CN102077173A - 利用写入验证减轻代码的误码平层 - Google Patents

Abstract

在将信道输入(例如，LDPC)码字写入至存储介质时所执行的写入验证方法：(i)比较信道输入码字与写入码字，(ii)识别任何错误位，以及(iii)将针对记录的错误位索引存储在表中。在以后的某一时间，读取该写入码字并将其发送至解码器。如果该解码器无法利用附近码字，则写入错误恢复处理搜索该表并且检索错误位信息。调节在那些索引处的码字位，并且提交修正的码字以供进一步的处理。

Description

利用写入验证减轻代码的误码平层

对相关申请的交叉引用

本申请的主题涉及：(1)代理案卷no.08-0241并于2008年12月12日提交的PCT申请no.PCT/US08/86523的主题，(2)代理案卷no.08-1293并于2008年12月12日提交的PCT申请no.PCT/US08/86537的主题，(3)代理案卷no.08-0248并于2009年3月10日提交的美国申请no.12/401116的主题，(4)代理案卷no.08-1057并于2009年4月2日提交的PCT申请no.PCT/US09/39279的主题，(5)代理案卷no.08-0242并于2009年4月8日提交的US申请no.12/420535的主题，(6)2008年1月5日提交的美国专利申请no.12/113729的主题，(7)2008年5月1日提交的US专利申请no.12/113755的主题，以及(8)代理案卷no.08-0243并于2009年4月8日提交的PCT申请no.PCT/US09/39918的主题，其全部教导通过引用其全部内容而包含于此。

技术领域

本发明涉及数字信号处理，并且更具体地说，涉及诸如低密度奇偶校验(LDPC)编码的数据编码方法。

背景技术

通信是通过通信信道从发送器向接收器传送信息。在真实世界中，通信信道是有噪声的信道，向接收器提供从发送器发送来的失真形式的信息。存储装置(例如，硬盘(HD)驱动器、闪速驱动器)就是一种这样的有噪声信道，接受来自发送器的信息、存储该信息，并接着向接收器提供或多或少失真形式的该信息。

由诸如存储装置的通信信道引入的失真可能大到足以导致信道错误，即，当信道输入信号为0时，接收器将信道输出信号解译为1，或反之亦然。信道错误降低了吞吐量，并因此不合乎需要。因此，存在对于检测和/或校正信道错误的工具的持续需要。低密度奇偶校验(LDPC)编码是用于检测和校正信道错误的一种方法。

LDPC码是可以针对低信噪比(SNR)应用实现非常低的位出错率(BER)的已知近Shannon极限码之一。LDPC解码由于其并行化的潜力、实施复杂性低、解码等待时间少以及高SNR下误码平层(error floor)不太严重而著名。LDPC码实质上考虑到了所有下一代通信标准。

发明内容

在一个实施例中，本发明是一种用于将原始编码码字存储至存储介质的机器实施的方法。所述原始编码码字被写入至所述存储介质，作为写入编码码字。通过从所述存储介质读取所述写入编码码字来生成信道输出码字。将所述原始编码码字与基于所述信道输出码字的导出码字进行比较，以识别所述写入编码码字中的一个或多个错误位的第一集合。通过在所述第一集合中选择一个或多个错误位来生成所述写入编码码字中的一个或多个错误位的第二集合。将与所述第二集合中的一个或多个错误位相对应的错误位信息写入至所述存储介质。

在另一实施例中，本发明是一种用于针对存储在存储介质中的写入编码码字生成解码码字的机器实施方法，所述写入编码码字具有一个或多个错误位。通过从所述存储介质读取所述写入编码码字来生成信道输出码字。从所述信道输出码字生成导出码字。从所述存储介质读取错误位信息，其中，所述错误位信息对应于所述写入编码码字中的一个或多个错误位。使用所述错误位信息来生成修正的码字。对所述修正的码字执行进一步的处理，以生成所述解码码字。

附图说明

根据下面的详细描述、附属权利要求书以及附图，本发明的其它方面、特征以及优点将更充分清楚，在附图中，相同标号标识相似或相同部件。

图1是利用LDPC编码的通信系统100的框图。

图2(A)描绘了LDPC H矩阵200，而图2(B)是H矩阵200的Tanner图形。

图3是图A的解码器AC所使用的LDPC解码方法300的流程图。

图4是根据本发明一实施例的通过信道控制器120控制的、图1的通信系统100所实施的LDPC编码/解码处理400的流程图。

图5是错误位表的一个实施例的图。

图6是根据本发明一个实施例的、图4的步骤410的流程图，即，写入错误验证处理的流程图。

图7是图6的步骤612的流程图。

图8是根据本发明一个实施例的图4的写入错误恢复处理418的流程图。

具体实施方式

图1是利用LDPC编码的通信系统100的框图。数据源102生成称为原始信息字104的多个位的集合。LDPC编码器106编码原始信息字104，以生成原始编码码字108。下面，更详细讨论LDPC编码。将原始编码码字108(还称为信道输入码字)写入至存储介质110(例如，闪速驱动器、硬盘驱动器盘片等)，作为写入编码码字。

