JP5757679B2 - 聴覚システムのための無線ネットワークプロトコル - Google Patents

Description

本発明は、聴覚装置を備えた聴覚システムに関する。その聴覚装置は、その聴覚装置と無線ネットワーク内の他の装置との間の無線データ通信のための受信器および送信器と、その無線ネットワークのプロトコルに従って無線データ通信を制御するように適合されている通信制御装置とを備える。特に本発明は、その聴覚装置を、無線ネットワーク内の他の装置と同期させる方法に関する。

国際特許公開ＷＯ２００４／１１００９９号は、プロトコルが簡潔であり、それゆえに、必要なコードの量が少なく、動作中の電力消費量が少ない通信プロトコルを有する、補聴器の無線ネットワークを開示する。さらに、その獲得時間（acquisition time）は短く、そしてその遅延（latency）も短い。

その開示された補聴器は、複数の他の装置と通信するためにその補聴器を無線ネットワークと相互接続するためのトランシーバと、その通信プロトコルに従ってそのネットワークを通してのデータ交換を制御するように適合されている通信制御装置とを備える。

開示されている一実施形態では、そのトランシーバと通信制御装置は、時分割多元接続(ＴＤＭＡ)方式 に従って動作する。時分割多元接続方式では、時間が番号付きタイムスロットに分割され、かつネットワーク内の異なる装置は、通信、例えばデータの受信を、それぞれ特定のタイムスロットにおいて行う。

国際特許公開ＷＯ２００７／１０４３０８号は、信号を無線受信する通信回路を備えた補聴器を開示する。その補聴器は、そのタイムスロットの前に必要なマージンをとって、ネットワークからのデータの受信を開始し、次いで第１のデータが実際に受信されるまでの遅れ時間（delay）、すなわち受信データフレームの開始が検出されるまでの遅れ時間を測定し、次いでその遅れ時間を記録する。タイムスロットが次に出現した時、受信の開始は、前のタイムスロットでの受信中に測定した遅れ時間に従って調節され、すなわち進められたり遅らされたりする。

一般的に、聴覚装置では、例えば補聴器のようなものでは、ある限られた電力量だけが電源から利用できる。例えば、補聴器では、電力は、一般的には従来のＺｎＯ_２電池から供給される。

しかしながら、無線通信回路は、データの受信中と送信中のいずれにおいても、かなりの電力量を必要とする。

本無線ネットワークのプロトコルは、限られた電力供給能力を備える聴覚装置の中へ、そのような無線通信回路を組み入れることを可能とする。

本発明の第１の態様によれば、その第１の聴覚装置を備えている聴覚システムが提供される。その第１の聴覚装置は、無線ネットワーク内の他の装置との間で無線データ通信を行うための第１の受信器を有する。その第１の聴覚装置はさらに、その無線ネットワークのプロトコルに従って無線データ通信を制御するように適合された第１の通信制御装置を有していてもよい。その無線ネットワークのプロトコルに従って、他の装置の第２の送信器は、フレーム内の複数のタイムスロットのうちの特定の１つのタイムスロットにおいて、無線データを送信するように制御され、その第１の聴覚装置の第１の受信器は、繰り返して、活性化された（activated）時間枠（time period）内ではデータの受信が可能とされ、不活性化された（de-activated）時間枠内ではデータの受信が不可能とされる。好ましくは、その第１の通信制御装置は、さらに、データ送信用のタイムスロットと活性化された時間枠とが同時に重なるように、活性化された時間枠と不活性化された時間枠との合計時間が、一つのフレームの継続時間（duration）と異なるように、例えば長く調節することによって、その第１の聴覚装置をネットワーク内のもう一つの装置に同期させるように適合されている。

第１の通信制御装置は、その第１の聴覚装置が他の装置からのデータ受信を行うと、活性化された時間枠と不活性化された時間枠の合計時間を、一つのフレームの時間に等しく調節するようにさらに適合されていてもよい。

本発明の第２の態様によれば、無線ネットワーク内の複数の装置の間の通信方法が提供される。この方法は、
フレーム内の複数のタイムスロットから選択された一つのタイムスロットで、その無線ネットワークに接続された第１の装置からデータを無線送信するステップと、
第２の装置について、活性化された時間枠内ではデータ受信を可能とし、不活性化された時間枠内ではデータ受信を不可能とするステップと、
データ送信のためのタイムスロットと活性化された時間枠とが同時に重なるようにするために、活性化された時間枠と不活性化された時間枠の合計時間が、一つのフレームの継続時間とは異なるように調節することによって、例えば長く調節することによって、その無線ネットワーク内で、その第２の装置を第１の装置に同期させるステップとを備えている。

本聴覚システムと方法は、ネットワーク内の複数の装置、例えば、聴覚装置、遠隔制御器、調整装置、携帯電話、メディアプレーヤ、ヘッドセット、ドアベル、警報システム、テレコイルリプレイスメント（tele coil replacement）のような放送システム等々の相互接続を可能とする。

