioned, configuration information can be stored in the memory 6 in the hearing device 1.

Figur 3 zeigt die prinzipielle Struktur der Signalaufbereitung und des Reglers nach dem Prinzip der neuronalen Strukturen für die AGC. Im Block Signalaufbereitung werden aus dem Eingangssignal z.B. durch Gleichrichtung, Bildung eines zeitlichen Mittelwerts sowie eventuell dessen Ableitung die benötigten Eingangsgrößen des Neuro-Reglers gewonnen. Dem Neuro-Regler selbst kann hierbei noch ein Speicher mit Konfigurationsinformation zugeordnet sein, so daß eine Anpassung des Regelverhaltens an unterschiedliche Anforderungen möglich ist. Folgende mögliche Verallgemeinerungen sind in Figuren 2,3 angedeutet:

  • Die Bildung des zeitlichen Mittelwerts (sowie eventuell der zugehörigen Ableitung) kann mehrfach mit unterschiedlichen Zeitkonstanten geschehen, um auf verschieden schnelle Änderungen des Signalpegels spezifisch reagieren zu können.
  • Gleichermaßen kann auch das Signal direkt (also ohne Bildung eines zeitlichen Mittelwertes) dem Neuro-Regler zugeführt werden, um auf Signalspitzen reagieren zu können.
  • Weitere Systeminformationen 14 (z.B. über die momentan eingestellte Hörsituation oder Mikrofon-/Telefonposition) können dem Regler zugeführt werden, um diese ebenfalls in das Reglerverhalten mit einbeziehen zu können.
  • Sowohl mehrere Eingangsgrößen 8 als auch Ausgangsgrößen 11 sind möglich, so daß der Signalpegel an unterschiedlichen Stellen des gesamten Signalpfads in die Regelung mit einbezogen werden kann bzw. die Regelung an mehreren Stellen im Signalpfad eingreifen kann.
FIG. 3 shows the basic structure of the signal processing and the controller based on the principle of the neural structures for the AGC. In the signal processing block, the required input variables of the neuro controller are obtained from the input signal, for example by rectification, forming a time average and possibly deriving it. A memory with configuration information can also be assigned to the neuro controller itself, so that the control behavior can be adapted to different requirements. The following possible generalizations are indicated in Figures 2, 3:
  • The formation of the time average (and possibly the associated derivation) can be done several times with different time constants in order to different be able to react quickly to changes in the signal level.
  • In the same way, the signal can also be fed directly to the neuro controller (i.e. without forming a time average) in order to be able to react to signal peaks.
  • Further system information 14 (for example about the currently set listening situation or microphone / telephone position) can be fed to the controller in order to be able to include this in the controller behavior as well.
  • Both several input variables 8 and output variables 11 are possible, so that the signal level at different points in the entire signal path can be included in the regulation or the regulation can intervene at several points in the signal path.

In weiterer Ausbildung des Hörgerätes nach der Erfindung sind Mittel 13 zur Erfassung von Systemzuständen des Hörgerätes 1 vorgesehen, deren Ausgangssignale 14 dem Modul 9 zur Signalaufbereitung und/oder der neuronalen Struktur 5 zuführbar sind, wobei diese Ausgangssignale bei der Erzeugung der Steuersignale 11 berücksichtigbar sind.In a further embodiment of the hearing device according to the invention, means 13 are provided for detecting system states of the hearing device 1, the output signals 14 of which can be fed to the module 9 for signal processing and / or the neural structure 5, these output signals being able to be taken into account when generating the control signals 11.

Als Mittel 13 zur Erfassung von Systemzuständen des Hörgerätes 1 können vom Hörgeräteträger betätigbare Steuerelemente, wie Schalter, Taster, Potentiometer, od.dgl., vorgesehen sein. Danach kann das Hörgerät z.B. mit einem Situationsumschalter ausgerüstet sein, der es dem Hörgeräteträger - wie eingangs zur EP-B-0 064 042 beschrieben - ermöglicht, eine seiner Meinung nach zur gegebenen Umgebungssituation passende gespeicherte Übertragungsfunktion zu wählen. Andererseits kann das Hörgerät z.B. einen Schalter zum Umschalten von Mikrofonbetrieb auf Telefonspulenbetrieb aufweisen. Des weiteren besitzt das Hörgerät regelmäßig einen Lautstärkeregler, mit dem der Hörbehinderte die Lautstärke beeinflußt.Control elements that can be actuated by the hearing aid wearer, such as switches, buttons, potentiometers, or the like, can be provided as means 13 for detecting system states of the hearing aid 1. The hearing aid can then be equipped, for example, with a situation switch, which enables the hearing aid wearer - as described at the beginning of EP-B-0 064 042 - to select a stored transmission function which he thinks is suitable for the given environmental situation. On the other hand, the hearing aid can have, for example, a switch for switching from microphone operation to telephone coil operation. Of the hearing aid also has a volume control with which the hearing impaired person influences the volume.

