9급 국가직 공무원 무선공학개론 필기 기출문제복원 (2014-04-19)

9급 국가직 공무원 무선공학개론 2014-04-19 필기 기출문제 해설

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9급 국가직 공무원 무선공학개론
(2014-04-19 기출문제)

목록

1과목: 과목 구분 없음

1. 다중접속방식 중 전파를 이용한 위성통신에 적합하지 않은 것은?

  1. 파장 분할 다중접속
  2. 주파수 분할 다중접속
  3. 부호 분할 다중접속
  4. 시간 분할 다중접속
(정답률: 96%)
  • 위성통신은 전파(RF)를 매체로 사용하므로 주파수, 시간, 부호 등을 나누어 사용하는 다중접속 방식을 사용합니다. 파장 분할 다중접속(WDM)은 전파가 아닌 광섬유를 이용한 광통신에서 사용하는 방식이므로 적합하지 않습니다.
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2. 위성을 이용한 통신서비스의 특징으로 옳지 않은 것은?

  1. 다수의 이용자들이 동시에 이용할 수 있다.
  2. 도심지뿐만 아니라 벽지에도 차별 없는 통신서비스가 가능하다.
  3. 산악, 도서 등 지형의 영향을 많이 받는다.
  4. 지상의 통신수단보다 넓은 지역에 걸쳐 통신서비스가 가능하다.
(정답률: 100%)
  • 위성 통신은 우주 공간의 위성을 통해 신호를 주고받으므로, 지상의 산악이나 도서 지역 같은 지형적 장애물에 영향을 거의 받지 않고 광범위한 서비스가 가능하다는 것이 핵심 장점입니다.
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3. 전파의 특성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 가시경로가 없는 산 뒤쪽에서도 전파가 수신되는 것은 굴절(Refraction) 때문이다.
  2. 주파수가 높을수록 직진성이 강해진다.
  3. 주파수가 낮을수록 회절(Diffraction)이 강해진다.
  4. 전자파가 물체의 표면에 부딪쳐 에너지가 사방으로 분산되는 현상을 산란(Scattering)이라 한다.
(정답률: 94%)
  • 가시경로가 없는 산 뒤쪽에서도 전파가 수신되는 현상은 굴절이 아니라, 전파가 장애물을 돌아 나가는 회절(Diffraction) 특성 때문입니다.
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4. 안테나의 급전점에서 측정된 입사파 전압이 10[V]이고, 반사파 전압이 5[V]일 때 전압정재파비(Voltage Standing Wave Ratio)는?

  1. 1.5
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 75%)
  • 전압정재파비(VSWR)는 전송선로에서 입사파 전압과 반사파 전압의 합과 차의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $VSWR = \frac{V_{in} + V_{re}}{V_{in} - V_{re}}$
    ② [숫자 대입] $VSWR = \frac{10 + 5}{10 - 5}$
    ③ [최종 결과] $VSWR = 3$
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5. 복조기 입력단에서 측정된 잡음전력이 －120[dBm]일 때, SNR이 10[dB] 이상이 되기 위한 최소 신호전력[dBm]은?

  1. －100
  2. －110
  3. －120
  4. －130
(정답률: 81%)
  • SNR(신호 대 잡음비)은 신호 전력과 잡음 전력의 비를 데시벨(dB)로 나타낸 값입니다. 주어진 잡음 전력에 요구되는 SNR 값을 더하여 최소 신호 전력을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $P_s = P_n + SNR$
    ② [숫자 대입] $P_s = -120 + 10$
    ③ [최종 결과] $P_s = -110$
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6. DSB(Double Side Band) 진폭 변조방식과 SSB(Single Side Band) 진폭 변조방식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. SSB 방식의 점유주파수 대역폭은 DSB 방식에 비해 좁다.
  2. SSB 방식의 SNR은 동일한 전력일 때 DSB 방식에 비해 나쁘다.
  3. SSB 방식의 시스템 구현은 DSB 방식에 비해 복잡하다.
  4. SSB 방식의 주파수 이용 효율은 DSB 방식에 비해 좋다.
(정답률: 93%)
  • SSB(단측파대) 방식은 DSB(양측파대) 방식에 비해 대역폭을 절반으로 줄여 주파수 이용 효율을 높이고, 동일한 송신 전력일 때 잡음 전력을 줄여 SNR(신호 대 잡음비)을 개선하는 특징이 있습니다. 따라서 SSB 방식의 SNR이 DSB보다 나쁘다는 설명은 틀린 것입니다.
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7. 10[kHz]의 아날로그 신호를 PCM(Pulse Code Modulation) 방식으로 변환하여 실시간 전송할 때 요구되는 최소 데이터 전송률[kbps]은? (단, 양자화 레벨 수는 50이다)