その聴覚装置は、補聴器、耳鳴り緩和装置、耳鳴り治療装置、ノイズ抑制装置など、あるいは、そのような装置の二つかそれ以上の組み合わせであってもよい。

聴覚装置の受信器と送信器は、ノルディックセミコンダクタ（Nordic Semiconductor）社のラジオチップ「nRF24l01」のようなラジオチップの中に備えられてよい。しかしながら、このタイプのラジオチップは、送信時と受信時の両方において、かなりの量の電流を消費する。従来のＺｎＯ_２電池は、ある限られた時間枠しか、概して１ミリ秒しか、必要な電流量を供給できるにすぎない。必要とされる電流量の連続供給は、デジタル信号処理回路が適切に動作することを停止する電圧以下に供給電圧を低下させる。さらに、ＺｎＯ_２電池は、通信中にラジオチップに電流を供給した後に、復旧するための時間を必要とする。一般的に、そのラジオチップのデューティサイクル、すなわち、ラジオのターンオン時間とターンオフ時間との合計時間に対するラジオのターンオン時間の百分率は、１０％より小さく保持されなければならない。

本ネットワークプロトコルによれば、ネットワーク内のすべての装置が、いつ送信し、いつ受信するかを知るために、ネットワーク内で装置は同期されている。さらに、受信と送信は、短いバーストで実行される。

このように、本無線ネットワークプロトコルによれば、補聴器のような聴覚装置は、例えば従来のＺｎＯ_２電池によって十分に供給できる低い電力消費量でのデータ通信が可能となる。

一実施形態では、受信器と通信制御装置は、周波数多様化方式あるいはスペクトラム拡散方式によって動作し、すなわち、その無線ネットワークで利用される周波数の範囲は、多数の周波数チャネルに分割され、そしてデータ通信は、送信がその周波数の範囲全体にわたって分配されるように、予め決められた方式によって、チャネルを切り換える。

好ましくは、ネットワーク内の装置が、ネットワークの履歴に頼ることなく、任意の時点においてそのネットワークがどの周波数チャネルを使用するかを計算できるようにする、周波数ホッピングのアルゴリズムが提供される。例えば、現在の周波数チャネル番号に基づき、疑似乱数発生器が次の周波数チャネル番号を計算する。これはそのネットワーク内で、ある一つの新しい装置の同期を可能とし、例えば、その新しい装置は、そのネットワーク内で既に接続されている装置と同一の疑似乱数発生器を備えている。したがって、獲得中に現行の周波数チャネル番号を受信すれば、その新しい装置は、そのネットワーク内の他の装置と同じ次の周波数チャネル番号を計算する。

スペクトラム拡散方式に従って動作しているネットワークでは、その通信はノイズに対して低い感度を有する。それは、ノイズは一般的に特定の周波数チャネルに存在しており、通信は、短い時間枠で、特定の周波数チャネルで実行され、その後、通信は別の周波数チャネルに切り換えられるからである。

さらに、いくつかのネットワークが近接して共存してよい。例えば、２人以上の聴覚装置の使用者が、ネットワークの混信無しで、同じ部屋に居ることができる。というのは、２つのネットワークが１つの特定の周波数チャネルを同時に使う確率は非常に低いからである。同様に、その聴覚装置のネットワークは、同じ周波数バンドを使用する他の無線ネットワーク、ブルートゥース（Bluetooth（登録商標））ネットワーク、あるいは他の無線ローカルエリアネットワークと共存していてもよい。本発明による聴覚装置は、両耳補聴器システムに組み込まれることが好ましく、２つの補聴器は、例えば、オーディオ信号、信号処理パラメータ、信号処理プログラムの識別番号のような制御データ等々のようなデータのデジタル交換のために、無線ネットワークを通して相互接続され、任意に、他の装置、例えば遠隔制御装置のようなもの等と、相互接続される。

ネットワーク内の装置の受信器と送信器は、時分割多元接続 (ＴＤＭＡ) のフレーム構造に従って動作してよく、ここで時間は、一組の番号付きのタイムスロットを備えているフレームに分割される。ネットワーク内の異なる装置は、それぞれ特定のタイムスロットで通信を行う。従って、ネットワーク内で接続されている時、それらの装置のフレームは同期されている。

獲得（acquisition）とは、そのネットワーク内の他の装置とまだ同期されていない装置を同期させる過程である。確立されたネットワーク内では、一つの主装置が、同期のデータを、例えばリンク管理パッケージの中に含まれたデータを、ネットワーク内の他の装置、いわゆる従属装置らを主装置に同期させるために、規則正しく送信する。

ネットワークは１つ以上の主装置を備えてよく、例えば２つの主ネットワーク内に２つの主装置があってよく、そこでは、一方の装置がある時間枠内で主装置として動作し、そして他方の装置は他の時間枠内で主装置として動作する。このように、一方の装置は、一方の時間枠内では主装置として、他方の時間枠内では従属装置として動作してもよい。例えば、両耳聴覚システムのような２つの聴覚装置を備えた聴覚システムでは、その２つの聴覚装置は、交互に、そのネットワークの主装置として動作してもよい。好ましくは、その主装置は聴覚装置である。それはその聴覚装置の使用者は、ネットワークを使用する時、その聴覚装置を常に携帯するからである。

初期獲得は、新しいネットワークが確立される時に実行される。例えば二つの聴覚装置の電源が投入され、互いに同期を得るために獲得を実行し、それによってネットワークが確立する。それ以上の装置は、その聴覚装置によって実行された獲得と同様な方法で、もしくは異なる獲得方式に従って獲得を実行して、その確立されたネットワークに接続されてもよい。