在以后的某一时间，存储介质110读取写入编码码字并向信道检测器112输出一组值y(即信道输出码字)。信道输出码字和根据该信道输出码字导出的任何码字称为导出码字。信道检测器112将接收到的值y转换成一组对数似然比(LLR)值L_ch。LLR值包括：(i)表示解码器关于由对应值y所表示的一位硬判定值的最佳推测的符号位，和(ii)表示硬判定中解码器的置信度的一个或多个量值位(magnitude bit)。例如，信道检测器112可能输出每一个LLR值L_ch，作为五位值，其中，最高有效位是表示硬判定的符号位，而四个量值位的值表示硬判定的置信度。因而，在一种可能LLR方案中，二进制00000的LLR值表示具有最小置信度的0的硬判定，二进制01111的LLR值表示具有最大置信度的0的硬判定，二进制10001的LLR值表示具有最小置信度的1的硬判定，而二进制11111的LLR值将表示具有最大置信度的1的硬判定，其中，二进制10000未使用。

信道检测器112向LDPC解码器114发送L_ch值，其中，它们变为解码器输入码字。接着，LDPC解码器114针对一组L_ch值执行一次或多次解码迭代116(“局部迭代”)，以生成解码码字

当(i)LDPC解码器114得出正确的解码码字(DCCW)，即

和信道输入码字108相同，或者(ii)LDPC解码器AC执行了最大可允许数量的局部迭代而没有得出DCCW，即LDPC解码器114失败时，LDPC解码器AC终止。当解码器114终止时，其向数据目的地118输出解码码字

下面更详细地描述LDPC解码。

信道控制器120至少控制LDPC编码器106、信道检测器112，以及LDPC解码器114的操作。信道控制器典型为ARM(高级RISC(精简指令集代码)机)处理器。

LDPC编码

为了创建码字108，LDPC编码器106向信息字104的多个位附加由LDPC代码指定的多个奇偶位。信息字104中的位数由K表示。编码码字中的位称为变量位，并且那些变量位的数量由N表示。因而，奇偶位的数量由N-K给出。

按由特定LDPC代码所指定的特定方式，LDPC码字中的每一个奇偶位与该码字中的一个或多个其它位相关联，并且设置指配给奇偶位的值，以满足LDPC代码。典型LDPC代码指定奇偶位，并且其关联位满足奇偶检验约束，例如，位的总和是偶数，即，和模2＝0。

LDPC代码

特定的LDPC代码由称为奇偶校验矩阵或H矩阵(或简写为H)的1和0的二维矩阵来定义。H被LDPC编码器和解码器推理而知。H包括N列和N-K行，即，针对码字的每一位的列，和针对每一个奇偶位的行。H中的每一个1表示列的码字位与行的奇偶位之间的关联。例如，H的第三行、第七列处的1意指第三奇偶校验位与码字的第七位相关联。检验位与和该检验位相关联的所有变量位的值的和模2应当为0。典型LDPC代码的定义特征是，H为“稀疏的”，即，H的元素大多为0，而1相对较少。

图2A描绘了LDPC H矩阵200。H矩阵200包括N＝9列和N-K＝6行。因而，H矩阵200定义了接受三位信息字的LDPC代码，附加六个奇偶位，并且输出九位码字。在存储介质是硬盘驱动器或闪速驱动器的一种实现方式中，每一个信息字的长度为4096位，并且每一个码字的长度为4552位。其它实现方式可以包括具有其它位长度的信息字和/或码字。

LDPC解码：置信传播(Belief Propagation)

图3是图1的解码器114所使用的LDPC解码方法300的流程图。解码方法300的核心是称作置信传播的迭代、两相消息传递算法。置信传播可以使用Tanner图形来说明。

图2(B)是H矩阵200的Tanner图形。一般来说，Tanner图形包括：1)等于H中的列数(并因此等于变量位数N)的多个位节点(还称为变量节点)n，2)等于H中的行数(并因此等于奇偶位数)的多个校验节点m，3)边202，每一条边将单个位节点n_i连接至单个校验节点m_j，4)针对每一个位节点n_i的原始L_ch值，以及5)针对每一个位节点n_i的所计算的硬判定输出值

图2(B)的Tanner图形包括：九个位节点n₀-n₈、六个校验节点m₀-m₅、将位节点连接至校验节点的18条边202、九个L_ch值，以及九个

值。

Tanner图形中的边表示位节点n与校验节点m之间的关系，其中，边表示H中的1。例如，在图2(B)中，边202将第一位节点n₀连接至第四校验节点m₃，因为在图2(A)中的H矩阵200的第一列、第四行中存在1。

Tanner图形是双向图形，即，一条边可以将一个位节点仅连接至一个校验节点，而不能将一个位节点连接至另一位节点，或者不能将一个校验节点连接至另一校验节点。通过边连接至特定校验节点m的所有位节点n的集合表示为N(m)。通过边连接至特定位节点n的所有校验节点m的集合表示为M(n)。特定(位或校验)节点的索引在该图形中是其序数系列。

返回至图3，在步骤302开始处理并且前进至步骤304，解码器初始化。解码器初始化304包括针对与位节点n相关联的对应L_ch值来设置连接至每一个位节点n的所有边n(例如，图2(B)的边202)，并且针对位节点n的L_ch的硬判定值(即，MSB)的来设置位节点n的值。因而，例如，在图2(B)中，如果与位节点n₀相关联的L_ch值是十进制值+5，则在步骤304，将位节点n₀连接至校验节点m₀和m₃的两条边202被设置成+5，并且位节点n₀的

