9급 국가직 공무원 무선공학개론 필기 기출문제복원 (2010-04-10)

9급 국가직 공무원 무선공학개론 2010-04-10 필기 기출문제 해설

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9급 국가직 공무원 무선공학개론
(2010-04-10 기출문제)

목록

1과목: 과목 구분 없음

1. 다음 중 위상의 불연속이 발생하지 않는 변조방식은?

  1. PSK
  2. MSK
  3. OQPSK
  4. QAM
(정답률: 73%)
  • MSK(Minimum Shift Keying)는 위상의 변화를 연속적으로 만들어 위상 불연속(Phase Discontinuity)이 발생하지 않도록 설계된 변조 방식입니다.
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2. 일반적으로 레이더 시스템의 수신 감도를 높이기 위해 사용할 수 있는 방법으로 옳지 않은 것은?

  1. 레이더 시스템의 안테나 이득을 높인다.
  2. 레이더 시스템의 출력을 높인다.
  3. 높은 주파수의 신호를 사용한다.
  4. 높은 효율을 갖는 안테나를 사용한다.
(정답률: 85%)
  • 수신 감도를 높이려면 안테나 이득을 높이거나, 송신 출력을 증가시키거나, 효율적인 안테나를 사용하여 수신 전력을 극대화해야 합니다. 단순히 높은 주파수의 신호를 사용하는 것은 수신 감도를 높이는 직접적인 방법이 아니며, 오히려 전파 감쇄가 심해질 수 있습니다.
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3. 레이더의 최대 탐지거리를 결정하는 요소로 옳지 않은 것은?

  1. 레이더 신호의 펄스폭
  2. 송신전력
  3. 목표물의 유효 반사 단면적
  4. 안테나의 이득
(정답률: 46%)
  • 레이더의 최대 탐지거리는 송신 전력, 안테나 이득, 목표물의 반사 단면적, 수신 감도에 의해 결정됩니다. 레이더 신호의 펄스폭은 거리 분해능(Resolution)에 영향을 주는 요소이며, 최대 탐지거리와는 직접적인 상관관계가 없습니다.
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4. 동기식 수신기(coherent receiver)를 사용하여 진폭변조된 신호를 복조하고자 한다. 수신기를 구성할 때 필요 없는 것은?

  1. 포락선 검출기(envelope detector)
  2. 혼합기(mixer)
  3. 저역통과 필터(lowpass filter)
  4. 반송파 복구회로(carrier recovery circuit)
(정답률: 70%)
  • 동기식 수신기는 송신측의 반송파와 동일한 주파수 및 위상을 가진 국부 발진 신호를 곱하여 복조하는 방식입니다.
    따라서 반송파를 재생하는 반송파 복구회로, 신호를 곱하는 혼합기, 고주파 성분을 제거하는 저역통과 필터가 필수적입니다.
    반면, 포락선 검출기는 국부 발진기 없이 다이오드와 RC 회로만으로 복조하는 비동기식 수신기(포락선 검파기)에서 사용하는 방식이므로 동기식 수신기에서는 필요하지 않습니다.

    오답 노트
    혼합기: 반송파와 수신 신호를 곱하기 위해 필요함
    저역통과 필터: 곱셈 후 발생하는 고주파 성분을 제거하고 원래 신호만 추출하기 위해 필요함
    반송파 복구회로: 동기 검파를 위한 정확한 반송파를 생성하기 위해 필요함
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5. 위성 통신에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 적도 상공 약 36,000km에 위치하며 지구의 자전 주기와 동일한 궤도 주기를 갖는 위성을 중궤도 위성이라고 한다.
  2. 우리나라에서 발사한 무궁화 위성은 정지 위성이다.
  3. 단파대 주파수(3~30MHz)를 주로 이용하여 위성의 중계를 통해 통신한다.
  4. 전송 지연과 전송 손실 문제가 발생하지 않는다.
(정답률: 92%)
  • 우리나라의 무궁화 위성은 지구 자전 속도와 동일하게 회전하여 지상에서 보았을 때 정지해 있는 것처럼 보이는 정지 위성입니다.