好ましくは、新しい装置は、ネットワークによって自動的に認識され、そしてそのネットワークと相互接続される。

同期は、例えば、聴覚装置のターンオン、手動の同期の活性化で、自動的に周期的な同期の初期化、等で実行されてもよい。

ネットワーク内のどの装置も、それ自身の識別番号、例えば３２ビットの番号を有している。二人の使用者が、同一の識別を有する聴覚装置を所有する確率は無視できるので、世界で唯一の識別番号は必要ない。

聴覚システムは、２．４ＧＨｚの産業科学医療用(ＩＳＭ)のバンドで動作してもよい。そのＩＳＭバンドは、例えば１ＭＨｚ のバンド幅の８０個の周波数チャネルに分割されてよい。周波数ホッピングＴＤＭ方式が好ましい。獲得中、その周波数ホッピング方式は、より迅速に獲得するために、低減された数の周波数チャネル、例えば１６チャネル以下、好ましくは４から８チャネル、を備えていてもよい。その周波数チャネルが低減された組のチャネルは、獲得チャネルである。好ましくは、その獲得チャネルは、ネットワークで利用されている周波数バンド内にわたって均等に分配される。

１つのタイムスロットの継続時間は、例えば １２５０μｓ（ブルートゥース（登録商標）の最小のスロットの長さの２倍）であってよい。そのスロットは０から２５５まで番号が付けられている。

２５６個のスロット、つまり、スロット０からスロット２５５は、１つのフレームを構成する。フレームにも番号が付けられている。

スロットの長さの選択に影響する要因として、システムに必要なより短い遅延およびヘッダとＰＬＬロッキングに関する所望の小さいオーバーヘッドがある。好ましくは、スロットの長さは６２５μｓの倍数であり、本発明によるプロトコルを、ブルートゥース（登録商標）対応の装置で実施し易くなる（すなわち阻害しない）。

各スロット（スロット１２８を除く）は、特定の一装置による送信に使用され、ネットワーク内でのデータの衝突を防止する。どの従属装置も、スロット１２８で送信してよく、そのために、このスロットでは衝突が起こり得る。主装置は、タイミングの情報をスロット０で送信する。従属装置のスロットとフレームのカウンタは、ネットワークの主装置のそれぞれのカウンタと同期化される。

装置は、データを送信するのに、１つまたは２つ以上のスロットを使用してよい。スロットは、与えられた装置の製造中に割り付けられてもよく、獲得中に動的に割りつけられてもよい。好ましくは、割り付け表は主装置に記憶される。

獲得は、例えば、装置がスロット「０」のリンク管理パッケージを受信し、スロット「１２８」でそれに応答することが成功した時に、達成されてもよい。

聴覚装置の電力消費をより低くするように、その聴覚装置の受信器と送信器は、活性化される。すなわち、例えばそれらに対応する各々のタイムスロットにおいてのみターンオンするように、めいめい受信や送信のために動作することができる。さらに、ビットレートは次のようなシステム内で増減することができる。すなわち、低ビットの転送レートが必要な場合、トランシーバは、その短い時間内だけ活性であればよい。このようにして電力が節約できる。

装置がネットワークで動作できるように接続されるためには、そのタイミングが、ネットワーク内の他の装置に同期される必要があり、それによってそれらの装置の受信器と送信器の活性化（activation）と不活性化(deactivation)のタイミング、例えばターンオンとターンオフのタイミングが適切に同期され、そのネットワークに接続されている装置の間の通信が可能となる。

新しい装置は、獲得方式によってネットワークの主装置に同期されてもよく、その新しい装置は、その受信器をネットワークのフレームレートとは異なるレートで活性化し、それによって、その後にその新しい装置の受信器が、ネットワークの主装置からの同期データの送信中に活性化されてもよい。その主装置からの同期データを受信すると、その新しい装置のフレームタイミングがネットワークのフレームタイミングと一致するように同期され、その結果、その新しい装置の受信器の活性化レートがそのフレームレートと一致するように調節される。

この獲得方式は、実行中の電力消費が低く、そして速い。

電力供給の制限の無い装置は、単にネットワークの主装置からの同期データが受信されるまで受信器を活性化したままに保持することによって、ネットワークに同期させることができ、同期データの受信が単一のフレームの継続時間内に得られる。そのような装置、例えば遠隔制御器、調整装置、携帯電話、メディアプレーヤ、ヘッドセット、ドアベル、警報システム、放送システム等は、獲得中にそれらのフレームレートを変える必要が無い。

ネットワークプロトコルは、ネットワーク内２つ以上の主装置を受容することもできる。例えば、２つの聴覚装置は、交互にネットワークの主装置として動作してよく、それによって、一方の聴覚装置があるタイムスロットで主装置として動作し、そして他方の聴覚装置が他のタイムスロットで主装置として動作して、そしてはじめの聴覚装置は次のフレーム内の同じタイムスロットで再び主装置として動作する、という具合である。

好ましくは、両耳聴覚装置では、左耳の聴覚装置と右耳の聴覚装置の両方がネットワークの主装置である。２つの主ネットワークでは、２つの主装置は、２つの装置のいずれがそのネットワークの主装置になるかを交渉する仕事から開放される。このように、プログラムコードの節約と電力消費の節約が、２つの主装置において得られる。

