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원치 않는 스터브.
인쇄 회로 기판 설계에서 개방 회로 스터브가 의도치 않게 생성될 수 있다. -파장 스터브는 원하는 신호를 완전히 상쇄하며, 역사적으로 불필요한 도체를 제거하여 이 문제를 피할 수 있었다. 그러나 12Gbps (6GHz) 정도의 고주파 신호는 -파장에 도달하는 데 필요한 스터브의 길이를 크게 줄여 비아가 새로운 일반적인 원인이 되었다. 2020년대부터는 의도된 신호 주파수에 영향을 미치지 않도록 비아를 단축하기 위해 백드릴링이 사용된다.
불필요한 도체를 제거하는 것은 장치를 확장 가능하게 만들거나 더 쉽게 테스트할 수 있도록 하려는 의도와 상반될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 메모리 버스에 추가 DIMM (메모리 모듈)을 꽂을 수 있는 개구부를 남겨두는 것이 일반적인 관행이었다. 그러나 DDR5/LPDDR5 데이터 속도에서는 스터브가 더 높은 신호 주파수를 달성하는 데 제한 요소가 된다.
무선주파수 공학 및 전기 통신에서 정재파비(standing wave ratio, SWR)는 전송선로 또는 도파관의 특성 임피던스에 대한 부하의 임피던스 매칭을 측정한 것이다. 임피던스 불일치는 전송선로를 따라 정상파를 발생시키며, SWR은 선로를 따라 반마디(최대)에서의 부분 정상파의 진폭과 마디(최소)에서의 진폭의 비율로 정의된다.
전압 정재파비(VSWR)("비즈와(vizwar)"로 발음)은 전송선로에서 최대 전압과 최소 전압의 비율이다. 예를 들어, VSWR이 1.2라는 것은 선로 길이가 최소 반 파장일 때, 해당 선로를 따라 최대 전압이 최소 전압의 1.2배임을 의미한다.
SWR은 전송선로의 전류, 전계 강도 또는 자계 강도의 최대 진폭과 최소 진폭의 비율로도 정의할 수 있다. 전송선로 손실을 무시하면 이 비율들은 동일하다.
전력 정재파비(PSWR)는 VSWR의 제곱으로 정의되지만, 이 용어는 실제 전송과 직접적인 물리적 관계가 없어 사용이 중단되었다.
SWR은 일반적으로 SWR 미터라고 불리는 전용 기기를 사용하여 측정된다. SWR은 사용 중인 전송선로의 특성 임피던스에 대한 부하 임피던스의 측정치이므로(아래에 설명된 대로 반사 계수를 결정함), 주어진 SWR 미터는 선로와 동일한 특정 특성 임피던스에 맞게 설계된 경우에만 보이는 임피던스를 SWR로 해석할 수 있다. 실제로 이 응용 분야에 사용되는 대부분의 전송선로는 50 또는 75 옴의 임피던스를 갖는 동축 케이블이므로, 대부분의 SWR 미터는 이 중 하나에 해당한다.
SWR을 확인하는 것은 무선국에서 표준적인 절차이다. 동일한 정보를 임피던스 분석기(또는 "임피던스 브리지")로 부하의 임피던스를 측정하여 얻을 수 있지만, SWR 미터는 이 목적에 더 간단하고 견고하다. 송신기 출력에서 임피던스 불일치의 크기를 측정함으로써 안테나 또는 전송선로로 인한 문제를 밝혀낸다.
SWR은 무선주파수(RF) 신호를 전송하는 전송선로에 대한 부하의 임피던스 매칭을 측정하는 데 사용된다. 이는 무선 송신기 및 수신기를 안테나와 연결하는 전송선로, 케이블 텔레비전 연결에서 TV 수신기 및 분배 증폭기와 같은 RF 케이블의 유사한 용도에 특히 적용된다. 임피던스 매칭은 소스 임피던스가 부하 임피던스의 켤레 복소수일 때 달성된다. 이를 달성하는 가장 쉬운 방법이자 전송선로를 따라 손실을 최소화하는 방법은 소스와 부하의 복소수 임피던스의 허수부가 0, 즉 순수 저항이며 전송선로의 특성 임피던스와 같도록 하는 것이다. 부하 임피던스와 전송선로 사이에 불일치가 있으면 부하로 향하는 순방향파의 일부가 전송선로를 따라 소스 방향으로 반사된다. 그러면 소스는 예상치 못한 임피던스를 보게 되어 전력이 덜(또는 경우에 따라 더 많이) 공급될 수 있으며, 그 결과는 전송선로의 전기적 길이에 매우 민감하게 반응한다.
이러한 불일치는 일반적으로 바람직하지 않으며 전송선로를 따라 정상파를 유발하여 전송선로 손실을 증대시킨다(고주파수 및 긴 케이블에서 상당함). SWR은 이러한 정상파의 깊이를 측정하는 것이며, 따라서 부하가 전송선로와 얼마나 잘 매칭되는지를 측정하는 것이다. 매칭된 부하는 반사파가 없음을 의미하는 1:1의 SWR을 초래한다. 무한 SWR은 전기 에너지를 흡수할 수 없는 부하에 의한 완전 반사를 나타내며, 입사 전력은 모두 소스 방향으로 반사된다.
부하와 전송선로의 매칭은 소스와 전송선로의 매칭 또는 전송선로를 통해 보이는 소스와 부하의 매칭과는 다르다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 부하 임피던스 load와 소스 임피던스 소스와 부하가 임의의 특성 임피던스 0를 갖는 전송선로를 사용하여 반 파장(또는 반 파장의 배수)의 전기적 길이를 통해 연결되어도 완벽한 매칭은 유지될 것이다. 그러나 SWR은 일반적으로 load와 0에만 의존하며 1:1이 되지 않을 것이다. 다른 길이의 전송선로를 사용하면 소스는 load와 다른 임피던스를 보게 될 것이며, 이는 소스와 잘 매칭될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 때로는 이것이 의도적인 경우도 있는데, 예를 들어 4분의 1파장 매칭 섹션이 그렇지 않으면 불일치하는 소스와 부하 사이의 매칭을 개선하는 데 사용될 때이다.
그러나 송신기 및 신호 발생기와 같은 일반적인 RF 소스는 일반적인 전송선로의 특성 임피던스에 해당하는 50Ω 또는 75Ω과 같은 순수 저항 부하 임피던스를 보도록 설계되었다. 이러한 경우, 부하를 전송선로에 매칭시키는 것, 즉 load 0는 항상 전송선로가 없는 것처럼 소스가 동일한 부하 임피던스를 보게 한다. 이는 1:1 SWR과 동일하다. 이 조건(load 0)은 또한 소스가 보는 부하가 전송선로의 전기적 길이에 독립적이라는 것을 의미한다. 물리적 전송선로 세그먼트의 전기적 길이는 신호 주파수에 따라 달라지므로, 이 조건 위반은 load가 주파수에 독립적이라 하더라도 전송선로를 통해 소스가 보는 임피던스가 주파수의 함수가 된다는 것을 의미한다(특히 선로가 긴 경우). 따라서 실제적으로 좋은 SWR(1:1에 가까운)은 송신기의 출력이 최적의 안전한 작동을 위해 예상하는 정확한 임피던스를 본다는 것을 의미한다.
반사 계수와의 관계.
균일한 전송선로에서 정상파의 전압 성분은 순방향파(복소 진폭 formula_1)가 반사파(복소 진폭 formula_2) 위에 중첩된 것으로 구성된다.
