專利名稱：：糾錯碼的突發(fā)信道的建模的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明一般涉及數(shù)據(jù)系統(tǒng)，并且尤其涉及對諸如數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)的糾錯能力的建模。
背景技術(shù)：
：對通信系統(tǒng)、諸如磁記錄系統(tǒng)的錯誤特性的估計是設(shè)計用于允許這種系統(tǒng)以趨于零的很小的錯誤概率運(yùn)行的糾錯碼(ECC)所必需的。術(shù)語"通信，，在此以其廣義使用，以便指其中信息承載信號從源傳送(transfer)或傳輸(transmit)到目標(biāo)的任何系統(tǒng)。如所公知的，ECC被用來在傳輸期間標(biāo)識和糾正錯誤。為不同的系統(tǒng)專門設(shè)計代碼以糾正碼字(codeword)中的固定數(shù)目的錯誤的字節(jié)。為了設(shè)計足夠健壯的代碼并且避免由于無法糾正的錯誤的無法接受的高比率而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)的丟失，因此精確地分析和估計錯誤的分布(即，在具有一個錯誤的字節(jié)的數(shù)據(jù)流中的碼字?jǐn)?shù)目，具有兩個錯誤的字節(jié)的碼字?jǐn)?shù)目等)是重要的?，F(xiàn)代系統(tǒng)采用交織ECC碼字的復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。將來自若干碼字的交替字節(jié)交織為更長的碼字結(jié)構(gòu)使得每個碼字沿著更長的物理距離展開。然而，因?yàn)槎鄠€碼字的字節(jié)現(xiàn)在正在交替，所以單個錯誤事件可能影響多個碼字。因此，這些新的結(jié)構(gòu)使錯誤分析復(fù)雜。用于磁硬盤驅(qū)動器(HDD)系統(tǒng)的ECC模型經(jīng)常假設(shè)比特或字節(jié)缺陷(defect)是與任何其它事件獨(dú)立且不相關(guān)的事件。典型地，HDD系統(tǒng)中的錯誤由于白噪聲造成，并且事實(shí)上是隨機(jī)、獨(dú)立的事件。因?yàn)橛脖P被密封，所以通常在制造驅(qū)動器后不出現(xiàn)新的缺陷。此外，用來將數(shù)據(jù)寫入盤的相同的頭部件被用來稍后從盤中讀取數(shù)據(jù)。因此，跟蹤(tracking)通常與由于錯誤跟蹤(mistracking)而引起的少數(shù)錯誤一致。因?yàn)椋贖DD系統(tǒng)中的錯誤是獨(dú)立的，因此人們可以通過得到單個錯誤事件的發(fā)生概率來確定n個錯誤的發(fā)生概率，并將其上升到n次冪。注意，標(biāo)準(zhǔn)錯誤模型假設(shè)每個錯誤事件是隨機(jī)并且每個其它錯誤事件不相關(guān)的。這種模型用比特錯誤率或字節(jié)錯誤率開始，然后使用下面三個等式來預(yù)測各種錯誤事件的概率。P(",A:,;7)-C("，^(卜[等式2]K7("人;^2:;^P(",y,p)C(","-I1[^111^在給定任何一個比特或字節(jié)出錯的概率p的情況下，等式1預(yù)測精確的k個錯誤事件出現(xiàn)在n個比特或字節(jié)的序列中的概率。在給定任何一個比特或字節(jié)出錯的概率p的情況下，等式2預(yù)測多于k個錯誤事件出現(xiàn)在n個比特或字節(jié)的序列中的概率。等式1和等式2都使用等式3，等式3是n個東西中一次取k個的組合的數(shù)目的一個表示。例如，假設(shè)沒有交織的ECC碼字包含n個字節(jié)，并且假設(shè)任何一個字節(jié)出錯的概率是p。進(jìn)一步假設(shè)ECC具有糾正多達(dá)5個出錯字節(jié)的能力。典型的分析計算將是此系統(tǒng)的可糾正錯誤事件的具有1、2、3、4和5個出錯字節(jié)的碼字的概率。另外，多于5個字節(jié)出錯的概率將給出ECC未能糾正碼字的概率。精確的k個字節(jié)出錯的概率是尸("，A，p)(等式1),且多于k個字節(jié)出錯的概率是;t，p)(等式2)。圖1示出基于上面的等式的碼字具有精確的n個字節(jié)出錯的概率，n=l到5。重要的是，該曲線示計算的預(yù)測結(jié)果與實(shí)際交織的系統(tǒng)的測量性能很不同，因此證明了簡單的模型是不夠的，尤其當(dāng)期望的可糾正字節(jié)數(shù)增加時。對于小的p值，對該模型的變化產(chǎn)生1個字節(jié)出錯的概率與其它字節(jié)出錯的概率之間的關(guān)系[等式4]P=iT不幸的是，這種變化同樣拙劣地近似于真實(shí)世界系統(tǒng)。例如，具有交織因子為二的系統(tǒng)(碼字對結(jié)構(gòu)，其字節(jié)在兩個獨(dú)立碼字的字節(jié)之間交替)可以顯示可從錯誤的基礎(chǔ)概率預(yù)測的一個字節(jié)錯誤的概率。然而，隨后的字節(jié)出錯的概率遵循由另一概率Px確定的不同斜率，該另一概率Px可以充分地大于P!。[等式7]P"-;/T1l<n將觀測到，不管標(biāo)準(zhǔn)、隨機(jī)錯誤率模型的操縱，一個字節(jié)出錯的概率與兩個字節(jié)出錯的概率的比率、兩個字節(jié)出錯的概率與三個字節(jié)出錯的概率的比率等都必須相同。實(shí)際系統(tǒng)的觀測證明情況不是這樣，并且不能使得標(biāo)準(zhǔn)模型符合觀測。因此，標(biāo)準(zhǔn)模型太簡單以致不能建模真實(shí)系統(tǒng)。