物理数据存储

存储通道的物理层方面

存储技术已经从单轨/双轨磁带机发展到多轨磁硬盘和多层光盘驱动器。随着对更高存储密度的需求，记录技术正在从一维向二维和高维范式转变。预计基于2D磁记录(TDMR, bit patterned media)、3D闪存和全息记录的存储技术将在桌面和企业服务器的存储存储器到档案存储中发挥重要作用。

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图1:全息记录方案:角度多路复用和局部全息。(a)在角度复用中，不同的全息图共享全息介质的体积。(b)在局部记录中，每个全息图存储在全息材料中的特定切片中。

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图2:使用角度复用和4F配置的体全息存储器。数字数据通过SLM调制，通过第一个透镜聚焦，并使其与参考光束相干干涉。光栅图案存储在光折变材料晶体中，如LiNbO3。在检测过程中，原始参考角度的参考光束会干扰存储的图像;重建的物体光束被投射到CCD阵列上，用于解码比特。

图3:3D闪存(p-BiCS技术)[由东芝提供]

存储技术的物理核心是记录介质和读写物理。存储位并可靠地检索它的行为是噪声通信的一个实例。回读信号会受到符号间干扰、噪声和非线性伪影的影响，需要通过高级信号处理和编码来缓解。物理内存中可容忍的代码失败率为10-12年．此外，代码必须是高速率的。这需要复杂的编码技术和信号处理算法(定时恢复、均衡、信号检测、非线性补偿和数据依赖的噪声预测)来满足需求。在架构方面，重要的是实现能够意识到吞吐量、面积和功率等物理约束的算法。

在PNSIL，我们专注于涉及数据存储通道的物理层方面的研究，以及意识到新存储技术的算法和通道约束的架构。我们的工具涉及算法开发的基础/应用数学，以及面向系统架构的VLSI电路。

过去的项目

  1. 二维存储通道定时恢复技术与体系结构
  2. TDMR的建模、编码和信号处理

合作:

印美数据存储研究联合网络中心:

  1. Shayan S. Garani(首席PI)
  2. Navin卡
  3. 贝恩·瓦西奇(首席PI)
  4. 保罗•西格尔
  5. 约翰·巴里
  6. 史蒂夫·麦克劳克林

赞助商

  1. 印度科技部(DST)。批准号塞尔维亚/ F / 3371/2013-14。
  2. 印度电子与信息技术部(DeitY)。
  3. 空间技术小组，ISRO，印度。