值被设置成1。表达这个步骤的第一部分的另选方式是，位节点n₀向集合M(n₀)中的每一个校验节点m发送消息+5。从位节点n向校验节点M发送的消息被称作位节点或Q消息，并且被表示为Q_nm。

接着，步骤304向出错校验步骤(syndrome check step)306发送包括N个

值的候选解码码字矢量

出错校验步骤306利用以下等式(1)来计算出错矢量(syndrome vector)z：

$z=\hat{x}{H}^T---\left(1\right)$

其中，H^T是H矩阵的转置。如果出错矢量z是0矢量，则矢量

满足由H定义的所有奇偶检验约束，即，

是有效解码码字。在这种情况下，处理前进至循环冗余校验(CRC)校验318。

相反，如果出错矢量z不是0矢量，则矢量

无法满足所述奇偶检验约束中的一个或多个。出错矢量z中的每一个非零元素表示一无法满足的奇偶检验约束，其还称为未满足校验节点(USC)。出错矢量z中的非零元素的数量是矢量

中的USC的数量b。此外，出错矢量z中的非零元素的索引是矢量

中的USC的索引。

如果矢量

无法通过出错校验306，则处理继续一个或多个解码迭代308中的第一个迭代(称作“局部迭代”)。解码迭代308包括三个步骤：1)置信传播校验节点更新步骤310，2)置信传播位节点更新步骤312，以及3)出错校验步骤314，其与步骤306相同。

在置信传播校验节点更新步骤310中，每一个校验节点m使用从集合N(m)中的所有位节点n接收到的Q_nm消息，以根据以下的等式(2)、(3)以及(4)来计算表示为R_mn的一个或多个校验节点或R消息：

$R_{\mathrm{mn}}^{\left(i\right)}={\mathrm{\δ}}_{\mathrm{mn}}^{\left(i\right)}\max ({\mathrm{\κ}}_{\mathrm{mn}}^{\left(i\right)}-\mathrm{\β},0)---\left(2\right)$

${\mathrm{\κ}}_{\mathrm{mn}}^{\left(i\right)}=\left|R_{\mathrm{mn}}^{\left(i\right)}\right|=\underset{n^{\′}\∈N\left(m\right)\backslash n}{\min }\left|Q_{n^{\′}m}^{(i-1)}\right|---\left(3\right)$

${\mathrm{\δ}}_{\mathrm{mn}}^{\left(i\right)}=\left(\underset{n^{\′}\∈N\left(m\right)\backslash n}{\mathrm{\Π}}\mathrm{sgn}\left(Q_{n^{\′}m}^{(i-1)}\right)\right)---\left(4\right)$

其中，i是解码迭代，N(m)\n是不包括位节点n的集合N(m)，函数sgn返回其运算数的符号，而β是正常数，其值取决于码参数。每一个校验节点m都将计算出的R_mn消息连同那些相同的边发送回集合N(m)中的所有位节点n。

接下来，在置信传播位节点更新步骤312中，每一个位节点n根据以下等式(5)来计算一个或多个Q_nm消息：

$Q_{\mathrm{nm}}^{\left(i\right)}=L_n^{\left(0\right)}+\underset{m^{\′}\∈M\left(n\right)\backslash m}{\mathrm{\Σ}}{R}_{m^{\′}n}^{\left(i\right)}---\left(5\right)$

其中，

是位节点n的原始L_ch值，而M(n)\m是不包括校验节点m的集合M(n)。接着，每一个位节点n将计算出的Q_nm消息发送至集合M(n)中的所有校验节点m。

此外，在位节点更新步骤312期间，每一个位节点n根据以下等式(6)和(7)来更新其值：

$E_n^{\left(i\right)}=\underset{m^{\′}\∈M\left(n\right)}{\mathrm{\Σ}}{R}_{m^{\′}n}^{\left(i\right)}---\left(6\right)$

$P_n=L_n^0+E_n^{\left(i\right)}---\left(7\right)$

如果P_n≥0，则

而如果P_n＜0，则由等式(6)生成的值还称为非固有或E值，并且表示为E_LDPC。根据等式(7)生成的值称为P值。由等式(2)-(7)表示的特定置信传播算法称为最小和算法。应注意到，

值在每一次解码迭代308期间更新并且最后通过解码处理300输出。原始LLR值L_ch在解码处理300期间保持不变化。

位节点更新步骤312向出错校验步骤314发送由解码器的当前

值之外的其它值构造的矢量步骤314的出错校验与上述步骤306的出错校验相同。如果矢量

通过出错校验314，则将矢量发送至CRC步骤318。

LDPC解码：循环冗余校验和不满足校验节点

通过出错校验306或314意指矢量

是有效解码码字，但不一定是正确的解码码字(DCCW)。对于LDPC解码器来说，可能生成不是DCCW的有效解码码字。在这种情况下，矢量

中不存在USC，但存在不满足校验节点(MSC)。不满足校验节点是与偶数数量的错误位节点相关联的校验节点。

因而，为了确保有效矢量

是DCCW，处理300向循环冗余校验(CRC)318传递矢量

CRC校验是可以检测传送或存储期间数据的变化的校验和运算。具体来说，编码器计算要发送的码字的第一CRC校验和，并将第一CRC校验和和该码字都发送至解码器。解码器在接收到该码字和第一CRC校验和时，利用接收到的码字来计算第二CRC校验和，并且比较其与第一CRC校验和。如果两个CRC校验和不匹配，则存在接收到的码字中存在错误的概率高。

