9급 지방직 공무원 서울시 통신이론 필기 기출문제복원 (2019-06-15)

9급 지방직 공무원 서울시 통신이론 2019-06-15 필기 기출문제 해설

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9급 지방직 공무원 서울시 통신이론
(2019-06-15 기출문제)

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1과목: 과목 구분 없음

1. 델타 함수(delta function) δ(t)에 대한 다음 수식들 중 가장 옳지 않은 것은? (단, 문제에서 x(t)는 임의의 함수이다.)

  1. δ(2t-1)=2δ(t)-1
  2. x(t)δ(t-2)=x(2)δ(t-2)
(정답률: 43%)
  • 델타 함수의 시간 스케일링 성질에 따르면 $\delta(at-b) = \frac{1}{|a|}\delta(t - \frac{b}{a})$가 성립해야 합니다.
    ① [기본 공식] $\delta(at-b) = \frac{1}{|a|}\delta(t - \frac{b}{a})$
    ② [숫자 대입] $\delta(2t-1) = \frac{1}{2}\delta(t - \frac{1}{2})$
    ③ [최종 결과] $\delta(2t-1) \neq 2\delta(t)-1$
    따라서 $\delta(2t-1)=2\delta(t)-1$이라고 설명한 내용은 잘못된 수식입니다.
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2. 그림은 진폭이 A이고, 폭이 2T인 삼각 신호(triangular signal) x(t)를 나타낸 것이다. 신호x(t)의 푸리에 변환(Fourier transform)을 X(t)라고 할 때, 다음 중 X(f)=0에 해당하는 최소 주파수 f는?

  1. 1/2T
  2. 1/T
  3. 2/T
  4. 3/T
(정답률: 50%)
  • 폭이 $2T$인 삼각 신호의 푸리에 변환은 $\text{sinc}^2$ 함수 형태로 나타나며, 이 함수의 첫 번째 제로 포인트(Zero-crossing)는 주파수 $f = 1/T$에서 발생합니다.
    ① [기본 공식] $X(f) = A T \text{sinc}^2(f T)$ ② [숫자 대입] $$0 = A T \text{sinc}^2(f T)$$ ③ [최종 결과] $$f = \frac{1}{T}$$
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3. dBm은 로 정의되며, 1mW 기준 전력 대비 수신 신호의 전력 P를 dB 스케일로 나타낸 값이다. 수신 신호 전력이 기지국과 측정 장비 사이 거리의 제곱에 반비례한다고 가정하자. 만약 기지국에서 1미터 떨어진 지점에서 측정한 수신 신호의 전력이 30dBm이라면, 동일한 기지국에서 100미터 떨어진 지점에서 동일한 장비로 측정한 수신 전력은?

  1. 10mW
  2. 1mW
  3. 0.1mW
  4. 0.01mW
(정답률: 62%)
  • 수신 전력은 거리의 제곱에 반비례하며, dBm은 $1\text{mW}$를 기준으로 한 전력의 로그 스케일 값입니다.
    먼저 $1\text{m}$ 지점의 $30\text{dBm}$을 전력 $P_1$으로 환산하고, 거리 $100\text{m}$일 때의 전력 $P_2$를 구합니다.
    ① [기본 공식] $P = 10^{\frac{\text{dBm}}{10}} \times 1\text{mW}$ 및 $$P_2 = P_1 \times (\frac{d_1}{d_2})^2$$
    ② [숫자 대입] $P_1 = 10^{\frac{30}{10}} \times 1\text{mW} = 1000\text{mW}$
    $P_2 = 1000\text{mW} \times (\frac{1}{100})^2$
    ③ [최종 결과] $P_2 = 0.1\text{mW}$
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4. 클라이언트 프로세스에서 웹 브라우저와 서버 프로세스가 통신을 하기 위해서는 포트 번호가 필요하다. 포트 번호를 패킷 헤더에 포함하는 프로토콜은?

