使用Verilog语言完成polar码编码与SC译码仿真，并给出testbench

下面是使用Verilog语言完成polar码编码与SC译码的代码和testbench：

### Polar码编码模块

module polar_encoder(
    input [7:0] data_in,
    input [4:0] N,
    input [4:0] K,
    output [511:0] code_out
    );

    wire [511:0] data;
    wire [511:0] code;

    // 将输入数据扩展到码长，其余位补0
    assign data = {data_in,{(N-K){1'b0}}};

    // 构造码字生成矩阵
    genvar i,j;
    generate
        for(i=0;i<5;i=i+1)
            for(j=0;j<32;j=j+1)
                begin
                    if(j<(2**(4-i)))
                        assign code[i*32+j] = data[j];
                    else
                        assign code[i*32+j] = code[(i-1)*32+j] ^ code[(i-1)*32+j-2**(4-i+1)];
                end
    endgenerate

    // 输出编码后的码字
    assign code_out = code;

endmodule

### SC译码模块

module sc_decoder(
    input [511:0] code_in,
    input [4:0] N,
    input [4:0] K,
    output reg [7:0] data_out
    );

    // 存储信道LLR值
    reg [511:0] llr;
    // 存储决策信息
    reg [511:0] decision;
    // 存储反转信息
    reg [511:0] flip;
    // 存储路径估值
    reg [31:0] path_metric[31:0][31:0];

    integer i,j,k;

    // 初始化路径估值矩阵
    initial begin
        for(i=0;i<32;i=i+1)
            for(j=0;j<32;j=j+1)
                path_metric[i][j] = 16'b0;
        path_metric[0][0] = 16'b0;
    end

    always @(*) begin
        // 将输入码字的值转换为LLR值
        for(i=0;i<512;i=i+1)
            llr[i] = (code_in[i]==1'b1) ? -64 : 64;

        // 逐层进行译码
        for(i=0;i<5;i=i+1)
            begin
                // 计算路径估值
                for(j=0;j<2**(4-i);j=j+1)
                    for(k=0;k<2**(4-i-1);k=k+1)
                        begin
                            path_metric[i*32+j*2**(4-i)+k][0] = path_metric[(i-1)*32+j*2**(4-i+1)+2*k][0] + path_metric[(i-1)*32+j*2**(4-i+1)+2*k+1][0];
                            path_metric[i*32+j*2**(4-i)+k][1] = path_metric[(i-1)*32+j*2**(4-i+1)+2*k][1] + path_metric[(i-1)*32+j*2**(4-i+1)+2*k+1][1];
                        end

                // 计算决策信息
                for(j=0;j<2**(4-i);j=j+1)
                    begin
                        if(path_metric[i*32+j*2**(4-i)][0]<=path_metric[i*32+j*2**(4-i)+1][0])
                            begin
                                decision[i*32+j*2**(4-i)] = 1'b0;
                                path_metric[i*32+j*2**(4-i)][0] = path_metric[i*32+j*2**(4-i)][0];
                            end
                        else
                            begin
                                decision[i*32+j*2**(4-i)] = 1'b1;
                                path_metric[i*32+j*2**(4-i)][0] = path_metric[i*32+j*2**(4-i)+1][0];
                            end

                        if(path_metric[i*32+j*2**(4-i)][1]<=path_metric[i*32+j*2**(4-i)+1][1])
                            begin
                                decision[i*32+j*2**(4-i)+1] = 1'b0;
                                path_metric[i*32+j*2**(4-i)+1][1] = path_metric[i*32+j*2**(4-i)][1];
                            end
                        else
                            begin
                                decision[i*32+j*2**(4-i)+1] = 1'b1;
                                path_metric[i*32+j*2**(4-i)+1][1] = path_metric[i*32+j*2**(4-i)+1][1];
                            end
                    end

                // 计算反转信息
                for(j=0;j<2**(4-i);j=j+1)
                    begin
                        if(decision[i*32+j*2**(4-i)]!=llr[i*32+j*2**(4-i)])
                            flip[i*32+j*2**(4-i)] = 1'b1;
                        else
                            flip[i*32+j*2**(4-i)] = 1'b0;

                        if(decision[i*32+j*2**(4-i)+1]!=llr[i*32+j*2**(4-i)+1])
                            flip[i*32+j*2**(4-i)+1] = 1'b1;
                        else
                            flip[i*32+j*2**(4-i)+1] = 1'b0;
                    end

                // 更新路径估值
                for(j=0;j<2**(4-i);j=j+1)
                    for(k=0;k<2**(4-i-1);k=k+1)
                        begin
                            if(decision[i*32+j*2**(4-i)]==0)
                                path_metric[i*32+j*2**(4-i)+k][0] = path_metric[(i-1)*32+j*2**(4-i+1)+2*k][0] + (flip[i*32+j*2**(4-i)]?-64:64);
                            else
                                path_metric[i*32+j*2**(4-i)+k][0] = path_metric[(i-1)*32+j*2**(4-i+1)+2*k+1][0] + (flip[i*32+j*2**(4-i)]?-64:64);

                            if(decision[i*32+j*2**(4-i)+1]==0)
                                path_metric[i*32+j*2**(4-i)+k][1] = path_metric[(i-1)*32+j*2**(4-i+1)+2*k][1] + (flip[i*32+j*2**(4-i)+1]?-64:64);
                            else
                                path_metric[i*32+j*2**(4-i)+k][1] = path_metric[(i-1)*32+j*2**(4-i+1)+2*k+1][1] + (flip[i*32+j*2**(4-i)+1]?-64:64);
                        end
            end

        // 输出最终译码结果
        data_out = decision[0];

    end

endmodule

### Testbench

module polar_tb;

    reg [7:0] data_in;
    reg [4:0] N;
    reg [4:0] K;
    wire [511:0] code_out;
    reg [7:0] data_out;

    polar_encoder pe(
        .data_in(data_in),
        .N(N),
        .K(K),
        .code_out(code_out)
        );

    sc_decoder scd(
        .code_in(code_out),
        .N(N),
        .K(K),
        .data_out(data_out)
        );

    initial begin
        // 初始化输入
        data_in = 8'b11001100;
        N = 5;
        K = 4;

        // 等待编码结束
        #100;

        // 输出编码结果
        $display("Encoded Code: %b",code_out);

        // 等待译码结束
        #100;

        // 输出译码结果
        $display("Decoded Data: %b",data_out);

        // 结束仿真
        $finish;
    end

endmodule

在仿真时，可根据需要修改输入数据和码长参数，观察编码和译码的结果。注意，由于编码后的码字长度可能很长，因此需要使用足够的时间等待编码和译码过程的完成。