它使用單個變量來描述缺陷缺陷出現(xiàn)的比率。然而，理解到缺陷具有大小，并且不是所有缺陷都具有相同大小。此外，實(shí)際上缺陷不是獨(dú)立的事件。在過去，當(dāng)i茲帶系統(tǒng)中的ECC被設(shè)計來標(biāo)識并且糾正碼字的一個或兩個出錯的字節(jié)時，基于HDD系統(tǒng)假設(shè)的模型可能已經(jīng)足夠。然而，這些假設(shè)進(jìn)行了對HDD系統(tǒng)而言方便、可包含(containable)和相對精確的封閉式分析，基于這種假設(shè)的模型對于現(xiàn)代磁帶系統(tǒng)過于簡單。因?yàn)榇艓Ы橘|(zhì)不是處于如硬盤所處的密封環(huán)境，所以在制造后可能出現(xiàn)缺陷并且實(shí)際上缺陷可能隨著時間增長。此外，磁帶通常被載入不同的磁帶驅(qū)動器，其跟蹤可能相互稍微不同，從而增加了錯誤的可能性。隨著增長的數(shù)據(jù)密度、更復(fù)雜的交織碼字和對更健壯的糾錯的期望，舊的模型提供對實(shí)際、真實(shí)世界系統(tǒng)的拙劣擬合，并且存在對更精確的建模的需要。
發(fā)明內(nèi)容提供一種用于精確地對通信系統(tǒng)(如磁帶存儲系統(tǒng))的錯誤特性建模的方法、系統(tǒng)和程序產(chǎn)品。鍵入輸入?yún)?shù)，其描述缺陷率和大小、碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)字節(jié)、以及任何交織因子。生成由碼字中每個缺陷的開始和結(jié)束比特定義的、來自模擬缺陷源的比特缺陷。過濾出沒有缺陷的任何碼字并且不對其進(jìn)一步處理，從而增加了模型的處理速度。在缺陷流中，合并重疊的缺陷，由開始和結(jié)束比特來重新定義缺陷區(qū)域。因?yàn)橹惶幚磉@些定義而不是整個長度的碼字或缺陷，所以進(jìn)一步提升了處理效率。確定在每個碼字中出現(xiàn)的缺陷的數(shù)目，并且可以計算每一被處理的碼字出現(xiàn)N個字節(jié)出錯的概率。如果需要，可以生成直方圖，其包括錯誤出現(xiàn)的比率并且隨后用來估計錯誤事件的概率。然后，這種信息可以被并入用于建模的系統(tǒng)的糾錯碼的設(shè)計中。圖1是標(biāo)準(zhǔn)模型和觀測的系統(tǒng)的特定字節(jié)長度的錯誤出現(xiàn)的概率的曲線圖2是本發(fā)明的處理的流程圖；圖3A和3B是其中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的系統(tǒng)的方塊圖；圖4圖示聚結(jié)(coalescing)前的碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；以及圖5是根據(jù)本發(fā)明的模型和觀測的系統(tǒng)的特定字節(jié)長度的錯誤出現(xiàn)的概率的曲線圖。具體實(shí)施例方式為了發(fā)展用于交織碼字的現(xiàn)實(shí)模型，可以使用類比來使該問題可視化。預(yù)測或模擬ECC碼字中的缺陷的問題類似于將水球擲入一排涂料罐?？紤]一排沒有蓋的涂料罐，在附近開始并且向遠(yuǎn)處擴(kuò)展。水球被擲到這排涂料罐。如果球落地遠(yuǎn)離這排罐子，則沒有罐子將包含水。如果球落入這排罐子，則取決于球的大小和球與罐子的開口的對準(zhǔn)，一個或多個罐子將在其中得到水。取決于球和罐子邊緣的對準(zhǔn)，小于一個涂料罐直徑的球可以將水放入一個或兩個罐子。大于一個罐子直徑的球?qū)⑺湃胫辽賰蓚€罐子。涂料罐模型能夠模擬ECC碼字和缺陷。涂料罐的排列表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個罐子表示該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的一個字節(jié)。球表示缺陷。投擲球的頻率與遇到缺陷(球)的比率有關(guān)。以罐子直徑的八分之一測量的球的大小是比特中的缺陷大小。包含水的罐子表示已經(jīng)經(jīng)歷缺陷的字節(jié)。對于ECC而言，字節(jié)(罐子)是否有小的損害(水)或是否被清除是不重要的，重要的是字節(jié)有缺陷。如果投擲遠(yuǎn)離這排涂料罐，則在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中不出現(xiàn)缺陷。如果ECC能夠糾正多達(dá)n個出錯字節(jié)，并且存在n個或更少的包含水的涂料罐，則該碼字結(jié)構(gòu)沒有缺陷或是可糾正的。涂料罐模型可以被擴(kuò)展來模擬交織的ECC碼字。例如，為了模擬為二的交織因子，以兩個交替顏色之一給涂料罐分配顏色，例如白-黃-白-黃。白罐子的數(shù)目等于黃罐子的數(shù)目，并且罐子的總數(shù)是無交織模型中的罐子數(shù)目的兩倍。現(xiàn)在存在兩個碼字，每個具有與之前相同的字節(jié)數(shù)，并且因此ECC糾正能力保持相同。在這排涂料罐處投擲水球?qū)τ诮豢椖Ｐ陀蓄愃茖τ跓o交織模型的解釋。如果球落地遠(yuǎn)離這排罐子，則沒有罐子能夠接到水。如果球落入這排罐子中，則取決于球的大小和球與罐子的開口的對準(zhǔn)，一個或多個罐子將得到水。交織影響了損害的解釋。取決于球和罐子邊緣的對準(zhǔn)，小于一個罐子直徑的球可以將水放入一個或兩個罐子，但是水將至多在一個白和一個黃罐子中。將不存在其中有水的相同顏色的兩個罐子。