周波数ホッピングを利用しているネットワークでは、装置の周波数ホッピングアルゴリズムもまた同期されねばならない。新しい装置は、獲得方式によってネットワークの主装置に同期されてもよく、ここでその新しい装置は、ネットワークの周波数ホッピングレートとは異なる周波数ホッピングレートで周波数ホッピングを実行し、それによってその後にその新しい装置によって受信に利用されている周波数チャネルが、ネットワーク主装置によって送信に利用されている周波数チャネルと少しの時間後に一致する。例えば、その主装置は、４個のチャネルの周波数チャネルジャンプの配列（sequence）:Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄを繰り返してよく、そして一方で、その新しい装置、例えば２つの主ネットワークの他の主装置は、獲得中に、その周波数チャネルの一つを再利用して、例えばチャネルＡを再利用して:Ａ−Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄで繰り返し、それによって、その後に、その主装置とその新しい装置は、同じ周波数チャネルで通信する。

同期すると、周波数ホッピングアルゴリズムは、獲得中よりも多くの周波数チャネルを含むより長い配列を発生する。

タイミングを制御するのに用いられるクロック信号の精度には限りが有り、無線ネットワークに接続された様々の装置は、完璧な精度でそのタイムスロットを同期できない。例えばそのネットワーク内で受信する参加者は、いつ受信を開始するかを、送信する参加者と同意できないかもしれない。これは、いくらかのマージンが必要であることを意味し、つまり、聴覚装置のネットワーク回路は、各々のタイムスロットよりも長い時間枠の間、電源が供給される必要があることを意味する。

より正確なタイミングによって電力消費は低くなるが、通常、この解決策は、嵩高の構成部品（水晶）を組み込む必要がある。

しかしながら、この通信制御装置は、受信器の活性化から実際のデータ受信までの遅れ時間を測定するようにさらに適合されていてもよい。すなわち受信されたデータフレームの開始が検知されてもよく、そしてその遅れ時間は記録されてよい。タイムスロットが次に出現した時、受信の開始は、前のタイムスロットの受信中に測定した遅れ時間に従って調節されてよく、すなわち進められたり遅れさせられたりしてよい。このようにして受信器の活性化時間を減らすことにより、電力消費を低くする。

本発明の上記およびその他の特徴と利点は、添付図面を参照して、その代表的な実施形態を詳細に説明することによって、当業者には、より明らかになるであろう。

聴覚システム無線ネットワークを模式的に図示する。 スロットとフレームを示す。 同期しているスロットタイミングを図示する。 ２つの聴覚装置の２つの主のスロットタイミングを図示する。 １つの聴覚装置の２つの主のスロットタイミングをより詳細に図示する。 本発明によるトランシーバと通信制御装置のブロック図である。

本発明の代表的実施態様を示す添付図面を参照して、以下に本発明をより十分に説明する。しかし、本発明は、異なる形態で実施できるため、本明細書に記載されている実施態様に限定されるとみなすべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が全く完全なものであり、本発明の範囲を当業者に完全に伝達するために提供するものである。以下、同じ参照番号は全て同じ要素を意味する。

聴覚装置無線ネットワークは、そのネットワーク内の複数の装置、聴覚装置、遠隔制御器、調整装置、携帯電話、メディアプレーヤ、ヘッドセット、ドアベル、警報システム、テレコイルリプレイスメント（tele coil replacement）のような放送システム等々の相互接続を可能とする。

図示された例では、その受信器と通信制御装置は、周波数多様化方式あるいはスペクトラム拡散方式によって動作し、すなわち、そのネットワークで利用される周波数の範囲は、多数の周波数チャネルに分割され、そして送信は、送信がその周波数の範囲全体にわたって分配されるように、予め決められた方式によって、チャネルを切り換える。ネットワーク内の装置が、ネットワークの履歴に頼ることなく、任意の時点においてそのネットワークがどの周波数チャネルを使用するかを計算できるようにする、周波数ホッピングのアルゴリズム、例えば、現在の周波数チャネル番号に基づき、疑似乱数発生器が次の周波数チャネル番号を計算するアルゴリズム、が提供される。これはそのネットワーク内で、ある一つの新しい装置の同期を可能とし、例えば、その新しい装置は、そのネットワーク内で既に接続されている装置と同一の疑似乱数発生器を備えている。したがって、獲得中に現行の周波数チャネル番号を受信すれば、その新しい装置は、そのネットワーク内の他の装置と同じ次の周波数チャネル番号を計算する。好ましくは、ネットワーク内の１つの装置が、そのネットワークの主装置として動作する。そのシステム内の他の装置は、その主装置のタイミングに同期し、そして好ましくは、その主装置は聴覚装置である。それはその聴覚装置の使用者は、ネットワークを使用する時、その聴覚装置を常に携帯するからである。

その通信がノイズに対して低い感度を有することは、スペクトラム拡散方式に従って動作するネットワークの利点である。それは、ノイズは一般的に特定の周波数チャネルに存在しており、通信は、短い時間枠で、特定の周波数チャネルで実行され、その後、通信は別の周波数チャネルに切り換えられることになるからである。

