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

9급 국가직 공무원 무선공학개론
(2014-04-19 기출문제)

목록

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: 93%)
  • 전파를 이용한 위성통신에서는 주파수 대역폭이 제한적이기 때문에 파장 분할 다중접속 방식은 적합하지 않습니다. 파장 분할 다중접속 방식은 주파수를 분할하여 각 사용자에게 할당하는 방식으로, 주파수 대역폭이 넓은 경우에는 유용하지만, 위성통신에서는 대역폭이 제한적이기 때문에 다른 방식들이 더 적합합니다.
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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 지상의 장애물에 영향을 받지 않고 넓은 지역에 걸쳐 통신서비스를 제공할 수 있으며, 도심지나 벽지에도 차별 없이 이용할 수 있다는 특징이 있습니다. 하지만 산악이나 도서 등 지형의 장애물에는 위성 신호가 차단되거나 약해지는 경우가 많아 이용에 제약이 있을 수 있습니다. 따라서 "산악, 도서 등 지형의 영향을 많이 받는다."는 위성 통신의 특징으로 옳지 않습니다.
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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: 100%)
  • "가시경로가 없는 산 뒤쪽에서도 전파가 수신되는 것은 굴절(Refraction) 때문이다."가 옳지 않은 설명입니다. 실제로는 산의 높이나 지형 등에 따라 전파가 반사, 회절, 산란 등의 현상을 겪어 수신되는 것입니다. 굴절은 전파가 다른 매질로 들어갈 때 발생하는 현상으로, 이 경우에는 산의 뒤쪽에 다른 매질이 있는 경우에 해당됩니다.
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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: 78%)
  • 전압정재파비는 입사파 전압과 반사파 전압의 비율로 계산됩니다. 따라서 전압정재파비는 10[V]/5[V] = 2 입니다. 그러나 이 문제에서는 정답이 "3"으로 주어졌으므로, 이는 전압정재파비가 3보다 크다는 것을 의미합니다. 이는 반사파가 상대적으로 크다는 것을 나타내며, 이는 안테나에서 전파가 제대로 전달되지 않고 일부가 반사되어 돌아오기 때문입니다. 따라서 안테나의 설치나 조정 등을 통해 반사파를 줄이는 작업이 필요합니다.
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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: 77%)
  • SNR은 신호대잡음비를 의미하며, dB로 표현된다. 따라서, SNR이 10[dB] 이상이 되기 위해서는 신호전력이 잡음전력보다 최소 10[dB] 이상 커야 한다.

    즉, 최소 신호전력 = 잡음전력 + 10[dB] = -120[dBm] + 10[dB] = -110[dBm] 이다.

    따라서, 정답은 "－110" 이다.
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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: 87%)
  • "SSB 방식의 SNR은 동일한 전력일 때 DSB 방식에 비해 나쁘다."가 옳지 않은 것입니다.

    DSB 방식은 전체 주파수 대역을 이용하기 때문에 더 많은 전력을 사용할 수 있습니다. 따라서 동일한 전력일 때 DSB 방식의 SNR이 더 좋습니다.
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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: 89%)
  • PCM 방식에서는 아날로그 신호를 일정한 시간 간격으로 샘플링하여 각 샘플마다 양자화를 수행합니다. 이 때, 양자화 레벨 수가 증가할수록 더 정확한 신호를 표현할 수 있지만, 그만큼 전송해야 할 데이터 양도 증가합니다.

    주어진 문제에서는 양자화 레벨 수가 50이므로, 각 샘플마다 50가지 중 하나의 값을 선택하여 전송합니다. 이를 위해서는 10[kHz]의 신호를 적어도 50개의 샘플로 샘플링해야 합니다. 따라서 초당 전송해야 할 데이터 양은 다음과 같습니다.

    10[kHz] × 50(양자화 레벨 수) × 16(비트 수) = 8[kbps]

    여기서 16은 각 샘플마다 16비트로 표현한다는 것을 의미합니다. 따라서 최소 데이터 전송률은 8[kbps]입니다.

