閃存信道的低密度奇偶校驗碼的高效譯碼

摘 要：閃存信道是用來描述和評估閃存等非易失性存儲器件信道的一類重要模型。位翻轉(zhuǎn)（Ｂｉｔ Ｆｌｉｐｐｉｎｇ，ＢＦ） 算法是低密度奇偶校驗（ＬｏｗＤｅｎｓｉｔｙ ＰａｒｉｔｙＣｈｅｃｋ，ＬＤＰＣ） 碼在閃存信道下的一類重要譯碼算法。相對ＬＤＰＣ 碼置信傳播（Ｂｅｌｉｅｆ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，ＢＰ） 迭代譯碼算法，ＢＦ 算法的復(fù)雜度有所降低，但是性能也有所下降。針對這一問題，提出了一種改進ＢＦ 算法。為了避免比特在ＢＦ 算法的迭代過程中重復(fù)翻轉(zhuǎn)，在翻轉(zhuǎn)準則中引入附加項，其數(shù)值與每個比特在迭代過程中的翻轉(zhuǎn)次數(shù)呈線性關(guān)系。為了驗證提出的算法性能，采用２ 組ＬＤＰＣ 碼進行仿真驗證。仿真結(jié)果表明，提出的改進ＢＦ 算法相對于ＢＦ 算法在增加很少復(fù)雜度的條件下具有更低的譯碼誤比特率（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ，ＢＥＲ），增加的操作易于實現(xiàn)，可以作為實際存儲信道下的ＬＤＰＣ 碼的高效譯碼算法。

關(guān)鍵詞：低密度奇偶校驗碼；位翻轉(zhuǎn)；閃存信道

中圖分類號：ＴＮ９１１． ７２ 文獻標志碼：Ａ

文章編號：１００３－３１０６（２０２４）１２－２９６５－０６

０ 引言

近年來，人工智能、５Ｇ 通信等新興科技的發(fā)展使得數(shù)據(jù)呈爆炸式增長，也使得以與非閃存（ＮＡＮＤＦｌａｓｈ）為代表的非易失性存儲技術(shù)應(yīng)運而生，具有低功耗、抗震動、耐低溫等優(yōu)點，在諸多可靠性要求高的領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，同時在很大程度上推動了各應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展［１］。例如，當(dāng)前的汽車領(lǐng)域正往智能化方向發(fā)展，智能化汽車從傳統(tǒng)的機械驅(qū)動逐漸轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)驅(qū)動，汽車的輔助駕駛系統(tǒng)、傳感器等采集系統(tǒng)產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)實現(xiàn)信息實時交互，需要快速可靠地實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲。

根據(jù)Ｆｌａｓｈ 等非易失性存儲介質(zhì)存儲單元密度的不同，可以分為單層式存儲（ＳｉｎｇｌｅＬｅｖｅｌ Ｃｅｌｌ，ＳＬＣ）和多層式存儲（ＭｕｌｔｉＬｅｖｅｌ Ｃｅｌｌ，ＭＬＣ）這兩大類結(jié)構(gòu)。ＳＬＣ 結(jié)構(gòu)采用一組高低檢測電壓區(qū)分２ 種電荷值，用來在每個存儲單元存儲單比特信息。ＭＬＣ 結(jié)構(gòu)采用多組檢測電壓區(qū)分多種電荷值，用來在每個存儲單元存儲多比特信息，也稱為多值存儲。多值存儲是未來Ｆｌａｓｈ 等非易失性存儲介質(zhì)的主要特征之一。通過融合多值存儲，可以有效提高存儲系統(tǒng)的存儲容量，降低存儲系統(tǒng)的成本。但是，存儲密度的增加也不可避免地帶來一些問題。其中，可靠性是一個非常關(guān)鍵的問題，會嚴重影響Ｆｌａｓｈ 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲性能，甚至影響Ｆｌａｓｈ 系統(tǒng)的使用壽命［２－３］。為了緩解這一問題，學(xué)術(shù)界提出了若干解決方法，其中糾錯編碼是一類重要的方法。