如果矢量

通过CRC检验，则矢量

是DCCW，并且处理300将全局变量DCCW设置成真，输出矢量

并且在步骤320终止。否则，矢量

不是DCCW，并且处理300将全局变量DCCW设置成假，输出矢量

并且在步骤320终止。全局变量DCCW向其它解码处理通知是否已经生成DCCW。

返回至步骤314，如果矢量

无法通过出错校验，则矢量

中存在一个或多个USC。用于解决USC的典型方法是执行另一解码迭代308。然而，在特定解码会话(decoding session)中，在合理的时间量中可能存在从未满足的一个或多个USC(下面，参见俘获集合(trapping set)的讨论)。因而，LDPC解码器典型地受限于它们可以执行多少解码迭代。最大迭代次数的典型值的范围为50到200。

在图3中，步骤316确定是否已经达到指定的最大迭代次数。如果没有达到，则执行另一解码迭代308。相反，如果已经达到最大迭代次数，则解码器处理300失败。在这种情况下，处理300将全局变量DCCW设置成假，输出矢量并且在步骤320终止。

处理300的完整执行(具有一次或更多次局部解码迭代308)称为解码会话。

BER、SNR，以及误码平层(error floor)

LDPC解码器的位出错率(BER)表示解码位具有错误值的概率。因而，例如，具有10^-9的BER的解码器平均起来对于每百万解码位将生成一个错误位。LDPC解码会话无法收敛到DCCW促成导致了(contribute to)解码器的BER。

LDPC解码器的BER受解码器输入信号的信噪比(SNR)的强烈影响。作为SNR的函数的BER的图形典型地包括两个不同的区域：其中在SNR单位增加的情况下BER快速改进(降低)的初始“瀑布”区，和其中SNR的增加仅产生BER的适度改进的后续“误码平层”区。因而，实现误码平层区域中的BER的显著改进需要除了SNR增加以外的其它方法。

用于改进LDPC解码的误码平层特性的一种方法是增加码字长度。然而，增加码字长度还增加了LDPC解码所需的存储器和其它计算资源。因而，如果这种资源严格受限，就像存储装置上的读取信道装置的典型情况一样，则必须寻找其它方法来产生所需的误码平层改进。

另一不充足的资源是处理周期。典型地讲，为了实现指定的吞吐量，存储装置预算了固定数量的读取信道处理周期来解码码字。超出该预算的方法(例如，非传输过程中处理(off-the-fly)方法)降低了吞吐量。更合乎需要的是传输过程中处理(on-the-fly)方法，其在时钟周期分配之内恢复DCCW，并且由此不减少吞吐量。

用于改进LDPC解码器的误码平层特性的另一方法是使用一种或多种后处理方法。后处理方法在解码会话在允许的最大数量迭代内无法收敛到DCCW时被调用。后处理方法调节与解码处理相关联的一个或多个变量(例如，y值、L_cn值以及/或者解码器的运算参数)，并且重新开始解码。像解码本身一样，对于解码处理的输入来说，后处理方法通常是迭代的、多重的、顺序的变化。

在典型LDPC解码会话中，解码器在最初几次解码迭代中收敛到DCCW。相反，当LDPC解码器在指定的最大数量的迭代中无法收敛到DCCW时，其已知为失败的解码器，并且由失败的解码器生成的解码码字是失败的解码码字。

失败的码字典型地根据它们所包含的USC节点数来分类。无效解码码字(ICW)是具有大量USC节点的失败码字(例如，对于大约5000位的码字来说，USC节点数大于16)。ICW典型地起因于解码器输入码字包含了解码器不能够校正所有位错误的很多位错误(即，很少正确值)。用于处理ICW的典型后处理方法是请求重新发送输入码字。尽管重新发送是非传输过程中处理方法，并因此是不希望的，但其通常对于校正ICW来说是唯一可靠选择。

附近码字(NCW)是失败码字，其具有少量USC(例如，对于大约5000位的码字来说，USC数量为16或更少)。有时，NCW中的USC形成称为俘获集合的稳定构造，对于其来说，进一步的解码迭代不生成DCCW。俘获集合对LDPC解码器的误码平层特性具有显著影响。

俘获集合的标志为(a，b)，其中，b是俘获集合中的USC数，而a是与那些USC相关联的错误位节点的数量。因而，(8，2)俘获集合包括两个USC和与那两个USC相关联的八个错误位节点(EBN)。多数俘获集合包括少于五个的USC和少于10个的EBN。

翻转位节点指用于改变与位节点相关联的一个或多个值的特定处理。在翻转期间改变哪些值取决于LDPC解码器的状态。在一种可能的实现方式中，如果LDPC解码器刚被初始化，则翻转位节点包括：(i)反转该位节点的L_ch值的硬判定值，即，1变为0，或反之亦然，(ii)将同一L_ch值的量值位(即，置信度)设置成最大，以及(iii)将所有其它L_ch值的量值位限制成最大可允许量值的值的至多15％。