전송선로가 특성 임피던스와 같지 않은 임피던스로 종단될 때 파동은 부분적으로 반사된다. 반사 계수 formula_3는 다음과 같이 정의할 수 있다.
formula_3는 반사의 크기와 위상 변화를 모두 설명하는 복소수이다. 부하에서 측정된 formula_3의 가장 간단한 경우는 다음과 같다.
SWR은 formula_3의 크기와 직접적으로 일치한다.
선로의 일부 지점에서 순방향파와 반사파는 정확히 같은 위상으로 간섭하여 그 파동들의 진폭의 합으로 주어진 결과 진폭 formula_12를 생성한다.
다른 지점에서는 파동이 180° 위상 반전되어 진폭이 부분적으로 상쇄된다.
전압 정재파비는 다음과 같다.
formula_3의 크기는 항상 [0,1] 범위에 있으므로 SWR은 항상 1보다 크거나 같다. Vf와 Vr의 위상은 전송선로를 따라 서로 반대 방향으로 변한다. 따라서 복소값 반사 계수 formula_3도 변하지만 위상만 변한다. SWR이 formula_3의 복소 크기에만 의존하므로, 전송선로를 따라 어떤 지점에서 측정된 SWR(전송선로 손실 무시)은 동일한 값을 얻는다는 것을 알 수 있다.
순방향파와 반사파의 전력은 각 파동으로 인한 전압 성분의 제곱에 비례하므로, SWR은 순방향 및 반사 전력으로 표현할 수 있다.
삽입 지점에서 복소 전압과 전류를 샘플링함으로써 SWR 미터는 SWR 미터가 설계된 특성 임피던스에 대한 전송선로의 유효 순방향 및 반사 전압을 계산할 수 있다. 순방향 및 반사 전력은 순방향 및 반사 전압의 제곱과 관련되어 있으므로 일부 SWR 미터는 순방향 및 반사 전력도 표시한다.
전송선로의 특성 임피던스 0와 같지 않은 순수 저항 부하 L의 특별한 경우에, SWR은 단순히 그들의 비율로 주어진다.
여기서 비율 또는 그 역수는 1보다 큰 값을 얻기 위해 선택된다.
정상파 패턴.
전압 진폭에 대한 복소 표기법을 사용하면, 주파수 의 신호에 대해 시간 의 함수인 실제(실수) 전압 V는 복소 전압과 다음과 같이 관련된다.
따라서 괄호 안의 복소량의 실수부를 취하면 실제 전압은 주파수 의 사인파로 구성되며, 피크 진폭은 복소 의 복소 크기와 같고, 위상은 복소 의 위상으로 주어진다. 그러면 전송선로를 따라 위치가 로 주어지고, 선로가 에 위치한 부하로 끝나는 경우, 순방향파 및 역방향파의 복소 진폭은 다음과 같이 쓰여진다.
일부 복소 진폭 에 대해 (일부 처리에서 시간 의존성이 formula_23에 따르고 공간 의존성( 방향의 파동에 대해)이 formula_24인 페이저를 사용하는 에서의 순방향파에 해당함). 어느 관습이든 에 대해 동일한 결과를 얻는다.
중첩 원리에 따르면 전송선로의 어떤 지점 에 존재하는 순 전압은 순방향파와 반사파로 인한 전압의 합과 같다.
선로를 따라 의 크기 변화( 의 함수로)에 관심이 있으므로, 이 양의 제곱 크기를 대신 풀어서 수학을 단순화한다. 제곱 크기를 얻기 위해 위 양에 그 복소 켤레를 곱한다.
세 번째 항의 위상에 따라 의 최대값과 최소값(방정식의 양의 제곱근)은 각각 formula_27 및 formula_28이며, 정재파비는 다음과 같다.
앞서 주장한 바와 같다. 선로를 따라 formula_31에 대한 위의 표현은 formula_32와 formula_33 사이에서 의 주기로 사인파적으로 진동하는 것을 볼 수 있다. 이는 주파수 에 대한 유도 파장 의 절반이다. 이는 서로 반대 방향으로 진행하는 해당 주파수의 두 파동 사이의 간섭으로 인한 것으로 볼 수 있다.
예를 들어, 속도 계수가 0.67인 전송선로에서 주파수 (자유 공간 파장 15m)일 때, 유도 파장(순방향파만으로 인한 전압 피크 사이의 거리)은 이 될 것이다. 순방향파가 에서 0 위상(피크 전압)일 때, 에서도 0 위상이지만, 에서는 180° 위상(피크 음전압)이 될 것이다. 반면에 반사파와의 합성에 의해 생성된 정상파로 인한 전압의 크기는 피크 사이의 파장이 에 불과할 것이다. 부하의 위치와 반사 위상에 따라 에서 의 크기가 피크에 달할 수 있다. 그런 다음 인 다른 피크가 에서 발견되며, 정상파의 최소값 는 8.8m 등에서 발견될 것이다.
SWR의 실질적인 의미.
SWR을 측정하고 검토하는 가장 일반적인 경우는 송신 안테나를 설치하고 튜닝할 때이다. 송신기가 급전선을 통해 안테나에 연결될 때, 송신기가 설계된 임피던스(급전선의 임피던스, 일반적으로 50 또는 75옴)를 보려면 안테나의 급전점 임피던스가 급전선의 특성 임피던스와 일치해야 한다.
특정 안테나 설계의 임피던스는 항상 명확하게 식별할 수 없는 여러 요인으로 인해 달라질 수 있다. 여기에는 송신기 주파수(안테나의 설계 또는 공진 주파수와 비교하여), 지상 위 안테나의 높이 및 지상 품질, 대형 금속 구조물과의 근접성, 안테나를 구성하는 데 사용되는 도체의 정확한 크기 변화 등이 포함된다.
안테나와 급전선이 임피던스가 일치하지 않으면 송신기는 예상치 못한 임피던스를 보게 되어, 최대 전력을 생산하지 못할 수 있으며, 심한 경우 송신기를 손상시킬 수도 있다.
전송선로의 반사 전력은 부하에 실제로 전달되는 전력에 비해 평균 전류를 증가시키고 따라서 전송선로의 손실을 증가시킨다.
이러한 반사파와 순방향파의 상호작용이 정상파 패턴을 유발하며, 이는 앞서 언급한 부정적인 영향을 초래한다.
안테나의 임피던스를 급전선의 임피던스에 맞추는 것은 때때로 안테나 자체를 조정하여 달성할 수 있지만, 그렇지 않은 경우 안테나 튜너라는 임피던스 매칭 장치를 사용하여 가능하다. 튜너를 급전선과 안테나 사이에 설치하면 급전선은 특성 임피던스에 가까운 부하를 보게 되고, 송신기의 전력 대부분(튜너 내에서 소량 소산될 수 있음)이 안테나의 허용할 수 없는 급전점 임피던스에도 불구하고 안테나에 의해 방사되도록 한다. 송신기와 급전선 사이에 튜너를 설치하면 급전선 끝에서 보이는 임피던스를 송신기가 선호하는 것으로 변환할 수도 있다. 그러나 후자의 경우 급전선은 여전히 높은 SWR을 가지고 있으며, 이로 인해 증가된 급전선 손실은 완화되지 않는다.
