一种用于助听器中受 5G 启发的 OFDM 通信的延迟优化 Zynq SoC 架构

《IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems》：A Latency Optimized Zynq SoC Architecture for 5G-Inspired OFDM Communication in Hearing Aids

　　本文介绍了一种超低延迟物理层（PHY）通信原型，用于云辅助多模态助听器，基于Xilinx Zynq-7020现场可编程门阵列（FPGA）和AD9361射频收发器实现。为了解决在设备端对计算密集型音频-视觉语音增强进行处理时的局限性，该架构提供了一条定制的受NR启发的OFDM无线链路，用于未来的云端卸载。该设计包括由同步硬件状态机协调的优化发送（TX）和接收（RX）数据路径。通过利用FPGA的并行性和软硬件协同设计，所实现的原型在定义的从TX触发到RX帧完成的作用域下，实现了测量的端到端PHY延迟为493.46 μs。作为参考，先前的工作在另一平台和测量作用域下报告的仅TX仿真基线为4.789 ms。所报告的结果为后续系统级云辅助助听器集成建立了实际的PHY级基线。**I. 引言**助听器（HAs）已从简单的声音放大设备发展为复杂的多功能系统，采用先进的信号处理技术来提高听力障碍人士的生活质量[1]。根据世界卫生组织（WHO）的最新数据，全球有超过15亿人受到听力损失的影响，占全球人口的20%，其中4.3亿人患有致残性听力损失。WHO预测，到2050年，近25亿人，即四分之一的人口，将生活在不同程度的听力损失中[2]。尽管取得了这些进展，当代助听器仍面临重大挑战，特别是在嘈杂环境中，传统的纯音频处理经常无法提供令人满意的结果。此外，对连通性、实时处理和扩展功能的日益增长的需求也推动了传统助听器设计的边界。