專(zhuān)利名稱(chēng)：利用寫(xiě)入驗(yàn)證減輕代碼的誤碼平層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字信號(hào)處理，并且更具體地說(shuō)，涉及諸如低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編 碼的數(shù)據(jù)編碼方法。
背景技術(shù)：
通信是通過(guò)通信信道從發(fā)送器向接收器傳送信息。在真實(shí)世界中，通信信道是有 噪聲的信道，向接收器提供從發(fā)送器發(fā)送來(lái)的失真形式的信息。存儲(chǔ)裝置(例如，硬盤(pán)(HD) 驅(qū)動(dòng)器、閃速驅(qū)動(dòng)器)就是一種這樣的有噪聲信道，接受來(lái)自發(fā)送器的信息、存儲(chǔ)該信息， 并接著向接收器提供或多或少失真形式的該信息。由諸如存儲(chǔ)裝置的通信信道引入的失真可能大到足以導(dǎo)致信道錯(cuò)誤，即，當(dāng)信道 輸入信號(hào)為0時(shí)，接收器將信道輸出信號(hào)解譯為1，或反之亦然。信道錯(cuò)誤降低了吞吐量，并 因此不合乎需要。因此，存在對(duì)于檢測(cè)和/或校正信道錯(cuò)誤的工具的持續(xù)需要。低密度奇 偶校驗(yàn)(LDPC)編碼是用于檢測(cè)和校正信道錯(cuò)誤的一種方法。LDPC碼是可以針對(duì)低信噪比(SNR)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)非常低的位出錯(cuò)率(BER)的已知近 Shannon極限碼之一。LDPC解碼由于其并行化的潛力、實(shí)施復(fù)雜性低、解碼等待時(shí)間少以及 高SNR下誤碼平層(error floor)不太嚴(yán)重而著名。LDPC碼實(shí)質(zhì)上考慮到了所有下一代通 信標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是一種用于將原始編碼碼字存儲(chǔ)至存儲(chǔ)介質(zhì)的機(jī)器實(shí)施 的方法。所述原始編碼碼字被寫(xiě)入至所述存儲(chǔ)介質(zhì)，作為寫(xiě)入編碼碼字。通過(guò)從所述存儲(chǔ) 介質(zhì)讀取所述寫(xiě)入編碼碼字來(lái)生成信道輸出碼字。將所述原始編碼碼字與基于所述信道 輸出碼字的導(dǎo)出碼字進(jìn)行比較，以識(shí)別所述寫(xiě)入編碼碼字中的一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)誤位的第一集 合。通過(guò)在所述第一集合中選擇一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)誤位來(lái)生成所述寫(xiě)入編碼碼字中的一個(gè)或多 個(gè)錯(cuò)誤位的第二集合。將與所述第二集合中的一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)誤位相對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤位信息寫(xiě)入至所述存儲(chǔ)介質(zhì)。在另一實(shí)施例中，本發(fā)明是一種用于針對(duì)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)中的寫(xiě)入編碼碼字生成 解碼碼字的機(jī)器實(shí)施方法，所述寫(xiě)入編碼碼字具有一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)誤位。通過(guò)從所述存儲(chǔ)介 質(zhì)讀取所述寫(xiě)入編碼碼字來(lái)生成信道輸出碼字。從所述信道輸出碼字生成導(dǎo)出碼字。從所 述存儲(chǔ)介質(zhì)讀取錯(cuò)誤位信息，其中，所述錯(cuò)誤位信息對(duì)應(yīng)于所述寫(xiě)入編碼碼字中的一個(gè)或 多個(gè)錯(cuò)誤位。使用所述錯(cuò)誤位信息來(lái)生成修正的碼字。對(duì)所述修正的碼字執(zhí)行進(jìn)一步的處 理，以生成所述解碼碼字。


根據(jù)下面的詳細(xì)描述、附屬權(quán)利要求書(shū)以及附圖，本發(fā)明的其它方面、特征以及優(yōu) 點(diǎn)將更充分清楚，在附圖中，相同標(biāo)號(hào)標(biāo)識(shí)相似或相同部件。圖1是利用LDPC編碼的通信系統(tǒng)100的框圖。圖2 (A)描繪了 LDPC H矩陣200，而圖2 (B)是H矩陣200的Tanner圖形。圖3是圖A的解碼器AC所使用的LDPC解碼方法300的流程圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的通過(guò)信道控制器120控制的、圖1的通信系統(tǒng)100 所實(shí)施的LDPC編碼/解碼處理400的流程圖。