Schließlich kann sich das Hörgerät noch dadurch auszeichnen, daß zusätzlich als Mittel zur Erfassung von Systemzuständen des Hörgerätes 1 eine den Ladezustand der nicht dargestellten Hörgerätebatterie überwachende Einrichtung 15 vorgesehen ist. Danach ist es möglich, daß der jeweilige Ladezustand der Hörgerätebatterie ebenfalls Berücksichtigung bei der Erzeugung der Ausgangssignale 11 der neuronalen Struktur 5 findet.Finally, the hearing device can also be characterized in that a device 15 which monitors the state of charge of the hearing device battery, not shown, is additionally provided as a means for detecting system states of the hearing device 1. Thereafter, it is possible that the respective state of charge of the hearing aid battery is also taken into account when generating the output signals 11 of the neural structure 5.

Bei den bekannten sogenannten Mehrkanalgeräten, d.h. bei Hörgeräten mit mehreren Frequenzkanälen, werden nach der Erfindung die Signale 8 aus den von den einzelnen Kanälen gebildeten Signalpfaden abgegriffen. Wie in Figur 3 gezeigt ist, werden die Signale 8 aus den Signalpfaden und die Ausgangssignale 14 der Mittel 13, 13' zur Erfassung von Systemzuständen des Hörgerätes, z.B. durch Gleichrichtung, Bildung geeigneter zeitlicher Mittelwerte sowie eventuell von deren Ableitungen aufbereitet. In der Signalaufbereitung - Modul 9 - werden aus wenigstens einer Eingangsgröße, z.B. Signale 8, 14, durch eine Komponente 16 zur Gleichrichtung und/oder eine Komponente 17 zur Mittelwertbildung (Bildung eines zeitlichen Mittelwertes) und/oder eine Komponente 18 zur zeitlichen Ableitung (Ableitungsblock d/dt) aus den Signalen 8, 14 aufbereitete Signale 10, 10', 10'' gewonnen, die der neuronalen Struktur 5 zugeführt werden. Gleichermaßen können die Signale 14 auch direkt der neuronalen Struktur zugeführt werden (Figur 2).In the known so-called multi-channel devices, i.e. in hearing aids with several frequency channels, according to the invention the signals 8 are tapped from the signal paths formed by the individual channels. As shown in Figure 3, the signals 8 from the signal paths and the output signals 14 of the means 13, 13 'for detecting system states of the hearing aid, e.g. prepared by rectification, formation of suitable averages over time and possibly from their derivations. In signal processing - module 9 - at least one input variable, e.g. Signals 8, 14, signals 10 processed by a component 16 for rectification and / or a component 17 for averaging (forming a time average) and / or a component 18 for time derivation (derivation block d / dt) from the signals 8, 14, 10 ', 10' 'which are fed to the neural structure 5. Likewise, the signals 14 can also be fed directly to the neural structure (FIG. 2).

Anhand der Figuren 4-10 werden Beispiele zur Realisierung der neuronalen Struktur beschrieben.Examples for realizing the neural structure are described with reference to FIGS. 4-10.

Neuronale Strukturen bestehen aus vielen gleichartigen Elementen bzw. Neuronen 19. Die Funktion der neuronalen Struktur als Ganzes hängt im wesentlichen von der Art der Verschaltung dieser Neuronen untereinander ab.Neural structures consist of many similar elements or neurons 19. The function of the neural structure as a whole essentially depends on the way in which these neurons are interconnected.