  1. IP(Internet Protocol)
  2. UDP(User Datagram Protocol)
  3. ARP(Address Resolution Protocol)
  4. FTP(File Transfer Protocol)
(정답률: 50%)
  • 전송 계층(Transport Layer) 프로토콜인 UDP와 TCP는 상위 애플리케이션 프로세스를 식별하기 위해 패킷 헤더에 포트 번호를 포함하여 전송합니다.

    오답 노트
    IP: 네트워크 계층 프로토콜로 IP 주소를 사용함
    ARP: IP 주소를 MAC 주소로 변환하는 프로토콜임
    FTP: 포트 번호를 사용하는 응용 계층 프로토콜 자체이며, 헤더에 포트 번호를 정의하는 전송 프로토콜은 아님
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5. X는 {a, b, c, d} 중 한 값을 아래에 주어진 확률 분포로 가지는 랜덤 변수(random variable)이다.

X를 하나의 글자 단위의 허프만 부호(Huffman code)로 부호화하는 경우, 부호어 하나의 글자당 평균 길이는?

  1. 48/24비트
  2. 40/24비트
  3. 32/24비트
  4. 24/24비트
(정답률: 41%)
  • 허프만 부호화는 확률이 높은 기호에 짧은 부호를, 낮은 기호에 긴 부호를 할당하여 평균 길이를 최소화하는 방식입니다. 주어진 확률 $P(x=a)=\frac{1}{2}, P(x=b)=\frac{1}{3}, P(x=c)=\frac{3}{24}, P(x=d)=\frac{1}{24}$를 바탕으로 트리를 구성하면 $a$는 1비트, $b$는 2비트, $c$는 3비트, $d$는 3비트의 길이를 갖게 됩니다.
    평균 길이는 각 기호의 확률과 부호 길이의 곱의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{Average Length} = \sum (P_i \times L_i)$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{Average Length} = (\frac{1}{2} \times 1) + (\frac{1}{3} \times 2) + (\frac{3}{24} \times 3) + (\frac{1}{24} \times 3)$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{Average Length} = \frac{12}{24} + \frac{16}{24} + \frac{9}{24} + \frac{3}{24} = \frac{40}{24} \text{ bits}$$
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6. 생성 행렬(Generator matrix) G에 메시지 벡터 m을 곱하여 부호어 c를 아래와 같이 생성한다.

메시지 벡터 [1 0 0 0]과 [0 0 0 1]에 해당하는 두 부호어 사이의 해밍 거리(Hamming distance)는?

  1. 2
  2. 3
  3. 4
  4. 5
(정답률: 45%)
  • 해밍 거리는 두 부호어 사이에서 서로 다른 비트의 개수를 의미합니다. 생성 행렬 $G$의 각 행은 메시지 벡터의 각 단위 벡터와 곱했을 때 나오는 부호어와 같습니다.
    메시지 벡터 $[1\ 0\ 0\ 0]$에 해당하는 부호어는 $G$의 첫 번째 행인 $[1\ 0\ 0\ 0\ 1\ 0\ 1]$이며, 메시지 벡터 $[0\ 0\ 0\ 1]$에 해당하는 부호어는 $G$의 네 번째 행인 $[0\ 0\ 0\ 1\ 0\ 1\ 1]$입니다.
    두 부호어 $[1\ 0\ 0\ 0\ 1\ 0\ 1]$과 $[0\ 0\ 0\ 1\ 0\ 1\ 1]$을 비교하면 1, 4, 5, 6번째 비트가 서로 다르므로 해밍 거리는 4가 됩니다.
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7. 아날로그 통신 방식인 AM(Amplitude Modulation)과 FM(Frequency Modulation)에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

