一种流水线极化编码器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信技术领域，尤其是一种流水线极化码编码器。
【背景技术】
[0002] 上世纪80年代以来，通信技术的飞速进步使人类社会迈入信息时代。无线移动通 信技术的不断发展为全球信息化进程提供了强大动力。无线蜂窝移动通信历经：第一代模 拟通信技术、第二代数字通信技术、第三代CDMA宽带通信技术，目前已步入4G系统的产业 化和商用化阶段。在4G技术推向产业化和商用化的同时，4G之后的移动通信进入议事日 程，无线移动通信演进发展面临全新挑战。随着智能终端的普及应用、以及移动新业务需求 的持续增长，无线传输速率需求将在未来10年呈指数增长。据主要运营商和权威咨询机构 预测：至2020年，无线通信的传输速率需求将是目前在营系统的1000倍。现有4G技术将仍 然难以满足十年后超高传输速率移动互联无线通信需求，在频谱资源日趋紧缺的情况下， 需要引入变革性的新技术。世界各国在推动4G产业化工作的同时，已开始着眼于第五代无 线移动通信技术（5G)的研究，力求使无线移动通信系统性能和产业规模产生新的飞跃。
[0003] 众所周知，业务流量10年提升1000倍是5G无线移动通信技术与产业发展的内在 基本需求。这一核心需求派生出：连续广域覆盖、热点高容量、低时延高可靠、终端大连接、 设备低功耗等五个具有挑战性的指标需求。从而也对5G无线移动通信技术对相应的信道 编码实现提出了前所未有的高要求与新挑战。在5G移动通信的全新应用场景下，极化码已 经取代Turbo码和LDPC码等成为下一代信道编码的优秀候选者。研究适用于5G移动通信 系统的高效极化码编码器和译码器具有极强的理论意义与应用价值。
[0004] 目前，基于极化码编码器的设计，给出的都是一些独立的编码器架构设计方案，现 有的极化编码器的硬件面积太大，处理频率低，算法复杂度高。
【发明内容】
[0005] 发明目的：为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种有效降低了硬件复 杂度，增加了计算速度的流水线极化码编码器。
【发明内容】
[0006] ：为了解决上述问题，本发明提供了一种流水线极化码编码器，包包括 Iog2N组延时编码模块依次连接，其中，所述延时编码模块均包括相互连接的一个异或-通 过门和多个延时单元，其中所述N为极化码编码器的位数。
[0007] 进一步，在所述第1组延时编码模块包括一个异或-通过门和N/2个延时单元，所 述N/2个延时单元依次与所述异或-通过门的一个输入端连接，所述异或-通过门的输出 端与所述第二组延时编码模块连接，所述在第二组~第Iog 2N组的延时编码模块中还包括 一个交叉选择器和2组由k个延时单元依次链接组成延时单元组；所述交叉选择器的一个 输入端直接与上一个延时编码模块的一个输出端连接，所述交叉选择器的另一个输入端通 过一组延时单元组与上一个延时编码模块的另一个输出端连接，所述交叉选择器的一个输 出端通过一组延时单元组与下一个延时编码模块的一个输入端连接，所述交叉选择器的另 一个输出端直接与下一个延时编码模块的另一个输入端连接；其中，k = N/2n，其中，η为延 时编码模块的编号。
[0008] 进一步，在所述第1组延时编码模块的输入端还包括一个异或-通过门和N个延 时单元，所述N个延时单元依次与所述异或-通过门的一个输入端连接，所述异或-通过门 的输出端与所述延时编码模块连接，所述每个延时编码模块中均包括一个一个异或-通过 门、一个交叉选择器和2组由k个延时单元依次链接组成延时单元组；所述交叉选择器的一 个输入端直接与上一个延时编码模块的一个输出端连接，所述交叉选择器的另一个输入端 通过一组延时单元组与上一个延时编码模块的另一个输出端连接，所述交叉选择器的一个 输出端通过一组延时单元组与下一个延时编码模块的一个输入端连接，所述交叉选择器的 另一个输出端直接与下一个延时编码模块的另一个输入端连接；其中，k = N/2n，其中，η为 延时编码模块的编号。
[0009] 进一步，所述交叉选择器包括两个输入端相互连接的选择器。