  1. 100
  2. 120
  3. 140
  4. 160
(정답률: 93%)
  • PCM 전송률은 표본화 주파수와 양자화 비트 수의 곱으로 결정됩니다. 나이퀴스트 표본화 정리에 따라 최소 표본화 주파수는 신호 최대 주파수의 2배이며, 양자화 레벨 수 50을 수용하기 위한 최소 비트 수는 $2^5 < 50 < 2^6$이므로 6비트가 필요합니다.
    ① [기본 공식] $R = 2f_m \times n$
    ② [숫자 대입] $R = 2 \times 10 \times 6$
    ③ [최종 결과] $R = 120$
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8. 길이가 고정된 안테나의 고유파장보다 짧은 파장의 전파를 송신하고자 할 때 안테나에 취할 수 있는 방법으로 적절한 것은?

  1. 안테나 기저부에 코일을 직렬로 연결한다.
  2. 안테나 기저부에 코일을 병렬로 연결한다.
  3. 안테나 기저부에 콘덴서를 직렬로 연결한다.
  4. 안테나 기저부에 콘덴서를 병렬로 연결한다.
(정답률: 72%)
  • 안테나를 고유 주파수 외의 대역에서 사용하기 위한 로딩 기법에 관한 문제입니다. 고유파장보다 짧은 파장(고주파수)에서 공진시키려면 안테나의 전기적 길이를 줄여주는 단축 콘덴서를 기저부에 직렬로 연결해야 합니다.

    오답 노트
    안테나 기저부에 코일을 직렬로 연결한다: 더 긴 파장(저주파수)에서 공진시키기 위한 연장 코일 방식입니다.
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9. 샤논(Shannon)의 채널용량 이론에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 채널용량은 SNR과 채널대역폭의 함수이다.
  2. 채널대역폭이 2배 증가하면 채널용량은 2배 증가한다.
  3. SNR이 0[dB]일 때 단위 주파수당 채널용량은 1[bits/sec/Hz]이다.
  4. SNR이 2배 증가하면 채널용량은 2배 증가한다.
(정답률: 100%)
  • 샤논의 채널용량 공식에 따르면 채널용량 $C$는 $\text{SNR}$의 로그 함수에 비례합니다. 따라서 $\text{SNR}$이 2배 증가한다고 해서 채널용량이 선형적으로 2배 증가하지 않습니다.
    ① [기본 공식] $C = B \log_{2} (1 + \frac{S}{N})$

    오답 노트
    채널대역폭 2배 증가: $B$가 2배가 되면 $C$도 2배 증가함
    $\text{SNR}$ 0 dB: $\frac{S}{N} = 1$이므로 $\log_{2}(1+1) = 1$이 되어 단위 주파수당 용량이 1 bits/sec/Hz가 됨
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10. 15[kHz]의 정현파가 180[kHz]의 대역폭을 갖는 신호로 주파수 변조되었다. 칼슨(Carson)의 법칙을 이용할 때 최대 주파수편이(Peak Frequency Deviation) [kHz]는?

  1. 15
  2. 30
  3. 75
  4. 150
(정답률: 83%)
  • 칼슨의 법칙은 FM 변조 신호의 대역폭($B$)이 최대 주파수 편이($\Delta f$)와 변조 신호의 최고 주파수($f_m$)의 합의 2배와 같다는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $B = 2(\Delta f + f_m)$
    ② [숫자 대입] $180 = 2(\Delta f + 15)$
    ③ [최종 결과] $\Delta f = 75\text{ kHz}$
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11. 위성통신에서 사용 가능한 주파수 대역과 그 명칭이 바르게 연결되지 않은 것은?

  1. 1.5[GHz] 대역－L 밴드
  2. 6[GHz] 대역－C 밴드
  3. 14[GHz] 대역－K 밴드
  4. 30[GHz] 대역－Ka 밴드
(정답률: 61%)
  • 위성통신 주파수 대역 명칭은 국제 표준에 따라 정의됩니다. $14\text{ GHz}$ 대역은 $12\sim18\text{ GHz}$ 범위에 속하는 Ku 밴드에 해당하며, K 밴드는 $18\sim26.5\text{ GHz}$ 대역을 의미합니다.

