本文選題：閃存系統(tǒng)　切入點：糾錯碼　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：閃存(Flash memory)系統(tǒng)在使用過程中會不可避免地受到各種干擾而產(chǎn)生誤碼,因此通常需要引入糾錯碼(Error Correcting Code,ECC)來保證數(shù)據(jù)存儲的可靠性。LDPC碼(Low Density Parity-Check Code)是一種線性分組糾錯碼,因為其具有接近香農(nóng)限的糾錯性能在通信領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,但是LDPC碼譯碼復(fù)雜度高,譯碼過程消耗時間長,限制了其在閃存系統(tǒng)中的應(yīng)用。本文針對上述實際問題,研究了閃存系統(tǒng)的物理特性和LDPC碼的基本理論,在此基礎(chǔ)上提出了以較小代價獲取較高精度軟信息的方法,以提高LDPC譯碼器的性能,并將該優(yōu)化方法從二進(jìn)制LDPC碼擴(kuò)展至多進(jìn)制LDPC碼。本文的主要研究內(nèi)容和取得的成果如下:1、LDPC碼原理研究與參數(shù)設(shè)計。LDPC碼的幾個主要模塊:矩陣構(gòu)造算法,編碼算法以及譯碼算法,都有多種不同的算法實現(xiàn)方式。閃存系統(tǒng)有其特殊的物理特性,對糾錯碼的各項參數(shù)都有限制,比如固定頁寬度、超高碼率等。本文在完成LDPC碼的原理研究和MATLAB仿真的基礎(chǔ)上,對已有算法進(jìn)行調(diào)整,重新選擇編碼的各項參數(shù),設(shè)計符合閃存系統(tǒng)實際應(yīng)用的編碼方案。2、提出了基于閃存錯誤特征的聯(lián)合譯碼策略。LDPC碼譯碼器的迭代效率受軟信息精度影響,而以往閃存系統(tǒng)糾錯方案中獲取軟信息的時間、空間代價過大。本文在對閃存系統(tǒng)駐留錯誤數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)的過程中,發(fā)現(xiàn)MLC閃存的存儲單元中駐留錯誤引起的位跳變存在一定的規(guī)律。根據(jù)這種規(guī)律,可以在原始錯誤率的基礎(chǔ)上計算位錯誤率,提高軟信息精度,加快LDPC碼譯碼的迭代收斂速度,即減少譯碼時間消耗,同時增強(qiáng)糾錯能力。進(jìn)行了二進(jìn)制LDPC碼的對比實驗,驗證了該優(yōu)化策略能夠顯著提高二進(jìn)制LDPC碼的時間效率和糾錯能力。3、研究了面向閃存系統(tǒng)的多進(jìn)制LDPC碼。多進(jìn)制LDPC碼是二進(jìn)制LDPC碼在高階有限域GF(q)的擴(kuò)展,其已經(jīng)被證明具有比二進(jìn)制LDPC碼更強(qiáng)的糾錯能力,但多進(jìn)制LDPC碼的譯碼復(fù)雜度比二進(jìn)制LDPC碼更高。本文研究了多進(jìn)制校驗矩陣的構(gòu)造方法和譯碼算法優(yōu)化過程。在完成多進(jìn)制LDPC碼仿真的基礎(chǔ)上,將聯(lián)合譯碼方案應(yīng)用于多進(jìn)制LDPC碼,經(jīng)實驗驗證聯(lián)合譯碼策略對多進(jìn)制LDPC的迭代效率和糾錯能力均有較大幅度的提升。
[Abstract]:Flash memory) system is inevitably affected by various kinds of interference, so it is usually necessary to introduce error Correcting code (Ecc) to ensure the reliability of data storage. Low Density Parity-Check code is a linear block error correction code. The error-correcting performance near Shannon limit has been widely used in the field of communication, but the complexity of decoding LDPC codes is high and the decoding process takes a long time, which limits its application in flash memory system. The physical characteristics of flash memory system and the basic theory of LDPC code are studied. On this basis, a method of obtaining high precision soft information at a lower cost is proposed to improve the performance of LDPC decoder. And the optimization method is extended from binary LDPC code to multiary LDPC code. The main contents and results of this paper are as follows: research on the principle of LDPC code and several main modules of parameter design: Matrix construction algorithm. There are many different algorithms for encoding and decoding. Flash memory systems have their special physical properties and limit the parameters of error-correcting codes, such as fixed page width, On the basis of the principle research of LDPC code and MATLAB simulation, this paper adjusts the existing algorithms and re-selects the parameters of the code. The coding scheme .2which accords with the practical application of flash memory system is designed. A joint decoding strategy based on flash error features. The iterative efficiency of LDPC decoder is affected by the precision of soft information. However, the time of obtaining soft information in the error-correcting scheme of flash memory system in the past is proposed. In the course of summarizing the error data of flash memory system, we find that the bit jump caused by resident error in the memory cell of MLC flash memory has a certain rule. The bit error rate can be calculated on the basis of the original error rate, the accuracy of soft information can be improved, and the iterative convergence rate of LDPC decoding can be accelerated, that is to say, the decoding time is reduced, and the error correction ability is enhanced at the same time. The contrast experiment of binary LDPC codes is carried out. It is verified that the optimization strategy can significantly improve the time efficiency and error-correcting ability of binary LDPC codes, and the multi-ary LDPC codes for flash memory systems are studied. The multi-ary LDPC codes are an extension of binary LDPC codes in high-order finite field. It has proven to be more error-correcting than binary LDPC codes, But the decoding complexity of the multiary LDPC code is higher than that of the binary LDPC code. This paper studies the construction method of the multiary check matrix and the optimization process of the decoding algorithm. On the basis of the simulation of the multiary LDPC code, The joint decoding scheme is applied to the multiary LDPC codes. The experimental results show that the joint decoding strategy can greatly improve the iterative efficiency and error-correcting ability of the multiary LDPC.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN911.22

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