例如，假定具有4位L_ch量值的值的系统，其中，最大可允许正量值为+15，而最大可允许负量值为-16，并且其中，最大可允许值的15％分别为+2和-2。进一步假定对应于四个位节点的四个L_ch值：+2、-11、+1、+13。在这个示例中，翻转第一个位节点包括：(i)反转第一个位节点的L_ch值的符号，即，+2变为-2，(ii)将第一个位节点的L_ch值的量值设置成最大可允许值，即，-2变为-16，以及(iii)将其它三个位节点的L_ch值的量值设置成最大可允许值的至多15％，即，-11、+1以及+13分别变为-2、+1以及+2。将L_ch量值设置成较低值使得迭代解码处理能够更快速地收敛到DCCW，并且降低解码器失败的机会。

根据同一实现方式，如果解码器处于除了初始化以外的其它某一状态下，则翻转位节点包括：(i)确定位节点的P值的硬判定值(通过上述等式7定义)，(ii)将该位节点的L_ch值、P值以及所有关联Q_nm消息的硬判定值设置成P值硬判定值的相反数，(iii)将该位节点的L_ch值、P值以及所有关联Q_nm消息的量值位设置成最大，以及(iv)将所有其它位的L_ch、P以及Q_nm消息值的量值限制成最大可允许值的15％。应注意到，仅限制了初始量值。随着解码会话的前进，P和Q_nm消息值更新并且可以假定任何可允许值。另一方面，L_ch值是只读的，并由此在该解码会话的持续时间内保持它们的受限量值的值。

擦除是用于改变位节点值的另一特定处理。擦除位节点包括：(i)将该位节点的L_ch值的硬判定值设置成0，以及(ii)将同一L_ch值的量值位(即，置信度)设置成0，即，无置信度。

如果调节与俘获集合相对应的附近码字的多个EBN中的一个或多个(例如，翻转或擦除)，则对于所得修正码字重新执行LDPC解码可能收敛到DCCW。如果成功，则将这个处理称为打破俘获集合。因而，用于改进LDPC解码器的误码平层特性的另一方法是采用失败解码器的附近码字(NCW)，识别该NCW中的可能的EBN，翻转或擦除那些EBN中的一个或多个，以及提交修正的NCW以供进一步LDPC处理。

某些俘获集合可以通过翻转或擦除单一EBN来打破。在其它俘获集合中，翻转或擦除单一EBN可以减少USC的数量，但不完全打破俘获集合，产生可以接着通过翻转或擦除另一EBN来打破的第二个、不同的俘获集合。其它俘获集合可以仅通过同时翻转或擦除两个或更多个EBN来打破。

俘获集合基于以下情况而广泛地改变：(i)解码器的操作条件(例如，解码器字母表、解码器算法、解码器校验节点更新方法)，(ii)写入错误，以及(iii)读取错误。当通信信道是存储装置时，写入错误是将码字的位不正确地写入至存储装置的情况，即，所写入的编码码字中的位的值不匹配对应信道输入码字中的对应位的值。读取错误是从存储装置不正确地读取码字的正确写入位的情况，即，信道输出码字中的位的值不匹配所写入的编码码字中的对应位的值。例如通过多次重新读取扇区，接着平均化多次读取的样本而可以从读取错误恢复。然而，不能通过重新读取扇区而从写入错误恢复。

本发明的实施方式是用于估计并校正LDPC解码器输入码字中的、因写入错误而造成的那些EBN的方法。该方法典型地包括一对处理：写入错误验证处理和写入错误恢复处理。写入错误验证处理在将码字写入至存储介质时执行。当从存储介质读取码字并解码时，在之后的时间执行写入错误恢复处理。

图4是根据本发明一实施例的、通过信道控制器120控制的、图1的通信系统100所实施的LDPC编码/解码处理400的流程图。在步骤402开始处理，并且继续至步骤404，其中，数据源102向LDPC编码器106提供原始信息字104。接下来，在步骤406，LDPC编码器106编码原始信息字104，以生成信道输入码字108。接下来，在步骤408，将信道输入码字108写入至存储介质110(例如，闪速驱动器)。接下来，在步骤410，执行写入错误验证处理，下面，在图6和7的讨论中，对该处理进行更详细的描述。

在以后的某一时间，在步骤412，从存储介质110读取所存储的码字，通过信道检测器112检测，并且将对应解码器输入码字的L_ch值发送至LDPC解码器114。接下来，在步骤414，LDPC解码器114处理解码器输入码字以生成解码码字。该处理包括LDPC解码和各种读取事件方法，如误码平层减轻方法、介质缺陷检测方法以及标准信道重试方法。步骤414的处理的净效果是，校正了因读取错误而造成的所有EBN，而保留在解码码字中的任何ENB是写入错误。

接下来，在步骤416，确定解码码字是否具有任何错误位。如果没有，则该解码码字是DCCW，并且处理在步骤420结束。相反，如果该解码码字具有一个或多个错误位，则在步骤418，针对该解码码字执行写入错误恢复处理，下面，在图8的讨论中，对该处理进行更详细的描述。