이러한 손실의 크기는 전송선로의 종류와 길이에 따라 달라진다. 손실은 항상 주파수와 함께 증가한다. 예를 들어, 공진 주파수에서 멀리 떨어진 특정 안테나는 6:1의 SWR을 가질 수 있다. 3.5MHz 주파수에서, 75미터 RG-8A 동축 케이블을 통해 안테나에 전력을 공급할 때, 정상파로 인한 손실은 2.2dB가 될 것이다. 그러나 75미터 RG-8A 동축 케이블을 통한 동일한 6:1 불일치는 146MHz에서 10.8dB의 손실을 유발할 것이다. 따라서 안테나와 급전선의 더 나은 매칭, 즉 더 낮은 SWR은 주파수가 증가함에 따라 점점 더 중요해진다. 송신기가 보이는 임피던스를 수용할 수 있거나 (또는 송신기와 급전선 사이에 안테나 튜너가 사용되는 경우에도) 마찬가지이다.
특정 유형의 전송은 전송선로의 반사파로 인해 다른 부정적인 영향을 받을 수 있다. 아날로그 TV는 긴 선로에서 신호가 지연되어 앞뒤로 반사되는 "유령" 현상을 겪을 수 있다. FM 스테레오도 영향을 받을 수 있으며, 디지털 신호는 지연된 펄스로 인해 비트 오류를 경험할 수 있다. 신호가 선로를 따라 내려갔다가 다시 올라오는 지연 시간이 변조 시간 상수와 비슷할 때마다 영향이 발생한다. 이러한 이유로, 이러한 유형의 전송은 SWR로 인한 손실이 허용 가능하고 송신기에서 매칭이 이루어지더라도 급전선에서 낮은 SWR이 필요하다.
정재파비 측정 방법.
정재파비를 측정하는 데는 여러 가지 방법이 사용될 수 있다. 가장 직관적인 방법은 슬롯형 선로를 사용하는 것이다. 슬롯형 선로는 열린 슬롯이 있는 전송선로의 한 부분으로, 이 슬롯을 통해 프로브가 선로를 따라 다양한 지점에서 실제 전압을 감지할 수 있다.
따라서 최대값과 최소값을 직접 비교할 수 있다. 이 방법은 VHF 및 더 높은 주파수에서 사용된다. 더 낮은 주파수에서는 이러한 선로가 비실용적으로 길다.
방향성 결합기는 HF에서 마이크로파 주파수까지 사용할 수 있다. 일부는 4분의 1 파장 이상으로 길어 고주파수에 사용이 제한된다. 다른 유형의 방향성 결합기는 전송 경로의 한 지점에서 전류와 전압을 샘플링하고 이를 수학적으로 결합하여 한 방향으로 흐르는 전력을 나타낸다.
아마추어 운영에서 사용되는 일반적인 유형의 SWR/전력계에는 이중 방향성 결합기가 포함될 수 있다. 다른 유형은 180도 회전하여 양방향으로 흐르는 전력을 샘플링할 수 있는 단일 결합기를 사용한다. 이러한 유형의 단방향 결합기는 여러 주파수 범위와 전력 수준에서 사용할 수 있으며, 사용되는 아날로그 미터에 적합한 결합 값을 갖는다.
방향성 결합기로 측정된 순방향 및 반사 전력은 SWR을 계산하는 데 사용될 수 있다. 계산은 아날로그 또는 디지털 형태로 수학적으로 수행하거나, 미터에 추가 눈금으로 내장된 그래픽 방법을 사용하거나, 동일한 미터의 두 바늘이 교차하는 지점에서 읽어낼 수 있다.
위의 측정 장비는 "인라인"으로 사용할 수 있다. 즉, 송신기의 전체 전력이 측정 장치를 통과하여 SWR을 지속적으로 모니터링할 수 있다. 네트워크 분석기, 저전력 방향성 결합기 및 안테나 브리지와 같은 다른 장비는 측정에 저전력을 사용하며 송신기 대신 연결해야 한다. 브리지 회로는 부하 임피던스의 실수 및 허수 부분을 직접 측정하고 해당 값을 사용하여 SWR을 도출하는 데 사용할 수 있다. 이러한 방법은 SWR 또는 순방향 및 반사 전력보다 더 많은 정보를 제공할 수 있다.
독립형 안테나 분석기는 다양한 측정 방법을 사용하며 주파수에 따라 SWR 및 기타 매개변수를 그래프로 표시할 수 있다. 방향성 결합기와 브리지를 결합하여 복소 임피던스 또는 SWR을 직접 읽는 인라인 장비를 만들 수 있다.
여러 매개변수를 측정하는 독립형 안테나 분석기도 사용할 수 있다.
전력 정재파비.
전력 정재파비(PSWR)라는 용어는 때때로 언급되며, 전압 정재파비의 제곱으로 정의된다. 이 용어는 "오해의 소지가 있다"고 널리 인용된다.
그러나 이는 이전에 마이크로파 주파수에서 표준 측정 장비였던 슬롯형 선로를 사용하여 SWR을 측정하는 한 가지 유형에 해당한다. 슬롯형 선로는 검출기의 일부인 작은 감지 안테나가 선로의 전계에 배치되는 도파관(또는 공기 충전 동축 선로)이다. 안테나에 유도된 전압은 검출기에 통합된 점 접촉 다이오드(결정 정류기) 또는 쇼트키 다이오드에 의해 정류된다. 이 검출기들은 낮은 입력 레벨에서 제곱 법칙 출력을 갖는다. 따라서 판독값은 슬롯을 따라 전계 E2(x)의 제곱에 해당하며, 프로브가 슬롯을 따라 이동함에 따라 E2max 및 E2min의 최대 및 최소 판독값이 발견된다. 이들의 비율은 SWR의 제곱, 이른바 PSWR을 산출한다.
이 용어 합리화 기술은 문제로 가득 차 있다. 검출기 다이오드의 제곱 법칙 동작은 다이오드 양단의 전압이 다이오드의 무릎 아래에 있을 때만 나타난다. 검출된 전압이 무릎을 초과하면 다이오드의 응답은 거의 선형이 된다. 이 모드에서 다이오드와 관련 필터링 커패시터는 샘플링된 전압의 피크에 비례하는 전압을 생성한다. 이러한 검출기 운영자는 검출기 다이오드가 작동하는 모드에 대한 즉각적인 표시를 가질 수 없으므로 SWR과 소위 PSWR 간의 결과를 구별하는 것은 실용적이지 않다. 아마도 더 나쁜 것은 최소 검출 전압이 무릎 아래이고 최대 전압이 무릎 위에 있는 일반적인 경우이다. 이 경우 계산된 결과는 대체로 무의미하다. 따라서 PSWR 및 전력 정재파비라는 용어는 더 이상 사용되지 않으며 레거시 측정 관점에서만 고려되어야 한다.
의료 응용 분야에 대한 SWR의 의미.
SWR은 마이크로파 기반 의료 응용 분야의 성능에도 해로운 영향을 미칠 수 있다. 마이크로파 전기수술에서 조직에 직접 삽입되는 안테나는 급전선과 항상 최적의 매칭을 이루지 못하여 정상파가 발생할 수 있으며, 이 정상파의 존재는 전력 수준을 측정하는 데 사용되는 모니터링 구성 요소에 영향을 미쳐 이러한 측정의 신뢰도를 떨어뜨릴 수 있다.
무선 팩시밀리(radiofacsimile), 무선 팩스(radiofax) 또는 HF 팩스는 고주파 (HF) 전파를 통해 회색조 이미지를 전송하는 아날로그 신호 모드이다. 이것은 저속 주사 텔레비전 (SSTV)의 전신이었다. 1930년대부터 1970년대 초까지는 외딴 지역(특히 섬)에서 사진을 보내는 주요 방법이었다. 오늘날에도 해상 선박에 일기도와 정보를 전송하는 데 제한적으로 사용되고 있다.