さらに、いくつかのネットワークが近接して共存してよい。例えば、２人以上の聴覚装置の使用者が、ネットワークの混信無しで、同じ部屋に居ることができる。というのは、２つのネットワークが１つの特定の周波数チャネルを同時に使う確率は非常に低いからである。同様に、その聴覚装置のネットワークは、同じ周波数バンドを使用する他の無線ネットワーク、ブルートゥース（登録商標）ネットワーク、あるいは他の無線ローカルエリアネットワークと共存していてもよい。本発明による聴覚装置は、両耳聴覚システムに組み込まれることが好ましく、２つの聴覚装置は、例えば、オーディオ信号、信号処理パラメータ、信号処理プログラムの識別番号のような制御データ等々のようなデータのデジタル交換のために、無線ネットワークを通して相互接続され、任意に、他の装置、例えば遠隔制御装置のようなもの等と、相互接続される。

ネットワーク内のどの装置も、それ自身の識別番号、例えば３２ビットの番号を有している。二人の使用者が、同一の識別を有する聴覚装置を所有する確率は無視できるので、世界で唯一の識別番号は必要ない。

好ましくは、新しい装置は、ネットワークによって自動的に認識され、そしてそのネットワークと相互接続される。

図１は、左耳補聴器と右耳補聴器を有する両耳補聴器を備えている聴覚システムを模式的に図示しており、これらの補聴器は各々、無線ネットワークと接続するためのトランシーバと通信制御装置とを有しており、その無線ネットワークは、その２つの補聴器を相互接続し、かつこれらの補聴器とこの無線ネットワーク内の複数の他の装置とを相互接続する。図１に示す例では、ドアベル、携帯電話、コードレス電話、テレビセット、そして調整装置などもその無線ネットワークに接続されている。

本発明の例示する実施形態は、 ２．４ＧＨｚの産業科学医療用(ＩＳＭ)のバンドで動作する。そのバンドは、バンド幅が１ＭＨｚ の周波数チャネルを８０個備えている。周波数ホッピングＴＤＭ方式を利用する。獲得中、その周波数ホッピング方式は、より迅速に獲得するために、低減された数の周波数チャネル、例えば１６チャネル未満であり、好ましくは８チャネル、を有している。その周波数チャネルが低減された組のメンバーは、獲得チャネルである。好ましくは、その獲得チャネルは、ネットワークで利用されている周波数バンド内にわたって均等に分配される。

そのプロトコルによると、図２に示したように、時間は、１２５０μｓ（ブルートゥース（登録商標）最小のスロットの長さの２倍）の長さを有する、いわゆるスロットに分割される。そのスロットは０から２５５まで番号が付けられている。

２５６個のスロット、つまり、スロット０からスロット２５５は、１つのフレームを構成する。フレームにも番号が付けられている。

スロットの長さの選択に影響する要因として、システムに必要なより短い遅延およびヘッダとＰＬＬロッキングに関する所望の小さいオーバーヘッドがある。好ましくは、スロットの長さは６２５μｓの倍数であり、本発明によるプロトコルを、ブルートゥース（登録商標）対応の装置で実施し易くなる（すなわち阻害しない）。

各スロット（スロット１２８を除く）は、特定の一装置による送信に使用され、ネットワーク内でのデータの衝突を防止する。どの従属装置も、スロット１２８で送信してよく、そのために、このスロットでは衝突が起こり得る。主装置は、タイミングの情報をスロット０で送信する。従属装置のスロットカウンタとフレームカウンタは、ネットワークの主装置のそれぞれのカウンタと同期化される。

装置は、データを送信するのに、１つまたは２つ以上のスロットを使用してよい。スロットは、与えられた装置の製造中に割り付けられてもよく、獲得中に動的に割りつけられてもよい。好ましくは、割り付け表は主装置に記憶される。

時分割多元接続（ＴＤＭＡ）のフレーム構造によって、ネットワーク内の装置は、時間が、番号が付けられたタイムスロットに分割されている協調タイムスケジュールに従ってデータの送信と受信を行い、そしてネットワーク内の異なる装置は、それぞれ特定のタイムスロットで、例えばデータ受信といった通信を行う。補聴器の電力消費を低減するため、その補聴器のトランシーバは、そのタイムスロット内でのみターンオンされる。さらに、ビットレートは次のようなシステム内で増減することができる。すなわち、低ビットの転送レートが必要な場合、トランシーバは、その短い時間内だけ活性であればよい。このようにして電力が節約できる。

装置がネットワークで動作できるように接続されるためには、そのタイミングが、ネットワーク内の他の装置に同期される必要があり、それによってそれらの装置の受信器と送信器のターンオンとターンオフのタイミングが適切に同期され、そのネットワークに接続されている装置の間の通信が可能となる。

新しい装置は、獲得方式によってネットワークの主装置に同期されてもよく、その新しい装置は、その受信器をネットワークのフレームレートとは異なるレートでターンオンし、それによって、その後にその新しい装置の受信器が、ネットワークの主装置からの同期データの送信中にターンオンされてもよい。その主装置からの同期データを受信すると、その新しい装置のフレームタイミングがネットワークのフレームタイミングと一致するように同期され、その結果、その新しい装置の受信器のターンオンレートがそのフレームレートと一致するように調節される。