    오답 노트
    적도 상공 36,000km: 정지 위성에 대한 설명임
    단파대 주파수: 위성 통신은 주로 초고주파(SHF) 대역을 사용함
    전송 지연/손실: 거리가 매우 멀어 지연과 손실이 반드시 발생함
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6. 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. HSDPA는 핫스팟(hot spot)이라고 불리는 특정한 공공장소에서 제공되는 광대역 무선인터넷 접속 서비스이다.
  2. WiBro는 핸드셋, 노트북, PDA 또는 스마트폰 등 다양한 단말기를 이용하여 이동 중에도 고속으로 무선 인터넷이 가능한 서비스이다.
  3. WIPI는 한국형 무선 인터넷 플랫폼이다.
  4. UWB는 광대역화와 저전력을 통해서 협대역 무선기술보다 낮은 간섭을 갖는 기술이다.
(정답률: 55%)
  • HSDPA는 3G 이동통신 기반의 고속 하향 링크 패킷 접속 기술이며, 핫스팟에서 제공되는 광대역 무선인터넷 서비스는 Wi-Fi(WLAN)에 대한 설명입니다.",
    }
    ```

    *(죄송합니다. 요청하신 5개 문제 중 마지막 2문제에 대한 처리를 포함하여 다시 완성합니다.)*

    ```json
    {
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7. 페이딩이 생기면 수신 전력이 저하되거나 파형의 일그러짐이 발생하여 통신 에러가 증가한다. 이러한 점을 개선하기 위한 방법으로 적당하지 않은 것은?

  1. 송수신 안테나 수를 증가시킨다.
  2. 여러 주파수를 사용하여 송수신한다.
  3. 같은 정보를 반복하여 송신한다.
  4. 고밀도 성상도(constellation)를 갖는 변조 방식을 사용한다.
(정답률: 77%)
  • 페이딩으로 인한 통신 에러를 줄이려면 신호의 강건성을 높여야 합니다. 고밀도 성상도 변조 방식은 심볼 간 거리가 매우 가까워 잡음이나 페이딩에 매우 취약하므로 에러율이 증가하게 됩니다.

    오답 노트
    송수신 안테나 수 증가: 다이버시티 효과로 개선
    여러 주파수 사용: 주파수 다이버시티로 개선
    정보 반복 송신: 시간 다이버시티로 개선
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8. 다음 Fourier 변환 중 옳지 않은 것은?

  1. rect(t) → sinc(f)
  3. 1 → δ(f)
  4. ej2πf0t → δ(f+f0)
(정답률: 77%)
  • 푸리에 변환의 기본 성질에 따르면, 복소 지수 함수 $e^{j2\pi f_0 t}$를 변환하면 주파수 영역에서 $f_0$ 지점에 델타 함수가 나타나야 합니다.
    따라서 $e^{j2\pi f_0 t} \rightarrow \delta(f-f_0)$가 옳은 변환이며, $\delta(f+f_0)$로 표기한 것은 틀린 설명입니다.
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9. 음성 신호를 주파수 변조(Frequency Modulation : FM) 방식을 통해 방송하고자 한다. 카슨의 법칙(Carson's rule)에 의해 주파수 변조된 신호의 대역폭을 결정할 때 필요한 값이 아닌 것은?

  1. 음성 신호의 대역폭
  2. 음성 신호의 최대 진폭
  3. 주파수 민감도(frequency sensitivity)
  4. 전송 주파수
(정답률: 알수없음)
  • 카슨의 법칙에 따른 FM 대역폭은 $BW = 2(\Delta f + f_{m})$으로 계산되며, 이는 최대 주파수 편이($\Delta f = k_{f} A_{m}$)와 정보 신호의 최대 주파수($f_{m}$)에 의해 결정됩니다. 따라서 반송파 자체의 전송 주파수는 대역폭 결정에 영향을 주지 않습니다.

    오답 노트
    음성 신호의 대역폭: $f_{m}$ 값에 해당
    음성 신호의 최대 진폭: $A_{m}$ 값에 해당
    주파수 민감도: $k_{f}$ 값에 해당
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10. 다음 변조 방식 중 동기검파로만 복조가 가능한 것은?