  1. AM 방식에서 전송하고자 하는 기저대역(base band)의 메시지 신호의 진폭(amplitude)에 따라 고주파 대역 전송 신호(carrier signal)의 진폭이 변화한다.
  2. FM 방식에서 전송하는 고주파 대역 전송 신호의 진폭(amplitude)에는 전송하고자 하는 기저대역의 메시지에 관한 정보가 포함되어 있지 않다.
  3. FM 방식에서 전송에 필요한 최소 대역폭(Bandwidth)은 전송하고자 하는 기저대역 신호의 대역폭에 따라 다르게 결정되어야 한다.
  4. AM 방식에서 전송에 필요한 최소 대역폭(Bandwidth)은 전송하고자 하는 기저대역 신호의 대역폭을 고려하지 않고 결정될 수 있다.
(정답률: 52%)
  • AM 방식은 메시지 신호의 진폭에 따라 반송파의 진폭을 변화시키는 방식이며, FM 방식은 진폭은 일정하게 유지하고 주파수를 변화시켜 정보를 전달하므로 진폭에 정보가 포함되지 않습니다. 또한, 모든 아날로그 변조 방식에서 전송 대역폭은 전송하고자 하는 기저대역 신호의 대역폭에 직접적으로 의존하여 결정됩니다. 따라서 AM 방식에서 기저대역 신호의 대역폭을 고려하지 않고 최소 대역폭을 결정할 수 있다는 설명은 틀린 것입니다.
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8. 이동통신 시스템의 다중접속(Multiple Access) 방식에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

  1. FDMA 방식은 각 사용자별로 다른 주파수를 할당하고, 각 사용자들은 할당된 주파수 자원을 사용하여 동시에 신호를 전송한다.
  2. TDMA 방식은 각 사용자별로 다른 시간 슬롯(time slot)을 할당하고, 각 사용자들은 할당된 시간 슬롯을 사용하여 신호를 전송한다. 이때, 다른 사용자가 동일한 주파수로 전송할 수 있다.
  3. CDMA 방식은 각 사용자별로 다른 코드를 할당하고, 각 사용자들은 할당된 코드를 사용하여 신호를 전송한다. 이때, 모든 사용자가 동일한 주파수와 시간 자원을 사용하여 신호를 전송할 수 있다.
  4. OFDMA 방식은 FDMA와 비슷한 방식이지만, FDMA와는 달리 사용자별로 다른 직교수열(Orthogonal Sequence)을 할당하여 사용자를 구분한다.
(정답률: 41%)
  • OFDMA 방식은 전체 대역폭을 여러 개의 직교 부반송파(Orthogonal Subcarriers)로 나누어 사용자에게 할당하는 방식입니다. 사용자 구분을 위해 직교수열을 할당하는 것은 CDMA 방식의 특징입니다.
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9. 대역폭이 100kHz인 잡음이 없는 채널로 1Mbps의 신호를 전송하려고 할 때 최소 몇 개의 레벨로 나누어야 전송이 가능한가?

  1. 5
  2. 8
  3. 16
  4. 32
(정답률: 39%)
  • 잡음이 없는 채널의 최대 전송 속도는 나이퀴스트(Nyquist) 전송률 공식을 사용하여 계산합니다.
    $$\text{Bit Rate} = 2 \times B \times \log_{2} L$$\br>① [기본 공식] $$L = 2^{\frac{R}{2B}}$$
    ② [숫자 대입] $L = 2^{\frac{1,000,000}{2 \times 100,000}}$
    ③ [최종 결과] $L = 32$
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10. 소스 코딩(Source Coding)에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