因此，在該類比中，對于9個比特大的缺陷而言，將至多損害每個交織的僅一個字節(jié)。表I顯示對于不同比特大小的缺陷而言，能夠影響無交織和兩路(two-way)交織碼字結(jié)構(gòu)的最大字節(jié)數(shù)。表I<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>因此，涂料罐類比可以被用于說明對具有對被建模的物理系統(tǒng)(在此情況下，磁帶存儲系統(tǒng))的某種解釋的新模型的需求。在磁帶上當(dāng)其運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生缺陷一一被投擲的球。因此每個新的投擲在磁帶上出現(xiàn)先前缺陷事件的點(diǎn)開始。結(jié)果是缺陷位置的開始是相對于^f茲帶長度單調(diào)地增加的。如果在先前缺陷消失之前開始新的缺陷，則缺陷可能重疊；就是說，如果先前缺陷在持續(xù)時間上比下一缺陷的到達(dá)間隔(inter-arrival)時間更長(更大)。如果在先前缺陷消失之前開始新的缺陷，并且如果先前缺陷在持續(xù)時間上比下一缺陷的到達(dá)間隔時間和其缺陷長度更長(更大)，則缺陷可能被整個包含在另一個缺陷中。如果在結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)多個缺陷但是它們到達(dá)間隔時間和缺陷長度不產(chǎn)生相互作用(重疊)，則缺陷可能是獨(dú)立的。如果典型地存在多個缺陷源，則每個缺陷流可能是獨(dú)立的。每個新的投擲開始于在磁帶上由于缺陷源而出現(xiàn)先前缺陷事件的點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)高精度，模型應(yīng)該維持缺陷源為獨(dú)特的實(shí)體，并且然后以某種方式組合它們的結(jié)果。在從一個或多個缺陷流產(chǎn)生缺陷后，缺陷應(yīng)該被聚集以創(chuàng)建最終的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)狀態(tài)，該最終數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)狀態(tài)說明了在比特、字節(jié)、碼字以及碼字結(jié)構(gòu)邊界上的溢出(sprillage)的重疊事件。然后分析聚集的碼字結(jié)構(gòu)以確定哪個字節(jié)和在哪個交織碼字中出現(xiàn)缺陷。根據(jù)本發(fā)明的新模型的需求包括1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其表示具有以下各項(xiàng)的碼字結(jié)構(gòu)字節(jié)中的比特的表示；更大的結(jié)構(gòu)中的字節(jié)的表示；以及如果需要作為無交織或交織的字節(jié)解釋。2)—個或多個缺陷源，其每個由以下各項(xiàng)描述到達(dá)速率分布；以及缺陷大小分布。3)在同一碼字結(jié)構(gòu)中容納多個并且重疊的缺陷錯誤可以開始和結(jié)束而沒有與其它錯誤重疊(獨(dú)立的)；錯誤可以在現(xiàn)有錯誤內(nèi)開始，但是延伸超過該錯誤的結(jié)尾(跨越)；以及錯誤可以在現(xiàn)有錯誤內(nèi)開始，并且在該同一錯誤內(nèi)結(jié)束(被包含)。4)i兌明缺陷排列(alignment)與字節(jié)邊界重疊的比特錯誤；與碼字交織邊界重疊的字節(jié)錯誤；以及跨入或跨出碼字結(jié)構(gòu)的錯誤。本發(fā)明模型的概述根據(jù)本發(fā)明的模型是一種模擬，其包括表示交織的碼字對的比特結(jié)構(gòu)(盡管本模型可以被擴(kuò)展到無交織或任何數(shù)目的交織碼字)；一個或多個缺陷率生成器；一個或多個缺陷長度生成器；以及用于將得到的位、字節(jié)和碼字的缺陷狀態(tài)集合成對ECC評估有意義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的裝置。本模型的基礎(chǔ)是由表示具有沿磁帶介質(zhì)的物理長度的獨(dú)立或交織的碼字的比特構(gòu)成的碼字婆t據(jù)結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在參照圖2的流程圖，本模型如下模擬缺陷并且評估它們的影響(1)指定模型的參數(shù)(步驟200)。這包括在比特方面的缺陷率和大小的描述、碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)字節(jié)和交織的描述、以及用于處理每個概率估算的碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)目。(2)在模擬的磁帶空間中生成來自缺陷源的比特缺陷(步驟202)。真實(shí)世界缺陷源包括隨機(jī)缺陷和介質(zhì)缺陷，如噪聲、介質(zhì)顆粒、涂覆缺陷、介質(zhì)折皺(crease)、i茲帶損害以及頭到;茲帶(head-to-tape)跟蹤4晉誤。每個缺陷源產(chǎn)生缺陷流。每個缺陷在碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的開始比特和停止比特位置。從概率分布提取每個缺陷流中缺陷的數(shù)目、位置和大小。在當(dāng)前碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，由于缺陷源的缺陷的數(shù)目可以是零。