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目前SSD中ECC糾錯代碼主要兩種BCH和LDPC。不過，隨著SSD對ECC糾錯技術(shù)要求越來越高，BCH糾錯碼開始有些吃力，所以，LDPC糾錯碼是發(fā)展趨勢，也是最新最主流的糾錯碼。
我們先回顧一下NAND閃存的基礎(chǔ)知識。在這里以MLC NAND為例。在MLC NAND中，有四個Vt level. 如下圖， 隨著P/E cycles的增加，MLC NAND的vt電壓分布就會變大變寬，如下圖， 當(dāng)P/E cycle到了一定的數(shù)值之后，MLC NAND不同vt level之間就會有交叉，這樣的話，就會引起數(shù)據(jù)讀取錯誤，這時，就需要請出LDPC糾錯碼了。
LDPC，是Low Density Parity Check Code的簡稱，翻譯為中文就是“低密度奇偶校驗碼”。在1963年，LDPC第一次出現(xiàn)在R.G.Gallager博士發(fā)表的論文之中。LDPC碼是一種稀疏校驗矩陣線性分組碼。為何稱為“稀疏”呢？因為校驗矩陣中的1要遠小于0的數(shù)目，這樣做的好處就是，譯碼復(fù)雜度低，結(jié)構(gòu)非常靈活。 在LDPC編碼中，會用到一個叫做H矩陣的校驗矩陣(Parity Check Matrix)，比如，我們來看一個交單的H矩陣： 為了可以更加直觀的理解H矩陣，可以借助Tanner圖，來表示H矩陣： 左側(cè)V1~V7是變量節(jié)點，右側(cè)C1~C3是校驗節(jié)點。變量節(jié)點和校驗節(jié)點之間的連接線稱為沿(edge)，也代表這H矩陣中的1. 每個節(jié)點上連接線(edge)的數(shù)目稱為節(jié)點維度(Degree). LDPC編碼分為正則編碼和非正則編碼。正則編碼中，橫向和縱向中1的個數(shù)是固定的。非正則編碼中，橫向和縱向中1的個數(shù)不固定。舉一個例子，正則LDPC編碼矩陣： 在這個正則H矩陣中，橫向維度Dr=4, 縱向維度Dc=3. Codeword長度=20. 與校驗H矩陣對偶的矩陣，稱為G矩陣，也是生成矩陣。構(gòu)建優(yōu)異的H校驗矩陣，是不同SSD主控商實現(xiàn)LDPC的核心內(nèi)容，每家都有各自的專利。
在SSD內(nèi)部的LDPC解碼過程中，主要包括了兩方面內(nèi)容：硬解碼(Hard Decode)和軟解碼(Soft Decode). LDPC解碼的方法就是收到碼字之后，與校驗矩陣H相乘，如果是0矩陣，則說明收到的是正確碼字。反之，則不正確碼字，再根據(jù)相乘結(jié)果進行進一步糾錯解碼。 硬解碼(Hard Decode): 信息傳遞(Messag passing)是LDPC硬解碼常用的方法。校驗節(jié)點和可變節(jié)點之間傳遞信息，進行迭代，直至所有的奇偶校驗歸0，則解碼成功。 舉個解碼的例子： 迭代1：第一次信息傳遞迭代之后，Hard decode解碼，此時n0,n4,n6仍為1. 迭代2：第二次信息傳遞迭代之后，Hard decode解碼，此時n0仍為1. 迭代3：第二次信息傳遞迭代之后，Hard decode解碼，奇偶校驗歸0.
軟解碼(Soft Decode): 軟解碼的原理是調(diào)整不同read level，根據(jù)讀取結(jié)果后，判斷bit是1或者0的概率，然后根據(jù)1或者0概率實現(xiàn)軟解碼, 如下圖。
本文我們簡單的闡述了為何需要LDPC，LDPC編解碼的基本原理。小編在此拋磚引玉，歡迎各位看官拍磚討論。 |
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