适用于NAND闪存的LDPC译码方法技术

本发明专利技术公开一种适用于NAND闪存的LDPC译码方法，引入新的判断变量En，在不显著增加计算量的基础上，获得了优于比特翻转算法的性能。针对NAND闪存电路，新纠错算法还有以下优点：逻辑复杂度低，编程电路简单；仅需实数运算，无浮点运算或乘除运算，运算功耗小；适用于并行结构，运算时延低；翻转阈值可调，通过调整阈值，可实现时延和纠错性能的动态平衡。

LDPC decoding method suitable for NAND flash memory

The invention discloses a LDPC decoding method suitable for NAND flash memory. A new judgment variable En is introduced, and the performance of the LDPC decoding method is superior to the bit flip algorithm without significantly increasing the calculation amount. For NAND flash memory circuit, the new error correction algorithm has the following advantages: low logic complexity, simple programming circuit; only real number operation, no floating point operation or multiplication and division operation, low operation power consumption; suitable for parallel structure, low operation delay; flip threshold adjustable, through adjusting the threshold, delay and error correction performance can be achieved dynamically. Balance.

【技术实现步骤摘要】
适用于NAND闪存的LDPC译码方法
本专利技术涉及一种LDPC译码方法，具体的说，是一种适用于NAND闪存的LDPC译码方法。
技术介绍
随着微电子工艺的不断发展，NAND闪存的存储密度大幅度增加导致误码率急剧升高，传统的纠错码架构已经不能满足NAND闪存的纠错需求。低密度奇偶校验码(Low-Density-Parity-CheckCode,LDPC)因其接近香农限的优良性能和低译码复杂度近年来引起人们的大量研究，已被802.16e、DVBS2、数字广播电视等数字通信系统相继采用。近几年来LDPC码也开始被学者们探讨在NAND闪存上作为纠错码应用，期望能降低NAND闪存不断增大的数据误码率，保障数据的可靠性。NAND闪存的数据误码率不断提高，数据传输速度也越来越快，因此构造适用于NAND闪存的高性能LDPC码，设计高速LDPC码编码算法对NAND闪存的未来进一步发展具有十分重大的价值。但NAND闪存所具有的误码率高、冗余空间小、数据传输速度快等特点，使得LDPC码在NAND闪存上应用时存在较大的困难，需要进一步研究高码率且性能优良的LDPC码构造法，以及设计低编码时延的高速译码算法。LDPC码的迭代译码算法大致可分为两种：一种是硬判决算法，一种是软判决算法。硬判决比特翻转（BF）算法在迭代过程中传递的是二进制硬信息，而软判决算法在迭代过程中传递的是与概率相关的实数软信息。硬判决算法操作简单，易于硬件实现，但是性能较差；软判决算法性能较好，但实现复杂度较高。Y.Kou等提出了一种加权比特翻转（WBF）算法，获得了性能与复杂度之间的良好折衷，在实时性要求较高的通信系统中得到广泛应用。在每轮迭代中，WBF算法利用信道输出序列的软信息对每个变量节点按某种方法计算其可靠性，将可靠性最小的变量节点进行翻转，WBF算法在性能上优于硬判决BF译码算法，如各种改进的加权比特翻转算法，WBF，MWBF，GBBF，IMWBF，RRWBF以及SMWBF等算法进一步提高了译码性能，但译码复杂度均有所增加。NAND闪存所用LDPC码的特点为：1、误码率高、冗余空间小。NAND闪存LDPC码率一般90%左右，远高于数字通信系统所有LDPC。纠错率逼近LDPC纠错理论值，对译码算法性能要求高。2、校正矩阵列重γ小。γ一般为4或5，所以比特翻转算法对小列重校正矩阵译码性能较低.3、硬译码为二进制硬信息（0，1）。而一般比特翻转的改进算法，需借助接收比特的可靠度信息等软信息，在NAND闪存系统中无法获得。4、要求时延短，译码需具有并行结构。5、要求功耗低，计算复杂度低。因此需要研究一种适用于NAND闪存的LDPC译码方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种适用于NAND闪存的LDPC译码方法，引入错误比特判决标准En，在不显著增加计算量的基础上，获得了优于比特翻转算法的性能。为了解决所述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：适用于NAND闪存的LDPC译码方法，包括以下步骤：S01）、设LDPC码的码长为N、信息位长为K，其校验矩阵Hmn为M×N的稀疏矩阵[hmn]，M、N、K为大于0的正整数，0≤m≤M-1,0≤n≤N-1，Hmn的每列有γ个1，每行有ρ个1，γ、ρ为大于或者等于0的整数，校验矩阵的大小为M*N，每行用h0,h1,……,hM-1表示，其中hj=(hj，0,hj，1,……,hj（N-1）)，0≤j<M；将参与第m个校验方程的比特的集合即校验矩阵Hmn第m行的1所在的列的集合记为N(m)={n：hmn=1}；将第n个比特参与的校验方程的集合即校验矩阵Hmn第n列的1所在的行的集合记为M(n)={m：hmn=1}；读取码字序列c=[c0,c1,…,cN-1]，该码字序列经过调制后得到得到信道输出序列r=[r0,r1,…,rN-1]，根据序列r进行判决得到二进制硬判决序列z=[z0,z1,…,zN-1]，序列z的码元比特zn为：，0≤n≤N−1；S02）、初始化最大迭代数CNT，S03）、判断最大迭代数是否小于零，如果是，则返回译码失败，结束译码；否则进入一下步骤；S04)、根据硬判决序列z计算校正因子s=[s0,s1,s2,…..sM-1]，，S05）、判断校正因子是否为零，如果校正因子为零，则译码成功，结束译码，否则进入下一步；S06）、对序列z中的每一个码元比特zn，计算其参与的不满足校验方程的个数fn，并求得fn的最大值max_fn，其中；S07）、对不满足校验方程个数最大的码元比特zn，计算zn的错误比特判决标准En，；S08）、对不满足校验方程个数最大的码元比特zn，如果其错误比特判决标准En大于阈值T，翻转对应的码元比特zn；S09）、迭代次数减一，重复步骤S03-S08。本专利技术所述的适用于NAND闪存的LDPC译码方法，步骤S01中，码字序列c=[c0,c1,…,cN-1]经过二进制相移键控调制得到序列x=[x0,x1,…,xN-1]，其中xn=1-2cn，(0≤n≤N−1)，x进入均值为零，方差为σ2=N0/2的AWGN信道后得到信道输出序列r=[r0,r1,…,rN-1]，其中rn=xn+vn，(0≤n≤N−1)，vn为加性高斯白噪声。本专利技术的有益效果：NAND闪存LDPC纠错码具有的误码率高、冗余空间小、数据传输速度快等特点。且相对数字通信系统，NAND闪存：（1）列重γ小，标准比特翻转算法效率低（2）信号均为二进制数（0，1），无法获得接收比特的可靠度信息，无法使用标准改进比特翻转算法所需等软信息。针对NAND闪存LDPC硬译码以上特点，本专利技术引入新的判断变量En，在不显著增加计算量的基础上，获得了优于比特翻转算法的性能。针对NAND闪存电路，新纠错算法还有以下优点：逻辑复杂度低，编程电路简单；仅需实数运算，无浮点运算或乘除运算，运算功耗小；适用于并行结构，运算时延低；翻转阈值可调，通过调整阈值，可实现时延和纠错性能的动态平衡。附图说明图1为实施例1中NAND存储系统的原理框图；图2为本方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的限定。如图2所示，为本实施例所述适用于NAND闪存的LDPC译码方法的流程图，该方法包括以下步骤：S01）、设LDPC码的码长为N、信息位长为K，其校验矩阵Hmn为M×N的稀疏矩阵[hmn]，M、N、K为大于0的正整数，0≤m≤M-1,0≤n≤N-1，Hmn的每列有γ个1，每行有ρ个1，γ、ρ为大于或者等于0的整数，校验矩阵的大小为M*N，每行用h0,h1,……,hM-1表示，其中hj=(hj，0,hj，1,……,hj（N-1）)，0≤j<M；将参与第m个校验方程的比特的集合即校验矩阵Hmn第m行的1所在的列的集合记为N(m)={n：hmn=1}；将第n个比特参与的校验方程的集合即校验矩阵Hmn第n列的1所在的行的集合记为M(n)={m：hmn=1}；读取码字序列c=[c0,c1,…,cN-1]，该码字序列经过调制后得到得到信道输出序列r=[r0,r1,…,rN-1]，根据序列r进行判决得到二进制硬判决序列z=[z0,z1,…,zN-1]，序列z的码元比特zn为：，0≤n≤N−1；S02）、初始化最大迭代数C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.适用于NAND闪存的LDPC译码方法，其特征在于：包括以下步骤：S01）、设LDPC码的码长为N、信息位长为K，其校验矩阵Hmn为 M ×N 的稀疏矩阵 [hmn ]，M、N、K为大于0的正整数，0≤m≤M‑1, 0≤n≤N‑1，Hmn的每列有γ个1，每行有ρ个1，γ、ρ为大于或者等于0的整数，校验矩阵的大小为M*N，每行用h0, h1, ……, hM‑1表示，其中hj = ( hj，0, hj，1, ……, hj（N‑1）)，0≤j