圖5是錯(cuò)誤位表的一個(gè)實(shí)施例的圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、圖4的步驟410的流程圖，即，寫(xiě)入錯(cuò)誤驗(yàn)證處 理的流程圖。圖7是圖6的步驟612的流程圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖4的寫(xiě)入錯(cuò)誤恢復(fù)處理418的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1是利用LDPC編碼的通信系統(tǒng)100的框圖。數(shù)據(jù)源102生成稱(chēng)為原始信息字 104的多個(gè)位的集合。LDPC編碼器106編碼原始信息字104，以生成原始編碼碼字108。下 面，更詳細(xì)討論LDPC編碼。將原始編碼碼字108 (還稱(chēng)為信道輸入碼字)寫(xiě)入至存儲(chǔ)介質(zhì) 110 (例如，閃速驅(qū)動(dòng)器、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器盤(pán)片等)，作為寫(xiě)入編碼碼字。在以后的某一時(shí)間，存儲(chǔ)介質(zhì)110讀取寫(xiě)入編碼碼字并向信道檢測(cè)器112輸出一 組值y (即信道輸出碼字)。信道輸出碼字和根據(jù)該信道輸出碼字導(dǎo)出的任何碼字稱(chēng)為導(dǎo)出 碼字。信道檢測(cè)器112將接收到的值y轉(zhuǎn)換成一組對(duì)數(shù)似然比(LLR)值L。h。LLR值包括 (i)表示解碼器關(guān)于由對(duì)應(yīng)值y所表示的一位硬判定值的最佳推測(cè)的符號(hào)位，和(ii)表示 硬判定中解碼器的置信度的一個(gè)或多個(gè)量值位(magnitude bit)。例如，信道檢測(cè)器112可 能輸出每一個(gè)LLR值L。h，作為五位值，其中，最高有效位是表示硬判定的符號(hào)位，而四個(gè)量 值位的值表示硬判定的置信度。因而，在一種可能LLR方案中，二進(jìn)制00000的LLR值表示 具有最小置信度的0的硬判定，二進(jìn)制01111的LLR值表示具有最大置信度的0的硬判定， 二進(jìn)制10001的LLR值表示具有最小置信度的1的硬判定，而二進(jìn)制11111的LLR值將表 示具有最大置信度的1的硬判定，其中，二進(jìn)制10000未使用。信道檢測(cè)器112向LDPC解碼器114發(fā)送Leh值，其中，它們變?yōu)榻獯a器輸入碼字。 接著，LDPC解碼器114針對(duì)一組L。h值執(zhí)行一次或多次解碼迭代116 ( “局部迭代”)，以生成解碼碼字i。當(dāng)(i)LDPC解碼器114得出正確的解碼碼字(DCCW)，即義和信道輸入碼字 108相同，或者(ii)LDPC解碼器AC執(zhí)行了最大可允許數(shù)量的局部迭代而沒(méi)有得出DCCWjP LDPC解碼器114失敗時(shí)，LDPC解碼器AC終止。當(dāng)解碼器114終止時(shí)，其向數(shù)據(jù)目的地118 輸出解碼碼字i。下面更詳細(xì)地描述LDPC解碼。信道控制器120至少控制LDPC編碼器106、信道檢測(cè)器112，以及LDPC解碼器114 的操作。信道控制器典型為ARM(高級(jí)RISC(精簡(jiǎn)指令集代碼)機(jī))處理器。LDPC 編碼為了創(chuàng)建碼字108，LDPC編碼器106向信息字104的多個(gè)位附加由LDPC代碼指定 的多個(gè)奇偶位。信息字104中的位數(shù)由K表示。編碼碼字中的位稱(chēng)為變量位，并且那些變 量位的數(shù)量由N表示。因而，奇偶位的數(shù)量由N-K給出。按由特定LDPC代碼所指定的特定方式，LDPC碼字中的每一個(gè)奇偶位與該碼字中 的一個(gè)或多個(gè)其它位相關(guān)聯(lián)，并且設(shè)置指配給奇偶位的值，以滿(mǎn)足LDPC代碼。典型LDPC代 碼指定奇偶位，并且其關(guān)聯(lián)位滿(mǎn)足奇偶檢驗(yàn)約束，例如，位的總和是偶數(shù)，即，和模2 = 0。LDPC 代碼特定的LDPC代碼由稱(chēng)為奇偶校驗(yàn)矩陣或H矩陣(或簡(jiǎn)寫(xiě)為H)的1和0的二維矩 陣來(lái)定義。H被LDPC編碼器和解碼器推理而知。H包括N列和N-K行，S卩，針對(duì)碼字的每一 位的列，和針對(duì)每一個(gè)奇偶位的行。H中的每一個(gè)1表示列的碼字位與行的奇偶位之間的關(guān) 聯(lián)。例如，H的第三行、第七列處的1意指第三奇偶校驗(yàn)位與碼字的第七位相關(guān)聯(lián)。檢驗(yàn)位 與和該檢驗(yàn)位相關(guān)聯(lián)的所有變量位的值的和模2應(yīng)當(dāng)為0。典型LDPC代碼的定義特征是， H為“稀疏的”，即，H的元素大多為0，而1相對(duì)較少。圖2A描繪了 LDPC H矩陣200。H矩陣200包括N = 9列和N-K = 6行。