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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,大大提高记录密度。针对这种介质,Karakulak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RS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Gallager在1962年提出来的低密度奇偶效验(Low-Density Parity-Check Codes,LDPC)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,LDPC码非常适用于高密度存储系统的环境下,因此LDPC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LDPC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LDPC码的编译码技术(特别是多进制LDPC码的构造、译码)及其在存储系统中的应用;然后针对Karakulak等人所提出的多道读取模型,提出了把LDPC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(BCJR的软输出检测算法、LDPC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。