Figur 4 zeigt das Blockschaltbild eines einzelnen Neurons 19. Das Neuron erzeugt das Ausgangssignal aj(t+ΔT) zum Zeitpunkt t+ΔT aus theoretisch beliebig vielen Eingangssignalen ei(t) zum Zeitpunkt t. Seine Funktion läßt sich in drei Grundfunktionen zerlegen:

  • Propagierungsfunktion U:u(t)=Σe i (t)*w i
    Figure imgb0001

    Die Ausgangsgröße dieser Funktion ist die Summe aller, jeweils mit dem individuellen Faktor wi multiplizierten Eingangssignale.
  • Aktivierungsfunktion V:v(t)=f(u(t))
    Figure imgb0002

    Im allgemeinen Fall geht in die Ausgangsgröße auch deren eigene Vorgeschichte ein. In vielen Fällen kann hierauf jedoch verzichtet werden. v(t) zum Zeitpunkt t=t₀ ist dann nur noch eine Funktion von u(t) zum Zeitpunkt t=t₀.
  • Ausgangsfunktion W:w(t)
    Sie nimmt eine Schwellenwertbildung vor. Dabei sind gemäß Figur 5 zwei grundsätzliche Arten der Schwellenwertbildung möglich.
FIG. 4 shows the block diagram of an individual neuron 19. The neuron generates the output signal a j (t + ΔT) at time t + ΔT from theoretically any number of input signals e i (t) at time t. Its function can be broken down into three basic functions:
  • Propagation function U: u (t) = Σe i (t) * w i
    Figure imgb0001

    The output variable of this function is the sum of all input signals multiplied by the individual factor w i .
  • Activation function V: v (t) = f (u (t))
    Figure imgb0002

    In the general case, the output variable also includes its own history. In many cases this can be dispensed with. v (t) at time t = t₀ is then only a function of u (t) at time t = t₀.
  • Output function W: w (t)
    It creates a threshold value. According to FIG. 5, two basic types of threshold value formation are possible.

Nach Figur 5a stellt der Verlauf der Ausgabefunktion W eine Sprungfunktion am Schwellenwert s dar.According to FIG. 5a, the course of the output function W represents a step function at the threshold value s.

Nach den Figuren 5b und 5c besitzt die Ausgabefunktion W einen stetigen Verlauf um den Schwellenwert s. In Figur 5b ist ein stetiger, sogenannter sigmoider Verlauf der Ausgangsgröße mit Begrenzung auf einen maximalen und einen minimalen Ausgangswert dargestellt. Eine häufig verwendete Kennlinie ist hierbei das Sigmoid: w(t)=1/(1+exp(-(v(t)-s)))

Figure imgb0003
. Figur 5c zeigt einen linearen Verlauf im Übergangsbereich.According to FIGS. 5b and 5c, the output function W has a continuous course around the threshold value s. FIG. 5b shows a continuous, so-called sigmoid curve of the output variable with limitation to a maximum and a minimum output value. A frequently used characteristic is the sigmoid: w (t) = 1 / (1 + exp (- (v (t) -s)))
Figure imgb0003
. FIG. 5c shows a linear course in the transition area.

Die Signale, welche von der neuronalen Struktur verarbeitet werden, können als Spannungssignale, Stromsignale oder als frequenzvariable Impulssignale ausgeführt sein. Im letzteren Fall muß das Signal eventuell an manchen Stellen der neuronalen Struktur mit Hilfe geeigneter Schaltungen in ein kontinuierliches Strom- oder Spannungssignal und wieder zurück umgewandelt werden.The signals which are processed by the neural structure can be designed as voltage signals, current signals or as frequency-variable pulse signals. In the latter In this case, the signal may have to be converted into a continuous current or voltage signal and back again at some points in the neural structure with the aid of suitable circuits.

Figur 6 zeigt die beispielhafte Verschaltung von drei Neuronen 19 zur typischen Struktur eines einlagigen rückgekoppelten Netzes mit den Eingängen ei(t) und den Ausgängen aj(t+ΔT).FIG. 6 shows the exemplary connection of three neurons 19 to the typical structure of a single-layer feedback network with the inputs e i (t) and the outputs a j (t + ΔT).

Figur 7 zeigt beispielhaft die Struktur eines mehrlagigen rückkopplungsfreien Netzes. Je nach zu implementierender Funktion der neuronalen Struktur ist die eine oder andere Netzstruktur anzuwenden. Auch Mischformen aus beiden Strukturen sind dabei möglich.FIG. 7 shows an example of the structure of a multilayer feedback-free network. Depending on the function of the neural structure to be implemented, one or the other network structure must be used. Mixed forms of both structures are also possible.