在本發(fā)明中，不包含缺陷的碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不需要該步驟(2)之外的處理，從而允許處理大量碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。(3)缺陷流被分配到碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的比特(步驟204)。比特缺陷被合并成具有位置和大小兩者的唯一缺陷區(qū)域(步驟206)。每個碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以具有不確定數(shù)目的唯一缺陷區(qū)域，這是多個缺陷源的結(jié)果。也就是說，因?yàn)閺母怕史植继崛∶總€缺陷的開始位置和大小，所以在由于缺陷源的碼字結(jié)構(gòu)中的缺陷的總數(shù)本身是隨機(jī)變量。U)唯一的、合并的缺陷比特區(qū)域被分配到字節(jié)，從而產(chǎn)生缺陷字節(jié)(步驟208)。取決于交織因子，缺陷字節(jié)被計數(shù)來產(chǎn)生碼字中具有缺陷的字節(jié)數(shù)目。在本發(fā)明中，碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際比特和字節(jié)不需要處理。相反地，由缺陷的開始和停止比特位置來描述缺陷。只處理這些描述，從而極大地提高了本發(fā)明的效率。(5)結(jié)果是包括被處理的碼字?jǐn)?shù)目和具有精確的k個出錯字節(jié)的碼字?jǐn)?shù)目的直方圖的陣列，其中k=(步驟210)。如果使用交織，則值對于碼字對中的每個碼字是可用的。模型細(xì)節(jié)模型輸入現(xiàn)在將參照圖3A和3B的方塊圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明。下面的樣本參數(shù)300描述模型的一次運(yùn)行。為了清楚，示出參數(shù)作為C編程語言中的"偽結(jié)構(gòu)"。包括比特缺陷和介質(zhì)缺陷的兩種缺陷源。實(shí)際上，可以引入任何數(shù)目的缺陷源。typedefstruct{bDR;〃每米的缺陷中的比特缺陷率bDS;//每個比特缺陷的平均(mean)比特中的比特缺陷大小mDR;mDS;InterleavejCWbytes;bpmm;CWS;}MODEL一PARAMS碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是表示交織碼字結(jié)構(gòu)中的比特的總數(shù)的陣列(array)。為了描述的目的，該結(jié)構(gòu)包括被稱為碼字對的兩個交織字節(jié)流。該處理與用于無交織或用于具有大于二的因子的交織的處理類似。為了提高處理速度，碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不被實(shí)現(xiàn)作為包含比特或字節(jié)數(shù)目的陣列。因?yàn)榇蠖鄶?shù)的碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將完全不包含缺陷，所以這種實(shí)現(xiàn)將是非常低效率的。相反地，該結(jié)構(gòu)用Nx2的陣列實(shí)現(xiàn)，其中N是在碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的唯一缺陷區(qū)域的數(shù)量。對于其中不出現(xiàn)缺陷的碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，N將是零。則每個缺陷區(qū)域由兩個值描述碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中缺陷區(qū)域開始的比特編號，以及該區(qū)域結(jié)束的比特編號。因?yàn)橥评砦粗ㄒ蝗毕輩^(qū)域的數(shù)目，所以在碼字生成器302和交織器(interleaver)304中動態(tài)地建立該陣列。typedefstruct{start;//缺陷開始的比特編號stop;//缺陷結(jié)束的比特編號}DEFECTDEFECTDefectArray[n];〃擊夾陷陣列。n^舉一缺陷創(chuàng)建碼字缺陷缺陷生成器306使用CreateDefect算法，以使用缺陷率、缺陷大小以及缺陷可能出現(xiàn)在其中的比特(單元)的總數(shù)來為每個缺陷源產(chǎn)生缺陷。=CreateDefect(defect—rate,defect—size,num—bits)〃每米的缺陷中的介質(zhì)缺陷率〃每個介質(zhì)缺陷的平均比特中的介質(zhì)缺陷大小〃每個碼字結(jié)構(gòu)的交織碼字的數(shù)目〃每個碼字的字節(jié)數(shù)目〃被定為每毫米的比特的物理比特大小〃為一次估算而處理的碼字結(jié)構(gòu)的數(shù)目該模塊將零創(chuàng)建到具有num—bits的碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的許多缺陷。使用defect_rate平均值的指數(shù)分布創(chuàng)建缺陷。從defect一rate平均值的指數(shù)分布中提取比特中每個創(chuàng)建的缺陷的大小。創(chuàng)建缺陷直到下一個缺陷開始超過碼字結(jié)構(gòu)的末端。