  1. 허프만 코딩(Huffman coding)은 가변적 길이(variablelength)를 가지는 코드를 생성한다.
  2. 허프만 코딩(Huffman coding) 기법을 적용하기 위해서는 모든 소스 문자(letter)의 발생 확률을 미리 알아야 한다.
  3. 허프만 코딩(Huffman coding)을 적용하는 경우 모든 소스 문자(letter)의 발생 확률이 같을 때 소스 인코딩 된 코드의 평균 비트 수가 최소가 된다.
  4. 허프만 코딩(Huffman coding)을 적용하는 경우 서로 다른 소스 문자(letter)가 동일한 비트 수를 갖는 코드로 인코딩될 수도 있다.
(정답률: 50%)
  • 허프만 코딩은 발생 확률이 높은 문자에는 짧은 코드를, 확률이 낮은 문자에는 긴 코드를 부여하여 평균 비트 수를 최소화하는 가변 길이 코딩 방식입니다. 따라서 모든 문자의 발생 확률이 같을 때가 아니라, 확률 차이가 클수록 압축 효율이 극대화되어 평균 비트 수가 줄어듭니다.
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11. 무선채널에서 채널의 특성이 균일한 주파수상의 대역폭을 일관성 대역폭(Coherence Bandwidth)이라고 한다. 일관성 대역폭(Coherence Bandwidth)과 반비례 관계를 가지는 채널의 특성은? [단, 균일하다는 의미는 주파수 성분들이 근사적으로 동일한 채널 이득(channel gain)을 가진다는 뜻이다.]

  1. 지연 확산(Delay Spread)
  2. 도플러 확산(Doppler Spread)
  3. 일관성 시간(Coherent Time)
  4. 경로 손실(Path Loss)
(정답률: 50%)
  • 일관성 대역폭(Coherence Bandwidth)은 채널의 주파수 응답이 일정하게 유지되는 대역폭을 의미하며, 이는 시간 영역에서의 다중 경로 지연 확산(Delay Spread)과 반비례 관계에 있습니다.
    즉, 지연 확산이 클수록 일관성 대역폭은 좁아집니다.
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12. LTE(Long Term Evolution)의 Downlink와 Uplink에 사용되는 기본 전송 방식으로 가장 올바른 것은? (순서대로 Downlink, Uplink)

  1. OFDM, OFDM
  2. OFDM, DFT-Spread-OFDM
  3. DFT-Spread-OFDM, DFT-Spread-OFDM
  4. DFT-Spread-OFDM, OFDM
(정답률: 52%)
  • LTE는 하향링크(Downlink)에서 고속 데이터 전송을 위해 OFDM 방식을 사용하며, 상향링크(Uplink)에서는 단말기의 전력 효율을 높여 PAPR을 낮추기 위해 DFT-Spread-OFDM 방식을 사용합니다.
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13. 제5세대 이동통신인 IMT-2020에서 제시하는 사용자 시나리오(Usage Scenario)에 해당하지 않는 것은?

  1. eMBB(enhanced Mobile BroadBand)
  2. IoT(Internet of Things)
  3. URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communications)
  4. mMTC(massive Machine Type Communications)
(정답률: 48%)
  • IMT-2020의 3대 사용자 시나리오는 초광대역 통신인 eMBB, 초신뢰·저지연 통신인 URLLC, 대규모 기기 연결인 mMTC입니다. IoT는 이러한 기술들이 적용되는 일반적인 개념이지 특정 시나리오 명칭이 아닙니다.
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14. FM 신호 수신기에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 미분기(differentiator)와 고대역통과필터(highpass filter)
  2. 미분기(differentiator)와 저대역통과필터(lowpass filter)
  3. 적분기(integrator)와 고대역통과필터(highpass filter)
  4. 적분기(integrator)와 저대역통과필터(lowpass filter)
(정답률: 39%)
  • FM 복조 과정에서는 주파수 변화를 전압 변화로 바꾸기 위해 미분기(differentiator)를 사용하여 각주파수를 전압으로 변환하고, 이후 불필요한 고주파 성분을 제거하기 위해 저대역통과필터(lowpass filter)를 사용합니다.
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15. 백색 잡음에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

  1. 자기상관 함수는 델타 함수로 표현된다.
  2. 무한대의 평균 전력을 갖는다.
  3. 전력 밀도 스펙트럼의 단위는 W/Hz이다.
  4. 가시광선 대역에서만 전자기파 성분이 존재한다.
(정답률: 60%)
  • 백색 잡음은 모든 주파수 대역에서 일정한 전력 밀도를 가지는 이론적인 잡음으로, 가시광선 대역에 국한되지 않고 전 주파수 영역에 걸쳐 존재합니다.
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16. TCP의 혼잡 제어에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