このことはさらに図３に示されている。図３では、上方の図が、ネットワークの主装置の送信Ｔｘと受信Ｒｘを図示しており、下方の図が、新しい装置の送信と受信を示している。Ｔｆは、ネットワークのフレームレートを規定する主装置のフレームレートである。Ｔｏは、受信器のターンオンの継続時間である。図示された例では、同期データの送信の継続時間は Ｔｏ／２より少なく、そのため、新しい装置は、妥当な時間内に、同期データの受信のための受信器のターンオンと同期データ送信の十分な重なりが得られるようにするため、Ｔｆ−Ｔｏ／２のフレームレートで動作することができる。最悪の場合の同期のシナリオが図３に図示されており、ここでは、新しい装置の受信器（下方の図）が、主装置からの同期のデータの送信前に、ターンオフしている。この場合、送信と受信器のターンオンとの間の時間差は、１つのフレームの継続時間であるＴｆからＴｏを差し引いたものに等しい。受信器のターンオンの時間窓（time window）は、同期データ送信Ｔｘに向かって、各新しいフレームについてＴｏ／２だけ移動するので、同期が得られるまでに送信されるフレームの数は次のように得られる。

したがって、同期が得られるまでに必要な時間は次のようになる。

例えば、フレーム時間Ｔｆが１６ミリ秒であり、受信器のターンオン時間Ｔｏが１ミリ秒のネットワークにおいては、Ｔｓｙｎｃ＝４８０ミリ秒となる。

電力供給の制限の無い装置は、単にネットワークの主装置からの同期データが受信されるまで受信器をターンオンしたままに保持することによって、ネットワークに同期させることができ、同期データの受信が単一のフレームＴｆの継続時間内に得られる。そのような装置、例えば、遠隔制御器、調整装置、携帯電話、メディアプレーヤ、ヘッドセット、ドアベル、警報システム、放送システム等は、獲得中にそれらのフレームレートを変える必要が無い。

そのネットワークプロトコルはネットワーク内の２つの主装置を受容することもできる。これは、２つの聴覚装置の同期データの送Ｔｘと受信Ｒｘを示す図４に図示されており、
２つの聴覚装置の両方が交互にネットワークの主装置として動作し、それによって、一方の聴覚装置があるフレームで主装置として動作し、そして他方の聴覚装置が次のフレームで主装置として動作して、そしてはじめの聴覚装置はそのまた次のフレームで再び主装置として動作する、という具合である。これはさらに図５に図示されており、ここでは、ｔ＝０からｔ＝６の時間は、これ以降この配列が繰り返されるが、スーパーフレームと名付けられる。ｔ＝０からｔ＝３までの時間は、フレームあるいは主フレームと名付けられる。その主フレームの中で、一方の主装置は、送信あるいはデータを要求する権利を有し、他方の主装置は同じ権利を、スーパーフレームの後半、すなわちｔ＝３からｔ＝６まで、において有する。したがって、図５に図示された例のフレームとタイムスロットは下記に示すとおりである。

ｔ＝０からｔ＝６: スーパーフレーム
ｔ＝０からｔ＝３: フレーム ( 第１主装置の主フレーム )
ｔ＝３からｔ＝６: フレーム ( 第１主装置の従属フレーム )
ｔ＝ｘからｔ＝ｘ＋１: スロット ( ｘ≠０ およびｘ≠３に対するデータスロット )
ｔ＝０からｔ＝１: 第１主装置の同期スロット
ｔ＝３からｔ＝４: 第２主装置の同期スロット

好ましくは、両耳聴覚装置では、左耳の聴覚装置と右耳の聴覚装置の両方がネットワークの主装置である。２つの主ネットワークでは、２つの主装置は、２つの装置のいずれがそのネットワークの主装置になるかを交渉する仕事から開放される。このように、プログラムコードの節約と電力消費の節約が、２つの主装置において得られる。

周波数ホッピングを利用しているネットワークでは、装置の周波数ホッピングアルゴリズムもまた同期されねばならない。新しい装置は、獲得方式によってネットワークの主装置に同期されてもよく、ここでその新しい装置は、ネットワークの周波数ホッピングレートとは異なる周波数ホッピングレートで周波数ホッピングを実行し、それによってその後にその新しい装置によって受信に利用されている周波数チャネルが、ネットワーク主装置によって送信に利用されている周波数チャネルと少しの時間後に一致する。例えば、その主装置は、４個のチャネルの周波数チャネルジャンプの配列（sequence）:Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄを繰り返してよく、そして一方で、その新しい装置、例えば２つの主ネットワークの他の主装置は、獲得中に、その周波数チャネルの一つを再利用して、例えばチャネルＡを再利用して:Ａ−Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄで繰り返す。以下に、最悪の場合のシナリオにおける２つの聴覚装置の同期、すなわち獲得の３例を図示する。ここでは、一方の聴覚装置が、他方の聴覚装置が周波数チャネルＡの使用を開始した時に、周波数チャネルＡでの送信を完了している。

N = 4:
1) A A B C D A A B C D A A
2) B C D A B C D A B C D A

N = 5:
3) A A B C D E A A B C D E A A B C D E A A
4) B C D E A B C D E A B C D E A B C D E A

N = 6:
5) A A B C D E F A A B C D E F A A B C D E F A A B C D E F A A
6) B C D E F A B C D E F A B C D E F A B C D E F A B C D E F A

上記の例においては、同期するまでの期間の数 P は次のようになる。
P = (N - 2) N + N - 1
上式で N は、ジャンプ配列における周波数チャネルの数である。

従って、下記のとおりとなる。
P (N = 4) = 11
P (N = 5) = 19
P (N = 6) = 29
P (N = 7) = 41.