如果第一缺陷出現(xiàn)超過碼字結(jié)構(gòu)的末端，則沒有缺陷出現(xiàn)在碼字結(jié)構(gòu)中。該函數(shù)為每個缺陷返回比特中的缺陷位置和長度的矩陣，以及出現(xiàn)的缺陷的數(shù)目。如果在碼字結(jié)構(gòu)中沒有出現(xiàn)缺陷，則該陣列的長度為零。CreateDefects為與要被建模的缺陷源一樣多類型的缺陷源而運(yùn)行。例如，可以利用對應(yīng)于隨機(jī)錯誤的缺陷率和缺陷大小來創(chuàng)建隨機(jī)錯誤，而可以利用對應(yīng)于介質(zhì)缺陷錯誤的缺陷率和缺陷大小來創(chuàng)建介質(zhì)錯誤。CreateDefects的每個實(shí)例產(chǎn)生它自己的缺陷位置和長度的陣列，用于被評估的碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。單個模型運(yùn)行可以處理大量碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。聚結(jié)缺陷過濾器308A和308B確定任一缺陷流中的碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是否包含缺陷。如果碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不包含缺陷，則該結(jié)構(gòu)不需要進(jìn)一步處理。包含一個或多個缺陷的任一流中的碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被分別留在陣列310A和310B中，以便被聚結(jié)為最短的剩余缺陷。缺陷可以因?yàn)閮蓚€原因而要求聚結(jié)。第一，缺陷流可以產(chǎn)生與它自己的缺陷的其他缺陷重疊的缺陷。這出現(xiàn)在當(dāng)下一缺陷的達(dá)到間隔時間比當(dāng)前缺陷的長度更短時。第二，多個缺陷流的缺陷可以重疊。存在四種類型的缺陷事件。那些不重疊的獨(dú)立缺陷不聚結(jié)并且因此不改變。那些重疊的跨越缺陷被聚集為更大的缺陷。那些整個被包含在其他缺陷中的被包含缺陷被包容(subsume)。跨入或跨出碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的缺陷在碼字界限處被截斷。圖4表示包含不同類型的缺陷的碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。缺陷A不與任何其他缺陷重疊，并且因此是獨(dú)立缺陷。缺陷B和C是相互重疊的跨越缺陷，并且將被聚結(jié)為從4比特到7比特的擴(kuò)展缺陷長度。缺陷E是整個被缺陷D包含，并且將被包容，不貢獻(xiàn)新的影響。缺陷F跨出碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且因此將在比特K-1的末端處—皮截短。本發(fā)明的模型的特性允許在一次操作中有效地聚結(jié)所有缺陷。根據(jù)注意到聚結(jié)步驟的順序可以被改變以增加效率，來得到該簡化。如果缺陷流被獨(dú)立處理，則聚結(jié)處理是對每個缺陷流來聚結(jié)缺陷，組合被聚結(jié)的缺陷流，然后聚結(jié)得到的組合流。然而，如果各步驟替換為組合各缺陷流，并且然后聚結(jié)組合的缺陷流，則可以以提高的效率得到相同的結(jié)果。因?yàn)橹煌ㄟ^他們的開始比特編號和比特中的長度來描述每個缺陷源的缺陷，所以通過此模型有效地執(zhí)行聚結(jié)。(將要理解，使用開始比特編號和比特中的長度的缺陷描述與使用開始和停止比特編號的描述是可互換的。)此外，已知開始缺陷位置以對每個缺陷源單調(diào)地增加。多個缺陷流在組合器312中被組合，并且被處理為具有被合并的所有缺陷的最終碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。來自所有源的獨(dú)立缺陷流被首先鏈接(concatenate)成一個陣列。然后在排序器314中通過開始位置以升序來排序該陣列。在聚結(jié)器316中通過聚結(jié)算法來處理^皮排序的陣列以產(chǎn)生最終碼字凄t據(jù)結(jié)構(gòu)318。聚結(jié)算法本發(fā)明的聚結(jié)算法如下處理缺陷陣列，再次被表示為C編程語言中的"偽結(jié)構(gòu)，，:Current—Start=Get一Start一of—Current—Defect();Current—Stop=Get—Stop—of—Current—Defect();while(defects—remain—to_be_processed)Current—Start=Get—Start—of一Current一Defect();Current—Stop=Get_Stop_of—Current—Defect();Next—Start=Get_Start_of—Next一Defect();Next—Stop=Get—Stop—of一Next—Defect();If(Current—Stop<Next—Start){下一個缺陷獨(dú)立于當(dāng)前缺陷處理下一缺陷Elseif(Next—Stop<=Current—Stop){下一個缺陷在此缺陷中開始并且結(jié)束它被完全包含處理下一個缺陷else然后這是真Next—Start<=Current—Stop下一個缺陷在此缺陷中開始，但是跨出它Current—Stop=Next—Stop處理下一個缺陷表II說明了聚結(jié)處理的結(jié)果。