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1、中山大学 硕士学位论文 LDPC码在图案化介质存储系统的应用研究 姓名：石春华 申请学位级别：硕士 专业：通信与信息系统 指导教师：马啸 20100522 中山大学硕士学位论文 中文摘要 L D P C 码在图案化介质存储系统的应用研究 专业名称： 硕士生： 指导教师： 通信与信息系统 石春华 马啸教授 摘要 研究表明，传统的磁记录技术受超顺磁效应的影响，记录密度的提高受限， 因此随着对大容量、高密度的存储系统的需求不断增大，作为新型的存储技术， 图案化介质应运而生。与传统的记录介质不同，这种介质把每个记录比特记录在 单独的“磁岛”上，由于其特殊的记录特性，可以克服超顺磁效应的影响，大大 提高
2、记录密度。针对这种介质，K a r a k u l a k 等人提出了“单磁头多岛”的多道读 取模型，既方便了磁头设计，又提高了读取效率，而且能够得到很好的性能效果。 但由于每个岛间间距很小，模型中存在着严重的符号间串扰及抖动噪声等不利因 素，实际性能不能满足的应用，这就需要用纠错编码技术来提高可靠性及容错性。 纠错编码技术作为一种抗干扰技术的重要方法，应用在磁记录存储系统上能 够大大提高系统的可靠性。目前很多的磁记录存储系统都用R S 码作为其编码标 准，但随着对更高可靠性的需求，需要有更好的纠错编码技术。而G a l l a g e r 在 1 9 6 2 年提出来的低密度奇偶效验( L
3、o w - D e n s i t yP a r i t y C h e c kC o d e s ，L D P C ) 码， 是一种可以用稀疏矩阵或二分图定义的线性分组码，它具有性能逼近香农限、易 于理论分析、译码简单等特点。国内外的研究表明，L D P C 码非常适用于高密度 存储系统的环境下，因此L D P C 正成为研究热点，特别是对应用于磁记录存储系 统编码上的研究。 本论文重点研究L D P C 码在图案化磁记录介质存储系统中的应用。首先我们 对图案化介质的特点及模型进行了深入了解，并深入研究了L D P C 码的编译码技 术( 特别是多进制L D P C 码的构造、译码) 及其在
4、存储系统中的应用；然后针对 l 中山大学硕士学位论文中文摘要 K 础| 1 ( u l a l ( 等人所提出的多道读取模型，提出了把L D P C 编码应用在这种系统模 型上，并提出了使用联合迭代译码技术( B C J R 的软输出检测算法、L D P C 译码 相结合) 来改进系统性能的方案；并针对不同的信道参数，提出相应的系统模型 及解决方案，如利用映射来迎合多道读取模型。最后的仿真结果表明，我们提出 的方案模型有着非常好的性能效果，大大提高了图案化介质存储的可靠性及纠错 性，为以后的研究及实际应用做出了很好的参考。 关键字：图案化介质多道读取模型多进制L D P C 码B C J R
5、算法迭代译 码技术 H 中山大学硕士学位论文英文摘要 R e s e a r c ho nt h e A p p l i c a t i o n o fL D P Cc o d e sf o r P a t t e r n edMe d i aS t o r a g es y s t e m s M a j o r ： C o m m u n i c a t i o na n dI n f o r m a t i o nS y s t e m N a m e ：C h u n h u aS h i S u p e r v i s o r ：P r o f e s s o rX i a oM a
6、 A b s t r a c t M a n ys t u d i e sh a v es h o w nt h a tt h et r a d i t i o n a lt e c h n o l o g yc a l ln o ti m p r o v et h e r e c o r d i n gd e n s i t yl a r g e l ya n y m o r eb e c a u s eo ft h es u p e rp a r a m a g n e t i ce f f e c t ，S Oi tn e e d n e wt e c h n o l o g yt om
7、 e e tt h en e e do ft h es t o r a g es y s t e m st h a th a v el a r g e rs t o r a g e c a p a c i t ya n dh i g h e rs t o r a g ed e n s i t y , a n dt h ep a t t e r n e dm e d i ai sp r o p o s e d D i f f e r e n t f r o mt h et r a d i t i o n a lc o n v e n t i o n a lc o n t i n u o u sm
8、 e d i a ，t h em a g n e t i cb i t sa r er e c o r d e do n p r e d e f i n e d ，s i n g l ed o m a i n i s l a n d s ”b yu s i n gp a t t e r n e dm a g n e t i cm e d i a A n da si t s s p e c i a lc h a r a c t e r i s t i c ，p a t t e r n e dm e d i as t o r a g es y s t e mC a no v e r c o m e
