[发明专利]LDPC码的解码

说明书

技术领域

本发明涉及计算机科学领域，具体地说，涉及解码低密度奇偶校验码的领域。

背景技术

低密度奇偶校验（LDPC）码最初由Gallager提出并通过MacKay和Meal变得重要起来，此类代码是强大的代码，允许快速且可靠地检索使用可接受的冗余级别编码的信息。因此，LDPC码广泛用于在存储器上存储信息或传输信息，因为它们需要的信息冗余以及纠正在写入和读取之间或发送和接收之间在信息中引入的错误所需的时间不会令人望而却步。

在存储器存储中，通道模型（广泛用于信息和编码理论的术语）是一种用于描述在读取的编码数据和要写入的编码数据之间观察到的错误的模型。根据此模型，当错误被引入数据时，一个数据块采用一个通道。通常，当数据块包括要在存储器上写入然后读取的位序列时，可以在写入期间或存储期间或甚至读取期间修改位的真实值（即，要写入的位的值）。可以使用不同的通道模型，具体取决于应用以及对错误原因做出的假设。广泛使用的通道包括加性白高斯通道（AWGN）和二进制对称通道（BSC）。

单层单元（SLC）闪存是包括可以在其上写入位的独立单元的存储器。因此每个单元表示一个位。闪存单元基于浮栅晶体管技术。换言之，在闪存单元的晶体管栅极上“捕获”的电荷确定在闪存单元上读取的逻辑级别（即，位的值）。稍微简单地说，闪存的工作方式可以描述为如下：当“擦除”单元时，将电荷放在栅极上并将单元读取为逻辑1（即，位的值是1）。在单元上“编程（即，写入）0”相当于对栅极进行放电，使逻辑值达到0。只可以对已被擦除（对应被充电）的单元进行编程（对应放电）。

闪存以页面和块布置，并且一个页面通常包括多个闪存单元（例如，4096个字节用于存储信息位，128个字节用于存储冗余位），一个块包括多个页面（例如64）。读取和写入操作通常针对页面级别执行，而擦除操作针对整个块执行。因为只对被写入0的位进行放电，所以剩余的位仍然保持充电。这意味着对于任何特定单元/位而言，导致的实际耗损与曾经在其上写入的0的数量成比例。通常，闪存单元具有10,000次擦除/写入循环的持久性规范，即，每个单元可以擦除和写入10,000次0。

因为充电/放电过程是闪存读取/写入/擦除操作固有的，所以可以认识到最常见的错误模式是不需要的1到0转换。这可以通过图1中所示的所谓二进制非对称通道（BAC）建模。参考图1，写入的1可以读出为1的概率是1-a，读出为0的错误概率是a，而存储的0可以读出为0的概率是1-a/b，读出为1的错误概率是1-a/b，其中a是小数，范围从10^-3到10^-5，b是大于1的实数，例如10。通过忽略从0到1的错误模式，闪存有时可以备选地通过如图2中所示的Z通道建模，但这是当b趋于无穷大时的BAC的特殊情况。

正如在其他通道模型上，可以在闪存上写入通过LDPC码编码的位序列。以下文档介绍非对称通道的LDPC编码：

-“LDPC codes for binary asymmetric channels（二进制非对称通道的LDPC码）”，作者Marina,N.，ICT 2008。2008年度国际电信会议。2008年6月16-19日，第1-7页；

-“Does the Performance of LDPC Codes Depend on the Channel?（LDPC码的性能依赖于通道吗？）”，作者Franceschini,M.、Ferrari,G.、Raheli,R.，IEEE通信汇刊，第54卷第12期，2006年12月，第2129-2132页；

-“Maximum Likelihood Decoding of Codes on the Z-channel（Z通道上的代码最大似然解码）”，作者Barbero,A.；Ellingsen,P.；Spinsante,S.；Ytrehus,O.，2006年度IEEE国际通信会议，第3卷，2006年6月，第1200-1205页；以及

-“Density evolution for asymmetric memoryless channels（非对称无记忆通道的密度演化）”，作者Wang,C.-C.；Kulkarni,S.R.、Poor,H.V.，IEEE信息理论汇刊，第51卷第12期，2005年12月，第4216-4236页。