同期すると、周波数ホッピングアルゴリズムは、獲得中よりも多くの周波数チャネルを含むより長い配列を発生する。

図６は本発明のトランシーバと通信制御装置のブロック図である。図６はまた、ユニットに出入りする主要なデータフローを示す。データを受信すると、ＲＦチップインタフェイス１は、配置構成（configuration）のために、ＲＦチップにＳＰＩ指令を送る。そのＲＦチップインタフェイスは、ＲＦチップからデータストリームを受信する。

相関器２は、シンクワード（sync word）から、スロットとフレームのタイミングを抽出し、それによって残りの受信チェーン（receive chain）が同期化できる。このタイミングに基づき、ヘッダ抽出ブロック３が、パッケージのヘッダを分析して、スロット数とパッケージの長さを抽出する。ヘッダのどのようなエラーも報告される。データの逆白色化（de-whitening）ブロック４は、パッケージのデータを逆白色化する。次にそのデータは、直列／並列変換ブロック５によって、並列の１６ビットに変換される。そのパッケージのデータは、データバッファインタフェイス７によって、内部データバッファ６の中に記憶される。その結果、そのデータは、周辺バス（peripheral bus）を通して ＤＳＰインタフェイス８を経由して、 ＤＳＰにアクセス可能である。ＣＲＣチェックもまた、パッケージデータ９に実行できる。すべての内部配置構成の登録およびヘッダのチェックの結果、ＣＲＣのエラー等は、ＤＳＰインタフェイスを通してアクセス可能である。スロットとフレームのカウンタ１０ は、多数のハードウェアタイマ１１と同様に提供される。

制御装置状態機械（controller state machine）１２は、ベースバンドエンジン（base band engine）の全タイミングに応答可能である。

Ｇｏｌｄ符号発生器１３ は、シンクワードをプログラムするのに使用される Ｇｏｌｄ符号を発生して、ソフトウェアにハードウェア補助（hardware assistance）を提供する。

送信する際、そのＲＦチップインタフェイス１は、配置構成のために、ＲＦチップにＳＰＩ指令を送る。

ＤＳＰは、データのパッケージを、ＤＳＰインタフェイス ８を経由してデータバッファ６、７に書く。そのパッケージのデータは、データＣＲＣ発生ブロック９を経由して計算されたＣＲＣを有している。次いで、結合されたペイロード（payload）とＣＲＣのデータは、５で直列変換され、４で白色化（whitening）される。パッケージのヘッダはヘッダ発生ブロック３によって作られ、そのデータに追加される。完成されたパッケージは、ＲＦチップインタフェイス１によって、ＲＦチップに送られる。

本発明の好ましい実施態様とみなされるものを説明してきたが、本発明から逸脱することなく各種の変更と変形を実行できることは、当業者にとって、明らかであろう。

Claims (18)