  1. ASK(amplitude shift keying)
  2. PSK(phase shift keying)
  3. DPSK(differential phase shift keying)
  4. FSK(frequency shift keying)
(정답률: 91%)
  • PSK(phase shift keying)는 반송파의 위상을 변화시켜 정보를 전송하므로, 수신 측에서 송신 측과 정확히 일치하는 위상을 가진 국부 발진기가 필요한 동기검파 방식이 필수적입니다.
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11. 코드분할 다중접속(CDMA) 방식에서 통신 사용자 간의 구별을 위하여 사용되는 코드는?

  1. 길쌈 코드(Convolutional code)
  2. RS 코드(Reed－Solomon code)
  3. PN 코드(Pseudo－Noise code)
  4. 터보 코드(Turbo code)
(정답률: 93%)
  • CDMA 방식은 각 사용자에게 고유한 가상 잡음 코드인 PN 코드(Pseudo-Noise code)를 할당하여 동일 주파수 대역 내에서 사용자를 구분합니다.

    오답 노트
    길쌈 코드, RS 코드, 터보 코드: 오류 정정을 위한 채널 코딩 방식입니다.
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12. 전파(radio wave)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 진공상태에서 빛의 속도로 전파(propagation)하는 파동으로, 시간적으로 정현파 형태로 진동한다.
  2. 전기장과 자기장이 90o를 이루며 진행하는 파동이다.
  3. 자유공간에서 전파의 세기는 거리의 제곱에 반비례한다.
  4. 전파가 한 번 진동하는데 걸리는 시간을 파장이라고 한다.
(정답률: 70%)
  • 전파가 한 번 진동하는 데 걸리는 시간은 파장이 아니라 주기(Period)입니다. 파장은 전파가 한 주기 동안 진행한 거리를 의미합니다.
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13. 위성망의 특성상 도심건물 등 장애물에 의해 발생하는 음영지역을 커버하기 위한 장치는?

  1. 갭필러(Gap－Filler)
  2. 저잡음 증폭기(LNA)
  3. 고출력 증폭기(HPA)
  4. 발진기(Oscillator)
(정답률: 90%)
  • 위성 통신은 가시거리(LOS) 확보가 필수적입니다. 도심의 고층 건물 등으로 인해 위성 신호가 도달하지 못하는 음영지역(Shadow Area)이 발생할 때, 이를 보완하여 신호를 전달해 주는 장치가 갭필러(Gap-Filler)입니다.
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14. 반파장 다이폴(dipole) 안테나를 사용하여 주파수가 3GHz인 신호를 전송하는 경우, 최대 방사효율을 갖는 안테나 길이는? (단, 전파의 속도는 3×108[m/s]이다)

  1. 1cm
  2. 5cm
  3. 10cm
  4. 50cm
(정답률: 알수없음)
  • 반파장 다이폴 안테나는 전파 파장의 절반($\lambda/2$) 길이를 가질 때 최대 방사 효율을 얻습니다.
    ① [기본 공식] $L = \frac{c}{2f}$ 안테나 길이
    ② [숫자 대입] $L = \frac{3 \times 10^{8}}{2 \times 3 \times 10^{9}}$
    ③ [최종 결과] $L = 0.05$ m (즉, $5\text{cm}$)
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15. 다음 이동통신 방식들 중 사용하는 다중접속방식이 다른 하나는?

  1. IS－95
  2. WCDMA
  3. WiBro
  4. HSDPA
(정답률: 34%)
  • IS-95, WCDMA, HSDPA는 모두 코드 분할 다중 접속(CDMA) 방식을 기반으로 하는 통신 표준입니다. 반면 WiBro는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDM) 방식을 사용하므로 다중접속 방식이 다릅니다.

    오답 노트
    IS-95, WCDMA, HSDPA: CDMA 방식 사용
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16. 3GHz의 반송파를 사용하는 송신기가 있다. 시속 36km로 송신기를 향하여 정면으로 움직이고 있는 차량용 수신기에 발생하는 도플러 주파수 편이는? (단, 전파의 속도는 3×108[m/s]이다)

  1. 10Hz
  2. 12Hz
  3. 100Hz
  4. 120Hz
(정답률: 70%)
  • 수신기가 송신기를 향해 이동할 때 발생하는 도플러 주파수 편이는 상대 속도와 반송파 주파수, 전파 속도의 관계를 통해 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta f = \frac{v}{c} f$ 도플러 주파수 편이
    ② [숫자 대입] $\Delta f = \frac{10}{3 \times 10^{8}} \times 3 \times 10^{9}$ (단, $36\text{km/h} = 10\text{m/s}$)
    ③ [최종 결과] $\Delta f = 100$ Hz
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17. 코드분할 다중접속(CDMA) 이동통신 시스템의 특성으로 옳지 않은 것은?

