助聽器多通道寬動態范圍壓縮的低功耗硬件實現

于增輝，黑勇，薛金勇，于伽，陳黎明，周玉梅

(中國科學院微電子研究所 專用集成電路與系統研究室，北京 100029)

數字助聽器因具有高精度、低噪聲、抗干擾、可控性好、算法靈活等優點，成為聽障患者康復的新希望.但是我國數字助聽器的研究遠落后于國際先進水平［1］，目前國內還沒有數字助聽器專用DSP流片成功的報道.

作為便攜式醫療電子設備，數字助聽器對功耗開銷有著極為嚴格的要求:整機功耗1 mW左右，其中數字部分一般小于500μW［2］.聽力補償是數字助聽器中最重要的功能，通常采用多通道寬動態范圍壓縮(WDRC)算法實現［3-7］.但是該算法的增益計算需要在線性刻度和分貝刻度間來回轉換，涉及較多的非線性運算(對數、指數)，硬件實現時功耗開銷較大.關于簡化增益計算中的非線性運算，文獻［8］給出了一種基于泰勒級數展開的近似計算方法.但是該方法在輸入信號范圍較寬時，會引起較大的誤差.文獻［9］給出一種通過查表法簡化對數和指數運算的方法，但是該方法仍然沒有避免分貝刻度和線性刻度的轉換，仍存在較多的運算開銷.

由于WDRC增益計算所依據的信號聲壓級(SPL)檢測本身存在較大的波動性和不準確性，從而允許采用一定的近似方法來簡化運算.據此提出一種多通道WDRC的低功耗硬件實現方法.該方法基于查表實現了輸入信號的平均能量和線性刻度的WDRC增益之間的直接映射，完全避免了指數和對數運算.并且，所采用的表格區間劃分……