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

时间: 2023-06-19 16:02:53 浏览: 204
以下是Polar码编码和SC译码的Verilog代码和testbench: ``` module polar_encoder #(parameter N = 8, K = 4) ( input clk, input rst, input [K-1:0] data_in, output [N-1:0] code_out ); wire [N-1:0] u; wire [N-1:0] x; wire [K-1:0] data; assign data = {data_in, {N-K{1'b0}}}; // Polar transform matrix wire [N-1:0] G [0:N-1]; generate for (genvar i = 0; i < N; i = i + 1) begin for (genvar j = 0; j < N; j = j + 1) begin if (i == j) begin assign G[i][j] = 1'b1; end else begin assign G[i][j] = {1'b1, 1'b0} ^ (i & j); end end end endgenerate assign u = data * G; // Encoding assign x = u ^ {N{1'b0}}; assign code_out = x ^ u; endmodule module sc_decoder #(parameter N = 8, K = 4) ( input clk, input rst, input [N-1:0] code_in, output reg [K-1:0] data_out ); reg [N-1:0] L [0:K-1][0:N-1]; reg [N-1:0] u [0:K-1][0:N-1]; reg [N-1:0] x [0:K-1][0:N-1]; integer i, j, k, n, m; always @(posedge clk) begin if (rst) begin for (k = 0; k < K; k = k + 1) begin for (n = 0; n < N; n = n + 1) begin L[k][n] <= {N{1'b0}}; u[k][n] <= {N{1'b0}}; x[k][n] <= {N{1'b0}}; end end end else begin // Polar transform matrix wire [N-1:0] G [0:N-1]; generate for (genvar i = 0; i < N; i = i + 1) begin for (genvar j = 0; j < N; j = j + 1) begin if (i == j) begin assign G[i][j] = 1'b1; end else begin assign G[i][j] = {1'b1, 1'b0} ^ (i & j); end end end endgenerate for (n = 0; n < N; n = n + 1) begin L[0][n] <= code_in[n]; // Initialize L[0][n] with code_in[n] end // SC decoding for (k = 1; k < K; k = k + 1) begin for (n = 0; n < N; n = n + 1) begin L[k][n] <= L[k-1][n] ^ L[k-1][n xor (1<<(K-k))]; end for (n = 0; n < N; n = n + 1) begin u[k][n] <= u[k-1][n]; if (n < (1<<(K-k))) begin x[k][n] <= x[k-1][n] ^ u[k-1][n xor (1<<(K-k))]; end else begin x[k][n] <= x[k-1][n]; end end for (n = 0; n < N; n = n + 1) begin m = G[n][k-1] ? 1 : -1; L[k][n] = m * L[k][n]; end for (n = 0; n < N; n = n + 1) begin if (L[k][n] >= 0) begin u[k][n] = x[k][n]; end else begin u[k][n] = x[k][n] ^ 1; end end end for (n = 0; n < K; n = n + 1) begin data_out[n] <= u[K-1][n]; end end end endmodule module polar_tb; reg clk; reg rst; reg [3:0] data_in; wire [7:0] code_out; reg [3:0] data_out; polar_encoder #(.N(8), .K(4)) encoder ( .clk(clk), .rst(rst), .data_in(data_in), .code_out(code_out) ); sc_decoder #(.N(8), .K(4)) decoder ( .clk(clk), .rst(rst), .code_in(code_out), .data_out(data_out) ); initial begin clk = 0; rst = 1; data_in = 0; #10 rst = 0; #10 rst = 1; #10 rst = 0; #10 data_in = 4'h1; #10 data_in = 4'h2; #10 data_in = 4'h3; #10 data_in = 4'h4; #100 $finish; end always #5 clk = ~clk; always @(posedge clk) begin $display("data_in = %d, code_out = %b, data_out = %d", data_in, code_out, data_out); end endmodule ``` 在testbench中,我们对编码器和译码器进行实例化,并为输入信号提供一组测试向量。每个时钟周期,我们使用 $display() 函数来显示输入和输出信号的值。运行仿真后,我们可以观察到编码器和译码器的输出,并验证它们是否正确。 请注意,由于Verilog语言中没有内置的除法运算符,因此在上述代码中,我们使用左移运算符来计算 $2^{K-k}$。此外,我们还使用了 generate 语句来生成极化变换矩阵,以便在编码器和译码器中使用。

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