用于多阶段软输入解码的系统和方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本公开要求根据35U.S.C. § 119(e)于2013年3月21日提交的美国临时申请号 61/803, 894和于2014年3月5日提交的美国申请号14/197,426的权利，其以整体内容通 过引用并入本文。
技术领域
[0003] 本公开总体涉及数据解码，更特别地涉及具有软输入的闪存控制器中的多阶段 (multi-stage)解码器。
【背景技术】
[0004] 数据存储、卫星通信、无线通信、有线通信、以及电力线通信是每个可以使用诸如 LDPC码来编码和解码数据的应用。设备（诸如数码相机闪存存储器、卫星、移动电话、和其 它移动设备）每个也可以使用LDPC码和LDPC解码器。
[0005] 错误校正码用于纠正在噪声数据存储器或通信信道中传送的信息中的错误。该信 息可以在传送之前（通过LDPC编码器）编码，然后当被接收时，随后（通过LDPC解码器） 解码。LDPC码是表现最好的错误纠正码之一，与Turbo码一起用于校正在通信和数据存储 信道上传送的信息中的错误。
[0006] 常规的硬解码LDPC技术通常仅基于是否未满足给定数目的校验来确定是否翻转 比特或者更新符号（symbol)值。例如，可以基于哪些更新后的符号的组合最有可能减少未 满足的校验节点的数目来选择一个或多个符号值进行更新。
【发明内容】
[0007] 根据本公开的实现方式，提供了用于对数据进行解码的系统和方法。第一解码器 尝试基于用于符号的硬判决输入来解码数据。当基于硬判决输入来解码数据的尝试失败 时，传送针对用于符号的可靠性信息的请求。接收电路接收用于符号的可靠性信息，并且第 二解码器基于可靠性信息来解码数据。
[0008] 在一些实现方式中，当第一解码器尝试基于用于符号的硬判决输入来解码数据失 败时，可以丢弃用于符号的硬判决输入，并且可以传送针对另一硬判决输入的请求。在一些 实现方式中，当第一解码器基于用于符号的硬判决输入来解码数据的尝试失败时，硬判决 输入被存储在存储器中。
[0009] 在一些实现方式中，第二解码器基于硬判决输入和可靠性信息来解码数据。在一 些实现方式中，在传送对存储器执行读取操作的指令之后，接收用于符号的硬判决输入。通 过对存储器执行一个或多个附加的读取操作来获得可靠性信息。在一些实现方式中，可靠 性信息包括至少两个比特。
[0010] 根据本公开的实现方式，系统包括第一解码器、发送器、接收器、和第二解码器。第 一解码器被配置成尝试基于用于符号的硬判决输入来解码数据。发送器被配置成当第一解 码器基于用于符号的硬判决输入来解码数据的尝试失败时，传送针对用于符号的可靠性信 息的请求。接收器被配置成接收用于符号的可靠性信息。第二解码器被配置成基于可靠性 信息来解码数据。
[0011] 在一些实现方式中，在传送对存储器执行读取操作的指令之后，接收用于符号的 硬判决输入。该存储器是NAND闪存。在一些实现方式中，通过对存储器执行一个或多个附 加的读取操作来获得可靠性信息。
【附图说明】
[0012] 在结合附图考虑以下【具体实施方式】后，本公开的包括其性质和其各种优点的上述 和其它特征将变得更明显，附图中：
[0013] 图1是根据本公开的实施例的采用LDPC解码的说明性通信系统的框图；
[0014]图2A和图2B是根据本公开的实施例的代表所接收的码字的符号的变量节点和用 于解码所接收的码字的校验节点之间的通信的图形说明；
[0015]图3是根据本公开的实施例的用于多阶段解码的说明性系统的框图；
[0016]图4是根据本公开的实施例的用于混合码字解码的说明性过程的流程图；和
[0017] 图5是根据本公开的实施例的用于多阶段解码的说明性过程的流程图。
【具体实施方式】
[0018]本公开一般涉及在解码器处执行解码。为了提供本公开的总体理解，现在，将描述 某些说明性实施例，包括基于硬判决输入和任选地软信息执行解码的多阶段解码器。然而， 本领域的普通技术人员应当理解，对于正在处理的应用若适宜，则可以适应并且修改本文 中所描述的系统和方法，而且应当理解，本文中所描述的系统和方法可以在其它合适的应 用中采用，并且应当理解，这样的其它添加和修改将不会背离其范围。
[0019]在一些通信系统（诸如某些闪存单元）中，在可以获得关于硬判决的可靠性数据 之前，解码器可以获得数据估计值（或硬判决数据）。本文中所描述的系统和方法允许在多 个阶段进行解码，而不是在解码开始之前，迫使软解码器等待，直到可以获得硬判决和可靠 性数据两者为止。当可以获得硬判决时，本公开的解码系统和方法在第一阶段中执行硬解 码。如果在第一阶段的解码失败，则可以传送针对可靠性信息的请求，并且可以在使用硬判 决和可靠性信息的组合的第二阶段尝试解码。