RCA (기업) (RCA)에서 근무하던 전기공학자 리처드 H. 레인저는 무선 전송을 통해 사진을 보내는 방법을 발명했다. 그는 자신의 시스템을 무선 포토라디오그램이라고 불렀는데, 이는 50년 된 팩시밀리 장치가 처음에는 전보선을 사용했고 나중에는 새로운 전화선을 사용하도록 개조된 것과 대조된다.
1924년 11월 29일, 레인저의 시스템은 뉴욕에서 런던으로 사진을 전송하는 데 사용되었다. 이 사진은 캘빈 쿨리지 대통령의 이미지였으며, 최초의 대양 횡단 무선 사진 전송이었다. 같은 해, 미국전화전신회사 (AT&amp;T) 엔지니어 허버트 E. 아이브스는 최초의 컬러 사진을 전송했다.
RCA 설립자 오언 대니얼 영의 아들 찰스 J. 영과 에른스트 알렉산데르손은 제너럴 일렉트릭을 위해 무선 팩시밀리 시스템을 개발했다. 1931년 8월 12일, 이 시스템은 스커넥터디의 유니언 스타 신문 사본을 대서양 횡단 여객선 와 로 성공적으로 전송했다. 크기의 단일 페이지를 복사하는 데 15분이 걸렸다.
1930년대 후반부터 핀치 팩시밀리 시스템은 상업용 AM 라디오 방송국과 핀치 프린터가 장착된 일반 라디오 수신기를 통해 개인 가정에 "라디오 신문"을 전송하는 데 사용되었는데, 이 프린터는 감열지를 사용했다. 새롭고 잠재적으로 황금 같은 기회를 감지한 경쟁자들은 곧 이 분야에 뛰어들었지만, 프린터와 특수 용지는 비싼 사치품이었고, AM 라디오 전송은 매우 느리고 정전기에 취약했으며, 신문은 너무 작았다. 핀치와 다른 사람들이 그러한 서비스를 실행 가능한 사업으로 확립하기 위해 10년 이상 반복적으로 시도했지만, 값싸고 훨씬 더 실질적인 가정 배달 일간 신문과 "뜨거운" 소식을 제공하는 일반적인 음성 라디오 속보에 만족하는 대중은 여전히 새로운 매체에 대해 스쳐 지나가는 호기심만 보였다.
제2차 세계 대전 중 유럽과 태평양 섬에서 수천 장의 사진이 미국으로 전송되었다. 주요 통신사 (AP, UPI, 로이터), 그들이 할 수 있는 한 전투에 가까운 자체 대양 횡단 무선 팩시밀리 송신기를 유지했다. 이오지마의 성조기의 상징적인 깃발 게양 사진은 괌에서 뉴욕으로 무선 팩시밀리로 전송되었기 때문에 촬영된 지 하루 만에 수백 개의 미국 신문에 실렸다. 거리는 12,781 km (7,942 mi)에 달했다.
1940년대 후반까지 무선 팩스 수신기는 웨스턴 유니온의 "텔레카" 전보 배달 차량의 대시보드 아래에 장착될 만큼 소형화되었다.
1960년대에 미국 육군은 딜 테스트 사이트에서 쿠리어 1B 위성을 사용하여 위성 팩시밀리로 푸에르토리코에 첫 번째 사진을 전송했다.
웨더팩스.
무선 팩스 도입 10년 후 미국 국립기상청 (NWS)은 무선 팩스 기술을 사용하여 일기도를 전송하기 시작했다. NWS는 이 새로운 서비스를 웨더팩스("기상 팩시밀리"라는 단어에서 파생된 혼성어)라고 명명했다. 주파수 및 일정에 대한 정기적인 미국 해양대기청 (NOAA) 간행물 표지에는 "전 세계 해양 무선 팩시밀리 방송 일정"이라고 명시되어 있다.
팩시밀리 기계는 1950년대에 일기도를 미국 전역으로 유선으로 먼저 전송하고, 그 다음 고주파 무선으로 국제적으로 전송하는 데 사용되었다. 일기도의 무선 전송은 해상 (대양) 및 항공 사용자에게 엄청난 유연성을 제공하여, 항해 계획에 사용할 최신 기상 정보와 일기예보를 손쉽게 얻을 수 있게 해준다.
무선 팩스는 인쇄된 정보가 한 줄씩 스캔되어 전기 신호로 인코딩된 다음 물리적 선이나 전파를 통해 원격 위치로 전송될 수 있는 팩시밀리 기술에 의존한다. 단위 시간당 전송되는 정보의 양은 사용 가능한 대역폭에 직접 비례하므로 일기도가 전송될 수 있는 속도는 전송에 사용되는 매체의 품질에 따라 달라진다.
오늘날 무선 팩스 데이터는 미국 해양대기청 (NOAA)이 호스팅하는 인터넷 사이트와 같은 사이트에서 FTP 다운로드를 통해 사용할 수 있다. 무선 팩스 전송은 NOAA에서 전국 여러 지역에서 정기적인 일일 일정으로 방송된다. 무선 웨더팩스 전송은 인터넷에 접속할 수 있는 시설이 제한적인 선박에 특히 유용하다.
웨더팩스라는 용어는 기상 도표(지상 일기 분석, 예보 등)를 전송 위치(일반적으로 기상청)에서 원격 위치(실제 사용자가 있는 곳)로 전송하고 수신하는 기술을 따서 만들어졌다.
신문 팩스.
무선 팩스는 신문 페이지를 전송하는 데도 사용될 수 있다. JJC와 같은 방송국은 무선 팩시밀리 기술을 사용하여 뉴스를 전송한다.
전송 세부 정보.
무선 팩스는 진폭 변조를 개선한 단일 측파대 방식으로 전송된다. 신호는 흰색 또는 검은색 픽셀을 지정하기 위해 특정 양만큼 위 또는 아래로 이동한다. 흰색 또는 검은색 픽셀보다 적은 주파수 편이는 회색 음영으로 간주된다. 올바른 튜닝(USB의 경우 지정 주파수보다 1.9 kHz 아래, LSB의 경우 위)을 사용하면 신호는 SSTV와 일부 특성을 공유하며, 검은색은 1.5 kHz, 최고 흰색은 2.3 kHz이다.
일반적으로 분당 120줄 (LPM)이 전송된다 (단색 팩스의 경우 가능한 값: 60, 90, 100, 120, 180, 240. 컬러 팩스의 경우 LPM: 120, 240). 무선 팩스 전송을 디코딩하려면 협력 지수(IOC)라는 값도 알아야 한다. 이 값은 이미지 해상도를 결정하며, 초기 무선 팩스 기계에서 드럼 리더를 사용한 것에서 유래하며, 총 선 길이와 단위 길이당 선 수(때로는 협력 계수라고도 함)를 π로 나눈 값이다. 일반적으로 IOC는 576이다.
자동 사진 전송 형식 (APT).
APT 형식은 서비스의 무인 모니터링을 허용한다. 대부분의 지상 기상 팩시밀리 방송국과 정지궤도 기상 위성에서 사용된다.
오늘날 무선 팩스는 주로 전 세계적으로 기상 도표, 기상 위성 이미지 및 해상 선박에 대한 예보를 보급하는 데 사용된다. 해양은 다양한 국가의 해안 방송국에서 담당한다.
미국에서는 미국 해양대기청 (NOAA)의 미국 국립기상청 (NWS) 내 여러 사무실, 지부 및 기관에서 팩스 기상 제품을 준비한다.