設(shè)計(contrive)比特位置值，以便演示該算法，而實(shí)際上缺陷以小得多的頻率出現(xiàn)。隨機(jī)缺陷是來自一個缺陷源的缺陷，而介質(zhì)缺陷是來自第二缺陷源的缺陷。這些實(shí)際上是否是"隨機(jī)"或"介質(zhì)"缺陷是不重要的。為了聚結(jié)的目的，它們只是碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的開始和停止位置的不同組。聚結(jié)的缺陷表示碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中最終的、合并的缺陷位置。表n缺陷位置隨機(jī)缺陷介質(zhì)缺陷聚結(jié)缺陷開始比特停止比特開始比特停止比特開始比特停止比特23237112323235435697238417112367999519982018543569791122330013313679122387310213458350113121376131213761998201821162341211623412773299327732993345634573001331339283935345634573458350139283935注意到在隨機(jī)缺陷中，單個獨(dú)立比特錯誤出現(xiàn)在比特23中。更長的獨(dú)立錯誤在比特543處開始出現(xiàn)。因?yàn)樵?79和791處開始的缺陷包含重疊區(qū)域，所以跨越缺陷在比特679處開始，并且在1223處結(jié)束。被包含的缺陷在比特873處開始，并且在比特1021處結(jié)束，其兩個值都全部包含在在791處開始并且在1223處結(jié)束的缺陷中。在3928處開始的缺陷跨出3936個比特的碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。因此它在3935處被截短。介質(zhì)缺陷所有都彼此獨(dú)立。但是，注意，在723處開始的缺陷被包含在從679到995的隨機(jī)缺陷中。從3456到3457的隨機(jī)缺陷與/人3468到3501的介質(zhì)缺陷組合。缺陷處理通過將比特編號轉(zhuǎn)換為字節(jié)編號并且標(biāo)識得到的哪個字節(jié)編號屬于碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的哪個碼字，在缺陷處理器320中確定碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中出錯的字節(jié)數(shù)目，以及如果使用兩路交織則它們到偶數(shù)或奇數(shù)碼字對的分布。ProcessDefect算法接受缺陷開始和停止比特位置的陣列以及交織因子。然后可以確定每個缺陷的開始和停止字節(jié)，得到指示每個交織碼字中錯誤數(shù)目的陣列322。=ProcessDefect(start—bit,stop—bit,interleave)對于兩路交織，以下的偽代碼說明了該轉(zhuǎn)換start—byte=floor(start一bit/8);stop—byte=floor(stop—bit/8);even—errors=0;odd—errors■■—0;%將碼字結(jié)構(gòu)錯誤總計為每個偶數(shù)和奇數(shù)字節(jié)%結(jié)果是每個交織中的總錯誤%兩路交織if(interleave==2)forbyte=start_byte:stop—byteodd=mod(byte,2);ifoddodd—errors——odd—errors+1;elseeven—errors=even_errors+l;endendend預(yù)測概率一旦確定在偶數(shù)和奇數(shù)碼字中出現(xiàn)的錯誤數(shù)目，對于被處理的許多碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的每一個，可以計算324在每個被處理的碼字中出現(xiàn)N個出錯字節(jié)的概率。例如，對具有以下輸入?yún)?shù)的兩個缺陷流執(zhí)行演示-波處理的碼字?jǐn)?shù)2,621,440隨機(jī)缺陷平均間隔(sep)=370,196.1[位]平均大小=4.5[位]介質(zhì)缺陷平均間隔=11,105,882.4[位]平均大小=15.0[位]然后可以生成并輸出缺陷長度的直方圖326、表III。表III顯示具有1個出錯字節(jié)的偶數(shù)和奇數(shù)碼字的數(shù)目，具有2個出錯字節(jié)的偶數(shù)和奇數(shù)碼字的數(shù)目等。因?yàn)橐阎惶幚淼拇a字的總數(shù)，所以可以計算出現(xiàn)這種錯誤的比率。表m錯誤直方圖<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>該直方圖數(shù)據(jù)可以被用來估算碼字中出錯字節(jié)的數(shù)目以及這種事件的概率。因?yàn)榧m錯碼被設(shè)計來糾正每個碼字的固定的、已知數(shù)目的出錯字節(jié)，所以該直方圖數(shù)據(jù)能被用來推薦應(yīng)該設(shè)計代碼來糾正的出錯字節(jié)的總數(shù)以及這種代碼不能糾正的碼字的數(shù)目或出現(xiàn)不可糾正的錯誤的概率。然后不能被糾正的碼字?jǐn)?shù)表示數(shù)據(jù)丟失或可以經(jīng)歷另一級別的糾錯處理。圖5的曲線圖示了測量的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)和本發(fā)明模型的預(yù)測之間緊密的一致。