【摘 要】
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在信息化大数据时代,高密度存储系统中的数据量与日俱增,其存储介质尺寸在减小且单位面积内的比特密度在增加,存储数据的可靠性问题日益突出,原有的存储方案已经无法满足存储系统的可靠性需求。Polar码是Arikan提出的一种信道编码,相比传统的信道编码,它在数学理论上被证明可达香农限,具有编译码复杂度低、构造方法明确、纠错性能良好等优势,可用于存储系统、图像传输、编码调制系统中。本论文针对高密度存储系统
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在信息化大数据时代,高密度存储系统中的数据量与日俱增,其存储介质尺寸在减小且单位面积内的比特密度在增加,存储数据的可靠性问题日益突出,原有的存储方案已经无法满足存储系统的可靠性需求。Polar码是Arikan提出的一种信道编码,相比传统的信道编码,它在数学理论上被证明可达香农限,具有编译码复杂度低、构造方法明确、纠错性能良好等优势,可用于存储系统、图像传输、编码调制系统中。本论文针对高密度存储系统中的数据可靠性问题,分别对多级单元(Multi-Level Cell,MLC)型NAND闪存和二维符号间干扰(Two-Dimensional Inter-Symbol Interference,2D-ISI)磁存储信道的差错控制方案进行了研究,其主要内容如下:(1)概述MLC型闪存的基本操作,研究MLC型闪存和2D-ISI磁存储信道的错误类型,分析错误成因,建立信道模型。(2)针对MLC型闪存信道的信道特性,提出了一种基于互信息量(Mutual Information,MI)异构的Polar码构造方法。传统AWGN信道下原有的Polar码构造方法不适于闪存信道,本文提出的方法利用传统AWGN信道与MLC型NAND闪存信道间的信道特性差异,将对数似然比(Log-Likelihood Ratio,LLR)以MI重新拟合,获取闪存信道下等效的标准方差,从而进行Polar码的构造。仿真结果显示,几种传统方法构造的Polar码在误码性能上表现不佳,本文基于MI异构法构造的Polar码比Monte-Carlo法构造的Polar码可提升2个数量级的误码性能,并且在误码率(Bit Error Rate,BER)为10-5至少增加2000次的编程/擦除(Program and Erase,P/E)循环。(3)在2D-ISI磁存储信道中提出了一种基于LLR分布的Polar码构造法。数据仿真表示,与传统方法构造的Polar码相比较,基于LLR分布法构造的Polar码误码性能更加优异,比高斯近似构造法构造的Polar码在误码性能上有3个数量级的提升。
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