等级调制方案下的多重置换码构造方法研究

作     者：雷豪翔 

作者单位：西安电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：慕建君;王建军

授予年度：2023年

学科分类：07[理学] 08[工学] 070104[理学-应用数学] 081101[工学-控制理论与控制工程] 081201[工学-计算机系统结构] 0701[理学-数学] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：闪速存储器 等级调制方案 纠错码 置换码 多重置换码 

摘      要：闪存由于其高存储密度、较低成本和良好可靠性等优点成为一种占主导地位的非易失性存储器技术,而且闪存已经广泛应用于嵌入式系统中。随着闪存技术的不断发展,多级存储单元(Multi-Level Cell,MLC)技术可以提高闪存的存储密度。但是,闪存单元的过度编程和单元间干扰等问题影响了闪存系统的可靠性。而且,闪存中存储的数据可能受到电荷泄漏等噪声的干扰而遭到破坏,从而影响了闪存系统的可靠性。纠错编码技术是解决这些问题的一条有效途径。作为数据存储的一种新方案,等级调制方案可以缓解闪存单元的过度编程问题,而且也可以降低电荷泄漏噪声的影响。通过置换或多重置换表示多级存储单元间的电荷相对等级,等级调制方案可以提高闪存数据的可靠性。因此,等级调制方案下关于置换码和多重置换码构造及其编译码方法的研究近年来受到了学者们的广泛关注。然而,目前对于汉明距离度量下通过函数表示的多重置换码的构造及其编译码方案研究较少,且没有关于多重置换码硬件执行方案的研究。 基于等级调制方案,本文主要研究了通过函数表示的多重置换码的构造方法及其编译码方案,并针对所提出的构造方法设计了硬件执行方案,论文的主要研究成果可总结如下: 1.通过函数表示手段构造的多重置换码便于其硬件实现方案的设计,而且其结构更加简单。但是,目前没有通过函数表示手段的构造最小汉明距离为2的多重置换码研究。在深入分析基于有限状态机的置换码构造方法的基础上,借助回溯算法的思想与函数表示的手段,提出了等级调制方案下最小汉明距离为2的多重置换码一种构造方法。然后,利用枚举方法,设计了该类多重置换码的编译码方案。最后,通过设计存储器和n维循环移位寄存器组,提出了该类多重置换码构造的一种硬件实现方案。与现有的多重置换码构造方法相比较,所提出的多重置换码构造方法可以生成所有的多重置换,而且该构造方法是目前可以通过函数表示的多重置换码唯一构造方法。同时,通过提供一些实例证实所提出的构造方法和编译码方案的可行性。 2.对于最小汉明距离为3的多重置换码,目前没有通过函数表示手段的构造方法。针对这一问题,基于深度优先搜索算法的思想与函数表示的手段,提出了一种等级调制方案下最小汉明距离为3的多重置换码构造方法。然后,基于动态规划算法,设计了该类多重置换码的一种树形编码方案。最后,通过设计存储器和循环移位寄存器组,提出了该类多重置换码构造的一种硬件实现方案。所提出的多重置换码构造方法便于设计硬件实现方案。而且,所提出的最小汉明距离为3的多重置换码树形编码方案具有平均编码长度最短的优点。