一種流水線極化編碼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種流水線極化碼編碼器。
【背景技術(shù)】
[0002] 上世紀(jì)80年代以來，通信技術(shù)的飛速進(jìn)步使人類社會邁入信息時(shí)代。無線移動(dòng)通 信技術(shù)的不斷發(fā)展為全球信息化進(jìn)程提供了強(qiáng)大動(dòng)力。無線蜂窩移動(dòng)通信歷經(jīng)：第一代模 擬通信技術(shù)、第二代數(shù)字通信技術(shù)、第三代CDMA寬帶通信技術(shù)，目前已步入4G系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè) 化和商用化階段。在4G技術(shù)推向產(chǎn)業(yè)化和商用化的同時(shí)，4G之后的移動(dòng)通信進(jìn)入議事日 程，無線移動(dòng)通信演進(jìn)發(fā)展面臨全新挑戰(zhàn)。隨著智能終端的普及應(yīng)用、以及移動(dòng)新業(yè)務(wù)需求 的持續(xù)增長，無線傳輸速率需求將在未來10年呈指數(shù)增長。據(jù)主要運(yùn)營商和權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu) 預(yù)測：至2020年，無線通信的傳輸速率需求將是目前在營系統(tǒng)的1000倍?，F(xiàn)有4G技術(shù)將仍 然難以滿足十年后超高傳輸速率移動(dòng)互聯(lián)無線通信需求，在頻譜資源日趨緊缺的情況下， 需要引入變革性的新技術(shù)。世界各國在推動(dòng)4G產(chǎn)業(yè)化工作的同時(shí)，已開始著眼于第五代無 線移動(dòng)通信技術(shù)（5G)的研究，力求使無線移動(dòng)通信系統(tǒng)性能和產(chǎn)業(yè)規(guī)模產(chǎn)生新的飛躍。
[0003] 眾所周知，業(yè)務(wù)流量10年提升1000倍是5G無線移動(dòng)通信技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)在 基本需求。這一核心需求派生出：連續(xù)廣域覆蓋、熱點(diǎn)高容量、低時(shí)延高可靠、終端大連接、 設(shè)備低功耗等五個(gè)具有挑戰(zhàn)性的指標(biāo)需求。從而也對5G無線移動(dòng)通信技術(shù)對相應(yīng)的信道 編碼實(shí)現(xiàn)提出了前所未有的高要求與新挑戰(zhàn)。在5G移動(dòng)通信的全新應(yīng)用場景下，極化碼已 經(jīng)取代Turbo碼和LDPC碼等成為下一代信道編碼的優(yōu)秀候選者。研究適用于5G移動(dòng)通信 系統(tǒng)的高效極化碼編碼器和譯碼器具有極強(qiáng)的理論意義與應(yīng)用價(jià)值。
[0004] 目前，基于極化碼編碼器的設(shè)計(jì)，給出的都是一些獨(dú)立的編碼器架構(gòu)設(shè)計(jì)方案，現(xiàn) 有的極化編碼器的硬件面積太大，處理頻率低，算法復(fù)雜度高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種有效降低了硬件復(fù) 雜度，增加了計(jì)算速度的流水線極化碼編碼器。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] ：為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種流水線極化碼編碼器，包包括 Iog2N組延時(shí)編碼模塊依次連接，其中，所述延時(shí)編碼模塊均包括相互連接的一個(gè)異或-通 過門和多個(gè)延時(shí)單元，其中所述N為極化碼編碼器的位數(shù)。