期刊出版物

  1. A. Mondal和S. S. Garani，“用于二维数据存储的集群擦除纠正2-D LDPC码的高效并行解码架构”，在IEEE磁学汇刊， doi: 10.1109/TMAG.2021.3119723。
  2. A. Mondal和S. S. Garani，“用于二维数据存储应用的频域二维BCH码的高效硬件架构”，IEEE反式。粉剂。， doi: 10.1109/TMAG.2021.3060807。
  3. S. Roy和S. S. Garani，“用于多次爆发纠错的二维代数代码”，IEEE通讯，第23卷，no。10，第1684-1687页，2019年10月。
  4. S. Roy, A. Mondal和S. S. Garani，“一种快速高效的二维简搜索算法和设计架构”，IEEE。通讯。信，第23卷，no。1，页16-19,2019年1月。
  5. S. S. Garani, L. Dolecek, J. Barry, F. Sala和B. Vasic，“二维磁记录的信号处理和编码技术:概述”，在IEEE的教授。，第106卷，no。2，页286-318,2018年2月。
  6. A. Mondal, S. Thatimattala, V. K. Yalamaddi和S. S. Garani，“用于磁和其他数据存储系统的Reed-Solomon和低密度奇偶校验解码器的高效编码架构”，在IEEE。反式。粉剂。第54卷，no。2，页1-15,2018年2月。
  7. C. K. Matcha, S. Roy, M. Bahrami, B. Vasic和S. S. Garani，“二维LDPC码和二维磁记录的联合检测和解码”，IEEE。反式。粉剂。第54卷，no。2018年2月2日。
  8. C. K. Matcha和S. S. Garani，“二维磁记录的联合定时恢复和信号检测”，IEEE。反式。粉剂。，第53卷，no。2017年2月2日。
  9. C. K. Matcha和S. S. Garani，“TDMR的缺陷检测和突发擦除纠正”，在IEEE。反式。粉剂。第52卷，no。2016年11月11日
  10. S. Datta和S. S. Garani，“二维可分离迭代软输出维特比检测器的设计体系结构”，在IEEE。反式。粉剂。，第52卷，no。2016年1月1日。
  11. C. K. Matcha和S. G. Srinivasa，“TDMR媒体模型上的广义部分响应均衡和数据依赖的噪声预测信号检测”，见IEEE。反式。粉剂。，第51卷，no。10，页1-15,2015年10月。
  12. M. Bahrami, C. K. Matcha, S. M. Khatami, S. Roy, S. G. Srinivasa和B. Vasic，“使用Voronoi模型对多轨道带状磁探测的有害模式的研究”，在IEEE。反式。粉剂。vol.没有。99，页1- 8,2015年7月。
  13. B. P. Reddy, S. G. Srinivasa和S. Dahandeh“二维磁记录系统的定时恢复算法和体系结构”，见IEEE。反式。粉剂2015年4月。
  14. S. G. Srinivasa, Y. Chen和S. Dahandeh“TDMR信道建模的通信理论框架:编码和信号处理方法的性能评估”，在IEEE。反式。粉剂。2014年3月。
  15. Y. Chen和S. G. Srinivasa“二维符号间干扰信道的联合自迭代均衡和检测”，见IEEE。反式。通讯。第61卷，no。8，第3219-3230页，2013年8月。
  16. S. G. Srinivasa，“全息成像:信息记录与检索”，日记账。科学与工业第93卷，no。1, pp. 35-46, 2013年3月。(特邀评论文章)
  17. S. G. Srinivasa, O. Momtahan, A. Karbaschi, S. W. McLaughlin, F. Fekri和A. Adibi，“全息通道的体积存储限制和空间体积多路复用权衡”，在学报。Opt工程杂志，第49卷，no。2010年1月1日。
  18. S. G. Srinivasa和A. Weathers，“二进制和有限域LDPC码的高效动态编码算法”，见IEEE。通讯博士论文.，第13卷，no。11，第853-855页，2009年11月。
  19. S. G. Srinivasa和S. W. McLaughlin，“二维非对称M-ary (0,k)和(d，∞)运行长度有限通道的容量边界”，见IEEE。反式。通讯.，第57卷，no。6，第1584-1587页，2009年6月。
  20. S. G. Srinivasa, P. Lee和S. W. McLaughlin，“使用隐马尔可夫模型和应用于磁记录通道的突发通道的后错误修正代码建模”，在IEEE反式。粉剂，第43卷，no。2，页572-579,2007年2月。

专利

  1. Reed Solomon解码器和解码方法，美国专利号10,439,643，与S. Thattimattala和V. K. Yalamaddi, 2019年9月。
  2. 二维/多维均衡器和部分响应目标的联合自适应方法和装置，专利号10026441，与Chaitanya Kumar Matcha和Arnab Dey, 2018年7月。
  3. 识别数据存储介质中的缺陷，美国专利号9,324,370，与Sivagnanam Parthasarathy, 2016。
  4. 在数据存储系统中使用动态可调LDPC编码参数的监测数据通道的方法和系统，专利号9214,963，与Kent D. Anderson, Anantha Raman Krishnan, Guangming Lu, Shafa Dahandeh和Andrew J. Tomlin, 2015年12月。
  5. 改进数据存储设备中数据编码的系统和方法，专利号9203,434,Shayan G. Srinivasa, 2015年12月。
  6. 解码存储在固态存储器中的数据，专利号8,990,668，与Anantha Raman Krishnan和Kent Anderson, 2015年3月。
  7. 基于过去性能的解码器的数据存储设备跟踪对数似能比，专利号8,856,615，与Anantha Raman Krishnan, Kent Anderson和Shafa Dahandeh, 2014年10月。
  8. 联合二维自迭代均衡与检测方法与装置，专利号:8,760,782，与陈一鸣，2014年6月。
  9. 受限的动态交织地址生成，专利号8625220，与Sivagnanam Parthasarathy和Sudha Thipparthi, 2014年1月。
  10. 基于二维迭代多轨迹MAP检测的方法与装置，专利号8582223，与陈一鸣，2013年11月。
  11. 基于LDPC码的编码装置、系统与方法，专利号:8397,125,Shayan G. Srinivasa, 2013年3月。
  12. 自适应数据依赖噪声预测，专利号8290,102，与Mustafa Kaynak, Stefano Valle和Sivagnanam Parthasarathy, 2012。
  13. 具有512字节LDPC码字的1k字节块的交错迭代系统设计，专利号8255,768，与胡信德，Sivagnanam Parthasarathy, Anthony Weathers和Richard Barndt, 2012。
  14. 信道约束码感知交织器，专利号8055973，与Nicholas Richardson，胡信德，2011。