因而，H 矩陣200定義了接受三位信息字的LDPC代碼，附加六個(gè)奇偶位，并且輸出九位碼字。在存 儲(chǔ)介質(zhì)是硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器或閃速驅(qū)動(dòng)器的一種實(shí)現(xiàn)方式中，每一個(gè)信息字的長(zhǎng)度為4096位，并 且每一個(gè)碼字的長(zhǎng)度為4552位。其它實(shí)現(xiàn)方式可以包括具有其它位長(zhǎng)度的信息字和/或碼字。LDPC 解碼置信傳播(Belief Propagation)圖3是圖1的解碼器114所使用的LDPC解碼方法300的流程圖。解碼方法300的 核心是稱(chēng)作置信傳播的迭代、兩相消息傳遞算法。置信傳播可以使用Tarmer圖形來(lái)說(shuō)明。圖2 (B)是H矩陣200的Tarmer圖形。一般來(lái)說(shuō)，Tanner圖形包括1)等于H中 的列數(shù)(并因此等于變量位數(shù)N)的多個(gè)位節(jié)點(diǎn)(還稱(chēng)為變量節(jié)點(diǎn))n，2)等于H中的行數(shù) (并因此等于奇偶位數(shù))的多個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)m，3)邊202，每一條邊將單個(gè)位節(jié)點(diǎn)叫連接至單 個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)IV 4)針對(duì)每一個(gè)位節(jié)點(diǎn)Iii的原始L。h值，以及5)針對(duì)每一個(gè)位節(jié)點(diǎn)Iii的所計(jì) 算的硬判定輸出值^。圖2 (B)的Tanner圖形包括九個(gè)位節(jié)點(diǎn)、六個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)Hici-H^
將位節(jié)點(diǎn)連接至校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的18條邊202、九個(gè)L。h值，以及九個(gè)1值。Tanner圖形中的邊表示位節(jié)點(diǎn)η與校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)m之間的關(guān)系，其中，邊表示H中的 1。例如，在圖2(B)中，邊202將第一位節(jié)點(diǎn)Iitl連接至第四校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)m3，因?yàn)樵趫D2(A)中 的H矩陣200的第一列、第四行中存在1。Tanner圖形是雙向圖形，即，一條邊可以將一個(gè)位節(jié)點(diǎn)僅連接至一個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，而不能將一個(gè)位節(jié)點(diǎn)連接至另一位節(jié)點(diǎn)，或者不能將一個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)連接至另一校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)。通 過(guò)邊連接至特定校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)m的所有位節(jié)點(diǎn)η的集合表示為N (m)。通過(guò)邊連接至特定位節(jié)點(diǎn) η的所有校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)m的集合表示為M (η)。特定(位或校驗(yàn))節(jié)點(diǎn)的索引在該圖形中是其序 數(shù)系列。返回至圖3，在步驟302開(kāi)始處理并且前進(jìn)至步驟304，解碼器初始化。解碼器初 始化304包括針對(duì)與位節(jié)點(diǎn)η相關(guān)聯(lián)的對(duì)應(yīng)L。h值來(lái)設(shè)置連接至每一個(gè)位節(jié)點(diǎn)η的所有邊 η(例如，圖2(B)的邊202)，并且針對(duì)位節(jié)點(diǎn)η的Leh的硬判定值(S卩，MSB)的來(lái)設(shè)置位節(jié) 點(diǎn)η的1值。因而，例如，在圖2(B)中，如果與位節(jié)點(diǎn)Iitl相關(guān)聯(lián)的L。h值是十進(jìn)制值+5，則 在步驟304，將位節(jié)點(diǎn)nQ連接至校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)mQ和m3的兩條邊202被設(shè)置成+5，并且位節(jié)點(diǎn)nQ 的1值被設(shè)置成1。表達(dá)這個(gè)步驟的第一部分的另選方式是，位節(jié)點(diǎn) 向集合MOO中的 每一個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)m發(fā)送消息+5。從位節(jié)點(diǎn)η向校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)M發(fā)送的消息被稱(chēng)作位節(jié)點(diǎn)或Q消 息，并且被表示為Q 。接著，步驟304向出錯(cuò)校驗(yàn)步驟(syndrome check st印)306發(fā)送包括N個(gè)&值