將觀察到本模型預(yù)測實(shí)際性能到非常高的程度。本模型參數(shù)在期望的、物理值的范圍內(nèi)。它們是隨機(jī)缺陷率35事件/米隨機(jī)缺陷大小5.5比特平均值介質(zhì)缺陷率10事件/米介質(zhì)缺陷大小50比特平均值重要的是，注意盡管已經(jīng)在全功能tt據(jù)處理系統(tǒng)的背景中描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，本發(fā)明的處理能夠以指令的計算機(jī)可讀介質(zhì)的形式和各種形式分發(fā)，并且本發(fā)明不管實(shí)際用來執(zhí)行該分發(fā)的信號承載介質(zhì)的特定類型而應(yīng)用。計算機(jī)可讀介質(zhì)的示例包括可記錄型介質(zhì)(如軟盤、硬盤驅(qū)動器、RAM和CD-ROM)以及傳輸型介質(zhì)(如數(shù)字和才莫擬通信鏈路)。為了說明和描述的目的已經(jīng)呈現(xiàn)了本發(fā)明的描述，但是不旨在窮舉或限制本發(fā)明為公開的實(shí)行。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，許多修改和變化將是顯而易見的。選擇和描述實(shí)施例以便最好地解釋本發(fā)明的原理、實(shí)際應(yīng)用，明為適于預(yù)期的特定使用。此外，盡管上面關(guān)于方法和系統(tǒng)進(jìn)行描述，但是本領(lǐng)域的需要也可以用包含用于模擬通信系統(tǒng)的錯誤特性的指令的計算機(jī)程序產(chǎn)品來滿足。權(quán)利要求1.一種用于對通信系統(tǒng)的錯誤特性建模的方法，包括建立包括多個碼字的多個模擬缺陷流；為每個模擬缺陷流指定平均缺陷間隔；以及指定平均缺陷大??；為每個模擬缺陷流生成缺陷陣列，包括將碼字中的每個缺陷的開始位置和結(jié)束位置存儲在所述缺陷陣列中；將從每個數(shù)據(jù)流生成的所述缺陷陣列鏈接為新的缺陷陣列；在所述新的缺陷陣列中合并重疊的缺陷；將所合并的缺陷分配到所述碼字；生成被處理具有k個出錯字節(jié)的碼字的數(shù)目的直方圖，其中k＝并且m等于預(yù)定的最大數(shù)目；以及基于碼字錯誤的數(shù)目和位置以及糾錯碼的糾錯能力，估算糾錯碼失效的概率。2.如權(quán)利要求l所述的方法，還包括從具有等于所指定的平均缺陷間隔的平均值的開始位置的指數(shù)分布的觀測，生成開始位置；以及從具有等于所指定的指定平均缺陷大小的平均值的開始位置的指數(shù)分布的觀測，生成停止位置。3.如權(quán)利要求l所述的方法，還包括如果碼字不包含缺陷則處理下一個碼字。4.如權(quán)利要求l所述的方法，其中合并重疊缺陷包括在所述新的缺陷陣列中對缺陷執(zhí)行邏輯OR。5.如權(quán)利要求l所述的方法，其中合并重疊缺陷包括通過升序開始比特來排序所述新的缺陷陣列；將缺陷開始和停止比特轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的字節(jié)位置；以及聚結(jié)得到的缺陷字節(jié)。6.如權(quán)利要求l所述的方法，其中，如果所述碼字結(jié)構(gòu)包括交織的偶數(shù)和奇數(shù)碼字，則分配缺陷包括在偶數(shù)碼字中對其中缺陷開始、繼續(xù)或停止的字節(jié)的數(shù)目求和，以確定在所述偶數(shù)碼字中的出錯字節(jié)的數(shù)目；以及在奇數(shù)碼字中對其中缺陷開始、繼續(xù)或停止的字節(jié)的數(shù)目求和，以確定在所述奇凄t碼字中的出錯字節(jié)的數(shù)目。7.如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，還包括計算每個被處理的碼字出現(xiàn)N個出錯字節(jié)的概率。8.—種用于對通信系統(tǒng)的錯誤特性建模的系統(tǒng)，包括輸入，配置來接收缺陷參數(shù)，包括用于交織模擬碼字的交織數(shù)；標(biāo)識來自各個模擬缺陷源的多個模擬缺陷流的編號的值；以及對于每個模擬缺陷流，在比特中的平均缺陷間隔和在比特中的平均缺陷大小；碼字生成器，配置來生成一莫擬碼字的流；碼字交織器，配置來才艮據(jù)輸入交織數(shù)來交織所述4莫擬碼字，并且輸出碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)流；缺陷生成器，配置來根據(jù)輸入的參數(shù)將模擬缺陷注入所述碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)流，并且輸出所述^^莫擬缺陷流；組合缺陷陣列，具有用于每個模擬缺陷流中的每個缺陷的條目，每個條目包括該缺陷的開始位置和結(jié)束位置；合并模塊，配置來聚結(jié)重疊的模擬缺陷；以及缺陷處理器，配置來確定每個碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中出錯字節(jié)的數(shù)目。9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，還包括直方圖生成器，其耦合到所述缺陷處理器并且配置來輸出每個碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中出錯字節(jié)的數(shù)目的視覺指示。