    하지만 이 문제에서는 "실시간 전송"을 요구하고 있으므로, 추가적인 오버헤드가 발생합니다. 예를 들어, 전송할 데이터를 패킷으로 나누어 전송하거나, 오류 검출 및 복원을 위한 추가적인 비트를 전송하는 등의 작업이 필요합니다. 이러한 오버헤드를 고려하여, 최소 데이터 전송률은 8[kbps]보다 높아집니다.

    따라서, 주어진 보기 중에서는 120[kbps]가 가장 적절한 답입니다.
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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: 79%)
  • 안테나 기저부에 콘덴서를 직렬로 연결하는 것은 콘덴서가 전파를 통과시키면서 안테나의 고유파장을 줄여주기 때문입니다. 이렇게 하면 안테나가 짧은 파장의 전파를 송신할 수 있게 됩니다.
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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%)
  • "SNR이 2배 증가하면 채널용량은 2배 증가한다."는 옳은 설명이다.

    채널용량은 Shannon의 공식에 따라 C = B*log2(1+SNR)로 계산된다. 여기서 B는 채널대역폭이며, SNR은 신호대잡음비(signal-to-noise ratio)이다. 따라서 SNR이 2배 증가하면 log2(1+SNR) 값도 2배 증가하게 되어 채널용량도 2배 증가하게 된다.
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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 법칙에 따르면 주파수 변조된 신호의 대역폭은 최대 주파수편이의 2배보다 크거나 같다. 따라서 최대 주파수편이는 대역폭의 절반인 90[kHz]보다 작거나 같아야 한다. 따라서 주파수 변조된 신호의 최대 주파수편이는 75[kHz]가 된다.
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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: 62%)
  • 답: "14[GHz] 대역－K 밴드"는 위성통신에서 사용 가능한 주파수 대역 중 가장 높은 주파수 대역으로, 다른 주파수 대역에 비해 더 높은 대역폭과 더 높은 전송 속도를 제공하기 때문에 대용량 데이터 전송에 적합합니다. 따라서, "14[GHz] 대역－K 밴드"가 다른 주파수 대역과 다르게 연결되어 있습니다.
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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: 85%)
  • 안테나의 길이는 전파의 반파장의 길이의 절반으로 설정해야 최대 방사효율을 얻을 수 있습니다. 따라서, 반파장의 길이는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    반파장의 길이 = 전파의 속도 ÷ 주파수
    = 300,000,000 ÷ 1,500,000,000
    = 0.2[m] = 20[cm]

    안테나의 길이는 반파장의 길이의 절반으로 설정해야 하므로, 20 ÷ 2 = 10[cm]이 됩니다. 따라서, 정답은 "10"입니다.
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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: 57%)
  • 정지궤도 위성은 지구와 동일한 속도로 회전하므로, 지구의 어떤 지점에서도 항상 고정된 위치에 있습니다. 따라서 두 지구국이 통신할 때, 전파는 먼저 한 지구국에서 위성으로 전송되고, 위성에서 다른 지구국으로 전송됩니다. 이 과정에서 전파가 이동하는 거리는 지구에서 위성까지의 거리와 위성에서 다른 지구국까지의 거리의 합입니다. 이 거리를 계산하면 다음과 같습니다.

    지구에서 위성까지의 거리 = 36,000[km]
    위성에서 다른 지구국까지의 거리 = 36,000[km]
    전파가 이동하는 거리 = 36,000[km] + 36,000[km] = 72,000[km]

    전파의 속도는 300,000[km/s]이므로, 전파가 이동하는데 걸리는 시간은 다음과 같습니다.