的候選解碼碼字矢量i。出錯(cuò)校驗(yàn)步驟306利用以下等式(1)來(lái)計(jì)算出錯(cuò)矢量(syndrome vector)ζ
權(quán)利要求
1.一種用于將原始編碼碼字存儲(chǔ)至存儲(chǔ)介質(zhì)的機(jī)器實(shí)施的方法，該方法包括(a)將所述原始編碼碼字寫(xiě)入至所述存儲(chǔ)介質(zhì)，作為寫(xiě)入編碼碼字；(b)通過(guò)從所述存儲(chǔ)介質(zhì)讀取所述寫(xiě)入編碼碼字來(lái)生成信道輸出碼字；(c)將所述原始編碼碼字與基于所述信道輸出碼字的導(dǎo)出碼字進(jìn)行比較，以識(shí)別所述 寫(xiě)入編碼碼字中的一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)誤位的第一集合；(d)通過(guò)在所述第一集合中選擇一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)誤位來(lái)生成所述寫(xiě)入編碼碼字中的一個(gè) 或多個(gè)錯(cuò)誤位的第二集合；以及(e)將與所述第二集合中的一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)誤位相對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤位信息寫(xiě)入至所述存儲(chǔ)介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述原始編碼碼字是LDPC碼字。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述步驟(c)還包括針對(duì)所述信道輸出碼字執(zhí)行 解碼來(lái)生成所述導(dǎo)出碼字。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二集合等于所述第一集合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二集合是所述第一集合的適當(dāng)子集。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括(f)通過(guò)從所述存儲(chǔ)介質(zhì)讀取所述寫(xiě)入編碼碼字來(lái)生成解碼器輸入碼字；(g)針對(duì)所述解碼器輸入碼字執(zhí)行解碼以生成解碼碼字；以及(h)如果所述解碼碼字不是正確的解碼碼字，則 (hi)從所述存儲(chǔ)介質(zhì)讀取所述錯(cuò)誤位信息； (h2)基于所述錯(cuò)誤位信息生成修正的碼字；以及 (h3)對(duì)所述修正的碼字執(zhí)行進(jìn)一步的處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述步驟(h2)包括基于所述錯(cuò)誤位信息來(lái)修正 所述解碼碼字的一個(gè)或多個(gè)位以生成所述修正的碼字。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述步驟(M)包括(h3i)確定所述錯(cuò)誤位信息是否對(duì)應(yīng)于所述第一集合中的所有錯(cuò)誤位； (h3ii)如果所述錯(cuò)誤位信息對(duì)應(yīng)于所述第一集合中的所有錯(cuò)誤位，則所述進(jìn)一步的處 理包括對(duì)所述修正的碼字執(zhí)行出錯(cuò)校驗(yàn)和循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)中的一個(gè)或多個(gè)；以及(h3iii)如果所述錯(cuò)誤位信息不對(duì)應(yīng)于所述第一集合中的所有錯(cuò)誤位，則所述進(jìn)一步 的處理包括對(duì)所述修正的碼字執(zhí)行解碼。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述錯(cuò)誤位信息包括 針對(duì)所述寫(xiě)入編碼碼字的特有標(biāo)識(shí)符；針對(duì)所述第二集合中的每一個(gè)錯(cuò)誤位的索引值；以及 對(duì)所述第二集合是否對(duì)應(yīng)于所述第一集合中的所有錯(cuò)誤位的指示。