Die Funktion einer neuronalen Struktur im Ganzen wird im wesentlichen von der Netzstruktur und von den Gewichtungsfunktionen der Eingangssignale an jedem Neuron 19 bestimmt. Diese Parameter können durch die schaltungstechnische Realisierung fest eingestellt werden, wenn ein immer gleichbleibendes Verhalten erwünscht ist. Soll dagegen eine Veränderung des Verhaltens möglich sein, so sind einige oder alle dieser Parameter programmierbar auszuführen. Ihre jeweiligen Werte müssen dann in einem Konfigurationsspeicher bzw. Datenträger 6 gespeichert werden. Hierbei können die einzelnen Speicherelemente in konzentrierter Form angeordnet sein oder lokal dem jeweiligen Neuron zugeordnet sein.The function of a neural structure as a whole is essentially determined by the network structure and by the weighting functions of the input signals on each neuron 19. These parameters can be permanently set through the implementation in terms of circuitry if constant behavior is desired. If, on the other hand, a change in behavior should be possible, some or all of these parameters must be programmable. Their respective values must then be stored in a configuration memory or data carrier 6. The individual memory elements can be arranged in a concentrated form or locally assigned to the respective neuron.

Die Modifikation der gespeicherten Parameter kann entweder durch externes Programmieren der Speicherelemente geschehen und/oder durch einen in der Schaltung implementierten Algorithmus. Hierbei ist auch die Modifikation während des laufenden Betriebs der neuronalen Struktur möglich.The stored parameters can be modified either by external programming of the memory elements and / or by an algorithm implemented in the circuit. Modification is also possible during the ongoing operation of the neural structure.

Figur 8 zeigt ein Beispiel für die schaltungstechnische Realisierung eines einlagigen rückgekoppelten Netzes. Als Schwellenelemente wirken Verstärker 24 mit komplementären Ausgängen. Die Gewichtung der Verbindungen (Synapsen) zwischen den Aus- und Eingängen der Neuronen erfolgt über die Leitwerte Rij. Die Addition der Eingangssignale für jedes Neuron (Ströme I ij =U i /R ij

Figure imgb0004
) geschieht in den Schaltungsknoten am Eingang eines jeden Verstärkers. Die Ausgangssignale der Verstärker und damit der neuronalen Struktur sind die Spannungssignale Ui. Mit e1 bis e4 sind die Eingänge der Schaltung und mit a1 bis a4 sind invertierende und nichtinvertierende Ausgänge der Schaltung bezeichnet.Figure 8 shows an example of the circuitry implementation of a single-layer feedback network. Amplifiers 24 with complementary outputs act as threshold elements. The connections (synapses) between the outputs and inputs of the neurons are weighted using the guide values R ij . The addition of the input signals for each neuron (currents I. ij = U i / R ij
Figure imgb0004
) happens in the circuit nodes at the input of each amplifier. The output signals of the amplifiers and thus the neural structure are the voltage signals U i . E1 to e4 denote the inputs of the circuit and a1 to a4 denote inverting and non-inverting outputs of the circuit.

Figur 9 zeigt eine mögliche schaltungstechnische Realisierung einer Synapse (gewichteter Eingang eines Neurons) mit programmierbarer Verbindungsstärke. Hierbei sind nur die Verbindungsstärken +1, -1 und 0 möglich und die von dieser Synapse zu übertragenden Signale können nur die logischen Werte 0 und 1 annehmen. Sind beide Speicherzellen 25, 26 so programmiert, daß sie den jeweiligen zugehörigen Schalttransistor 27 bzw. 28 sperren, so ist der Ausgang a unabhängig vom Eingang e; die Synapse stellt also eine Unterbrechung dar (Verbindungsstärke 0). Ist dagegen die Speicherzelle 25 so programmiert, daß sie den Schalter schließt und die Speicherzelle 26 so, daß sie den zugehörigen Schalter öffnet, so fließt aus dem Ausgang a dann ein Strom (logisch 1), wenn der Eingang logisch 1 ist, und kein Strom (logisch 0), wenn der Eingang logisch 0 ist. Die Synapse wirkt also als Verbindung der Stärke +1. Sind beide Speicherzellen 25, 26 hierzu invers programmiert, so ergibt sich das inverse logische Verhalten. Die Synapse wirkt dann als Verbindung der Stärke -1. Vdd gibt in der Zeichnung den Schaltungsanschluß zur Versorgungsspannung an.FIG. 9 shows a possible circuit implementation of a synapse (weighted input of a neuron) with programmable connection strength. Only the connection strengths +1, -1 and 0 are possible and the signals to be transmitted from this synapse can only assume the logical values 0 and 1. If both memory cells 25, 26 are programmed so that they block the respective associated switching transistor 27 or 28, output a is independent of input e; the synapse therefore represents an interruption (connection strength 0). If, on the other hand, the memory cell 25 is programmed to close the switch and the memory cell 26 to open the associated switch, then a current (logic 1) flows from the output a when the input is logic 1, and no current (logic 0) if the input is logic 0. So the synapse acts as a connection of strength +1. If both memory cells 25, 26 are programmed inversely for this purpose, the inverse logic behavior results. The synapse then acts as a connection of strength -1. V dd indicates the circuit connection to the supply voltage in the drawing.

