多级闪存信道下融合先验信息分布的高效译码算法研究

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）多级闪存信道下融合先验信息分布的高效译码算法研究欧阳诗杰二零一八年五月分类号:学校代号:11845UDC:密级:学号:2111503018广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）多级闪存信道下融合先验信息分布的高效译码算法研究欧阳诗杰指导教师姓名、职称：韩国军教授专业或领域名称：信息与通信工程学生所属学院：信息工程学院论文答辩日期：2018年5月27日ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterofEngineeringScience

2、(MasterofEngineeringScience)ResearchonefficientdecodealgorithmformultilevelflashmemorychannelfusingprioriinformationdistributionCandidate:ShijieOuyangSupervisor:Prof.GuojunHanMay2018SchoolofInformationEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdong,P.R.China,510006摘要摘要随着物联网

3、、云计算、大数据的发展和应用，全球数据量正在以前所未有的速度呈现出爆炸式的增长。为了满足数据业务飞速发展对海量存储数据的需求，存储系统应用多级闪存（MLC）存储技术来不断地增加存储容量。但随着闪存存储容量的大幅度提升和半导体制造工艺的进一步缩小，存储单元受到更加复杂的噪声干扰，从而大大降低了闪存存储的可靠性。为了提供可靠的数据存储服务，多级闪存通过引入先进的差错控制编码技术来提高存储的可靠性。LDPC码作为一类具备优秀纠错性能的纠错码，已逐步应用于多级闪存存储系统。但目前在译码复杂度、收敛速度以及综合性能方面仍然还存在着一些问题，需要深入研究。本文以多级闪存信道下差错控

4、制编码技术研究为基础，主要对信道初始先验信息量化方案进行了研究，并结合串行消息传递机制，优化了低复杂度译码算法性能。主要研究内容和创新点总结如下：（1）首先对LDPC码的基本理论知识、编译码算法原理及其算法流程进行了深入的研究分析，为优化闪存信道下的纠错编码算法奠定了基础。（2）研究分析了多级NAND闪存的结构特征、编程与擦除机制、噪声统计特性，搭建了多级NAND闪存信道仿真模型。（3）针对目前闪存信道下纠错译码算法复杂度问题，将串行消息传递机制引入了RBI-MSD译码算法中，提出了一种改进的RBI-MSD译码算法，该算法能有效利用消息更新过程中节点的最新消息，从而能够

5、大大加快迭代收敛速度。（4）基于闪存信道的先验信息分布特征，提出了一种融合先验信息分布特性的非均匀量化方案，构造了非均匀量化函数，通过结合改进的RBI-MSD算法，在多级闪存信道下进行了仿真分析。仿真结果表明，融合先验信息分布特性的量化方案，相比于传统的量化方案，能够有效改善多级闪存信道的检测译码性能。关键词：低密度奇偶校验（LDPC）码；NAND闪存；非均匀量化；基于可靠性迭代最小和译码（RBI-MSD）算法；串行消息传递机制；I广东工业大学硕士学位论文ABSTRACTWiththedevelopmentandapplicationoftheInternetofthi

6、ngs,cloudcomputingandbigdata,theglobaldatavolumeisexplodingatanunprecedentedrate.Inordertomeettherapiddevelopmentofthedatabusiness,thestoragesystemadoptmulti-level(MLC)storagetechnologytocontinuouslyincreasethestoragecapacity.However,withthelargeincreaseofflashstoragecapacityandthefurthe

7、rreductionofsemiconductormanufacturingprocess,thestorageunitismorecomplicatedwithnoiseinterference,whichgreatlyreducesthereliabilityofflashstorage.Toprovidereliabledatastorageservices,multilevelflashmemoryimprovesstoragereliabilitybyintroducingadvancederrorcontrolcodingte