9、t h es u p e r p a r a m a g n e t i ce f f e c tw h i c hC a ng r e a t l yi m p r o v et h er e c o r d i n gd e n s i t y R e s e a r c hh a d s h o wt h a tp a t t e m e dm a g n e t i cm e d i ap r o m i s e sr e c o r d i n gd e n s i t i e si ne x c e s so f1 T b i t i n 2 F o rp a t t e r n
10、e dm e d i as t o r a g e ，S e y h a nK a r a k u l a ka n do t h e r sp r o p o s e dan e w “m u l t i p l ei s l a n d sp e rr e a dh e a d ”r e a dc h a n n e lm o d e l ，w h e r et h eo u t p u tf r o mt h er e a d h e a di saf u n c t i o no ft h em a g n e t i z a t i o nf o r ms e v e r a li
11、n d e p e n d e n t l yw r i t t e nt r a c k so f i s l a n d s ，i ts h o w e dt h a tt h i sn e wt y p em o d eh a sv e r yw e l lp e r f o r m a n c ea n dr e a d i n g e f f i c i e n c y H o w e v e r ，t h ep r o p o s e dm o d e li se x i s t i n gs e r i o u si n t e r - s y m b o li n t e r
12、f e r e n c e ( I S I ) ，s e v e r ej i t t e rn o i s ea n do t h e rb a df a c t o r sS Oa st ot h er e l i a b i l i t yp e r f o r m a n c e c a n n o tm e e tt h er e a l i s t i ca p p l i c a t i o n s S oi tn e e d st h ee r r o rc o r r e c t i o nc o d i n g ( E C C ) t o i m p r o v et h
13、er e l i a b i l i t yp e r f o r m a n c e E C Ct e c h n i q u ei sa ni m p o r t a n tw a yo fa n t i - j a m m i n gt e c h n o l o g yt h a tC a ng r e a t l y 1 1 1 中山大学硕士学位论文英文摘要 i m p r o v et h es y s t e mr e l i a b i l i t yi nc o m m u n i c a t i o ns y s t e m sa n ds t o r a g es y s
14、 t e m s A t p r e s e m ，m a n ym a g n e t i cr e c o r d i n gs t o r a g es y s t e m sa r eu s i n gt h eR Sc o d e sa st h e c o d i n gs t a n d a r d B u ti tn e e d sm o r eb e t t e re n c o d i n gm e t h o d sf o rt h en e e d e do ft h e h i g h e rr e l i a b i l i t y T h eL D P C ( L
15、 o wd e n s i t yP a r i t yC h e c k ) c o d e st h a tp r o p o s e db y G a l l a g e ri n19 6 2 ，a r eac l a s so fl i n e a rb l o c kc o d e st h a tc a nd e f i n ei nt e r m so fs p a r s e p a r i t yc h e c km a t r i c e so rt h eb i p a r t i t eg r a p h T I l e yh a v ev e r ya t t r a
16、 c t i v ep r o p e r t i e s ，s u c h a se r r o rp e r f o r m a n c ec a l l a p p r o a c hS h a n n o nl i m i t s ，e a s yi m p l e m e n t a t i o n , e a s y d e c o d e d ，a n de t c L D P Cc o d e si sav e r yg o o de r r o rc o r r e c t i o nc o d e ，a n di se s p e c i a l l y s u i t a b l ef o rh i g hd e n s i t ys t o r a g es y s t e m s ，s t u d i e sh a v es h o w nt h a tt h en o n - b i n a r y L D P Cc o d e sC a na c h i e v eb e t t e rp e r f o
