.
Профессионализм специалистов является одной из составляющих успеха помощи людям с нарушенным слухом.
Взаимодействие с сурдологами, лор-врачами, сурдопедагогами - важнейшее направление нашей деятельности.
Это позволяет быть «на острие» проблем и своевременно предлагать специалистам необходимые решения.
Roger. Новый стандарт беспроводных технологий

Roger. Новый стандарт беспроводных технологий

Roger - это новый стандарт беспроводных технологий. В течение ближайших лет появятся основанные на Roger платформы и продукция. В этой статье описаны подробности технологии Roger и дано ее обоснование. Roger позволяет передавать широкополосный звуковой сигнал на миниатюрные и потребляющие мало энергии приемники, которые могут быть подключены к слуховым аппаратам или звуковым процессорам кохлеарных имплантов, а также к динамикам звукового поля.

Roger беспроводные технологии Phonak

Roger - это не просто цифровая радиосистема. Сложные адаптивные алгоритмы, размещенные на различных уровнях архитектуры Роджер, обеспечивают уровень производительности, который ранее считался физически недостижимым. В то же время автоматические функции и простая концепция сопряжения делают обращение с системами Roger очень простым.

Причины появления нового стандарта

Выбор технологии передачи при разработке нового беспроводного стандарта оказывает огромное влияние на важнейшие функции конечных платформ и продуктов. Отвечая на приведенные ниже вопросы, специалисты компании Phonak пришли к выводу о необходимости разработки нового стандарта беспроводной технологии с нуля вместо адаптации уже существующих решений.

  • Можно ли значительно повысить эффективность лучших существующих сегодня технологий с точки зрения разборчивости речи в шуме, на расстоянии и в условиях реверберации?
  • Можно ли снизить сложность настройки, управления и использования беспроводных систем для пользователей с потерей слуха?
  • Можно ли разработать новый технологический стандарт, который не заставит администрацию школ списывать уже существующее дорогостоящее оборудование, но позволит постепенно перейти на новый стандарт?
  • Можно ли разработать новый стандарт, обеспечивающий полную совместимость со всеми брендами слуховых аппаратов, кохлеарных имплантов, устройствами для нормально слышащих и системами звукового поля?
  • Можно ли увеличить пропускную способность аудиоканала и удержать в допустимых пределах задержку звука при передаче?
  • Можно ли снизить уровень шума и повысить акустический динамический диапазон системы?
  • Можно ли избежать "мертвых зон" в помещении, где беспроводной микрофон не может связаться с приемником?
  • Можно ли избежать помех со стороны находящихся поблизости аналогичных систем или других технических устройств, таких как сети WiFi (2,4 ГГц), люминесцентные лампы (низкочастотные индуктивные помехи), устройства Bluetooth (2,4 ГГц), различные поколения сетей GSM (800-900 МГц) или солнечного света (распространенная проблема в случае использования инфракрасных систем)?
  • Можно ли создать стандарт, распространяющийся как на передачу, так и на прием информации?
  • Можно ли посылать управляющие данные параллельно аудиопотоку?
  • Можно ли создать единый всемирный технологический стандарт, обеспечивающий пользователям свободу передвижения и использования их систем во всех странах, без необходимости переключения каналов, и, кроме того, гарантирующий возможность повсеместного технического обслуживания?

При существующих технологиях мы могли дать положительные ответы только на несколько из этих вопросов, но ни одна из современных технологий не позволяет дать утвердительные ответы на все из них, особенно на первые четыре вопроса из этого длинного списка. Самый важный вопрос - можем ли мы улучшить разборчивость речи в шуме? - определенно требует нового подхода. Это вдохновило Phonak на разработку нового стандарта, лишенного компромиссов. Для разработки нового стандарта, получившего название Roger, потребовалось много лет и много усилий со стороны большой группы аудиологов и инженеров, работающих в области микроэлектроники, программного обеспечения, акустики, радиосвязи и механического конструирования.

Цифровая адаптивная беспроводная связь на частоте 2,4 ГГц

Roger - это адаптивная цифровая беспроводная технология передачи сигнала, работающая на частоте 2,4 ГГц. Звуковые сигналы преобразуются в цифровую форму и пакуются в очень короткие (160 мкс) пакеты цифровых кодов, транслируемые несколько раз на разных каналах - между 2,4000 и 2,4835 ГГц. Перескок частоты между каналами, в сочетании с повторной трансляцией, позволяет избежать помех. Полная задержка аудиосигнала значительно ниже 25 мс, и, кроме того, система Roger защищена от несанкционированного прослушивания. Система Roger использует адаптивный перескок частоты, поэтому задействованными оказываются только свободные каналы. Приемники Roger регулярно сообщают передающим беспроводным микрофонам о стабильно занятых (любой другой работающей поблизости системой, использующей частоту 2,4 ГГц, такой как сеть Wi-Fi) свободных каналах. Поэтому беспроводной микрофон Roger автоматически обходит занятые каналы. Беспроводные микрофоны Roger также могут улавливать присутствие сети WiFi и реагировать на это соответствующим образом.