Figur 10 zeigt eine mögliche Realisierung einer programmierbaren Synapse mit variabler Verbindungsstärke. Sie arbeitet nach dem Prinzip des Multiplizierers. Die Stärke der synaptischen Verbindung wird als Differenz zweier analoger Spannungswerte auf zwei Kapazitäten 29, 30 gespeichert. Das Ausgangssignal (Strom Iout) ergibt sich als Produkt des Eingangssignals (Spannung Vin) multipliziert mit der auf den Kapazitäten gespeicherten Spannungsdifferenz ( V w =V w+ -V w-

Figure imgb0005
). Werden die Spannungen Vw+ und Vw- auf den Floating Gates von entsprechenden EEPROM-Transistoren gespeichert, so ist auch eine dauerhafte Speicherung der Synapsenstärke möglich.FIG. 10 shows a possible implementation of a programmable synapse with variable connection strength. she works on the principle of the multiplier. The strength of the synaptic connection is stored as the difference between two analog voltage values on two capacitors 29, 30. The output signal (current I out ) is the product of the input signal (voltage V in ) multiplied by the voltage difference stored on the capacitors ( V w = V w + -V w-
Figure imgb0005
). If the voltages V w + and V w- are stored on the floating gates of corresponding EEPROM transistors, permanent storage of the synapse strength is also possible.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist anhand des Blockschaltbildes nach Figur 11 schematisch dargestellt, wobei eine Kombination des Fuzzy-Logik-Prinzips mit dem Prinzip der neuronalen Strukturen vorgesehen ist. Beispielsweise kann Fuzzy-Logik dazu verwendet werden, die Eingangsgrößen der neuronalen Struktur nach bestimmten vorgebbaren Regeln aufzubereiten. Auch können explizit vorgebbare Anteile des Regelverhaltens als Fuzzy-Logik realisiert werden, während zusätzliche und nicht explizit formulierbare Anteile, z.B. im laufenden Betrieb erlernte Anteile des Regelverhaltens, von der neuronalen Struktur realisiert werden. In letzterem Fall ergäbe sich dann bevorzugt eine Parallelschaltung dieser beiden Komponenten des Reglers. Beiden Komponenten kann wiederum ein Speicher mit Konfigurationsinformation zugeordnet sein, der das Verhalten der jeweiligen Komponente bestimmt. Die prinzipielle Funktionsweise sowie eine mögliche schaltungstechnische Realisierung der für die Fuzzy-Logik notwendigen Funktionen Fuzzyfizierung, Inferenzbildung und Defuzzyfizierung ist in der europäischen Patentanmeldung 94104619.5 beschrieben.A further development of the invention is shown schematically on the basis of the block diagram according to FIG. 11, a combination of the fuzzy logic principle and the principle of neural structures being provided. For example, fuzzy logic can be used to prepare the input variables of the neural structure according to certain predefinable rules. Parts of the control behavior that can be specified explicitly can also be implemented as fuzzy logic, while additional parts that cannot be formulated explicitly, e.g. Parts of the control behavior learned during operation can be realized by the neural structure. In the latter case, these two components of the controller would then preferably be connected in parallel. A memory with configuration information, which determines the behavior of the respective component, can in turn be assigned to both components. The principle of operation and a possible circuitry implementation of the functions fuzzy logic, inference formation and defuzzification necessary for the fuzzy logic is described in European patent application 94104619.5.