열대 및 허리케인 제품은 미국 국립 허리케인 센터의 일부인 열대 분석 및 예보 지부에서 나온다. 이들은 뉴올리언스에 있는 미국 해안 경비대 통신국 NMG와 캘리포니아 포인트 레예스에 있는 태평양 마스터 방송국 NMC를 통해 방송된다. 허리케인 카트리나가 NMG를 손상시킨 후 보스턴 해안 경비대 방송국 NMF는 제한된 열대 경보 도표 일정을 추가했다. NMG는 완전한 기능을 회복했지만 NMF는 계속해서 이를 방송하고 있다.
다른 모든 제품은 NWS의 해양 예보 센터 (OPC)에서 해당 지역 및 정보의 성격에 따라 다른 여러 사무실과 협력하여 제공된다. 이들은 또한 NMG, NMC, NMF와 함께 코디액 (알래스카주)의 해안 경비대 방송국 NOJ와 하와이주의 국방부 방송국 KVM70을 사용한다.
RMS 타이타닉호 침몰 이후 북대서양의 빙산 위험이 강조된 이래로, 국제 빙산 순찰대도 기상 데이터를 생산했으며, 2월부터 9월까지 빙산이 많은 시기 동안 보스턴 방송국에서 호출 부호 NIK를 사용하여 그들의 도표를 방송한다.
발파라이소의 플라야 안차 라디오(CBV)는 칠레의 아르마다 데 칠레 기상 팩스를 남동 태평양 전역, 심지어 남극까지 매일 방송한다. 또한 태평양에는 일본에 두 개의 방송국이 있으며, 오스트레일리아의 기상청에도 두 개의 방송국이 있다. 대부분의 유럽 국가에도 방송국이 있으며, 러시아도 마찬가지이다.
교도 통신사는 무선 팩스를 통해 뉴스를 전송하는 유일한 통신사이다. 이 통신사는 일본어와 영어로 완전한 신문을 방송하며, 일본어 문자의 복잡성 때문에 일반적인 분당 120줄 대신 분당 60줄로 방송하는 경우가 많다. 하루 종일의 뉴스를 전송하는 데 수십 분이 걸린다. 교도 통신사는 가고시마 현 어업 무선국에서 태평양 어선단에 전용 전송을 하고 있으며, 싱가포르에 위치한 것으로 알려진 9VF/252에서 중계를 한다. 이 송신기들은 이 모드에 사용되는 다른 송신기들보다 훨씬 강력하다.
독일 기상청 (Deutscher Wetterdienst, DWD)은 핀네베르크에 있는 LF 및 HF 송신 시설에서 3.855 MHz, 7.88 MHz, 13.8825 MHz의 세 가지 주파수로 매일 정기적으로 일기도를 전송한다.
플롭티컬(Floptical)은 표준 -인치 플로피 디스크와 유사한 미디어에 데이터를 저장하기 위해 자기 기술과 광학 기술을 결합한 플로피 디스크 드라이브의 일종을 말한다. 이 이름은 "플로피(floppy)"와 "옵티컬(optical)"의 혼성어이다. 이는 특정 드라이브 및 디스크 시스템의 한 브랜드를 지칭하지만, 유사한 기술을 사용하는 모든 시스템을 지칭하는 데 더 일반적으로 사용되기도 한다.
원래 플롭티컬 기술은 1988년에 발표되었고 1991년 말에 인사이트 페리페럴스(Insite Peripherals)에 의해 도입되었다. 인사이트 페리페럴스는 1976년 슈가트 어소시에이츠(Shugart Associates)에서 원래 -인치 플로피 디스크 드라이브 개발을 주도했던 핵심 엔지니어 중 한 명인 짐 애드키슨(Jim Adkisson)이 설립한 벤처 캐피털 투자 회사였다. 주요 주주로는 맥셀, 레노버EMC, 3M이 있었다. 이 원래 형식은 당시 3.5인치 플로피의 720KB 또는 1.44MB 용량에 비해 일반적으로 21MB의 데이터를 담았다.
그 후 몇 년 동안, 다른 회사들이 점점 더 증가하는 용량의 유사한 제품을 출시하여 일부 시스템에서는 240MB에 도달하기도 했다. 이 모든 제품들은 집 드라이브와 같은 경쟁 시스템들과 함께 많은 역할에서 쓰기 가능한 CD-ROM으로 대체되었고, 나중에는 더 간단하고 작고 빠른 썸 드라이브로 대체되었다.
이 기술은 데이터를 자기적으로 읽고 쓰는 동시에, 디스크의 홈을 적외선 LED와 센서(일종의 시각 서보)로 감지하여 드라이브 내의 읽기/쓰기 헤드를 광학적으로 정렬하는 것을 포함한다. 자기 헤드는 일반 플로피 드라이브에서와 같이 기록 표면에 닿는다. 광학 서보 트랙은 자기 헤드의 트래킹 정밀도를 일반적인 인치당 135트랙에서 인치당 트랙으로 증가시킬 수 있게 한다. 플롭티컬 디스크는 21 MB의 저장 공간을 제공한다. 이 드라이브는 표준 720KB 및 1.44MB(KB) 디스크를 읽고 쓸 수 있도록 두 번째 읽기/쓰기 헤드 세트를 가지고 있다.
기존 SCSI 호스트 어댑터와의 높은 호환성을 허용하기 위해 플롭티컬 드라이브는 표준 플로피 디스크 드라이브로 작동하도록 설계되었으며, 제거 가능한 하드 디스크로 작동하도록 설계되지 않았다. 이를 보장하기 위해 펌웨어에 "쓰기 잠금" 기능이 추가되어 미디어에 대한 쓰기(모든 종류의 포맷 포함)를 효과적으로 방지했다. SCSI 모드 센스 명령을 발행하여 드라이브를 잠금 해제하는 것이 가능했으며, 인사이트는 이 기능이 없는 EPROM을 발행하기도 했다.
적어도 두 가지 모델이 생산되었는데, 하나는 디스크를 드라이브에서 기계적으로 배출하는 수동 레버가 있는 모델이고, 다른 하나는 장치가 SCSI 배출 명령을 거부하거나 무시하는 경우 클립을 삽입할 수 있는 작은 핀홀이 있는 모델이다.
인사이트는 파나소닉 코퍼레이션(Matsushita), 레노버EMC, 히타치 맥셀(Hitachi Maxell)/히타치(Hitachi) 등을 포함한 여러 회사에 플롭티컬 기술 라이선스를 제공했다. 이들 회사 중 다수는 나중에 플롭티컬 기술 협회(Floptical Technology Association) 또는 FTA를 구성하여 이 형식을 표준 플로피 디스크의 대체품으로 채택되도록 시도했다.
제품 수명 동안 전 세계적으로 약 7만 개의 인사이트 플롭티컬이 판매된 것으로 추정된다. 실리콘 그래픽스는 SGI 인디고 및 SGI 인디 시리즈의 워크스테이션에 이들을 사용했다. 코모도어 인터내셔널도 아미가 3000에 인사이트 플롭티컬을 선택했다고 보고되었다. 그러나 이는 이루어지지 않았으며, 많은 아미가 시스템에 플롭티컬이 설치되었지만, 이는 인사이트, TTR 개발 또는 디지털 마이크로닉스(DMI)에서 판매되었고, 코모도어에 의해 번들로 제공되지는 않았다.
레노버EMC는 1989년 초에 플롭티컬 기술을 라이선스하여 인사이더(Insider)라는 호환 드라이브를 생산했다.
몇 년 후, 여러 다른 회사들이 플롭티컬과 유사하지만 호환되지 않는 시스템을 도입했다.