写入错误验证处理410在将信道输入码字初始地写入至存储介质(例如，闪速驱动器)作为写入编码码字时执行。写入错误验证处理读取回该写入编码码字，并且生成对应的解码器输入码字。接着，该处理针对该解码器输入码字执行LDPC解码，以生成解码码字。接着，该处理比较信道输入码字与解码码字，并且确定任何错误位的数量和索引。如果错误位的数量大于0并且小于指定阈值，则该处理将错误位信息写入至称作错误位表的数据结构。在本发明的一个实施例中，该错误位信息包括码字标识符(例如，闪速驱动器页面ID)和一个或多个错误位的索引。错误位的索引识别解码码字中的错误位的位置。错误位表典型地存储在存储介质上。

图5是错误位表的一个实施例的图。表500包括三列(字段)和任何数量的行(记录)。列CODEWORD_IDENTIFIER包含码字标识符(例如，闪速驱动器页面ID)。列EB_INDICES包含由写入错误验证处理识别的一个或多个错误位的索引。列COMPLETE_SET是指示列EB_INDICES中识别的错误位索引是表示由写入错误验证处理所检测到的所有错误位索引(即，真或1)还是适当子集(即，假或0)的一位真/假字段。

图6是根据本发明一个实施例的图4的步骤410的流程图，即，写入错误验证处理的流程图。在步骤602开始处理，并且前进至步骤604，其中，从存储介质读取写入编码码字，并且生成解码器输入码字。

接下来，在步骤606，对解码器输入码字执行LDPC解码，以及各种读取事件方法(例如，误码平层减轻方法、介质缺陷检测方法、标准信道重试方法)，并且生成解码码字。步骤606的处理的净效果是，校正了因读取错误而造成的任何以及所有错误位，保留在解码码字中的任何错误位是由于写入错误所导致的。接下来，在步骤608，以位的方式来比较解码码字与信道输入码字，并且确定任何错误位(对应于位失配)的数量和索引。

在步骤610，如果错误位的数量为0(即，在步骤606，解码器收敛到DCCW)，则写入验证处理410在步骤616终止。相反，如果错误位的数量超出指定阈值(例如，32)，则在步骤614，产生针对图1的信道控制器120的控制，其可以执行其自身的方法，以校正错误。例如，信道控制器120可以进行判定以将存储介质(例如，闪速驱动器页面)上的当前位置标记为坏的，并且尝试将信道输入码字108写入至另一位置。信道控制器方法往往具体到特定信道控制器和信道控制器制造方。相反，如果错误位的数量大于0并且小于或等于指定阈值，则在步骤612，将一个或多个错误位索引写入至错误位表。

表的限制L指定对于任意码字可以存储在错误位表中的错误位索引的最大数量。不必总是存储关于所识别的所有错误位的信息。研究已经显示，对于5000位LDPC码字来说，针对具有三个以上EBN的俘获集合，翻转这些EBN中的任何三个将打破该俘获集合。因而，通常不需要将每码字多于三个的错误位存储在错误位表中。在这种情况下，3是该表的限制L。

而且，大多数俘获集合可以通过翻转一个或两个EBN打破。如果进行判定以仅存储一个或两个错误位索引，即，L为1或2，并且所识别的错误位的数量大于L，则测试L个选定索引，以确保按那些索引翻转位允许解码器收敛到DCCW。否则，选择L个索引的其它集合，并且对其进行测试直到(i)解码器收敛到DCCW或(ii)没有更多的子集可用为止。

图7是图6的步骤612的流程图。处理612选择图6的步骤607中检测到的错误位索引中的、将写入至错误位表的那一个(若有的话)。

在步骤702开始处理，并且前进至步骤704，其中，确定错误位的数量是否小于或等于表的限制L。

在步骤704，如果错误位的数量小于或等于L，则在步骤706选择所有的错误位索引，并且将变量VARCOMPLETESET的值设置成1(真)。接下来，在步骤708，将一记录附加至错误位表(例如，图5的500)。所附加记录的字段设置如下。字段CODEWORD_IDENTIFIER被设置成等于特有的码字标识符(例如，闪速驱动器页面ID)。字段COMPLETE_SET被设置成VARCOMPLETESET的值。将所选错误位索引存储至EB_INDICES。

相反，在步骤704，如果错误位的数量大于L，那么在步骤712，确定L是否大于或等于3。如果是，则在步骤714，随机选择L个错误位索引，并且将VARCOMPLETESET设置成0。接着，处理继续至步骤716，其中，将变量VARCOMPLETESET设置成0(即，将少于所有错误位的错误位存储至错误位表)。接着，处理进行至步骤708(上述)，并且在步骤710终止。

相反，在步骤712，如果L为1或2，则处理继续至步骤718，其中选择L个错误位索引。接下来，在步骤720，翻转所选索引处的原始解码器输入码字中的那些位，以产生修正的解码器输入码字。接下来，在步骤722，针对修正的解码器输入码字执行LDPC解码，以生成解码码字。接着，在步骤724，比较解码码字与信道输入码字。如果在解码器输出码字中不存在错误位(步骤726)，那么在步骤716，将VARCOMPLETESET设置成0，并且处理进行至步骤708和710(上述)。

相反，在步骤726，如果确定解码码字包含任何错误位，那么在步骤728，确定L个错误位索引的另一集合是否存在。如果存在，则在步骤732，选择另一集合。接着，在步骤734，将解码器输入码字重置成原始解码器输入码字(即，取消步骤720中进行的变化)，并且处理循环至步骤720。

