闪存信道特征引导的自适应数据编码与解码方法及系统与流程

本发明涉及闪存存储，特别是指闪存信道特征引导的自适应数据编码与解码方法及系统。

背景技术：

1、随着三维nand闪存堆叠层数增加和每单元存储位数提升，闪存存储密度持续增长。在反复经历编程与擦除操作、数据长期驻留未经刷新、以及读取操作引入邻近单元干扰等实际使用过程中，存储单元的阈值电压分布会逐渐发生退化，信道噪声的分布形态可能从近似对称逐步演变为具有一定程度的非对称偏移，即噪声概率密度在正、负两个方向上的扩散不再均衡，某一侧的拖尾相对加重。

2、目前常见的闪存低密度奇偶校验（ldpc）解码方案在计算对数似然比等软信息时，大多基于信道噪声对称无偏的简化假设，采用相对固定的计算方式。

3、然而，现有技术有的存在以下缺陷：在闪存信道因长期使用而发生退化、噪声分布已呈现非对称偏移的情况下，基于对称假设得出的软信息与实际信道状态之间可能产生系统性偏差，导致ldpc解码器在迭代初始阶段即获得质量不佳的软信息输入。由此导致随着编程擦除循环次数累积，原始误码率可能超出ldpc码的纠错余量，引发难以纠正的错误；而且解码器为补偿软信息偏差往往需要增加迭代轮次方可收敛，导致读取延迟波动增大，影响存储系统服务质量的一致性。在企业级固态硬盘和数据中心存储等对可靠性与响应延迟均有较高要求的应用环境中，上述问题表现得尤为明显。

技术实现思路

1、本发明提供了闪存信道特征引导的自适应数据编码与解码方法及系统，能够感知信道噪声的非对称退化特征，自适应匹配校验矩阵并修正软信息偏差，从而在信道退化过程中维持解码性能的稳定与读取延迟的一致性。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、第一方面，闪存信道特征引导的自适应数据编码与解码方法，所述方法包括：

4、获取闪存存储块内目标字线的信道状态信息，信道状态信息包括目标字线在存储块内的物理层位置、累计编程擦除循环次数、数据持续未刷新时长以及累计读干扰次数；根据信道状态信息，确定信道退化类型；根据信道退化类型，确定对应的噪声分布形态；

5、根据噪声分布形态，从预先构建的多级校验矩阵集合中自适应选取与当前噪声分布形态相匹配的目标校验矩阵；其中，多级校验矩阵集合中的不同校验矩阵分别适配不同的噪声退化等级和噪声偏度类型；

6、根据噪声分布形态，采用基于椭圆焦点间距固定约束和双曲线渐近线约束的方式，计算与当前噪声分布形态适配的软信息非对称修正参数；其中，椭圆焦点间距固定约束用于表征信道的整体噪声能量边界，双曲线渐近线约束用于表征噪声非对称偏移的方向与程度；软信息非对称修正参数包含非对称偏移方向和非对称偏移强度；

7、以目标校验矩阵和软信息非对称修正参数为输入，对目标字线的读取数据执行低密度奇偶校验迭代解码，得到纠错后的输出数据。

8、第二方面，闪存信道特征引导的自适应数据编码与解码系统，包括：

9、信道退化辨识模块，用于获取闪存存储块内目标字线的信道状态信息，根据信道状态信息确定信道退化类型，根据信道退化类型确定对应的噪声分布形态；其中，信道状态信息包括目标字线在存储块内的物理层位置、累计编程擦除循环次数、数据持续未刷新时长以及累计读干扰次数；

10、校验矩阵选取模块，用于根据噪声分布形态，从预先构建的多级校验矩阵集合中自适应选取与当前噪声分布形态相匹配的目标校验矩阵；其中，多级校验矩阵集合中的不同校验矩阵分别适配不同的噪声退化等级和噪声偏度类型；

11、非对称参数计算模块，用于根据噪声分布形态，采用基于椭圆焦点间距固定约束和双曲线渐近线约束的方式，计算与当前噪声分布形态适配的软信息非对称修正参数；其中，椭圆焦点间距固定约束用于表征信道的整体噪声能量边界，双曲线渐近线约束用于表征噪声非对称偏移的方向与程度；软信息非对称修正参数包含非对称偏移方向和非对称偏移强度；

12、低密度奇偶校验解码模块，用于以目标校验矩阵和软信息非对称修正参数为输入，对目标字线的读取数据执行低密度奇偶校验迭代解码，得到纠错后的输出数据。

13、本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

14、通过获取表征信道实际退化状态的多维信道状态信息，并确定噪声分布形态，能够感知信道噪声的非对称偏移特性；通过从多级校验矩阵集合中自适应选取与当前噪声退化等级和噪声偏度类型相匹配的校验矩阵，使得解码器结构本身具备对信道退化的适配能力。

15、通过以椭圆焦点间距固定约束表征噪声能量边界、以双曲线渐近线约束表征非对称偏移的方向与程度，为软信息修正提供了与噪声实际分布相吻合的几何约束依据，使得修正后的软信息能够更准确地反映信道退化的非对称特征，从而在闪存信道经历不同程度退化时保持相对稳定的解码性能，降低误码率波动对读取延迟的影响。

1.闪存信道特征引导的自适应数据编码与解码方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的闪存信道特征引导的自适应数据编码与解码方法，其特征在于，根据所述噪声分布形态，从预先构建的多级校验矩阵集合中自适应选取与当前噪声分布形态相匹配的目标校验矩阵，包括：

3.根据权利要求2所述的闪存信道特征引导的自适应数据编码与解码方法，其特征在于，根据所述噪声分布形态，采用基于椭圆焦点间距固定约束和双曲线渐近线约束的方式，计算与当前噪声分布形态适配的软信息非对称修正参数，包括：

4.根据权利要求3所述的闪存信道特征引导的自适应数据编码与解码方法，其特征在于，根据噪声退化等级，确定椭圆焦点间距的固定取值，将确定的椭圆焦点间距的固定取值，作为椭圆焦点间距固定约束；根据噪声分布形态，确定椭圆的两个焦点位置，包括：

5.根据权利要求4所述的闪存信道特征引导的自适应数据编码与解码方法，其特征在于，根据噪声偏度类型和椭圆的两个焦点位置，确定双曲线渐近线的方向与斜率，作为双曲线渐近线约束，包括：

6.根据权利要求5所述的闪存信道特征引导的自适应数据编码与解码方法，其特征在于，以椭圆的两个焦点位置和双曲线渐近线的方向与斜率为约束条件，根据噪声分布形态，计算与当前噪声分布形态适配的软信息非对称修正参数，包括：

7.根据权利要求6所述的闪存信道特征引导的自适应数据编码与解码方法，其特征在于，以目标校验矩阵和软信息非对称修正参数为输入，对目标字线的读取数据执行低密度奇偶校验迭代解码，得到纠错后的输出数据，包括：

8.闪存信道特征引导的自适应数据编码与解码系统，其特征在于，包括：