  1. 원근문제(near－far problem)는 근거리에서 전송된 강한 신호에 의해 원거리에서 전송된 약한 신호가 영향을 받는 현상이다.
  2. CDMA에서 성능을 열화시키는 주된 요소는 잡음과 타사용자에 의한 간섭신호이다.
  3. 단말기는 기지국으로부터의 거리와 무관하게 동일한 전력으로 송신한다.
  4. 단말기가 셀 간을 이동할 때 소프트 핸드오프를 지원한다.
(정답률: 86%)
  • CDMA 시스템에서는 기지국 근처의 단말기가 보내는 강한 신호가 멀리 있는 단말기의 약한 신호를 덮어버리는 원근문제(near-far problem)가 발생합니다. 이를 해결하기 위해 단말기는 기지국과의 거리에 따라 송신 전력을 정밀하게 조절하는 전력 제어(Power Control)를 수행해야 하므로, 거리와 무관하게 동일한 전력으로 송신한다는 설명은 틀린 것입니다.
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18. 여러 가지 방식의 진폭변조에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 양측파대 억압반송파(DSB－SC) 진폭변조 방식은 동기식 복조를 사용해야만 한다.
  2. 양측파대 전송반송파(DSB－TC) 진폭변조 방식은 비동기식 복조가 가능한 반면 DSB－SC 변조에 비해 전력 효율이 떨어진다.
  3. 잔류측파대(VSB) 변조 방식에서 신호의 대역폭은 SSB 방식보다 넓고 DSB 방식보다 좁다.
  4. 단측파대(SSB) 변조 방식은 대역폭을 가장 적게 차지하므로 광대역의 영상신호를 전송하는데 유리하여 TV 방송에서 주로 사용된다.
(정답률: 알수없음)
  • 단측파대(SSB) 변조 방식은 대역폭 효율이 가장 좋지만, 영상 신호와 같이 대역폭이 매우 넓은 신호를 전송할 때는 필터 구현의 어려움 등으로 인해 부적합합니다. 따라서 TV 방송의 영상 신호 전송에는 대역폭을 적절히 절충한 잔류측파대(VSB) 방식이 주로 사용됩니다.
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19. 확산대역 변조방식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 전송하고자 하는 본래 신호에 비해 변조 후 전송신호의 대역폭이 크게 증가한다.
  2. FH/SS 시스템 중 빠른 주파수 도약(fast－frequency hopping)에서는 데이터 심볼률(symbol rate)이 주파수 도약률(hop rate)보다 느리다.
  3. DS/SS 시스템은 협대역 간섭신호를 수신단에서 넓은 주파수대역으로 확산시켜 간섭의 영향을 최소화한다.
  4. 협대역 간섭신호 억제 효과는 대역 확산율과 무관하다.
(정답률: 알수없음)
  • 확산대역 변조에서 협대역 간섭신호 억제 효과는 대역 확산율(Processing Gain)에 비례하여 커집니다. 즉, 대역 확산율이 높을수록 간섭 신호를 더 효과적으로 제거할 수 있으므로 무관하다는 설명은 틀렸습니다.
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20. Shannon의 이론적 채널용량을 구할 때 필요하지 않은 것은?

  1. 대역폭
  2. 주파수
  3. 수신 신호전력
  4. 잡음전력
(정답률: 100%)
  • Shannon의 채널 용량 공식은 대역폭과 신호 대 잡음비(SNR)에 의해 결정됩니다.
    $$C = B \log_{2}(1 + \frac{S}{N})$$
    여기서 $B$는 대역폭, $S$는 수신 신호전력, $N$은 잡음전력입니다. 따라서 중심 주파수 값 자체는 채널 용량 계산에 필요하지 않습니다.
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