레노버EMC는 1994년에 100MB를 저장하는 자체 ZIP-100 시스템을 출시했으며, 이는 수천만 개가 판매되었다. 나중 버전에서는 용량이 250MB와 750MB로 증가했다. 이들은 일반 플로피를 읽거나 쓸 수 없다는 단점이 있었으며, 일반적으로 두 번째 드라이브가 필요했다.
또 다른 유사한 시스템은 1996년 이메이션의 LS-120 슈퍼디스크였다. LS-120은 120MB의 데이터를 저장하면서도 일반 -인치 디스크와 호환되었고, 더 나은 호환성을 위해 표준 플로피로 인터페이스되었다. 나중의 LS-240 버전은 최대 240MB를 저장할 수 있었다.
더 작은 경쟁자는 1997년 거의 알려지지 않은 칼렙 UHD144(Caleb UHD144)였다. 이들의 주요 장점은 디스크의 저렴한 비용이었다.
1998년부터 소니그룹도 자체 플롭티컬 기반 형식인 소니 HiFD를 시도했지만, 품질 관리 문제로 인해 명성에 흠집이 생겼다. 첫 번째 버전은 150MB를 저장할 수 있었지만, 곧 200MB 버전으로 대체되었다.
이러한 시스템 중 하나가 플롭티컬이 실패한 곳에서 성공하여 표준 플로피 디스크를 완전히 대체할 것이라는 진지한 고려가 있었지만, 2000년대 초 CD-ROM 쓰기 가능한 시스템의 급속한 도입으로 시장이 사라졌다.
플롭티컬 드라이브 지원은 윈도우 2000까지 모든 마이크로소프트 윈도우 NT 운영 체제에 존재하며, FORMAT 명령어 옵션에서 20.8MB 드라이브 형식 옵션으로 나타난다. 윈도우 XP 및 그 이후 버전의 FORMAT 명령어는 플롭티컬 드라이브 지원이 부족하다. SCO 오픈서버에도 플롭티컬 지원이 존재한다. SCSI 장착 매킨토시 컴퓨터는 플롭티컬에 설치된 맥 운영 체제로 부팅할 수 있었으며, 플롭티컬 디스크를 지우고 포맷하는 유틸리티 애플리케이션이 제공되었다. 마찬가지로, 실리콘 그래픽스(Silicon Graphics)의 IRIX 운영 체제에는 플롭티컬 지원이 포함되어 있었다.
델 디멘션(Dell Dimension)은 델에서 제조한 가정 및 기업용 데스크톱 컴퓨터의 단종된 시리즈이다. 2007년, 디멘션 시리즈는 단종되었고 저가형 모델의 경우 델 인스피론 시리즈로, 고급형 모델의 경우 델 스튜디오(Dell Studio) 시리즈로 대체되었다.
디멘션 라인으로 출시된 마지막 고급형 컴퓨터는 9200과 9200c였다 (XPS 410 및 XPS 210는 각각 미국 시장에서 판매됨). E520, E521, C521은 Inspiron 530, 531, 530s, 531s라는 이름으로 Inspiron 라인에 다시 도입되었으며, 케이스 디자인이 변경되었다.
3xxx 및 5xxx 시리즈.
* BIOS 개정 1.1.11 기준 # BIOS 개정 2.4 기준
V 시리즈.
*델은 기술 사양에 이 속도를 기재했지만, "V466c" 모델은 출시되지 않은 것으로 보이며, 인텔은 466 MHz 슬롯 1 셀러론을 출시한 적이 없다.
는 1954년에 설립된 일본의 제조업체로 소비자 가전 부품을 생산한다. 미쓰미는 2017년 1월 27일 미네베아와 합병하여 모회사를 형성한 이래로 미네베아미쓰미의 자회사가 되었다.
미쓰미는 주로 OEM 제조업체로서 랩톱, 데스크톱, 서버 및 패밀리 컴퓨터 디스크 시스템에 사용되는 컴퓨터 주변기기 및 입력 장치, 플로피 및 광학 디스크 드라이브로 알려져 있다. 미네베아와 합병하기 전, 회사는 도쿄 증권거래소에 상장되었으며, 닛케이 225 주가 지수의 구성 종목이었다. 그리고 아시아, 유럽 및 북미 지역의 자회사를 통해 제품을 제공했다.
비디오 게임 콘솔 컨트롤러.
이 회사의 가장 눈에 띄는 제품 라인 중 하나는 비디오 게임 콘솔 컨트롤러였다. 미쓰미는 다음 콘솔의 공식 컨트롤러를 제조했다.
기타 제품은 다음과 같다.
초상자성(superparamagnetism)은 작은 강자성 또는 준강자성 나노입자에서 나타나는 자기의 한 형태이다. 충분히 작은 나노입자에서는 자화가 온도의 영향으로 무작위적으로 방향을 바꿀 수 있다. 두 번의 방향 전환 사이의 전형적인 시간을 네엘 이완 시간이라고 한다. 외부 자기장이 없는 경우, 나노입자의 자화를 측정하는 데 사용되는 시간이 네엘 이완 시간보다 훨씬 길면, 자화는 평균적으로 0으로 나타난다. 이 상태를 초상자성 상태라고 한다. 이 상태에서 외부 자기장은 상자성 물질과 유사하게 나노입자를 자화시킬 수 있다. 그러나 이들의 자기 감수율은 상자성 물질보다 훨씬 크다.
자기장이 없는 상태에서의 네엘 이완.
일반적으로 모든 강자성 또는 준강자성 물질은 퀴리 온도 이상에서 상자성 상태로 전이된다. 초상자성은 물질의 퀴리 온도 이하에서 발생하기 때문에 이러한 표준 전이와는 다르다.
초상자성은 자구가 하나로 구성된 단일 영역 나노입자에서 발생한다. 이는 재료에 따라 직경이 3~50 nm 미만일 때 가능하다. 이 조건에서는 나노입자의 자화가 나노입자의 원자에 의해 운반되는 모든 개별 자기 모멘트의 합인 단일 거대 자기 모멘트라고 간주된다. 초상자성 분야에서는 이를 "매크로 스핀 근사"라고 부른다.
나노입자의 자기 이방성 때문에 자기 모멘트는 보통 서로 반대 방향으로 두 가지 안정된 방향만 가지며, 이들은 에너지 장벽으로 분리되어 있다. 이 안정된 방향들은 나노입자의 소위 "쉬운 축"을 정의한다. 유한한 온도에서는 자화가 뒤집혀 방향을 바꿀 유한한 확률이 존재한다. 두 번의 뒤집힘 사이의 평균 시간을 네엘 이완 시간 formula_1이라고 하며, 다음 네엘-아레니우스 방정식으로 주어진다.
이 시간 길이는 몇 나노초에서 몇 년 또는 그 이상까지 다양할 수 있다. 특히, 네엘 이완 시간이 입자 부피의 지수 함수임을 알 수 있으며, 이는 벌크 재료나 큰 나노입자의 경우 뒤집힘 확률이 급격히 무시할 수 있게 되는 이유를 설명한다.
차단 온도.
단일 초상자성 나노입자의 자화를 측정하고, formula_5을 측정 시간으로 정의해 보자. 만약 formula_6이라면, 나노입자의 자화는 측정 동안 여러 번 뒤집히게 되므로, 측정된 자화는 평균적으로 0이 될 것이다. 만약 formula_7이라면, 측정 동안 자화는 뒤집히지 않을 것이므로, 측정된 자화는 측정 시작 시점의 순간 자화가 될 것이다. 전자의 경우, 나노입자는 초상자성 상태로 보일 것이고, 후자의 경우 초기 상태에서 "차단된" 상태로 보일 것이다.