[0020] 图1示出了根据本公开的一些实施例的部分基于可靠性输入进行解码的说明性 通信系统100。通信系统100用于将来自发送用户或应用102的信息传送到接收用户或应 用130。发送用户或应用102代表产生信息的对象或实体。例如，发送用户或应用102可以 与计算机系统中的软件程序或无线电系统中的无线通信发送器的组件相对应。发送用户或 应用102产生数据流形式的信息，并且该数据流可以由已经被例如源编码器（图1中未示 出）预处理过的符号值的序列来代表。由发送用户或应用102产生的信息可以与语音信息、 视频信息、金融信息、或可以以数字或模拟形式来代表的任何其它类型的信息相对应，并且 由发送用户或应用102产生的数据流可以是数字数据流。
[0021] 发送用户或应用102可以将数据流分割或以其它方式划分成固定长度为k个符号 的块。特别地，消息104 (也被称为m)代表这些块中的一个。特别地，消息104的长度为k 个符号，其中，每个符号可以是二进制数据或非二进制数据（诸如三元数据、四元数据、任 何其它合适类型的数据、或其任何合适的组合）。编码器106用于编码消息104以产生码字 110。在本公开的一个实施例中，编码器106是LDPC编码器。然而，基于本公开和本文中所 提供的教导，应该清楚的是，编码器106可以是任何其它合适的编码器。码字110 (也被称 为c)的长度为n个符号，其中n>k。编码器106使用生成器矩阵G108(为标记方便也称为 G)来产生码字110。例如，编码器106可以执行一个或多个矩阵运算以将消息104转换成 码字110。在实施例中，编码器106通过以下矩阵乘法使用生成器矩阵G108由消息104产 生码字110 :
[0022] c=Gm
[0023] 码字110可以被调制或以其它方式由调制器112变换成适合在信道114上发送和 /或存储的波形。例如，波形可以与模拟二进制相移键控（BPSK)信号、模拟相移键控（PSK) 信号、模拟频移键控（FSK)信号、模拟正交幅度调制（QAM)信号、或任何其它合适的模拟或 数字信号相对应。
[0024] 信道114是指物理介质，在解调器116处被恢复之前，所发送的波形穿过该物理介 质或者存储在该物理介质上。例如，信道114可以是代表计算机系统环境中的存储介质的 存储信道、或代表无线通信环境中的无线传播环境的通信信道。信道114的各种特点可以 损坏在其上传达或存储的数据。例如，信道114可以是非理想的无记忆信道或有记忆信道； 信道114可以是擦除信道，并且可以是对称的或不对称的。信道114的输出由解调器116 进行解调和处理以产生所接收的码字118。解调器116可以使用频率滤波器、借助周期函数 的乘法和积分、和/或任何其它合适的解调技术来解调和/或处理信道114的输出。
[0025] 所接收的码字118包含与码字110有关的信息并且可以是由编码器106最初输 出的码字110的损坏的或以其它方式更改的版本。例如，所接收的码字118可以包含码字 110的初步估计值或噪声版本、由编码器106产生的码字的可能值的概率分布矢量、或这些 的组合以及其它值。
[0026] 检测器120用于处理所接收的码字118,以产生检测器样本122,其可以是原始数 据消息104的估计值，在本文中也被称为一个或多个硬判决。该检测器120采样所接收的 码字118中的每个符号，并且基于符号值将每个符号分配给仓（bin)。在一些实施例中，仓 基于概率分布进行分配。由检测器120采样的每个符号可以被分配给两个以上的可能的仓 或状态中的一个。对于检测器样本122而确定的状态被存储在存储器中作为样本码字。该 存储器被称为"硬判决存储器"，其可以处于与所接收的码字118不同的存储位置。
[0027] 在一些实施例中，信道114被读取多次，并且多次读取可以由解调器116、检测器 120、或两者共同或单独处理，以生成除了硬判决样本码字之外的可靠性数据。例如，为了确 定存储在闪存存储器设备中的给定符号的输入状态，存储符号的所接收的值的存储器信元 (memorycell)可以被读取多于一次。与相同符号相对应的信道114的多次读取可以由检 测器120进行处理，以生成可靠性数据和硬判决数据形式的检测器样本122。例如，在二进 制码中，信道114的多次读取可以由解调器116、检测器120、或两者进行处理，以针对样本 码字中的每个比特生成一个比特硬判决数据和一个比特可靠性数据。在另一示例中，