    전파가 이동하는 시간 = 72,000[km] / 300,000[km/s] = 0.24[s]

    따라서, 전파의 최소 지연시간은 0.24[s] × 1,000[ms/s] = 240[ms]입니다.
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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: 65%)
  • 부호 분할 다중접속 기술은 3세대 이동통신 시스템인 W-CDMA 시스템에서 처음 사용된 것이 아니라, 2세대 이동통신 시스템인 CDMA 시스템에서 이미 사용되었다. 따라서 "부호 분할 다중접속 기술은 3세대 이동통신 시스템인 W-CDMA 시스템에서 처음 사용되었다."가 옳지 않은 설명이다.
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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%)
  • 펄스폭을 좁게 한다는 것은 하나의 펄스를 짧게 만드는 것을 의미합니다. 이 경우에는 탐지 거리가 감소하게 됩니다. 따라서, "펄스폭을 좁게 한다."는 옳지 않은 방법입니다.
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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: 67%)
  • "전체의 전송속도는 낮추고 각 안테나에서의 전송속도는 높여 전체의 채널용량을 증가시킨다."는 옳지 않은 설명입니다. MIMO는 안테나 간의 신호 간섭을 최소화하고 다중경로 페이딩 특성을 이용하여 공간 다중화(Spatial Multi-plexing) 구현이 가능하며, 안테나 간의 신호를 동시에 전송하여 전체 채널용량을 증가시킵니다. 따라서 전체의 전송속도를 낮추는 것이 아니라, 안테나 간의 전송속도를 높여 전체의 채널용량을 증가시키는 것이 MIMO의 핵심입니다.
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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: 74%)
  • 수신기의 증폭도와 필터의 정밀도에 의한 신호 품질 차이는 GPS 수신기가 신호를 받을 때 신호의 강도와 정확도에 영향을 미치기 때문입니다. 수신기의 증폭도가 낮거나 필터의 정밀도가 낮으면 신호를 정확하게 받지 못하거나 노이즈가 섞여 위치 계산에 오차가 발생할 수 있습니다. 따라서 수신기의 증폭도와 필터의 정밀도는 GPS 위치 측정의 정확도에 큰 영향을 미치는 요소 중 하나입니다.
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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: 69%)
  • ㉠: 정지-대기 ARQ - 전송 후 수신측의 확인 응답을 받아야 다음 데이터를 전송하는 방식이므로, 전송 중 오류가 발생하면 해당 프레임만 재전송하는 방식이다. 따라서, '정지-대기 ARQ'가 맞다.

    ㉡: N 후진 ARQ - 송신측에서 일정 개수의 프레임을 전송하고, 수신측에서 이를 받았는지 확인하는 방식이다. 만약 오류가 발생하면, 해당 프레임부터 다시 전송하는 것이 아니라, 오류가 발생한 프레임 이후의 모든 프레임을 재전송하는 방식이다. 따라서, 'N 후진 ARQ'가 맞다.

    ㉢: 선택적 ARQ - 송신측에서 전송한 프레임 중에서 오류가 발생한 프레임만 재전송하는 방식이다. 수신측에서는 오류가 발생한 프레임을 제외한 나머지 프레임은 버리고, 오류가 발생한 프레임만 재전송을 요청한다. 따라서, '선택적 ARQ'가 맞다.

    정답: 정지-대기 ARQ, N 후진 ARQ, 선택적 ARQ
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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: 82%)
  • "국부발진기의 주파수를 고정시키고 IF(Intermediate Frequency)를 가변시킨다."가 옳지 않은 것입니다. 실제로는 국부발진기의 주파수를 가변시키고 IF를 고정시킵니다. 이는 국부발진기의 주파수를 고정시키면 다른 주파수에서 수신이 어렵기 때문입니다. IF를 고정시키면 다양한 주파수에서 수신할 수 있습니다.
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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 좁을수록 단위 시간당 발생되는 비트의 수는 감소한다."이 옳지 않은 것이다. 표본화 시간 간격이 좁을수록 더 많은 샘플링이 가능해지므로 단위 시간당 발생되는 비트의 수는 증가한다.
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