    오답 노트
    L 밴드: $1\sim2\text{ GHz}$
    C 밴드: $4\sim8\text{ GHz}$
    Ka 밴드: $26.5\sim40\text{ GHz}$
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12. 1.5[GHz]인 신호를 반파장 다이폴(Dipole) 안테나를 이용하여 전송할 때 최대 방사효율을 얻기 위한 안테나의 길이[cm]는? (단, 전파의 속도는 300,000[km/s]이다)

  1. 1
  2. 2
  3. 10
  4. 20
(정답률: 92%)
  • 반파장 다이폴 안테나의 길이는 전파 파장의 절반($\frac{\lambda}{2}$)일 때 최대 효율을 갖습니다.
    ① [기본 공식] $L = \frac{v}{2f}$
    ② [숫자 대입] $L = \frac{300,000 \times 10^{3}}{2 \times 1.5 \times 10^{9}}$
    ③ [최종 결과] $L = 0.1 = 10\text{ cm}$
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13. 정지궤도 위성을 이용하여 두 지구국이 서로 통신할 때 전파의 최소 지연시간[ms]은? (단, 전파의 속도는 300,000[km/s]이고, 정지궤도 위성의 고도는 36,000[km]이다)

  1. 0.24
  2. 2.4
  3. 24
  4. 240
(정답률: 55%)
  • 두 지구국이 위성을 통해 통신하려면 [지구국 A $\rightarrow$ 위성 $\rightarrow$ 지구국 B]의 경로를 거쳐야 하므로, 총 거리는 위성 고도의 2배가 됩니다. 전파의 속도를 이용하여 총 이동 거리와 시간을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $t = \frac{2 \times h}{v}$
    ② [숫자 대입] $t = \frac{2 \times 36000}{300000}$
    ③ [최종 결과] $t = 0.24\text{ s} = 240\text{ ms}$
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14. 이동통신 시스템에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1세대 이동통신 시스템의 하나인 AMPS는 아날로그 통신시스템이다.
  2. 부호 분할 다중접속 기술은 3세대 이동통신 시스템인 W-CDMA 시스템에서 처음 사용되었다.
  3. 핸드오버는 이동성을 보장하기 위한 중요한 기술 중 하나이다.
  4. FDD(Frequency Division Duplexing)방식을 사용하는 이동통신 시스템의 단말기는 송수신을 동시에 수행할 수 있다.
(정답률: 79%)
  • 부호 분할 다중접속(CDMA) 기술은 3세대가 아닌 2세대 이동통신 시스템인 디지털 셀룰러(동기식 CDMA, PCS 등)에서 처음 도입되어 사용되었습니다.
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15. 펄스레이더 장치로 최대 탐지거리를 증가시키기 위한 방법으로 옳지 않은 것은?

  1. 펄스폭을 좁게 한다.
  2. 송신전력을 증가시킨다.
  3. 안테나의 개구면을 크게 한다.
  4. 안테나의 이득을 증가시킨다.
(정답률: 67%)
  • 최대 탐지거리를 늘리려면 송신 전력을 높이거나 안테나 이득 및 개구면을 키워 수신 신호 강도를 확보해야 합니다.

    오답 노트
    펄스폭을 좁게 한다: 거리 분해능을 향상시키고 최소 탐지거리를 줄이는 요인이며, 최대 탐지거리 증가와는 무관합니다.
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16. 다중 안테나를 사용하는 MIMO(Multiple Input and Multiple Output)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 다중경로 페이딩 특성을 이용하여 공간 다중화(Spatial Multi-plexing) 구현이 가능하다.
  2. 전체의 전송속도는 낮추고 각 안테나에서의 전송속도는 높여 전체의 채널용량을 증가시킨다.
  3. 통신 링크의 채널 상태를 송ㆍ수신기 모두가 아는 경우, 송신기에서 안테나별 송신전력을 적절히 조절하여 더 높은 채널용량을 얻을 수 있다.
  4. 송신 안테나들을 통하여 전송되는 신호들은 서로 다른 디지털 변조방식을 사용할 수 있다.
(정답률: 71%)
  • MIMO는 여러 개의 안테나를 사용하여 데이터 전송률을 높이는 기술입니다. 전체의 전송속도를 낮추는 것이 아니라, 여러 경로로 데이터를 동시에 보내는 공간 다중화를 통해 전체 채널 용량과 전송 속도를 획기적으로 증가시키는 것이 핵심 목적입니다.
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17. GPS(Global Positioning System)를 이용하여 위치를 계산할 때 오차를 발생시키는 원인으로 적절하지 않은 것은?