[0007] 進(jìn)一步，在所述第1組延時(shí)編碼模塊包括一個(gè)異或-通過門和N/2個(gè)延時(shí)單元，所 述N/2個(gè)延時(shí)單元依次與所述異或-通過門的一個(gè)輸入端連接，所述異或-通過門的輸出 端與所述第二組延時(shí)編碼模塊連接，所述在第二組~第Iog 2N組的延時(shí)編碼模塊中還包括 一個(gè)交叉選擇器和2組由k個(gè)延時(shí)單元依次鏈接組成延時(shí)單元組；所述交叉選擇器的一個(gè) 輸入端直接與上一個(gè)延時(shí)編碼模塊的一個(gè)輸出端連接，所述交叉選擇器的另一個(gè)輸入端通 過一組延時(shí)單元組與上一個(gè)延時(shí)編碼模塊的另一個(gè)輸出端連接，所述交叉選擇器的一個(gè)輸 出端通過一組延時(shí)單元組與下一個(gè)延時(shí)編碼模塊的一個(gè)輸入端連接，所述交叉選擇器的另 一個(gè)輸出端直接與下一個(gè)延時(shí)編碼模塊的另一個(gè)輸入端連接；其中，k = N/2n，其中，η為延 時(shí)編碼模塊的編號。
[0008] 進(jìn)一步，在所述第1組延時(shí)編碼模塊的輸入端還包括一個(gè)異或-通過門和N個(gè)延 時(shí)單元，所述N個(gè)延時(shí)單元依次與所述異或-通過門的一個(gè)輸入端連接，所述異或-通過門 的輸出端與所述延時(shí)編碼模塊連接，所述每個(gè)延時(shí)編碼模塊中均包括一個(gè)一個(gè)異或-通過 門、一個(gè)交叉選擇器和2組由k個(gè)延時(shí)單元依次鏈接組成延時(shí)單元組；所述交叉選擇器的一 個(gè)輸入端直接與上一個(gè)延時(shí)編碼模塊的一個(gè)輸出端連接，所述交叉選擇器的另一個(gè)輸入端 通過一組延時(shí)單元組與上一個(gè)延時(shí)編碼模塊的另一個(gè)輸出端連接，所述交叉選擇器的一個(gè) 輸出端通過一組延時(shí)單元組與下一個(gè)延時(shí)編碼模塊的一個(gè)輸入端連接，所述交叉選擇器的 另一個(gè)輸出端直接與下一個(gè)延時(shí)編碼模塊的另一個(gè)輸入端連接；其中，k = N/2n，其中，η為 延時(shí)編碼模塊的編號。
[0009] 進(jìn)一步，所述交叉選擇器包括兩個(gè)輸入端相互連接的選擇器。
[0010] 進(jìn)一步，所述延時(shí)編碼模塊中包括一個(gè)選擇器，Ν/2η個(gè)延時(shí)單元和一個(gè)異或-通 過門，所述選擇器的輸出端依次通過N/2 nf延時(shí)單元與所述異或-通過門的一個(gè)輸入端 連接，所述異或-通過門的一個(gè)輸出端與所述下一個(gè)延時(shí)編碼模塊中的選擇器的一個(gè)輸入 端練級，所述異或-通過門的另一個(gè)輸出端與本延時(shí)編碼模塊中的選擇器的一個(gè)輸入端連 接，所述本延時(shí)編碼模塊中的選擇器的一個(gè)另輸入端與所述異或-通過門的另一個(gè)輸入 端。
[0011] 進(jìn)一步，所述延時(shí)單元為D觸發(fā)器。
[0012] 工作原理：本發(fā)明根據(jù)折疊技術(shù)的原理采用由延時(shí)單元、異或-通過門等器件組 的延時(shí)編碼模塊的依次連接，實(shí)現(xiàn)了極化碼的編碼工作。
[0013] 有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)想比，本發(fā)明有效的降低了硬件的復(fù)雜度，提高了編碼的速 度和處理的頻率，對于實(shí)際應(yīng)用的具有巨大潛力。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明提供的前饋流水線極化碼編碼器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖2是本發(fā)明中交叉選擇器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖3~圖10為本發(fā)明提供的Sbit前饋流水線極化碼編碼器的工作過程示意圖；
[0017] 圖11是本發(fā)明提供的反饋流水線極化碼編碼器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖12~圖22是本發(fā)明提供的Sbit反饋流水線極化碼編碼器的工作過程示意圖；