Wesentliche Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den verbesserten Möglichkeiten beim Einstellen der gewünschten Regelcharakteristik, unter anderem durch Einbringen von nichtlinearen Anteilen. Ferner durch eine kontinuierliche Optimierung der Regelcharakteristik durch "Lernen" im laufenden Betrieb und schließlich durch einfaches und genau definiertes Miteinbeziehen von unterschiedlichen Eingangsgrößen in die Regelcharakteristik, z.B. von Größen, welche den Zustand des Gesamtsystems charakterisieren.Significant advantages of the invention result from the improved possibilities when setting the desired control characteristic, inter alia by introducing non-linear components. Furthermore, through continuous optimization of the control characteristics through "learning" in the current Operation and finally by simple and precisely defined inclusion of different input variables in the control characteristic, for example of variables that characterize the state of the overall system.

Claims (16)

Hörgerät(1) mit einem in seinen Übertragungseigenschaften zwischen Mikrofon (2) und Hörer (3) auf verschiedene Übertragungscharakteristika einstellbaren Verstärker- und Übertragungsteil (4), dadurch gekennzeichnet, daß im Verstärker- und Übertragungsteil (4) Regelfunktionen vorgesehen sind, die ganz oder teilweise nach dem Prinzip der neuronalen Strukturen (5) realisiert sind.Hearing aid (1) with an amplifier and transmission part (4) adjustable in its transmission properties between microphone (2) and receiver (3) to different transmission characteristics, characterized in that control functions are provided in the amplifier and transmission part (4) which are entirely or are partially implemented according to the principle of neural structures (5). Hörgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einem Signalpfad zwischen Mikrofon (2) und Hörer (3) wenigstens ein automatischer Verstärkungsregler (31) - AGC = automatic gain control - zur individuellen Anpassung des Dynamikbereiches eines Eingangssignals an einen eingeschränkten Dynamikbereich des Hörbehinderten vorgesehen und diesem Verstärkungsregler ein Regler (5') nach dem Prinzip der neuronalen Strukturen zugeordnet ist.Hearing aid according to claim 1, characterized in that at least one automatic gain control (31) - AGC = automatic gain control - for individually adapting the dynamic range of an input signal to a restricted dynamic range of the hearing impaired person in at least one signal path between the microphone (2) and the receiver (3) provided and this gain controller is assigned a controller (5 ') based on the principle of the neural structures. Hörgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärker- und Übertragungsteil eine Begrenzerschaltung (PC, Peak-Clipping) und/oder eine automatische Lautstärkeregelung aufweist, der ein Regler nach dem Prinzip der neuronalen Strukturen zugeordnet ist.Hearing aid according to claim 1, characterized in that the amplifier and transmission part has a limiter circuit (PC, peak clipping) and / or an automatic volume control, which is assigned a controller based on the principle of neural structures. Hörgerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Mehrkanal-Hörgerät in den einzelnen Frequenzkanälen einstellbare Verstärker- und Übertragungsteile vorgesehen und diesen Regler nach dem Prinzip der neuronalen Strukturen zugeordnet sind.Hearing aid according to claims 1 to 3, characterized in that in the case of a multi-channel hearing aid, adjustable amplifier and transmission parts are provided in the individual frequency channels and these controllers are assigned according to the principle of neural structures. Hörgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regler (5') nach dem Prinzip der neuronalen Strukturen ein Datenträger (6) zugeordnet ist, wobei aus dem Signalpfad aus einer oder mehreren Abgriffstellen (7) Signale (8) abgegriffen und einem Modul (9) zur Signalaufbereitung zugeführt werden und wobei die aufbereiteten Signale (10, 10', 10'') der neuronalen Struktur (5) zuführbar sind, welche Steuersignale (11) erzeugt, die die Verarbeitung der zu regelnden Größe (Nutzsignale) beeinflussen.Hearing aid according to one of claims 1 to 4, characterized in that a data carrier (6) is assigned to the controller (5 ') according to the principle of neural structures, with one or more of the signal path Tapping points (7) signals (8) are tapped and fed to a module (9) for signal processing, and the processed signals (10, 10 ', 10'') can be fed to the neural structure (5) which generates control signals (11), that affect the processing of the variable to be controlled (useful signals). Hörgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (13) zur Erfassung von Systemzuständen des Hörgerätes (1) vorgesehen sind, deren Ausgangssignale (14) dem Modul (9) zur Signalaufbereitung und/oder der neuronalen Struktur (5) zuführbar sind, wobei diese Ausgangssignale bei der Erzeugung der Steuersignale (11) berücksichtigbar sind.Hearing aid according to one of claims 