나노입자의 상태(초상자성 또는 차단)는 측정 시간에 따라 달라진다. 초상자성과 차단 상태 사이의 전이는 formula_8일 때 발생한다. 여러 실험에서 측정 시간은 일정하게 유지되지만 온도는 변화되므로, 초상자성과 차단 상태 사이의 전이는 온도의 함수로 나타난다. formula_8이 되는 온도를 차단 온도라고 한다.
일반적인 실험실 측정에서 이전 방정식의 로그 값은 20-25 정도이다.
동등하게, 차단 온도는 물질이 느린 자화 이완을 보이는 온도 아래이다.
자기장의 효과.
외부 자기장 H가 초상자성 나노입자 집합체에 가해지면, 자기 모멘트가 가해진 장에 따라 정렬되어 순 자화가 발생한다. 집합체의 자화 곡선, 즉 가해진 장의 함수로서의 자화는 가역적인 S자형 증가 함수이다. 이 함수는 상당히 복잡하지만 몇 가지 간단한 경우에 대해서는 다음과 같다.
위 방정식에서:
formula_16 함수의 초기 기울기는 샘플의 자기 감수율 formula_17이다.
후자의 감수율은 나노입자의 쉬운 축이 무작위로 정렬된 경우 모든 온도 formula_19에서도 유효하다.
이 방정식들을 통해 큰 나노입자는 더 큰 μ를 가지므로 더 큰 감수율을 가진다는 것을 알 수 있다. 이는 초상자성 나노입자가 표준 상자성 물질보다 훨씬 큰 감수율을 가지는 이유를 설명한다. 즉, 이들은 거대한 자기 모멘트를 가진 상자성 물질처럼 행동한다.
자화의 시간 의존성.
나노입자가 완전히 차단되었을 때(formula_20) 또는 완전히 초상자성일 때(formula_21)는 자화의 시간 의존성이 없다. 그러나 측정 시간과 이완 시간이 비슷한 크기를 가지는 formula_22 주변의 좁은 구간이 있다. 이 경우, 감수율의 주파수 의존성을 관찰할 수 있다. 무작위로 정렬된 샘플의 경우, 복소 감수율은 다음과 같다.
이 주파수 의존 감수율로부터 약한 장에서의 자화의 시간 의존성을 유도할 수 있다.
초상자성 시스템은 교류 감수율 측정으로 측정할 수 있다. 이 측정에서는 인가된 자기장이 시간에 따라 변하고, 시스템의 자기 반응이 측정된다. 초상자성 시스템은 특유의 주파수 의존성을 보인다. 주파수가 1/τN보다 훨씬 높을 때와 훨씬 낮을 때 자기 반응이 달라진다. 후자의 경우, 강자성 클러스터가 자화를 뒤집어 자기장에 반응할 시간이 있지만, 전자의 경우에는 그렇지 않기 때문이다. 정확한 의존성은 네엘-아레니우스 방정식으로부터 계산할 수 있는데, 이는 인접한 클러스터가 서로 독립적으로 행동한다고 가정한다(클러스터가 상호작용하면 그들의 행동은 더 복잡해진다). 또한 가시광선 파장 범위에서 산화철 나노입자와 같은 자광학적으로 활성인 초상자성 물질로 자광학 교류 감수율 측정을 수행하는 것도 가능하다.
하드 디스크에 미치는 영향.
초상자성은 사용 가능한 입자의 최소 크기로 인해 하드 디스크 드라이브의 저장 밀도에 한계를 설정한다. 면적 밀도에 대한 이 한계를 초상자성 한계라고 한다.
저밀도 패리티 검사 부호 또는 저밀도 패리티 체크 코드(low-density parity-check code, LDPC)는 1990년대 후반부터 부호 이론과 정보 이론에서 명성을 얻은 오류 정정 부호의 한 종류이다(밀접하게 관련된 터보 부호와 함께). 오늘날 이 코드는 무선 통신부터 플래시 메모리 저장 장치에 이르는 다양한 응용 분야에서 널리 사용된다. 터보 코드와 함께 이들은 부호 이론에 혁명을 일으켰고, 전통적인 오류 정정 코드에 비해 성능을 몇 배 향상시켰다.
LDPC 부호 성능의 핵심은 반복적인 신뢰전파 디코딩 알고리즘에 대한 적응성이다. 이 알고리즘을 사용하면 낮은 계산 비용으로 많은 채널의 이론적 한계(채널 용량)에 접근하도록 설계할 수 있다.
이론적으로 LDPC 부호의 분석은 고정된 부호율과 증가하는 블록 길이를 가진 부호 시퀀스에 초점을 맞춘다. 이러한 시퀀스는 일반적으로 일련의 채널에 맞게 조정된다. 적절하게 설계된 시퀀스의 경우, 신뢰 전파에 따른 디코딩 오류는 채널 용량에 매우 가까운 속도에서 사라질 정도로 작게(블록 길이가 증가함에 따라 0에 가까워짐) 증명될 수 있다. 또한, 이는 블록 길이에 선형적인 복잡도로 달성될 수 있다.
이러한 이론적 성능은 희소한 태너 그래프(특수화된 이분 그래프)를 기반으로 하는 유연한 설계 방법으로 가능하다.
LDPC 부호는 원래 로버트 G. 갤러거가 고안했으며 (따라서 갤러거 부호라고도 알려져 있다). 갤러거는 1960년 매사추세츠 공과대학교에서 박사 학위 논문에서 이 부호를 개발했다. 당시 이 부호는 반복적인 디코딩 알고리즘(선형 복잡도를 가짐에도 불구하고)이 사용 가능한 하드웨어에 비해 너무 많은 계산 비용이 들어 대부분 무시되었다.
1993년 밀접하게 관련된 터보 부호가 발명되면서 부호에 대한 관심이 다시 불붙었는데, 이는 비슷한 반복 디코딩 알고리즘이 당시 사용되던 다른 부호들을 능가했기 때문이다. LDPC 부호는 그 후 1996년에 재발견되었다. 초기에 산업계에서 터보 부호보다 LDPC 부호를 선호했던 이유는 터보 부호에 대한 특허 관련 제약 때문이었다. 발견 이후 LDPC 부호의 발전은 오류 바닥 및 높은 부호율 범위에서의 성능 면에서 터보 부호를 능가하여, 터보 부호는 낮은 부호율에서만 더 적합하게 되었다. 터보 부호의 근본적인 특허는 2013년에 만료되었지만, LDPC 부호는 여전히 기술적 장점 때문에 선호되고 있다.
LDPC 부호에 대한 이론적 관심은 수학적 분석에 대한 적합성에서도 비롯된다. 갤러거는 자신의 논문에서 LDPC 부호가 높은 확률로 이진 필드에서 길버트-바샴 경계선형 부호를 달성함을 보였다. 이진 소거 채널에서 부호 시퀀스는 채널 용량에 임의로 가까운 속도로 설계되었으며, 입증 가능한 소거 디코딩 오류 확률과 선형 디코딩 복잡도를 가졌다. 2020년에는 갤러거의 LDPC 부호가 목록 디코딩 용량을 달성하고 일반 필드에서 길버트-바샴 경계선형 부호도 달성하는 것으로 나타났다.
2013년부터 LDPC 부호는 다니엘 고테스만, 스트라스부르 대학교, 앨리스 &amp; 밥(기업) 등이 입증한 바와 같이 오류를 수정하는 데 추가 큐비트가 거의 필요하지 않으므로 양자 컴퓨터의 오류를 수정하는 수단으로도 제안되었다.