Моделирование худшего сценария - одна система Roger в замкнутом пространстве размером 8 х 8 х 2 метра - показало отсутствие самоинтерференции. Иными словами, количество систем Roger, используемых в одном здании, не ограничено. Если, вопреки ожиданиям, аудио-пакет будет получен с ошибками, интеллектуальный алгоритм компенсации потери пакетов "заполнит пустые места", восстановив превосходное качество и комфортность звучания.

Для сравнения, в Bluetooth повторная передача пакета происходит только по запросу приемника, а именно если приемник не подтверждает получение пакета, Bluetooth-передатчик выполняет повторную его передачу. Это означает, что Bluetooth-приемники в квазинепрерывном режиме связываются с передатчиком, что существенно повышает потребление энергии приемниками. Кроме того, при использовании технологии Bluetooth максимальное количество приемников ограничено тремя, а это значит, что даже два человека, каждый из которых бинаурально пользуется Bluetooth-приемниками, не смогут одновременно слушать один и тот же Bluetooth-поток. В Bluetooth-протоколе "гарнитура" задержка сигнала невелика (10-15 мс), но диапазон весьма ограничен (до 4 кГц). Исключение составляет профиль "хендс-фри" версии 1.6, допускающий ширину диапазона до 7 кГц. В Bluetooth-протоколе A2DP (потоковая передача аудиосигнала) диапазон расширен до 20 кГц, но задержка превышает 100 мс, что абсолютно неприемлемо для живого общения. Только использование специальных микросхем в передатчике и приемнике позволяет уменьшить время задержки до 40 мс. Кроме того, Bluetooth-протокол A2DP допускает использование только одного приемника, а потребление им энергии даже выше, чем в протоколе "гарнитура".

Roger Phonak рисунок 1

Рис. 1: Благодаря перескоку частоты и повторной передаче аудио-пакетов,
взаимные помехи могут быть сведены к минимуму.


Системы Roger передают аудио-пакеты по различным каналам в диапазоне 2,4 ГГц (между 2,4000 и 2,4385 ГГц), что означает выбор различных длин волн несущего сигнала. Приемник способен принимать эти пакеты не только в пределах прямой видимости передатчика, но и при отражении электромагнитных радиоволн от стен, пола или потолка. Различная длина прямого и отраженных путей может привести к снижению или повышению напряженности электромагнитного поля в месте расположения приемной антенны в зависимости от фазовых и амплитудных различий отдельных волн. Эта взаимная интерференция зависит от длины волны. Случайный выбор каналов передачи аудио-пакета несколько снижает вероятность взаимного погашения волн на принимающей антенне за счет многолучевого замирания при использовании нескольких принимающих антенн. Иными словами, если на одной из антенн происходит многолучевое замирание (прием взаимно гасящихся сигналов), велика вероятность того, что на другой антенне этого не случится.

Итак, уменьшение помех достигается за счет временного разнесения (неоднократная повторная передача одного и того же аудио-пакета), частотного разнесения (передача аудио-пакетов на разных длинах несущей волны, повышающая вероятность приема хотя бы одного из переданных пакетов) и, в случае Dynamic SoundField, за счет пространственного разнесения (использование двух принимающих антенн, разнесенных в пространстве, что оптимизирует условия приема) (рис. 2).

Roger обладает широким частотным диапазоном акустического сигнала - от 200 до 7300 Гц. Собственное отношение сигнал-шум системы составляет около 55 дБ. В отличие от многих инфракрасных систем, Roger не нуждается в прямой видимости передатчика и приемника, а также не подвергается помехам, вызванным мощным световым излучением.

Roger Phonak рисунок 2
Рис. 2: Уменьшение помех за счет временного,
частотного и пространственного разнесения.


Roger позволяет не только передавать аудиосигнал, но также передавать и принимать управляющие данные, например, при создании и поддержании работы многопользовательской сети.

На частоте 2,4 ГГц длина электромагнитных волн составляет около 12,5 см. Это позволило создать новые миниатюрные беспроводные микрофоны с короткой встроенной антенной. На частоте 800 МГц длина волны равна 37,5 см, а на частоте 200 МГц (стандартный FM-диапазон) - 1,5 м. В результате в качестве радиоантенны приходится использовать шнур внешнего микрофона.