10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，還包括過濾器，其與每個模擬缺陷流相關(guān)聯(lián)，并且配置來只通過模擬缺陷流中具有至少一個缺陷比特的碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。11.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述合并模塊包括排序器，配置來基于每個缺陷的開始位置來對所述組合缺陷陣列中的條目進(jìn)行排序；以及聚結(jié)器，配置來基于每個缺陷的開始和結(jié)束位置將重疊的缺陷合并為單個缺陷。12.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，還包括概率計算器，配置來計算每個被處理的碼字出現(xiàn)N個出錯字節(jié)的概率。13.—種用可編程計算機(jī)可用的計算機(jī)可讀介質(zhì)的計算機(jī)程序產(chǎn)品，該計算機(jī)程序產(chǎn)品具有在其中實(shí)現(xiàn)的用于對通信系統(tǒng)的錯誤特性建模的計算機(jī)可讀代碼，該計算機(jī)可讀代碼包括當(dāng)在計算機(jī)系統(tǒng)上執(zhí)行時，用于指示計算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行權(quán)利要求1到7的方法的指令。14.一種用于為通信系統(tǒng)設(shè)計糾錯碼的方法，包括a)定義模擬碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；b)定義一個或多個模擬缺陷流，每個模擬缺陷流表示模擬缺陷源；c)從每個模擬缺陷流生成具有零個或更多模擬缺陷的一組缺陷，每個缺陷由所述模擬碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的開始位置和結(jié)束位置來定義；d)如果對所有模擬缺陷流生成零個缺陷，則對下一組缺陷重復(fù)步驟c);e)合并該組缺陷中的模擬缺陷的開始和停止位置；f)確定合并的模擬缺陷的數(shù)目和位置；g)重復(fù)步驟c)到f)多個迭代，每個迭代表示一個被處理的碼字；h)確定每個被處理的碼字出現(xiàn)N個出錯字節(jié)的概率；以及i)設(shè)計糾錯碼以糾正數(shù)據(jù)流中多達(dá)和包括該數(shù)據(jù)流中每個碼字N個出錯字節(jié)的錯誤。15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中定義一個或多個模擬缺陷流包括為每個模擬缺陷流中的模擬缺陷建立平均缺陷間隔；以及為每個模擬缺陷流中的模擬缺陷建立平均缺陷大小。16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中定義模擬缺陷的開始位置包括應(yīng)用具有與所建立的平均缺陷間隔的平均值相等的開始位置的所觀測的指數(shù)分布；以及定義模擬缺陷的停止位置包括應(yīng)用具有與所建立的平均缺陷大小的平均值相等的開始位置的所觀測的指數(shù)分布。17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中合并包括聚集重疊的缺陷；包容被包含的缺陷；以及截短延伸超過所述碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邊界的缺陷。18.如權(quán)利要求14所述的方法，其中定義模擬碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括建立碼字交織因子，從而碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括至少兩個交織的碼字。19.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括分配所合并的模擬缺陷到在所述碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中交織的碼字。20.—種用于為通信系統(tǒng)設(shè)計糾錯碼的系統(tǒng)，其執(zhí)行權(quán)利要求14到19的方法。全文摘要提供精確地對通信系統(tǒng)(如磁帶存儲系統(tǒng))的錯誤特性建模的方法、系統(tǒng)和程序產(chǎn)品。鍵入輸入?yún)?shù)，其描述缺陷率和大小、碼字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)字節(jié)、以及任何交織因子。生成由碼字中每個缺陷的開始和結(jié)束比特定義的、來自模擬缺陷源的比特缺陷。過濾出沒有缺陷的任何碼字并且不對其進(jìn)一步處理，從而增加了模型的處理速度。在缺陷流中，合并重疊的缺陷，由開始和結(jié)束比特來重新定義缺陷區(qū)域。因?yàn)橹惶幚磉@些定義而不是整個長度的碼字或缺陷，所以進(jìn)一步提升了處理效率。確定在每個碼字中出現(xiàn)的缺陷的數(shù)目，并且可以計算每一被處理的碼字出現(xiàn)N個出錯字節(jié)的概率。文檔編號H03M13/00GK101297487SQ200680040165公開日2008年10月29日申請日期2006年10月10日優(yōu)先權(quán)日2005年10月28日發(fā)明者保羅·西格申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司