相反，在步骤728，如果L个错误位索引的其它集合不存在，则在步骤730，处理612产生针对信道控制器的控制，并且在步骤710终止。参见上面图6的步骤614的、针对信道控制器的说明。

当系统从存储介质读取写入编码码字，并且LDPC解码器在指定最大数量的解码迭代内无法收敛到DCCW时，在以后的时间执行图4的写入错误恢复处理418。写入错误恢复处理使用特有的码字标识符(例如，闪速驱动器页面ID)，以在错误位表中搜索匹配失败的解码码字的记录。如果找到匹配，则从该匹配记录检索错误位索引，并且翻转所检索索引处的失败的解码码字位的值，以产生修正的码字。

如果所存储的错误位索引表示在写入验证处理期间检测到的所有错误位索引(即，COMPLETE_SET＝1)，则典型地仅将修正的码字提交给出错校验和循环冗余校验。出错校验确定修正的解码器输入码字是否为有效LDPC码字，而循环冗余校验确定该有效LDPC码字是否为DCCW。

相反，如果所存储的错误位索引表示比写入验证处理期间所检测到的所有错误位索引少的错误位索引(即，COMPLETE_SET＝0)，则提交修正的解码码字以进行进一步的LDPC解码(例如，图3的处理300，而不需要初始化步骤304)。当(i)进一步的解码收敛到DCCW或者(ii)解码器在指定的最大数量的解码迭代内无法收敛到DCCW时，写入错误恢复处理终止。

图8是根据本发明一实施例的图4的写入错误恢复处理418的流程图。在步骤802开始处理，并且进行至步骤804，其中，从LDPC解码器接收失败的解码码字。接下来，在步骤806，处理418在错误位表(例如，图5中的500)中搜索针对解码码字的匹配，例如，通过闪速驱动器页面ID来搜索。如果未发现匹配，则在步骤808，处理418产生针对信道控制器的控制并接着在步骤810终止；否则，在步骤812，从位错位表检索EB_INDICES和COMPLETE_SET的值。

接下来，在步骤814，处理418翻转所检索的错误位索引处的解码码字位的值，以产生修正的码字。上面在段落[0060]到[0063]中对翻转进行了描述。接下来，在步骤816，如果COMPLETE_SET是0(即，仅将错误位索引的适当子集存储在错误位表中)，则在步骤818提交修正的码字，以进行LDPC解码。如果步骤818产生DCCW(步骤820)，则处理418在步骤810终止。如果步骤818没有产生DCCW，那么在步骤808，产生针对信道控制器的控制，并且处理418在步骤810终止。

另一方面，在步骤816，如果COMPLETE_SET为1(即，将所有错误位索引存储在错误位表中)，则在步骤822提交修正的码字以进行出错校验。如果修正的码字对出错校验失败，则处理418产生针对信道控制器的控制(步骤808)，并且在步骤810终止。相反，在步骤822，如果修正的解码器输入码字通过出错校验，则在步骤824执行CRC校验。如果修正的解码器输入码字通过CRC校验，则处理在步骤810终止。相反，在步骤824，如果修正的码字未通过CRC校验，则产生针对信道控制器的控制(步骤808)，并且处理在步骤810终止。

在写入恢复处理410的另一实施例中，步骤814翻转解码器输入码字中的多个位，而非解码码字中的多个位。

总之，本发明的实施例是用于根据包含写入错误的NCW来生成DCCW的方法。该方法典型地包括写入验证处理和写入错误恢复处理。在将信道输入码字写入至存储介质时所执行的写入验证处理识别写入码字中的写入错误(例如，错误位)，并将一个或多个错误位的索引存储至错误位表。当解码器尝试解码码字并且因NCW而失败时，在以后某一时间所执行的写入恢复处理在错误位表中搜索与NCW相关联的错误位索引。如果找到关联的错误位索引，则翻转NCW中的对应位，并且提交NCW，以进行进一步的LDPC解码。

尽管本发明在硬盘驱动器和闪速驱动器的背景下进行了描述，但本发明不限于此。通常来说，本发明可以利用任何适当存储介质来实现。

更进一步地，尽管本发明的实施例已经在LDPC代码的背景下进行了描述，但本发明不限于此。本发明的实施例可以针对可以通过图形定义的任何代码(例如，tornado码、结构化IRA码)来实施，因为其是受到俘获集合影响的图形定义代码。

本发明可以采用用于具体实践那些方法的方法和装置的形式来具体实施。本发明还可以采用在有形介质(如磁记录介质、光记录介质、固态存储器、软盘、CD-ROM、硬盘或任何其它机器可读存储介质)中包含的程序代码的形式来具体实施，其中，当通过机器(如计算机)加载该程序代码并执行时，该机器变为用于具体实践本发明的装置。本发明还可以采用例如或者存储在存储介质中或者通过机器加载和/或执行的程序代码的形式来具体实施，其中，当通过机器(如计算机)加载该程序代码并执行时，该机器变为用于实践本发明的装置。当在通用处理器上实施时，该程序代码段与该处理器组合，以提供与专用逻辑电路类似地操作的特有装置。

除非另外明确规定，每一个数字值和范围都应被解译为近似的，如同该值或范围的值之前的单词“大约”或“近似”一样。

还应明白，在不脱离如下列权利要求书中所表达的本发明的范围的情况下，本领域技术人员可以对已经描述和例示以便说明本发明的性质的那些部分的细节、材料和布置进行各种改变。