会议

  1. D. Shri, A. Mondal和S. S. Garani，“适用于WiMAX的不规则LDPC码的改进编解码器设计体系结构”，在IEEE Int。电子会议。Circ.和Sys.。（欧洲), 2022年。
  2. A. Mondal和S. S. Garani，“频域BCH产品代码的高效硬件设计架构”，IEEE Intl。中西部协会。电路和系统。(MWSCAS),2020.
  3. N. Raveendran, S. S. Garani和B. Vasic´，“一种改进的短周期图上的对数域信念传播算法”Intl。遥测相依。，拉斯维加斯，2019年。
  4. C. K. Matcha, S. S. Garani，“基于广义信念传播算法的二维线性检测器”，在通信、控制和计算年度会议(Allerton)2018年10月。
  5. A. B. Nair, A. Mondal和S. S. Garani，“利用中心极限定理在FPGA上实现低复杂度硬件AWGN信道仿真器”IEEE Int。中西部协会。电路和系统2018年8月，加拿大温莎。
  6. S. Roy和S. S. Garani，“二维代数纠错码”，ITA, 2018年2月。
  7. C. K. Matcha, S. Roy, M. Bahrami, B. Vasic和S. G. Srinivasa，“二维LDPC码与二维磁记录的联合检测与解码”，(2页摘要)IEEE大师。Rec,相依。(TMRC)，2017年8月，日本筑波。(旅行奖:IEEE Magn。Soc。学生交通津贴)
  8. A. Dey, S. Jose, K. Varghese和S. G. Srinivasa，“用于软输出维特比检测的高通量无时钟架构”，在IEEE电路与系统国际中西部研讨会2017年8月，美国波士顿。
  9. C. K. Matcha, M. Bahrami, S. Roy, S. G. Srinivasa和B. Vasic，“基于广义信念传播的TDMR检测器和解码器”，在IEEE。Proc, Intl。计算机协会。通知。理论,2016年7月，西班牙巴塞罗那。
  10. E. Modak, B. Reddy和S. G. Srinivasa，“二维磁记录系统的最优定时插值算法”，在IEEE国家的。相依之通讯。2016年3月，印度高哈蒂。
  11. S. Datta, K. Varghese和S. G. Srinivasa，“FPGA上的非均匀量化高通量软输出维特比检测器”，见超大规模集成电路，2016年1月，印度加尔各答。
  12. S. Roy和S. G. Srinivasa，“使用有限场傅里叶变换的二维纠错码”，在IEEE Inf理论工作， ITW，济州岛，2015年10月。
  13. C. K. Matcha和S. G. Srinivasa，“TDMR颗粒介质模型中颗粒密度分布含义的研究”，在IEEE。Intl。磁学会议(Intermag)2015年5月，中国北京。
  14. C. K. Matcha和S. G. Srinivasa，“具有量化输入的ISI信道Viterbi检测器性能的精确分析”，在IEEE。全国通信会议(NCC)2015年3月，印度孟买。
  15. C. K. Matcha和S. G. Srinivasa，“二维磁记录的目标设计和低复杂度信号检测”，在IEEE。亚太信号及通告。Proc,相依。2014年12月，柬埔寨吴哥窟暹粒市。
  16. C. K. Matcha, S. G. Srinivasa, S. M. Khatami和B. Vasic，“磁记录通道的二维噪声预测最大似然方法”，在IEEE。Intl。计算机协会。通知。理论与应用。2014年10月，墨尔本。
  17. B. P. Reddy, S. G. Srinivasa和S. Dahandeh，“二维磁记录系统的定时恢复算法和体系结构”，在IEEE。粉剂。记录。相依。2014年8月，伯克利。