[0010] 进一步，所述延时编码模块中包括一个选择器，Ν/2η个延时单元和一个异或-通 过门，所述选择器的输出端依次通过N/2 nf延时单元与所述异或-通过门的一个输入端 连接，所述异或-通过门的一个输出端与所述下一个延时编码模块中的选择器的一个输入 端练级，所述异或-通过门的另一个输出端与本延时编码模块中的选择器的一个输入端连 接，所述本延时编码模块中的选择器的一个另输入端与所述异或-通过门的另一个输入 端。
[0011] 进一步，所述延时单元为D触发器。
[0012] 工作原理：本发明根据折叠技术的原理采用由延时单元、异或-通过门等器件组 的延时编码模块的依次连接，实现了极化码的编码工作。
[0013] 有益效果：与现有技术想比，本发明有效的降低了硬件的复杂度，提高了编码的速 度和处理的频率，对于实际应用的具有巨大潜力。
【附图说明】
[0014] 图1是本发明提供的前馈流水线极化码编码器的结构示意图；
[0015] 图2是本发明中交叉选择器的结构示意图；
[0016] 图3~图10为本发明提供的Sbit前馈流水线极化码编码器的工作过程示意图；
[0017] 图11是本发明提供的反馈流水线极化码编码器的结构示意图；
[0018] 图12~图22是本发明提供的Sbit反馈流水线极化码编码器的工作过程示意图；
[0019] 图23是Sbit前馈流水线极化编码器的数据流图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图和具体实例，对本发明提出的一种通用的基于极化码编码器的流水 线变换方法进行详细说明：
[0021] 如图1所示，本发明提供的前馈流水线极化编码器，包括Iog2N组延时编码模块依 次连接，其中所述N为极化码编码器的位数，在第1组延时编码模块的输入端还设有一个异 或-通过门和N个延时单元，其中，N个延时单元依次与所述异或-通过门的一个输入端连 接，异或-通过门的输出端与延时编码模块连接，每个延时编码模块中均包括一个一个异 或-通过门、一个交叉选择器和2组由k个延时单元依次链接组成延时单元组；交叉选择器 的一个输入端直接与上一个延时编码模块的一个输出端连接，所述交叉选择器的另一个输 入端通过一组延时单元组与上一个延时编码模块的另一个输出端连接，所述交叉选择器的 一个输出端通过一组延时单元组与下一个延时编码模块的一个输入端连接，所述交叉选择 器的另一个输出端直接与下一个延时编码模块的另一个输入端连接；其中，k = N/2n，其中， η为延时编码模块的编号。
[0022] 其中，交叉选择器如图2所示，在对应（Ν/2)个延时的模块时，交叉选择器的信号 由（Ν/2)个0和（Ν/2)个1交替运行；在对应（Ν/4)个延时的模块时，交叉选择器的信号由 (Ν/4)个0和（Ν/4)个1交替运行，依次类推，在对应1个延时的模块时，交叉选择器的信号 由1个0和1个1交替运行。
[0023] 如图3~图10所示，以8位前馈流水线极化编码器为例，当前馈流水线极化编 码器工作时，输入序列分别通过两条路径进入到编码器中，编码器通过延时单元和交叉选 择器的组合给数据前馈信号，使得它们按照折叠级中的顺序依次在异或-通过门中发生反 应。
[0024] 以第一位输入U1的流程为例，首先在第一条输入路径中，U i经过了 4个延时，到达 第一个延时编码模块的异或通过门的输入端，此时，另一条输入路径中由于没有延时，已经 走到了第五位数据U 5, UJPU5进入第一个延时编码模块的异或通过门发生反应。此时，第 二模块中的交叉选择器取值为0,所以U 1的值通过上方的路径到达图4中延时器的位置，接 着继续往前走，到达图5中延时器的位置，此时，第二模块中的交叉选择器取值为1，所以U 3 的值直接通过第二延时编码模块中的交叉选择器的下方路径到达第二个延时编码模块的 异或门的输入端口，与仏发生反应。此时，第三模块中的交叉选择器取值为0,所以U i通过 第三延时编码模块中的交叉选择器上方的路径，到达图6中延迟器的位置。此时，第三延时 编码模块中的交叉选择器取值为1，所以数据U 2直接通过第三延时编码模块中的交叉选择 器的下方路径到达第三延时编码模块中的异或门的输入端口，与仏发生反应，所以U 1与U 2 输出，由于极化编码的位翻转特性，所以U1