Микропроцессоры Roger

Для миниатюрных приемников Roger компания Phonak создала собственные микропроцессоры (рис. 3), т.к. ни одна из существующих микросхем не соответствовала требованиям разработчиков. Микропроцессор Roger содержит 6,8 миллиона транзисторов (для сравнения, процессор Pentium Pro содержит 5,5 миллиона транзисторов). Миниатюрный чип состоит из аналогового и цифрового блоков, расположенных рядом с блоками RAM, ROM, EEPROM и флэш-памяти.

Roger Phonak рисунок 3

Рис. 3: Микропроцессор Roger.

Эффективность в шуме

Беспроводные микрофоны Roger непрерывно и с высокой точностью измеряют уровень окружающего шума. От полученных значений зависит усиление приемников Roger. Параллельно с широкополосным звуковым сигналом на приемники Roger передаются управляющие биты, адаптивно изменяющие усиление в соответствии с акустической обстановкой, в которой используется система Roger. Диапазон адаптации Roger шире, чем у Dynamic FM. Такое усовершенствованное динамическое поведение привело к существенному улучшению разборчивости речи в шуме, особенно при высоких уровнях шума - до 80 дБ(А) (подобный шум достаточно часто встречается в повседневной жизни, особенно в общественных местах и на производстве). Результаты клинических испытаний, проведенных проф. Линдой Тибодо и д-ром Джейсом Вулфом, вы сможете найти в двух публикациях - "Roger для слуховых аппаратов" и "Roger для кохлеарных имплантов", - размещенных на сайте www.phonakpro.ru. На рис.4 приведены основные результаты, полученные д-ром Тибодо.

Roger Phonak рисунок 4

Рис. 4: Зависимость показателей теста HINT (разборчивость речи на фоне шума) от уровня шума для Classic FM, Dynamic FM и Roger. Расстояние между динамиком, через который подавалась речь, и слушателем - 5,5 м. N = 11. При уровне шума 80 дБ(А) разборчивость речи была ниже 10% у 9 испытуемых при использовании Classic FM, у 6 - при использовании Dynamic FM и лишь у одного - при использовании Roger.

Помимо усовершенствованного динамического поведения, в беспроводных микрофонах Roger применяется новый алгоритм направленности. Он способен одновременно подавлять шум, поступающий слева и справа, без заметного искажения общей частотной характеристики. При высоких уровнях окружающего шума это позволяет существенно улучшить отношение сигнал-шум и, как следствие, повысить разборчивость речи.

Простота обслуживания и использования Roger

Одним из препятствий на пути широкого распространения беспроводных технологий является их реальная и кажущаяся сложность. Дополнительная "головная боль" - обслуживание беспроводных систем в условиях школы, связанное с необходимостью распределения частот и программирования каналов передатчиков и приемников с помощью специального программного обеспечения. С системами Roger можно забыть о распределении частот и программировании. Сеть Roger настраивается быстро и очень просто. Это же относится и к сопряжению передатчика.

Roger inspiro с акустической колонкой Roger Dynamic SoundField: одно нажатие на кнопку, и два устройства остаются сопряженными даже после выключения.

Двойной режим передачи сигнала

Передатчики inspiro и беспроводные школьные микрофоны DynaMic способны одновременно передавать радиоволны FM в приемники Dynamic FM и сигналы Roger - в приемники Roger и акустические колонки Roger Dynamic SoundField. Этот двойной режим передачи сигнала позволит администрации школы постепенно заменить FM-приемники на приемники Roger. Обратите внимание: для обеспечения двойного режима передачи сигнала необходима прошивка версии 4.0. Она может быть установлена на передатчики inspiro Premium и микрофоны DynaMic с прошивкой от 3.0 и выше. Это же относится к концентратору inspiro AudioHub.

Потребляемая мощность

Потребляемая мощность беспроводных микрофонов и приемников Roger весьма умеренна. В двойном режиме передачи сигнала полностью заряженный школьный передатчик Roger проработает от 7 до 8 часов, что вполне достаточно для полного учебного дня.

Миниатюрные приемники Roger потребляют около 3 мА в активном режиме. Батарейка слухового аппарата, как правило, без труда справляется с этой задачей.

Свобода передвижения

Свободное использование диапазона 2,4 ГГц разрешено во всем мире и не требует лицензирования (это так называемый диапазон ISM - от английских слов "промышленность", "наука", "медицина"). Это означает, что пользователи систем Roger могут наслаждаться свободой передвижения по всему миру. Обслуживание систем Roger во время путешествия также упрощено, потому что стандарт одинаков для всех стран.

ВКонтакт Facebook Одноклассники Twitter Яндекс Livejournal Liveinternet Mail.Ru



<-Назад в раздел




Слуховые аппараты. Каталог

Контактная информация

141195 , г. Фрязино, МО
Заводской проезд, д.3а

+7 (495) 792-02-10