[发明专利]具有自适应纠错能力的BCH码纠错方法

说明书

技术领域

本发明属于非挥发存储器中的数据纠错领域，特别涉及具有自适应纠错能力的BCH码纠错方法。

背景技术

NAND型快闪存储器广泛地应用于大容量的数据存储产品中(包括MP3，平板电脑，手机等)。NAND型快闪存储器制造工艺在不断缩小，新一代NAND型快闪存储器的工艺节点可以达到25nm。这使得快闪存储器所允许的最多编程擦除次数也在不断减小。而快闪存储器使用过程中，随着编程擦除操作的不断增加，其内部的比特错误率(BER)也随之不断增加，因此NAND型快闪存储器产品中需要使用纠错码技术来提高其可靠性。

纠错码技术是一种能够有效提高系统可靠性的技术，第一次被提出是在1948年Claude Shannon的论文“A Mathematical Theory of Communication”中，经过几十年的发展，ECC技术目前已广泛应用于通信系统、无线应用、光盘存储等领域。ECC技术的原理是：向原始的信息数据中添加冗余位，进行编码；对接收到的信息，利用冗余位能够找出接收信息中错误的位置，并进行纠正，从而恢复原始的信息数据，这个过程也称为解码。

BCH码是Bose-Chaudur-Hocquenghem码的缩写，它是一种能够纠正多个错误的线性纠错码(error correction code，ECC)，其特点是进行数据处理的单位是码字(codeword)，码字是具有固定长度的信息块。目前主流的NAND型快闪存储器通常使用BCH码来提高快闪存储器的可靠性，延长存储器的使用寿命。如图1所示是BCH码的码字结构图，BCH码通常表示为BCH(n，k，t)，其中n为BCH码字的长度；k为BCH码字中数据信息的长度；t为该BCH码所允许的纠正错误的个数；n-k为冗余位的长度，n-k的值越大，冗余位的开销越多，则BCH码的纠错能力越强。各参数的约束如下：

码字长度：n＝2^m-1

信息数据的长度：k≥2^m-mt-1

校验信息的长度：n-k≤mt

纠错能力：所有小于或等于t位错误的情况。(m＞2，m，n，k，t均为正整数)

有些情况下实际应用中的信息数据长度并不恰好等于BCH(n，k)码定义中的信息数据长度。例如，在快闪存储器中通常信息位个数为2^m，而根据上述BCH码的定义所计算出的k≠2^m，在这种情况下，可以使用缩短的BCH码。所谓缩短BCH码，是指在BCH(n，k，t)码的码字中使最高位的p个信息位均置为0，构成一个(n-p，k-p)的码，这称为BCH码的缩短码，使k-p＝2^m，从而满足快闪存储器中应用BCH码的要求。需要指出的是BCH缩短码有着与BCH码同样的纠错能力，均为t，表示为BCH(n-p，k-p，t)。

应用于快闪存储器中的BCH编解码系统如图2所示。在快闪存储器中应用BCH码纠错系统时，写入数据的过程是将k位的数据首先通过编码器产生相应的冗余位，形成一个n位的码字。然后根据相应的地址，将码字写入到闪存存储阵列对应的页(Page)中。由于存储单元的器件漏电，相邻存储单元间的电容耦合效应，以及页长期编程擦除的高压操作等各种因素的影响，使得一页中存储的信息可能出现错误。而读取数据的过程是首先通过快闪存储器的读操作，从存储阵列中读出一页的码字信息，然后这一页的信息经过BCH解码器，解码器将搜索码字信息中的错误，并在其纠错能力范围内纠正相应的错误，从而恢复正确的数据信息。通过BCH码纠错系统能够弥补由于存储阵列的漏电、电容耦合，以及高压操作等各种物理因素所导致的闪存可靠性的下降，延长闪存的寿命，因此纠错技术成为闪存应用的关键设计技术。

从图2可以看出，页(page)是NAND型快闪存储器进行数据存储最基本的物理单位。NAND型快闪存储器的每一页是由有效的信息数据区和空闲存储区组成。空闲存储区主要用于存放BCH纠错码的冗余位、该页的逻辑地址、擦除次数等其它信息。目前主流NAND型快闪存储器中一页的大小是2K Byte的信息位和64Byte的空闲存储区，或者是4K Byte的信息位和128Byte的空闲存储区。因此存储在NAND型快闪存储器中的BCH码的冗余位是有限的。