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述步驟(d)包括 (dl)在所述第一集合中選擇一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)誤位；(d2)基于所選擇的一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)誤位生成修正的碼字； (d3)對(duì)所述修正的碼字執(zhí)行解碼，以生成候選解碼碼字； (d4)確定所述候選解碼碼字是否為正確的解碼碼字；(d5)如果所述候選解碼碼字是正確的解碼碼字，則基于所選擇的一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)誤位來(lái)生成所述第二集合；以及(d6)如果所述候選解碼碼字不是正確的解碼碼字，則針對(duì)所述第一集合中的其它選擇 的一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)誤位重復(fù)步驟(dl)_(d4)。
11.一種用于針對(duì)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)中的寫(xiě)入編碼碼字生成解碼碼字的機(jī)器實(shí)施的方 法，所述寫(xiě)入編碼碼字具有一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)誤位，所述方法包括(a)通過(guò)從所述存儲(chǔ)介質(zhì)讀取所述寫(xiě)入編碼碼字來(lái)生成信道輸出碼字；(b)基于所述信道輸出碼字來(lái)生成導(dǎo)出碼字；(c)從所述存儲(chǔ)介質(zhì)讀取錯(cuò)誤位信息，其中，所述錯(cuò)誤位信息對(duì)應(yīng)于所述寫(xiě)入編碼碼字 中的一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)誤位；(d)基于所述錯(cuò)誤位信息生成修正的碼字；以及(e)針對(duì)所述修正的碼字執(zhí)行處理，以生成所述解碼碼字。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述寫(xiě)入編碼碼字是LDPC碼字。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述步驟(b)包括(bl)針對(duì)所述信道輸出碼字執(zhí)行解碼，以生成所述導(dǎo)出碼字；以及 (b2)確定所述導(dǎo)出碼字不是正確的解碼碼字。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述步驟(d)包括基于所述錯(cuò)誤位信息來(lái)修正 所述導(dǎo)出碼字中的一個(gè)或多個(gè)位，以生成所述修正的碼字。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述步驟(e)包括(el)確定所述錯(cuò)誤位信息是否對(duì)應(yīng)于所述寫(xiě)入編碼碼字中的所有錯(cuò)誤位； (e2)如果所述錯(cuò)誤位信息對(duì)應(yīng)于所述寫(xiě)入編碼碼字中的所有錯(cuò)誤位，則所述處理包括 對(duì)所述修正的碼字執(zhí)行出錯(cuò)校驗(yàn)和循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)中的一個(gè)或多個(gè)；以及(e3)如果所述錯(cuò)誤位信息不對(duì)應(yīng)于所述寫(xiě)入編碼碼字中的所有錯(cuò)誤位，則所述處理包 括針對(duì)所述修正的碼字執(zhí)行解碼。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述錯(cuò)誤位信息包括 針對(duì)所述寫(xiě)入編碼碼字的特有標(biāo)識(shí)符；針對(duì)所述寫(xiě)入編碼碼字中的每一個(gè)錯(cuò)誤位的索引值；以及對(duì)所述錯(cuò)誤位信息是否對(duì)應(yīng)于所述寫(xiě)入編碼碼字中的所有錯(cuò)誤位的指示。
全文摘要
在將信道輸入(例如，LDPC)碼字寫(xiě)入至存儲(chǔ)介質(zhì)時(shí)所執(zhí)行的寫(xiě)入驗(yàn)證方法(i)比較信道輸入碼字與寫(xiě)入碼字，(ii)識(shí)別任何錯(cuò)誤位，以及(iii)將針對(duì)記錄的錯(cuò)誤位索引存儲(chǔ)在表中。在以后的某一時(shí)間，讀取該寫(xiě)入碼字并將其發(fā)送至解碼器。如果該解碼器無(wú)法利用附近碼字，則寫(xiě)入錯(cuò)誤恢復(fù)處理搜索該表并且檢索錯(cuò)誤位信息。調(diào)節(jié)在那些索引處的碼字位，并且提交修正的碼字以供進(jìn)一步的處理。
文檔編號(hào)G06F11/00GK102077173SQ200980124441
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2009年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月21日
發(fā)明者K·岡曼, N·格拉菲 申請(qǐng)人:艾格瑞系統(tǒng)有限公司