  1. 수신기의 증폭도와 필터의 정밀도에 의한 신호 품질 차이
  2. 다중경로(Multi-path)에 의한 수신 경로 차이
  3. 위성과 수신기 사이의 동기 시간 차이
  4. 전리층과 대기층에서의 굴절에 의한 수신 경로 차이
(정답률: 50%)
  • GPS 오차는 주로 신호가 도달하는 경로의 물리적 변화나 시간 동기화 문제로 발생합니다. 전리층과 대기층의 굴절, 다중경로에 의한 경로 차이, 위성과 수신기 간의 시간 오차는 대표적인 오차 원인이지만, 수신기의 증폭도나 필터 정밀도에 의한 신호 품질 차이는 위치 계산 자체의 거리 오차를 유발하는 직접적인 원인으로 보지 않습니다.
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18. 그림 ㉠~㉢의 ARQ(Automatic Repeat Request) 오류제어방식과 그 명칭이 바르게 연결된 것은? (단, 'Go Back N ARQ'는 'N 후진 ARQ', 'Stop-and-wait ARQ'는 '정지-대기 ARQ', 'Selective ARQ'는 '선택적 ARQ'이다)(순서대로 ㉠, ㉡, ㉢)

  1. N 후진 ARQ, 정지-대기 ARQ, 선택적 ARQ
  2. N 후진 ARQ, 선택적 ARQ, 정지-대기 ARQ
  3. 정지-대기 ARQ, 선택적 ARQ, N 후진 ARQ
  4. 정지-대기 ARQ, N 후진 ARQ, 선택적 ARQ
(정답률: 78%)

  • 각 방식의 특징은 다음과 같습니다.
    ㉠ 정지-대기 ARQ: 프레임을 하나 보내고 확인 응답(ACK)을 받을 때까지 다음 프레임을 보내지 않고 대기하는 방식입니다.
    ㉡ N 후진 ARQ: 오류가 발생한 프레임부터 그 이후에 전송된 모든 프레임을 다시 재전송하는 방식입니다.
    ㉢ 선택적 ARQ: 오류가 발생한 특정 프레임만을 선택하여 재전송하는 가장 효율적인 방식입니다.
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19. 슈퍼헤테로다인(Superheterodyne) 수신기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. AM, FM 및 TV 방송 수신기에 모두 이용될 수 있다.
  2. 국부발진기의 주파수를 고정시키고 IF(Intermediate Frequency)를 가변시킨다.
  3. 영상 주파수(Image Frequency) 제거를 위한 대책이 필요하다.
  4. 주파수 하향변환을 통하여 중심주파수가 RF(Radio Frequency)에서 IF(Intermediate Frequency)로 변환된 신호를 검파에 사용한다.
(정답률: 84%)
  • 슈퍼헤테로다인 수신기는 수신하고자 하는 RF 주파수를 고정된 중간 주파수인 IF(Intermediate Frequency)로 변환하여 처리합니다. 따라서 IF를 가변시키는 것이 아니라, 국부발진기의 주파수를 가변시켜 IF를 일정하게 유지합니다.
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20. PCM(Pulse Code Modulation) 전송방식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 전송하는 경우 더 넓은 전송 대역폭이 요구된다.
  2. 표본화기에서는 일정 시간 간격으로 펄스 진폭 변조를 수행한다.
  3. 양자화기를 통과하면 양자화 잡음이 발생할 수 있다.
  4. 표본화 시간 간격이 좁을수록 단위 시간당 발생되는 비트의 수는 감소한다.
(정답률: 100%)
  • 표본화 시간 간격이 좁아진다는 것은 표본화 주기가 짧아져 표본화 주파수가 높아짐을 의미합니다. 따라서 초당 샘플 수가 많아지므로 단위 시간당 발생되는 비트 수는 증가하게 됩니다.
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