权利要求书中使用的图号和/或附图标记旨在识别要求保护的主题的一个或多个可能的实施例，以便方便对权利要求书的诠释。这种使用不应解释为必须将那些权利要求的范围限制成对应图形中示出的实施例。

应当明白，在此阐述的示例性方法的步骤不必要求按所述次序执行，并且应当明白这种方法的步骤的次序仅仅是示例性的。同样地，可以将附加步骤包括在这种方法中，并且可以在与本发明的各个实施例一致的方法中省略或组合特定的步骤。

尽管下列方法权利要求中的要素(若有的话)按具有对应标号的特定顺序进行陈述，但除非权利要求的陈述另外暗示了用于实施这些要素中的一些或全部的特定顺序，那些要素都不必受限于按该特定顺序来实施。

在此，引用“一个实施例”或“一实施例”意指可以将关于该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书中的多个地方出现的短语“在一个实施例中”不必全部指代同一实施例，也不是必需相互排除其它实施例的单独或另选实施例。这同样应用于术语“实现方式”。

Claims (16)

1.一种用于将原始编码码字存储至存储介质的机器实施的方法，该方法包括：

(a)将所述原始编码码字写入至所述存储介质，作为写入编码码字；

(b)通过从所述存储介质读取所述写入编码码字来生成信道输出码字；

(c)将所述原始编码码字与基于所述信道输出码字的导出码字进行比较，以识别所述写入编码码字中的一个或多个错误位的第一集合；

(d)通过在所述第一集合中选择一个或多个错误位来生成所述写入编码码字中的一个或多个错误位的第二集合；以及

(e)将与所述第二集合中的一个或多个错误位相对应的错误位信息写入至所述存储介质。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述原始编码码字是LDPC码字。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤(c)还包括针对所述信道输出码字执行解码来生成所述导出码字。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二集合等于所述第一集合。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二集合是所述第一集合的适当子集。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

(f)通过从所述存储介质读取所述写入编码码字来生成解码器输入码字；

(g)针对所述解码器输入码字执行解码以生成解码码字；以及

(h)如果所述解码码字不是正确的解码码字，则：

(h1)从所述存储介质读取所述错误位信息；

(h2)基于所述错误位信息生成修正的码字；以及

(h3)对所述修正的码字执行进一步的处理。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述步骤(h2)包括基于所述错误位信息来修正所述解码码字的一个或多个位以生成所述修正的码字。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述步骤(h3)包括：

(h3i)确定所述错误位信息是否对应于所述第一集合中的所有错误位；

(h3ii)如果所述错误位信息对应于所述第一集合中的所有错误位，则所述进一步的处理包括对所述修正的码字执行出错校验和循环冗余校验(CRC)中的一个或多个；以及

(h3iii)如果所述错误位信息不对应于所述第一集合中的所有错误位，则所述进一步的处理包括对所述修正的码字执行解码。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述错误位信息包括：

针对所述写入编码码字的特有标识符；

针对所述第二集合中的每一个错误位的索引值；以及

对所述第二集合是否对应于所述第一集合中的所有错误位的指示。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤(d)包括：

(d1)在所述第一集合中选择一个或多个错误位；

(d2)基于所选择的一个或多个错误位生成修正的码字；

(d3)对所述修正的码字执行解码，以生成候选解码码字；

(d4)确定所述候选解码码字是否为正确的解码码字；

(d5)如果所述候选解码码字是正确的解码码字，则基于所选择的一个或多个错误位来生成所述第二集合；以及

(d6)如果所述候选解码码字不是正确的解码码字，则针对所述第一集合中的其它选择的一个或多个错误位重复步骤(d1)-(d4)。

11.一种用于针对存储在存储介质中的写入编码码字生成解码码字的机器实施的方法，所述写入编码码字具有一个或多个错误位，所述方法包括：

(a)通过从所述存储介质读取所述写入编码码字来生成信道输出码字；

(b)基于所述信道输出码字来生成导出码字；

(c)从所述存储介质读取错误位信息，其中，所述错误位信息对应于所述写入编码码字中的一个或多个错误位；

(d)基于所述错误位信息生成修正的码字；以及

(e)针对所述修正的码字执行处理，以生成所述解码码字。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述写入编码码字是LDPC码字。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述步骤(b)包括：

(b1)针对所述信道输出码字执行解码，以生成所述导出码字；以及

(b2)确定所述导出码字不是正确的解码码字。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述步骤(d)包括基于所述错误位信息来修正所述导出码字中的一个或多个位，以生成所述修正的码字。

15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述步骤(e)包括：

(e1)确定所述错误位信息是否对应于所述写入编码码字中的所有错误位；

(e2)如果所述错误位信息对应于所述写入编码码字中的所有错误位，则所述处理包括对所述修正的码字执行出错校验和循环冗余校验(CRC)中的一个或多个；以及

(e3)如果所述错误位信息不对应于所述写入编码码字中的所有错误位，则所述处理包括针对所述修正的码字执行解码。

16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述错误位信息包括：

针对所述写入编码码字的特有标识符；

针对所述写入编码码字中的每一个错误位的索引值；以及

对所述错误位信息是否对应于所述写入编码码字中的所有错误位的指示。

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