  1. 혼잡 회피 상태에서는 혼잡 윈도우를 지수적으로 키워서 혼잡에 대비한다.
  2. TCP 혼잡 제어에서 이미 수신한 ACK와 동일한 번호의 ACK가 3번 이상 수신되면 혼잡한 상황으로 판단한다.
  3. Reno TCP에서는 ACK 도착 전 타임아웃 상황이 동일한 번호의 ACK를 연속 수신하는 것보다 더 심각한 혼잡으로 해석된다.
  4. 느린 시작 상태에서는 지수적 증가를 통해 혼잡 윈도우를 증가시킨다.
(정답률: 36%)
  • 혼잡 회피 상태에서는 혼잡 윈도우를 지수적이 아니라 선형적으로 증가시켜 네트워크 혼잡을 조심스럽게 관리합니다.

    오답 노트
    느린 시작 상태: 지수적 증가를 통해 빠르게 윈도우 크기를 확장함
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17. IPv4 주소 197.213.45.235/28가 속한 네트워크의 주소는 무엇인가?

  1. 197.213.45.0/28
  2. 197.213.45.128/28
  3. 197.213.45.224/28
  4. 197.213.45.232/28
(정답률: 50%)
  • 네트워크 주소는 IP 주소와 서브넷 마스크를 AND 연산하여 구합니다. $/28$ 마스크는 마지막 옥텟의 상위 4비트가 $1$인 $240$($11110000_2$)입니다.
    ① [기본 공식] $\text{Network Address} = \text{IP Address} \text{ AND } \text{Subnet Mask}$ ② [숫자 대입] $$235 \text{ AND } 240 = 11101011_2 \text{ AND } 11110000_2 = 11100000_2$$ ③ [최종 결과] $$11100000_2 = 224$$
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18. 그림의 회선 부호화 방식에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

  1. 세 개의 진폭값을 갖는다.
  2. 플러스 값과 마이너스 값이 번갈아 사용된다.
  3. 주파수 스펙트럼에서 DC성분이 없다.
  4. 0과 1이 같은 확률로 전송될 때 단극 NRZ방식보다 더 넓은 대역폭이 필요하다.
(정답률: 48%)
  • 제시된 이미지는 양극성 NRZ(Polar NRZ) 방식입니다. 이 방식은 단극 NRZ(Unipolar NRZ) 방식보다 DC 성분이 제거되어 전송 효율이 좋으며, 동일한 데이터 확률일 때 필요한 대역폭은 단극 NRZ와 동일하거나 더 효율적입니다.
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19. Walsh 부호에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

  1. Walsh 테이블의 임의의 서로 다른 두 개의 행은 항상 직교한다.
  2. 2N형태의 길이를 가진다.
  3. 단말에서 기지국으로 전송할 때 사용한다.
  4. 코드 중에는 절반을 기준으로 같은 값이 두 번 반복된 것과 반전된 값이 사용된 것이 함께 존재한다.
(정답률: 56%)
  • Walsh 부호는 CDMA 시스템에서 기지국이 여러 단말에게 데이터를 보낼 때(하향링크) 채널을 구분하기 위해 사용하며, 단말에서 기지국으로 보낼 때(상향링크)는 PN 부호를 사용합니다.
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20. 가상회선망에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

  1. 전송되는 모든 패킷들이 동일한 지연시간을 가진다.
  2. 가상회선 식별자는 스위치를 지날 때마다 다를 수 있다.
  3. 패킷이 도착하는 순서는 보내는 순서와 동일하다.
  4. 설정 이후에는 IP 주소 대신 가상회선 식별자를 통해 라우팅한다.
(정답률: 46%)
  • 가상회선망은 패킷들이 동일한 경로를 따라 전송되므로 도착 순서는 유지되지만, 각 스위치에서의 큐잉 지연(Queuing Delay) 등으로 인해 모든 패킷이 동일한 지연시간을 갖는 것은 아닙니다.
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