NAND闪存的软硬判决纠错码应用研究

摘要

近年来，随着闪存技术的飞速发展，闪速存储器（Flash Memory）的高性能、非易失性（Non-Volatility）、能耗低、抗震动、存储容量高等优点被人们发掘，扩大了其在嵌入式系统中的应用面。更由于闪存技术在近些年的飞速发展，闪存的诸多优点均得到了放大，未来将可能取代PC中的机械磁盘，成为主流的大容量高性能存储技术。MLC（Multi-Level Cell）型NAND Flash由于为大容量存储的实现提供了廉价而有效的解决方案，成为了目前主流的闪存类型。
　　MLC型NAND Flash尽管已经广泛应用于日常生活中，但自身还存在很多缺点，比如NAND Flash结构决定了传输过程中存在多种干扰，使得数据存储系统的可靠性问题突出，需要进行相关纠错码技术的研究，来提高可靠性。NAND Flash单元间干扰是应用中噪声的主要来源，对传输模型的优化以及对单元间干扰模型的研究将有助于提高MLC闪存性能。可以通过针对以上问题等的研究，来进行纠错码方案和传输模型的优化，或者采取多种方式同时应用的手段，来提高 NAND Flash的性能和传输可靠性。扩大MLC型NAND Flash的应用场景，使得高性能存储真正做到普及。多级存储单元(MLC)技术可用来提高 NAND闪存的数据存储密度(容量)，然而，MLC型NAND Flash中等级数量的增加导致闪存的存储出现了大量干扰和错误。
　　本文对MLC型NAND Flash的差错控制编码技术进行了研究，分析了闪存操作中干扰的主要来源，推测出可能产生的错误类型，并通过针对软硬判决纠错码的研究，给出了相应的解决方案，具体内容如下：
　　1.简要介绍了闪存的特性，分析了NAND Flash的物理结构，介绍了读操作、编程操作以及擦除操作三种基本的操作方式。分析了闪存操作中干扰的主要来源，并介绍了解决闪存错误用到的相应差错控制编码。
　　2.针对NAND Flash软判决类错误，分析了存储单元间的干扰方式，基于软判决LLR值的计算方法，推导出了NAND Flash信道下的LLR值计算公式。仿真结果验证了该LLR值计算公式的有效性。
　　3.针对NAND Flash硬判决类错误，分析了双向有限强度错误产生的原因，表示出原有信道模型。在此基础上提出了通信信道模型的优化方案，计算结果表明，优化后的信道具有更高的准确率，RS码的仿真结果，验证了优化后信道模型比原信道模型有更好的BER性能。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和发展前景

1.2 课题研究现状

1.3 研究意义及前景展望

1.4本文主要工作和内容安排

第二章 NAND Flash基础

2.1 闪存的特性

2.2闪存的操作方式

2.3 NAND闪存的信道模型和干扰源

2.4 纠错码中软判决和硬判决简介

2.5 本章小结

第三章 NAND Flash软判决纠错码纠错方式

3.1 NAND Flash软判决纠错码应用背景

3.2 BCH码与LDPC码

3.3 软判决中LLR值的计算

3.4 实验结果及分析

3.5 本章小结

第四章 基于RS码的NAND Flash硬判决纠错码研究

4.1 MLC型NAND Flash的单元间干扰方式

4.2 RS码介绍

4.3 干扰下的信道模拟

4.4 实验结果及分析

4.5 本章小结

第五章 结论和展望

5.1 研究结论

5.2 研究展望

参考文献

致谢

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