基于FPGA快速A律压缩编码的设计与实现

摘要:本文针对A律13折线法的算法特点，提出一种并行数据处理算法，实现了编码的流水线操作。运用VHDL语言将其在FPGA中实现，借助quartus II6.0平台进行验证，并对验证结果进行分析，评估了系统的性能，证实了该算法的优越性和高效性。

关键词：A律压缩编码，FPGA，VHDL

1引言

在信号处理过程中，我们通常将模拟信号转化为数字信号进行处理或传输。原始数据用取样的方法进行采集，通过A/D转换将模拟信号变成数字信号。但是这样的数字信号由于码位多，在传输过程中占用带宽多，传输率也低。为了提高传输效率，必须对原始数据进行量化处理。在实际运用中通常采用非均匀量化。采用输入信号幅度和量化输出数据之间定义了两种对应关系，一种是在北美日本使用的 律；另一种是在欧洲中国大陆使用的A律。A律压缩重要运用于数字电话通讯中的语音压缩编码，如何实现快速压缩已成为实际应用的关键。随着VLSI（超大规模集成电路）特别是FPGA技术的日益成熟，基于FPGA的各种压缩编码的实现显示出其独特的优势和广泛的应用前景[1-3]。本文针对13折线来的算法特点，提出一种并行数据处理且适合于实现编码流水线作业的改进算法，运用VHDL语言将其在FPGA中实现，借助Quartus II 6.0平台对其进行验证、仿真，并对仿真结果进行分析，评估了系统的性能，证实了该算法的优越性和高效性。

2 原理

所谓A压缩律也就是压缩律具有如下特性的压缩律[4]：

：

式中x —归一化的压缩器输入电压； y—归一化的压缩器输出电压； —压扩参数，表示压缩程度。实际中， 压缩律通常采用13折线（图1）来近似。

图1 13折线示意图

3 编码流水线算法设计思路

本设计从适合流水线操作的角度对常规算法[5]作了改进，前级完成相应位计算后将其结果传递到下一级，完成后进入下一组数据的编码运算，从而达到流水作业的目的。由于每个模块功能独立，适合模块化设计。

作者：李春泉 李敬群 贺晓慧 李滨涛 戈志华 来源：微计算机信息