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Implementation of Multichannel Digital Hearing Aid Algorithm Development Platform using Simulink

Simulink 기반 다채널 디지털 보청기 알고리즘 개발 플랫폼 구현

  • 변준 (연세대학교 컴퓨터정보통신공학부) ;
  • 민지환 (연세대학교 컴퓨터정보통신공학부) ;
  • 차태환 (연세대학교 컴퓨터정보통신공학부) ;
  • 지유나 (연세대학교 전산학과) ;
  • 박영철
  • Received : 2016.03.30
  • Accepted : 2016.04.18
  • Published : 2016.04.30

Abstract

In this paper, we implement the development platform of multichannel digital hearing aid algorithm using Simulink provided by Matlab. The digital hearing aids are considered medical devices designed to compensate for hearing loss, they need to be correctly selected, to help a person who has difficulty in hearing. The development platform that implemented in this paper, includes WOLA filterbank for analysis/synthesis of input signal, Wide dynamic range compression for hearing loss compensation and adaptive filter for feedback cancellation. Using the development platform, algorithm parameters for each block can be set depending on the hearing aid user. Thus it is possible to test the algorithm before the machine language. As a result, the time for algorithm development can be saved and performance and computational complexity can be optimized.

본 논문에서는 Matlab에서 제공하는 Simulink를 활용하여 다채널 디지털 보청기 알고리즘 개발 플랫폼의 구현을 제안하였다. 디지털 보청기는 난청자의 원활한 의사소통을 돕는 의료기구로 그 중요성이 날로 증가하고 있다. 특히 다채널 디지털 보청기는 난청자의 주파수 별 청력 손실 정도에 따른 보상이 가능해 고막의 손상을 최소화하는 동시에 보청기 사용자에게 적합한 증폭이 가능해진다. 본 논문에서 구현한 개발 플랫폼은 WOLA 필터뱅크를 이용해 입력 신호의 분석 및 합성이 이루어지며 광역동범위압축(Wide Dynamic ragne compression) 기반의 난청 보상 알고리즘, 적응 필터를 이용한 음향 궤환 제거 알고리즘(Adaptive feedback cancellation)을 포함한다. Simulink를 이용한 개발 플랫폼에서 각 블록의 파라미터를 설정 할 수 있고 블록별 결과가 확인이 가능하다. 이를 이용해 기계어 코딩 전 단계에서 알고리즘 테스트가 가능하기 때문에 보청기 알고리즘의 개발 시간이 단축 가능하고 계산량 및 성능 최적화가 가능해졌다.

Keywords

References

  1. Schaub, Arthur., "Digital hearing aids. New York: Thieme", 2008, 2008.
  2. Hamacher, V., et al. "Signal processing in high-end hearing aids: state of the art, challenges, and future trends." EURASIP Journal on Applied Signal Processing 2005 (2005): 2915-2929. https://doi.org/10.1155/ASP.2005.2915
  3. Akhtar, Muhammad Tahir, and Akinori Nishihara. "Acoustic feedback neutralization in digital hearing aids-A two adaptive filters-based solution." Circuits and Systems (ISCAS), 2013.
  4. Van den Bogaert, Tim, et al. "Speech enhancement with multichannel Wiener filter techniques in multimicrophone binaural hearing aids." The Journal of the Acoustical Society of America 125.1 2009.
  5. Semiconductor, O. N. ""WOLA Filterbank Coprocessor: Introductory Concepts and Techniques." (2009).
  6. Vicen-Bueno, Raul, et al. "A hearing aid simulator to test adaptive signal processing algorithms." Intelligent Signal Processing, 2007. WISP 2007. IEEE International Symposium on. IEEE, 2007.
  7. Jenstad, Lorienne M., et al. "Comparison of linear gain and wide dynamic range compression hearing aid circuits II: Aided loudness measures." Ear and Hearing 21.1 (2000): 32-44. https://doi.org/10.1097/00003446-200002000-00007
  8. Spriet, Ann, et al. "Adaptive feedback cancellation in hearing aids with linear prediction of the desired signal." Signal Processing, IEEE Transactions on 53.10 (2005): 3749-3763. https://doi.org/10.1109/TSP.2005.855108
  9. Spriet, Ann, et al. "Adaptive feedback cancellation in hearing aids." Journal of the Franklin Institute 343.6 (2006): 545-573. https://doi.org/10.1016/j.jfranklin.2006.08.002
  10. Chi, Hsiang-Feng, et al. "Band-limited feedback cancellation with a modified filtered-X LMS algorithm for hearing aids." Speech Communication 39.1 (2003): 147-161. https://doi.org/10.1016/S0167-6393(02)00064-X