2003년, 불규칙 반복 누적 (IRA) 방식의 LDPC 부호가 6개의 터보 부호를 제치고 새로운 DVB-S2 디지털 텔레비전 표준의 오류 정정 부호가 되었다. DVB-S2 선정 위원회는 병렬 디코더 아키텍처 대신 훨씬 덜 효율적인 직렬 디코더 아키텍처를 사용하여 터보 부호 제안에 대한 디코더 복잡도 추정치를 만들었다. 이로 인해 터보 부호 제안은 LDPC 제안의 프레임 크기의 약 절반 정도의 프레임 크기를 사용해야 했다.
2008년, LDPC는 ITU-T G.hn 표준의 전방 오류 정정 (FEC) 시스템으로 컨볼루션 터보 부호를 이겼다. G.hn은 LDPC 부호를 터보 부호보다 선택했는데, 이는 LDPC 부호의 디코딩 복잡도가 낮고 (특히 1.0 Gbit/s에 가까운 데이터 속도에서 작동할 때) 제안된 터보 부호가 원하는 작동 범위에서 상당한 오류 바닥을 보였기 때문이다.
LDPC 부호는 또한 트위스트 페어 케이블을 통해 초당 10기가비트의 데이터를 전송하는 10기가비트 이더넷에도 사용된다. 2009년 현재 LDPC 부호는 와이파이 802.11 표준의 선택적 부분인 802.11n 및 802.11ac의 고속 처리량(HT) PHY 사양의 일부이기도 하다. LDPC는 802.11ax (Wi-Fi 6)의 필수적인 부분이다.
일부 OFDM 시스템은 낮은 비트 오류율에서도 LDPC 오류 정정 내부 코드를 통과하는 가끔 발생하는 오류("오류 바닥")를 수정하는 추가적인 외부 오류 정정 기능을 추가한다.
예를 들어: LDPC 부호 변조(RS-LCM)가 포함된 리드-솔로몬 부호는 리드-솔로몬 외부 부호를 사용한다. DVB-S2, DVB-T2, DVB-C2 표준은 모두 LDPC 디코딩 후 잔류 오류를 제거하기 위해 BCH 부호 외부 부호를 사용한다.
5G NR은 제어 채널에 극 부호를 사용하고 데이터 채널에 LDPC를 사용한다.
LDPC 부호는 상업용 하드 디스크 드라이브에서 성공을 거두었지만, SSD에서 오류 수정 기능을 완전히 활용하려면 기존과는 다른 미세한 플래시 메모리 감지가 필요하여 메모리 읽기 대기 시간이 증가한다. LDPC-in-SSD는 대기 시간 증가를 최소화하면서 SSD에 LDPC를 배포하는 효과적인 방법으로, LDPC-in-SSD를 현실화했다. 그 이후로 LDPC는 주요 스토리지 공급업체에 의해 소비자 및 엔터프라이즈 등급의 상업용 SSD에 널리 채택되었다. 많은 TLC(및 그 이후) SSD는 LDPC 부호를 사용하고 있다. 빠른 하드 디코딩(이진 소거)이 먼저 시도되며, 이는 더 느리지만 더 강력한 소프트 디코딩으로 되돌아갈 수 있다.
운용 사용.
LDPC 부호는 기능적으로 희소한 패리티 검사 행렬로 정의된다. 이 성긴 행렬은 종종 희소성 제약 조건에 따라 무작위로 생성된다. LDPC 부호 구성은 나중에 논의된다. 이 부호는 1960년 로버트 갤러거에 의해 처음 설계되었다.
아래는 포니의 팩터 그래프 표기법을 사용한 예시 LDPC 부호의 그래프 조각이다. 이 그래프에서 상단에 있는 n개의 변수 노드는 하단에 있는 (n−k)개의 제약 노드에 연결된다.
이는 (n, k) LDPC 부호를 그래픽으로 표현하는 일반적인 방법이다. 그래프 상단의 'T'에 유효한 메시지의 비트가 놓이면 그래픽 제약 조건을 만족한다. 특히, 변수 노드('=' 기호가 있는 상자)에 연결되는 모든 선은 동일한 값을 가지며, 팩터 노드('+' 기호가 있는 상자)에 연결되는 모든 값은 모듈러 산술 2를 기준으로 합이 0이 되어야 한다 (다시 말해, 합이 짝수이거나 홀수 값의 개수가 짝수여야 한다).
그림 밖으로 나가는 선을 무시하면 유효한 코드워드에 해당하는 8개의 6비트 문자열이 가능하다 (즉, 000000, 011001, 110010, 101011, 111100, 100101, 001110, 010111). 이 LDPC 부호 조각은 3비트 메시지가 6비트로 인코딩된 것을 나타낸다. 여기서는 채널 오류로부터 복구할 가능성을 높이기 위해 중복을 사용한다. 이는 n = 6, k = 3인 (6, 3) 선형 부호이다.
다시 그림 밖으로 나가는 선을 무시하면, 이 그래프 조각을 나타내는 패리티 검사 행렬은 다음과 같다.
이 행렬에서 각 행은 세 개의 패리티 검사 제약 조건 중 하나를 나타내고, 각 열은 수신된 코드워드의 여섯 비트 중 하나를 나타낸다.
이 예시에서, 8개의 코드워드는 패리티 검사 행렬 H를 갈루아 체 GF(2)에서 기본 행 연산을 통해 formula_2 형식으로 변환함으로써 얻을 수 있다.
1단계: H.
2단계: 1행을 3행에 더한다.
3단계: 2행과 3행을 교환한다.
4단계: 1행을 3행에 더한다.
이로부터 생성 행렬 G는 formula_4로 얻을 수 있다 (이것이 이진 코드인 특별한 경우 formula_5임을 유의하라). 구체적으로는 다음과 같다.
마지막으로, 가능한 모든 3비트 문자열 8개를 G에 곱하여 8개의 유효한 코드워드를 모두 얻는다. 예를 들어, 비트 문자열 "101"에 대한 코드워드는 다음과 같이 얻어진다.
여기서 formula_8는 모듈러 2 곱셈 기호이다.
확인으로, G의 행 공간은 formula_9이 되도록 H와 직교한다.
입력 비트열 "101"은 항등 행렬 formula_10의 존재로 인해 코드워드 "101011"의 처음 3비트로 발견된다. 코드워드의 마지막 3비트 "011"은 패리티 비트이다.
인코더 예시.
프레임을 인코딩하는 동안, 입력 데이터 비트 (D)는 반복되어 일련의 구성 인코더에 분배된다. 구성 인코더는 일반적으로 어큐뮬레이터이며, 각 어큐뮬레이터는 패리티 심볼을 생성하는 데 사용된다. 원본 데이터 (S0,K-1)의 단일 사본은 패리티 비트 (P)와 함께 전송되어 코드 심볼을 구성한다. 각 구성 인코더의 S 비트는 폐기된다.
패리티 비트는 다른 구성 코드 내에서 사용될 수 있다.
DVB-S2의 2/3 부호율 코드의 예시를 사용하면, 인코딩된 블록 크기는 64800개의 심볼(N=64800)이며, 43200개의 데이터 비트(K=43200)와 21600개의 패리티 비트(M=21600)를 포함한다. 각 구성 코드(체크 노드)는 16개의 데이터 비트를 인코딩하지만, 첫 번째 패리티 비트는 8개의 데이터 비트를 인코딩한다. 처음 4680개의 데이터 비트는 13번 반복되며(13개의 패리티 코드에서 사용됨), 나머지 데이터 비트는 3개의 패리티 코드에서 사용된다(불규칙 LDPC 코드).