本文選題：MLC + Nand　； 參考：《杭州電子科技大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：數(shù)字存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)屬于新興的高科技產(chǎn)業(yè)。以高密度存儲(chǔ)技術(shù)為代表,Nand Flash技術(shù)的高速發(fā)展已經(jīng)引起了產(chǎn)業(yè)內(nèi)的多輪革命性更新?lián)Q代。基于其結(jié)構(gòu)簡單、讀寫速度快、穩(wěn)定性高、能耗低等一系列優(yōu)點(diǎn),Nand Flash技術(shù)以絕對(duì)的優(yōu)勢迅速得到普及并成為存儲(chǔ)領(lǐng)域的應(yīng)用主流。隨著制造工藝的不斷升級(jí),原始的單層單元(Single Level Cell,SLC)存儲(chǔ)技術(shù)已逐漸發(fā)展到存儲(chǔ)密度更大的多層單元(Multi-Level Cell,MLC)存儲(chǔ)技術(shù)。近幾年,Nand Flash的存儲(chǔ)密度擴(kuò)展了2倍以上。然而存儲(chǔ)密度的增加也帶來了新的挑戰(zhàn),即錯(cuò)誤概率顯著增加。隨著誤碼率的成倍上升,BCH和RS碼越來越難以滿足Nand Flash對(duì)差錯(cuò)控制技術(shù)的要求。因此,急需尋找一種糾錯(cuò)能力更加強(qiáng)大的糾錯(cuò)碼。低密度奇偶校驗(yàn)(Low Density Parity Check,LDPC)碼有接近香農(nóng)容限的優(yōu)良特性,可以應(yīng)用于Nand Flash差錯(cuò)控制領(lǐng)域。目前,已經(jīng)有學(xué)者對(duì)用于Nand Flash糾錯(cuò)的二元LDPC碼進(jìn)行了研究。但一般情況下,適用于Nand Flash糾錯(cuò)的二元LDPC碼通常很長,并且糾錯(cuò)性能也沒有多元LDPC碼優(yōu)越。多元LDPC碼有很多優(yōu)點(diǎn),但其編碼、譯碼復(fù)雜度相對(duì)較高,因此,尋找可快速編碼的編碼算法和譯碼性能好且復(fù)雜度較低的譯碼算法尤為重要。本文重點(diǎn)對(duì)多元LDPC碼字的編碼、譯碼算法展開深入研究,并構(gòu)造出一類適用于MLC Nand Flash差錯(cuò)控制技術(shù)的多元LDPC碼字。本文組織結(jié)構(gòu)如下:首先,簡要介紹MLC Nand Flash的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和基本操作;然后闡述了LDPC碼的相關(guān)理論知識(shí),重點(diǎn)研究多元LDPC碼編碼、譯碼理論,并采用一種無四環(huán)且可快速編碼的碼字構(gòu)造方法構(gòu)造出一系列適用于MLC Nand Flash糾錯(cuò)的高碼率且可快速編碼的多元準(zhǔn)循環(huán)LDPC(Quasi-Cyclic LDPC,QC LDPC)碼字;接著提出一種新的譯碼算法,即基于平均幅度和停止準(zhǔn)則的加權(quán)符號(hào)翻轉(zhuǎn)(Average Probability and Stopping Criterion Weighted Symbol Flipping,APSCWSF)譯碼算法,其糾錯(cuò)性能良好且運(yùn)算量較軟判決算法低很多。該算法把與校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)所有符號(hào)節(jié)點(diǎn)的平均概率記為權(quán)重,獲得了更加可靠的翻轉(zhuǎn)函數(shù),提高符號(hào)的翻轉(zhuǎn)效率進(jìn)而達(dá)到改善譯碼性能的目的。最后,通過系統(tǒng)仿真與分析充分驗(yàn)證所構(gòu)造多元QC LDPC碼字及所提出編碼、譯碼算法應(yīng)用于MLC Nand Flash糾錯(cuò)領(lǐng)域的可行性和優(yōu)越性。
[Abstract]:The digital storage industry belongs to the emerging high-tech industry. The rapid development of Nand Flash technology, represented by high density storage technology, has caused many revolutionary changes in the industry. Based on its simple structure, fast reading and writing speed, high stability, low energy consumption and a series of advantages, Nand Flash technology has been popularized rapidly and become the mainstream of storage applications. With the continuous upgrading of manufacturing process, the original single Level cell (SLC) storage technology has gradually developed to the multi-level cell / MLC storage technology with higher storage density. The storage density of Flash has more than doubled in recent years. However, the increase in storage density also brings a new challenge, that is, a significant increase in error probability. With the increase of bit error rate (BER), it is more and more difficult for BCH and RS codes to meet the requirements of Nand Flash for error control technology. Therefore, it is urgent to find a more powerful error-correcting code. Low Density Parity check Density Parity (LDPC) codes with low density parity check have good properties close to Shannon tolerance and can be used in the field of Nand Flash error control. At present, some scholars have studied binary LDPC codes for Nand Flash error correction. However, in general, binary LDPC codes suitable for Nand Flash error correction are usually very long, and the error correction performance is not as good as multivariate LDPC codes. Multivariate LDPC codes have many advantages, but their coding complexity is relatively high. Therefore, it is very important to find fast coding algorithms and decoding algorithms with good decoding performance and low complexity. This paper focuses on the coding and decoding algorithms of multivariate LDPC codewords, and constructs a class of multivariate LDPC codewords suitable for MLC Nand Flash error control techniques. The organization and structure of this paper are as follows: firstly, the structure characteristics and basic operations of MLC Nand Flash are briefly introduced, then the relevant theoretical knowledge of LDPC codes is expounded, and the coding and decoding theory of multivariate LDPC codes is studied. A series of multivariate quasi-cyclic LDPC(Quasi-Cyclic LDPCQC code words with high bit rate and fast coding are constructed by a fast coding method with no four loops, and a new decoding algorithm is proposed. That is, the weighted symbol flipping average Probability and Stopping Criterion Weighted Symbol averaging / APSCWSF decoding algorithm based on the average amplitude and stop criterion has good error correction performance and much lower computational complexity than the soft decision algorithm. The algorithm takes the average probability of all the symbol nodes associated with the check node as the weight and obtains a more reliable flipping function to improve the symbol turnover efficiency and improve the decoding performance. Finally, the feasibility and superiority of constructing multivariate QC LDPC codewords and the proposed coding and decoding algorithm in the field of MLC Nand Flash error correction are fully verified by system simulation and analysis.
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN911.22

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本文編號(hào)：1960819