# 杨雪芳：专业助听器上部署蓝牙功能的意义、难点与挑战#
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助听器为什么需要蓝牙
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部署蓝牙的挑战在哪里
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安森美的解决方案
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RMP协议详解
2014年瑞声达推出LiNX系列，成为行业内首款支持手机直连的助听器。随后，峰力于2017年推出Audeo B-Direct成为行业首款MFA助听器。而此时，市面上绝大部分带蓝牙的助听器都是出自5大助听器厂商，中小企业迫于研发实力的不足，只能望其项背。
助听器为什么需要蓝牙
除了跟随五大的潮流，助听器上部署蓝牙对于验配门店以及终端用户体验的提升也是非常大的。
对于助听器验配店而言，专业助听器通常需要使用专业的编程器，市面上的编程器种类不多，门店可选范围小，使得助听器的编程器价格一路居高不下。在给用户进行验配时，传统的编程器使用线缆连接，缠绕的线缆会给验配带来极大的不便。
对于终端用户而言，传统的专业助听器由于体积有限，机器上最多只有三个按钮，而且按钮通常不大。这限制了终端用户对助听器的可调参数，一般只能调整音量跟切换程序档，而且较小的按钮给中老年用户的实际使用带来了不便。另一方面，用户在看电视，打电话，听音乐上体验感也是极低。例如听音乐，使用传统助听器的用户，是很难体验到音乐的美妙的，因为音乐的信号特征使得音乐极有可能被一些动态处理算法判定为噪声或者反馈声，进而对音乐信号进行抑制，导致音乐产生失真。
在助听器上部署蓝牙以后，验配师可以通过无线的方式对助听器进行验配。这解决了线缆带来的不便问题的同时，由于蓝牙芯片的价格低廉，使得编程器的成本大大降低。而终端用户，可以使用手机app对助听器进行更丰富的调整，例如EQ、自动验配等，同时通过蓝牙来接收无线音频，使得整体的音质得到质的飞跃。
部署蓝牙的挑战与难点
经过上述简单介绍，相信选择带有蓝牙功能的助听器已经成为了您的首选。但是要制造这样一台助听器，它的挑战与难点在哪里呢？
首先，我们知道，助****听器的体积需要做得足够小，例如IIC助听器，该助听器可置于耳道内。在如此小的体积下，我们要装下一颗DSP，至少一个麦克风，一个喇叭，一颗电池以及一些按钮之类的可选配件。本身已经拥挤的空间下还要塞入蓝牙芯片，这对蓝牙芯片本身的体积及其外围电路提出了非常高的要求。
其次，助听器一般使用锌空电池作为电源，其电压范围为0.9V-2V.而专业的助听器处理芯片供电电压一般为1.25V.所以，我们在选用蓝牙芯片时，需要尽量选择 符合电源电压范围以及匹配助听器处理芯片的供电电压，以减少蓝牙芯片外围的降压电路保证整体方案能装入助听器狭小的空间内。
再者，助听器对功耗的要求极高。传统的助听器，均要求至少工作一周才进行电池的更换。简单计算，一颗锌空电池的容量为50mAh，一周7天，每天佩戴8小时，则要求助听器的整体平均功耗低于1mA。在选择蓝牙方案时，我们必须选择整体功耗符合助听器要求的方案，以保证用户的基本续航要求。
最后，助听器与蓝牙耳机等其他音频类产品最大的不同是 对整机时延的要求。由于助听器是代替耳朵的设备，上面需要运行非常多的声音处理算法以期更接近耳朵的处理效果，而且对整体的时延要求非常高。通常一个专业的助听器设备需要达到整机时延小于或等于10ms，如果时延太长，给用户带来的有可能是生命风险，比如用户在马路上行走，如果助听器时延太大，当用户听到汽车鸣笛的时候，汽车已经来到眼前，用户根本来不及躲闪。
除了以上四点，对于需要双耳助听功能而言还需要考虑蓝牙芯片是否支持双耳同步协议以及该协议的功耗在双耳上是否均衡。