  18. B. P. Reddy和S. G. Srinivasa，“使用锁相环用于存储通道的定时恢复的二维信号处理”，在IEEE。中国峰会和国际会议。信号和通知。处理2014年7月，西安。
  19. N. Raveendran和S. G. Srinivasa，“具有隔离短周期的图上的一种改进的和积算法”，见IEEE。Proc, Intl。计算机协会。通知。理论2014年7月，檀香山。
  20. N. Raveendran和S. G. Srinivasa，“短周期循环信念传播算法的分析”，在IEEE。Proc, Intl。交流。2014年6月，悉尼。
  21. S. G. Srinivasa，“基于√I矩阵的LDPC码设计”，见IEEE。通知。理论:。车间2014年2月，圣地亚哥。
  22. S. G. Srinivasa, Y. Chen和S. Dahandeh，“TDMR信道建模的通信理论框架:编码和信号检测方法的性能评估”，在IEEE。粉剂。记录。相依。2013年8月，东京。
  23. Y. Chen和S. G. Srinivasa，“二维迭代反馈信号检测算法的性能-复杂性权衡”，在IEEE。Intl。计算、网络和通信2013年1月，圣地亚哥。
  24. A. Amiri, S. G. Srinivasa和L. Dolecek，“量化，吸收区域和实用的消息传递解码器”，在IEEE。阿西洛玛会议，蒙特利，2012年11月。
  25. Y. Chen和S. G. Srinivasa，“二维符号间干扰信道的信号检测算法”，见IEEE。Proc, Intl。计算机协会。通知。理论2012年7月，剑桥。
  26. 张杰，王杰，S. G. Srinivasa和L. Dolecek，“通过吸收集消去实现LDPC码设计的灵活性”，在IEEE。阿西洛玛会议蒙特利，2011年11月。
  27. S. G. Srinivasa, O. Momtahan, A. Karbaschi, S. W. McLaughlin, A. Adibi和F. Fekri，“全息通道的M-ary，二进制和空间-体积多路复用权衡”，见IEEE。Proc。要求，旧金山，2006年11月。
  28. S. G. Srinivasa和S. W. McLaughlin，“二维M-ary (d，∞)和(0,k)运行长度受限通道，" inIEEE。Proc, Intl。计算机协会。通知。理论，西雅图，第1472-1476页，2006年7月。
  29. S. G. Srinivasa, Patrick Lee和S. W. McLaughlin，“使用隐马尔可夫模型的磁记录通道的后ecc建模”，在IEEE。Proc, Intl。交流。，伊斯坦布尔，第1249-1254页，2006年6月。
  30. S. G. Srinivasa和S. W. McLaughlin，“二维非对称k约束运行长度限制阵列的容量边界和编码方案”，见第四十三届阿勒顿计算机、控制和通信会议进程。，伊利诺伊大学出版社， Monticello, il - usa。2005年10月。
  31. S. G. Srinivasa和S. W. McLaughlin，“旋转像素错位导致的信号恢复”，见IEEE。声学、语音和信号处理国际会议，页121-124，费城，美国，2005年3月。
  32. S. G. Srinivasa和S. W. McLaughlin，“一类(d1，∞，d2，∞)RLL阵列的枚举算法:容量估计和编码方案”，见IEEE。Proc,通知。理论研讨会，页141-146，圣安东尼奥，美国，2004年10月。
  33. S. G. Srinivasa和S. W. McLaughlin，“构造一类(1，∞，d,k)编码和容量估计的算法”，见第四十一届阿勒顿计算机、控制和通信会议进程。，伊利诺伊大学出版社，第867-875页，Monticello, il - usa。2003年10月。
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