[0019] 圖23是Sbit前饋流水線極化編碼器的數(shù)據(jù)流圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例，對本發(fā)明提出的一種通用的基于極化碼編碼器的流水 線變換方法進(jìn)行詳細(xì)說明：
[0021] 如圖1所示，本發(fā)明提供的前饋流水線極化編碼器，包括Iog2N組延時(shí)編碼模塊依 次連接，其中所述N為極化碼編碼器的位數(shù)，在第1組延時(shí)編碼模塊的輸入端還設(shè)有一個(gè)異 或-通過門和N個(gè)延時(shí)單元，其中，N個(gè)延時(shí)單元依次與所述異或-通過門的一個(gè)輸入端連 接，異或-通過門的輸出端與延時(shí)編碼模塊連接，每個(gè)延時(shí)編碼模塊中均包括一個(gè)一個(gè)異 或-通過門、一個(gè)交叉選擇器和2組由k個(gè)延時(shí)單元依次鏈接組成延時(shí)單元組；交叉選擇器 的一個(gè)輸入端直接與上一個(gè)延時(shí)編碼模塊的一個(gè)輸出端連接，所述交叉選擇器的另一個(gè)輸 入端通過一組延時(shí)單元組與上一個(gè)延時(shí)編碼模塊的另一個(gè)輸出端連接，所述交叉選擇器的 一個(gè)輸出端通過一組延時(shí)單元組與下一個(gè)延時(shí)編碼模塊的一個(gè)輸入端連接，所述交叉選擇 器的另一個(gè)輸出端直接與下一個(gè)延時(shí)編碼模塊的另一個(gè)輸入端連接；其中，k = N/2n，其中， η為延時(shí)編碼模塊的編號。
[0022] 其中，交叉選擇器如圖2所示，在對應(yīng)（Ν/2)個(gè)延時(shí)的模塊時(shí)，交叉選擇器的信號 由（Ν/2)個(gè)0和（Ν/2)個(gè)1交替運(yùn)行；在對應(yīng)（Ν/4)個(gè)延時(shí)的模塊時(shí)，交叉選擇器的信號由 (Ν/4)個(gè)0和（Ν/4)個(gè)1交替運(yùn)行，依次類推，在對應(yīng)1個(gè)延時(shí)的模塊時(shí)，交叉選擇器的信號 由1個(gè)0和1個(gè)1交替運(yùn)行。
[0023] 如圖3~圖10所示，以8位前饋流水線極化編碼器為例，當(dāng)前饋流水線極化編 碼器工作時(shí)，輸入序列分別通過兩條路徑進(jìn)入到編碼器中，編碼器通過延時(shí)單元和交叉選 擇器的組合給數(shù)據(jù)前饋信號，使得它們按照折疊級中的順序依次在異或-通過門中發(fā)生反 應(yīng)。
[0024] 以第一位輸入U(xiǎn)1的流程為例，首先在第一條輸入路徑中，U i經(jīng)過了 4個(gè)延時(shí)，到達(dá) 第一個(gè)延時(shí)編碼模塊的異或通過門的輸入端，此時(shí)，另一條輸入路徑中由于沒有延時(shí)，已經(jīng) 走到了第五位數(shù)據(jù)U 5, UJPU5進(jìn)入第一個(gè)延時(shí)編碼模塊的異或通過門發(fā)生反應(yīng)。此時(shí)，第 二模塊中的交叉選擇器取值為0,所以U 1的值通過上方的路徑到達(dá)圖4中延時(shí)器的位置，接 著繼續(xù)往前走，到達(dá)圖5中延時(shí)器的位置，此時(shí)，第二模塊中的交叉選擇器取值為1，所以U 3 的值直接通過第二延時(shí)編碼模塊中的交叉選擇器的下方路徑到達(dá)第二個(gè)延時(shí)編碼模塊的 異或門的輸入端口，與仏發(fā)生反應(yīng)。此時(shí)，第三模塊中的交叉選擇器取值為0,所以U i通過 第三延時(shí)編碼模塊中的交叉選擇器上方的路徑，到達(dá)圖6中延遲器的位置。此時(shí)，第三延時(shí) 編碼模塊中的交叉選擇器取值為1，所以數(shù)據(jù)U 2直接通過第三延時(shí)編碼模塊中的交叉選擇 器的下方路徑到達(dá)第三延時(shí)編碼模塊中的異或門的輸入端口，與仏發(fā)生反應(yīng)，所以U 1與U 2 輸出，由于極化編碼的位翻轉(zhuǎn)特性，所以U1