综上，在对蓝牙方案进行选型时，必须要综合考虑兼具小体积，低电压，低功耗，低延时的芯片方案。
安森美的解决方案
作为业内最知名的半导体供应商，安森美总是直击用户痛点，给出最快捷，最完备，最先进的解决方案以供各位参考。
对于体积，功耗，以及助听器算法性能要求较高的客户，可采用 安森美Ezario 7160sl pre-suit 解决方案。将助听器算法与蓝牙功能融入一个6.8mm * 3.94mm*1.1mm的超小空间中。无需额外的模块电路（DC-DC/LDO之类的）设计。
对于已经在安森美其他平台或者其他品牌芯片上开发了成熟助听器算法想要增加蓝牙功能且有一定BLE芯片开发基础的用户，可采用安森美RSL10 BLE SoC芯片。
针对国内研发实力比较不足或者新入门的用户。安森美中国第三方可协助提供最具性价比，种类最全，配套最完善的OTC助听器方案以及TWS辅听耳机方案。为客户提供一站式服务，缩短研发时间，减少产品上市成本。
B300相关方案 适用于中大功率用户。可提供高级的助听器算法固件，分离或者集成方案。客户可直接用于产品的生产或者结合现有TWS耳机项目实现TWS辅听耳机应用。
B300方案助听效果图
J10/J11方案适用于中小功率且需要蓝牙功能的用户。该方案集助听器算法与以上丰富的蓝牙功能于一体，可直接用于生产或者结合现有TWS耳机项目实现TWS辅听耳机应用。
J11方案助听效果图
当蓝牙功能部署在助听器上以后，要使用该功能还需要一些额外的配件。比较常用到的就是门店在进行无线验配时使用的USB dongle以及用户在家观看电视时使用的TV BOX。两种配件的生产方案均有第三方提供完善的支持。
RMP协议详解
经过上面的介绍，大家可以看到，蓝牙部署在助听器上的诸多益处以及难点。以上难点，最难克服的要数低功耗音频传输功能。该功能可以给用户提供优质的无线音频体验，是实现电视音频传输以及手机或电脑视频音乐播放的基础。但是，实现该功能却并不容易，首先，基于助听器小体积，低电压的要求，市面上可选的蓝牙芯片方案就比较少。在加上对功耗以及时延的苛刻要求，基本很难有其他蓝牙芯片商能提供一套完备的平台方案。这个挑战的存在，也是几年前只有五大助听器厂商的蓝牙助听器产品能屹立不倒的原因。因为中小企业别说开发低功耗蓝牙音频传输应用，连基本的硬件平台都没有找到合适的。但是，自从安森美推出Ezairo7160sl pre-suit后，使得中小企业也能分享到该应用带来的红利。接下来将为大家详解安森美的私有的低功耗音频传输协议，该协议可用于双耳互传，低功耗蓝牙音频看电视。
RMP协议（Remote Microphone Custom Protocol）基于广播的自定义音频传输协议。可支持单声道或者双声道，一对多的音频传输，在3 V VBAT 以及7 kHz 音频带宽下功耗为: 0.9 mA RX, 0.9 mA TX。传输时延在40ms 左右。基于RSL10 超低功耗单模单芯片蓝牙硬件平台。
拥有如此优秀的性能表现的RMP协议到底是一个什么样的协议呢？
在 传输层 的报文设计上，从上图的报文格式可以看到，里面包含了前缀以识别是否是无线音频流，设备地址，传输ID以及左右耳数据包的标志位，在报尾还增加了CRC校验。没有多余的冗余信息，极大的缩短了音频流传输的时间。
在物理层的设计上，由于硬件平台RSL10为BLE SoC单模单芯片低功耗蓝牙，结合低功耗蓝牙的优势，RMP协议直接工作于2.4GHz通道，在BLE协议的物理层上做上述进一步定义。这样使得RMP协议可以具有跟BLE协议一样高的鲁棒性以及极低的功耗。
在协议的主从交互上，安森美采用广播的方式来发送音频流。可以实现目前流行的音频流配码分组功能，且无小组人数限制，加上广播方式功耗极低，在左右耳接收端无需转发，即此种模式下，左右耳功耗相当。由于广播方式没有握手应答，有丢包的风险。为此，安森美也采取了对应的措施，详见以下的逻辑流程。