【技术特征摘要】
1.适用于NAND闪存的LDPC译码方法，其特征在于：包括以下步骤：S01）、设LDPC码的码长为N、信息位长为K，其校验矩阵Hmn为M×N的稀疏矩阵[hmn]，M、N、K为大于0的正整数，0≤m≤M-1,0≤n≤N-1，Hmn的每列有γ个1，每行有ρ个1，γ、ρ为大于或者等于0的整数，校验矩阵的大小为M*N，每行用h0,h1,……,hM-1表示，其中hj=(hj，0,hj，1,……,hj（N-1）)，0≤j<M；将参与第m个校验方程的比特的集合即校验矩阵Hmn第m行的1所在的列的集合记为N(m)={n：hmn=1}；将第n个比特参与的校验方程的集合即校验矩阵Hmn第n列的1所在的行的集合记为M(n)={m：hmn=1}；读取码字序列c=[c0,c1,…,cN-1]，该码字序列经过调制后得到得到信道输出序列r=[r0,r1,…,rN-1]，根据序列r进行判决得到二进制硬判决序列z=[z0,z1,…,zN-1]，序列z的码元比特zn为：，0≤n≤N−1；S02）、初始化最大迭代数CNT，S03）、判断最大迭代数是否小于零，如果是，则返回译码...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴永航，高美洲，
申请(专利权)人：山东华芯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37