1 to 5, characterized in that means (13) are provided for detecting system states of the hearing aid (1), the output signals (14) of which are sent to the module (9) for signal processing and / or the neuronal structure (5) can be supplied, these output signals being taken into account when generating the control signals (11). Hörgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel (13) zur Erfassung von Systemzuständen des Hörgerätes (1) vom Hörgeräteträger betätigbare Stellelemente, wie Schalter, Taster, Potentiometer od.dgl., vorgesehen sind.Hearing aid according to claim 6, characterized in that actuating elements, such as switches, buttons, potentiometers or the like, which can be actuated by the hearing aid wearer, are provided as means (13) for detecting system states of the hearing aid (1). Hörgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel (13, 13')zur Erfassung von Systemzuständen des Hörgerätes (1) eine den Ladezustand der Hörgerätebatterie überwachende Einrichtung (15) vorgesehen ist.Hearing aid according to claim 6, characterized in that a device (15) monitoring the state of charge of the hearing aid battery is provided as means (13, 13 ') for detecting system states of the hearing aid (1). Hörgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Modul (9) zur Signalaufbereitung Komponenten zur Gleichrichtung (16) und/oder zur Mittelwertbildung (17) und/oder zur zeitlichen Ableitung (18) umfaßt.Hearing aid according to one of claims 1 to 8, characterized in that the module (9) for signal conditioning comprises components for rectification (16) and / or for averaging (17) and / or for time derivation (18). Hörgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Datenträger (6), der der neuronalen Struktur (5) zugeordnet ist, Konfigurationsinformation für die neuronale Struktur abgespeichert ist.Hearing aid according to one of claims 1 to 9, characterized in that in the data carrier (6) which is assigned to the neural structure (5), Configuration information for the neural structure is stored. Hörgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die neuronale Struktur (5) entweder als einlagig rückgekoppeltes Netz (Fig. 6) oder als mehrlagig rückkopplungsfreies Netz (Fig. 7) oder als Mischform aus beiden Netzstrukturen ausgeführt ist.Hearing aid according to one of claims 1 to 10, characterized in that the neural structure (5) is designed either as a single-layer feedback network (Fig. 6) or as a multi-layer feedback-free network (Fig. 7) or as a mixed form of both network structures. Hörgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtungsfunktionen am Eingang aller Neuronen durch die Schaltungsstruktur fest vorgegeben sind.Hearing aid according to one of claims 1 to 11, characterized in that the weighting functions at the input of all neurons are fixed by the circuit structure. Hörgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtungsfunktionen am Eingang aller Neuronen durch ein externes Steuergerät programmierbar ausgeführt sind, wobei die Programmierdaten in einem gemeinsamen Datenträger (6) oder die jeweiligen Programmierdaten im einzelnen, den Neuronen zugeordneten Teilspeichern gespeichert sind.Hearing aid according to one of claims 1 to 11, characterized in that the weighting functions at the input of all neurons are designed to be programmable by an external control device, the programming data being stored in a common data carrier (6) or the respective programming data being stored individually in the partial memories assigned to the neurons . Hörgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtungsfunktionen am Eingang aller Neuronen durch einen in der Schaltungsstruktur implementierten Algorithmus zu bestimmten Zeitpunkten oder fortlaufend modifizierbar sind.Hearing aid according to one of claims 1 to 11, characterized in that the weighting functions at the input of all neurons can be modified at certain times or continuously by an algorithm implemented in the circuit structure. Hörgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (5') nach dem Prinzip der neuronalen Strukturen zusätzliche Funktionsteile (20) umfaßt, welche nach dem Prinzip der Fuzzy-Logik arbeiten.Hearing aid according to one of claims 1 to 14, characterized in that the controller (5 ') according to the principle of neural structures comprises additional functional parts (20) which operate according to the principle of fuzzy logic. Hörgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Signalpfad zwischen dem Mikrofon (2) und dem Hörer (3) abgegriffenen Signale (8) über die Signalaufbereitung (9) und über das Fuzzy-Logik-System (20) dem Regler (5') nach dem Prinzip der neuronalen Strukturen zugeführt werden.Hearing aid according to claim 15, characterized in that between the signal path signals (8) picked up from the microphone (2) and the receiver (3) via the signal conditioning unit (9) and via the fuzzy logic system (20) to the controller (5 ') according to the principle of the neural structures.
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