1. 第１の聴覚装置を備えている聴覚システムであって、
   前記第１の聴覚装置は、
   前記第１の聴覚装置と無線ネットワーク内の他の装置との間の無線データ通信のための第１の受信器と、
   前記無線ネットワークのプロトコルに従って前記無線データ通信を制御するように適合された第１の通信制御装置とを有しており、
   前記プロトコルに従って、
   他の装置の第２の送信器は、フレーム内の複数のタイムスロットのうちの特定の１つのタイムスロットで無線データを送信するよう制御され、
   前記第１の聴覚装置の前記第１の受信器は、繰り返して、活性化された時間枠ではデータの受信が可能とされ、不活性化された時間枠ではデータの受信が不可能とされ、
   前記第１の通信制御装置は、前記データ送信用のタイムスロットと前記活性化された時間枠とが複数のフレームにわたる時間枠において無作為に同時に重なるようにするために、前記活性化された時間枠と前記不活性化された時間枠との合計時間を、一つのフレームの継続時間と異なるように調節することによって、前記第１の聴覚装置をネットワーク内の他の装置に対して同期させるようにさらに適合されており、
   前記第１の聴覚装置は、無線データ通信のために第１の送信器をさらに有しており、
   前記他の装置は、
   前記無線ネットワーク内で、前記第１の聴覚装置と第２の聴覚装置との間の無線データ通信のための、第２の受信器および第２の送信器と、
   前記無線ネットワークの前記プロトコルに従って、前記無線データ通信を制御するように適合されている第２の通信制御装置とを備えている、第２の聴覚装置であり、
   前記ネットワーク内で、第１の聴覚装置と第２の聴覚装置が同期すると、
   前記第１の通信制御装置と前記第２の通信制御装置は、前記ネットワーク内で同期データを交互に送信するように適合されており、それによって２つの主ネットワークが形成される、聴覚システム。
2. 前記第１の通信制御装置は、前記第１の聴覚装置が前記第２の聴覚装置からのデータの受信を行うと、前記活性化された時間枠と前記不活性化された時間枠の合計時間を一つのフレームの継続時間に等しく調整するようにさらに適合されている、請求項１に記載の聴覚システム。
3. 前記第１の通信制御装置は、前記データ送信用のタイムスロットと前記活性化された時間枠とが同時に重なるように、前記活性化された時間枠と前記不活性化された時間枠との合計時間を、前記一つのフレームの継続時間より長くなるように調節することによって、前記第１の聴覚装置を前記ネットワーク内の前記第２の聴覚装置に同期させるように適合されている、請求項１または２に記載の聴覚システム。
4. 前記第１の通信制御装置は、前記第１の受信器と前記第１の送信器を、複数の周波数チャネルのなかから選択されたチャネルで動作させるように制御するように適合されており、
   前記第２の通信制御装置は、前記第２の受信器と前記第２の送信器を、複数の周波数チャネルのなかから選択されたチャネルで動作させるように制御するように適合されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の聴覚システム。
5. 前記第１の通信制御装置と前記第２の通信制御装置の各々は、前記第１の受信器と送信器そして前記第２の受信器と送信器のそれぞれが、周波数ホッピング方式によって動作するようにさらに適合されている、請求項４に記載の聴覚システム。
6. 前記ネットワーク内の装置が、前記ネットワークの履歴に頼ることなく、任意の時点において前記ネットワークがどの周波数チャネルを使用するかを計算できるようにする、周波数ホッピングアルゴリズムが提供される、請求項５に記載の聴覚システム。
7. 前記ネットワーク内で、前記第１の聴覚装置が前記第２の聴覚装置と同期する前に、
   前記第１の通信制御装置は、第１の周波数ホッピングレートで周波数ホッピングを実行するように適合されており、
   前記第２の通信制御装置は、前記第１と第２の聴覚装置が同時に同じ周波数でデータ通信を実行するために、前記第１の周波数ホッピングレートとは異なった第２の周波数ホッピングレートを実行するように適合されている、請求項４〜６のいずれか一項に記載の聴覚システム。
8. 前記ネットワーク内で、前記第１の聴覚装置が前記第２の聴覚装置と同期した後に、
   前記第１と第２の通信制御装置は、同期周波数ホッピングを実行するように適合されている、請求項７に記載の聴覚システム。
9. 前記第１の通信制御装置と前記第２の通信制御装置の少なくとも一つは、
   受信器の活性化からデータの受信の実際の開始までの遅れ時間を測定し、
   前記測定した遅れ時間に従って次の受信器の活性化を調節するように適合されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の聴覚システム。
10. 聴覚装置を含む無線ネットワーク内での複数の装置の間の通信方法であり、
    それぞれの装置は、複数のタイムスロットのフレーム内のそれぞれのタイムスロットについてデータの無線送信に適合され、
    フレーム内の複数のタイムスロットから選択された一つのタイムスロットで前記無線ネットワーク内に接続された第１の装置からデータを無線送信するステップと、
    第２の装置において、活性化された時間枠ではデータ受信を可能とし、不活性化された時間枠ではデータ受信を不可能とするステップと、
    前記データ送信のためのタイムスロットと前記活性化された時間枠とが複数のフレームにわたる時間枠において無作為に同時に重なるようにするため、前記活性化された時間枠と前記不活性化された時間枠との合計時間が、一つのフレームの継続時間とは異なるように調節することによって、前記無線ネットワーク内で、前記第２の装置を前記第１の装置に同期させるステップと、
    前記無線ネットワーク内の前記第１と第２の装置から同期データを交互に送信し、それによって２つの主ネットワークを形成する、ステップ、
    を備えている方法。
11. 前記第１の装置からのデータ受信後に、前記活性化された時間枠と前記不活性化された時間枠の合計時間を、一つのフレームの継続時間に等しくするように調節するステップをさらに備えている、請求項１０に記載の方法。
12. 前記活性化された時間枠と前記不活性化された時間枠との合計時間が、一つのフレームの継続時間より長くなるように調節される、請求項１０または１１に記載の方法。
13. データ送信は、複数の周波数チャネルで順次的に実行される、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. データ送信は、周波数ホッピング方式によって実行される、請求項１３に記載の方法。
15. 前記無線ネットワークで使用される次の周波数チャネルを、以前に使用された周波数チャネルの配列とは独立に計算するステップをさらに備える、請求項１４に記載の方法。
16. 前記ネットワーク内で前記第２の装置が前記第１の装置との同期する前に、
    前記第１の装置で第１の周波数ホッピングレートで周波数ホッピングを実行し、
    前記第２の装置で第２の周波数ホッピングレートで周波数ホッピングを実行し、
    前記第２の周波数ホッピングレートは前記第１の周波数ホッピングレートとは異なる、ステップをさらに備えている、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. それらの装置が同期した後に、前記第１と第２の装置で同期周波数ホッピングを実行するステップをさらに備えている、請求項１６に記載の方法。
18. 受信器の活性化からデータ受信の実際の開始までの遅れ時間を測定し、
    その後に、測定した遅れ時間に従って次の受信器の活性化を調節するステップをさらに備えている、請求項１０〜１７のいずれか一項に記載の方法。
    

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