该协议主机端（发送端）的逻辑流程为：在开始传输前，各声道的数据被分别打包成一个数据包，然后该时刻各声道数据包与前一时刻各声道数据包一起组成一个数据包集。以传输间隔作为同步点开始传输一个数据包集，然后在重传间隔点再次发送该数据包集。每个传输间隔都会根据预定义的跳频序列来重新选择信道通信。
该协议从机端（接收端）的逻辑流程为：只接收没有收到的数据。如下，在第n个间隔时间，接收端没有收到两次发送的数据包，则会继续监听第n+1间隔，然后在n+1间隔中，接收端接收到了第n个间隔数据包以及n+1的数据包，则在n+1重传间隔将不再监听任何数据包，直到n+2间隔会监听n+2间隔的数据包。
由于RMP协议考虑了左右耳的传输，为了保证双耳同步，协议还规定了只有在完成4次传输以后应用程序才会开始渲染数据，如果提前拿到4个时间点的数据包，则需要将其缓存，以保持时间同步才开始渲染。当渲染立体声数据时，接收设备也会延迟它的渲染点，所以这个点发生在包含给定数据包的最后一个数据包集中的所有数据包都被重新传输之后。
当数据开始渲染，则意味着用户可以提供低功耗蓝牙音频流RMP协议享受到前所未有的助听器音乐音质。如果对该协议感兴趣，欢迎登录安森美官网：https://www.onsemi.com/ 搜索RSL10 芯片，下载其相关的开发环境以及开发包，运行如下示例代码进行体验。
可点击以下链接，了解安森美更多产品信息：
https://mp.weixin.qq.com/s/tL-NRptiDX7eC8Q5iIKspQ
现场互动Q&A
Q:
BLE音频流是单向传输还是双向传输？传输时候功耗怎么样？
目前市面上已经普及开来的BLE音频流，包括安森美的RMP协议等，大多都是广播的音频流、因此是单向的音频流。但目前最新的MFI的2.0版本是双向传输的，是支持打电话的。
Q:
Onsemi上对AI算法神经网络的支持情况如何？他们能提供的对常见模型，CNN，RNN，LSTM这样的网络结构的支持么？
我们刚发布的EZAIRO 8300系列新增了一个神经网络加速器的。很多部件、支持都在完善中。目前8300的开发难度还比较高，因为它是一个全open的平台。后续我们会提供大家一些常见模型的库，以供大家使用开发。我们也会提供助听器算法的接口给大家，进行调用和支配。
Q:
下一个助听器的killer feature是什么？
AI算法神经网络。离线的AI算法到底有多快？有多省功耗？有多智能？举例来说，目前我们的智能音响必须要有wifi，但助听器不可能持续连接wifi，功耗也很大。这也是安森美将神经网络加上去的原因。我们也想实现本地语音识别、智能助手，包括智能验配等等，使得用户无需依赖云端大数据，能在本地做一些AI边缘化的处理来解决问题。因此以后最大的挑战可能就是：谁家用神经网络用的更好，谁的助听器真的是更智能的助听器。现在连接智能手机就叫「智能」，以后的智能助听器，我希望它会是不需要任何外部的支持，本身就很智能的助听器。
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健康听力技术论坛
往期回顾
随着TWS耳机的飞速发展、辅听产品技术的日新月异，以及美国FDA发布OTC助听器草案的政策驱动下，未来五年，助听产品和辅听产品的跨界与整合将成为主流趋势。
在行业变革时代背景下，北京听力协会主办了「健康听力技术论坛」，长期为大家提供发声的平台。论坛持续以每期两位嘉宾、不固定更新上线的形式长期举办。
期待声学领域、TWS领域、辅听及助听领域的专家、学者，以及产业供应链上中下游多方代表积极参与论坛并发表演讲。我们希望通过论坛的举办，搭建行业平台，促进产品变革，推动技术发展，为轻中度听损人士及健听人士提供更合适的听力保护及听力辅助方案，实现「全民健康听力」这一终极目标。
作者：杨雪芳
编辑：Elan
排版：Elan
