9급 국가직 공무원 무선공학개론 필기 기출문제복원 (2020-07-11)

9급 국가직 공무원 무선공학개론 2020-07-11 필기 기출문제 해설

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9급 국가직 공무원 무선공학개론
(2020-07-11 기출문제)

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1과목: 과목 구분 없음

1. FM에서 기저대역 신호의 대역폭이 100[kHz]이고 최대 주파수편이(frequency deviation)가 75[kHz]일 때, 카슨(Carson) 법칙에 의한 대역폭[kHz]은?

  1. 250
  2. 300
  3. 350
  4. 400
(정답률: 74%)
  • 카슨의 법칙은 FM 변조 신호의 대역폭을 근사적으로 계산하는 공식으로, 최대 주파수 편이와 기저대역 신호 대역폭의 합에 2를 곱하여 구합니다.
    ① [기본 공식] $BW = 2(\Delta f + f_m)$
    ② [숫자 대입] $BW = 2(75 + 100)$
    ③ [최종 결과] $BW = 350$
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2. 저궤도 위성을 정지궤도 위성과 비교한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 핸드오버 복잡도가 정지궤도 위성에 비해 높다.
  2. 신호 송수신 지연 시간이 정지궤도 위성에 비해 짧다.
  3. 예상 수명이 정지궤도 위성에 비해 길다.
  4. 서비스를 위한 위성의 수가 정지궤도 위성에 비해 많다.
(정답률: 57%)
  • 저궤도 위성은 정지궤도 위성보다 고도가 낮아 전파 지연이 짧고 필요한 위성 수가 많으며, 빠른 이동 속도로 인해 핸드오버가 빈번하게 발생합니다. 하지만 고도가 낮아 대기 마찰이 심하고 궤도 유지를 위한 연료 소모가 많아 예상 수명은 정지궤도 위성보다 짧습니다.

    오답 노트
    핸드오버 복잡도가 높다: 빠른 이동성으로 인해 빈번한 전환 필요
    지연 시간이 짧다: 고도가 낮아 전송 거리 단축
    위성 수가 많다: 커버리지가 좁아 다수의 위성 필요
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3. 무선통신 시스템에서 송신전력이 100[W]이고 수신전력이 0.1[mW]이면, 채널에서의 경로손실[dB]은? (단, 시스템에 의한 손실은 무시한다)

  1. 40
  2. 60
  3. 80
  4. 100
(정답률: 72%)
  • 경로손실은 송신전력과 수신전력의 비를 데시벨(dB) 단위로 나타낸 값입니다.
    ① [기본 공식] $L = 10 \log_{10} \frac{P_{tx}}{P_{rx}}$
    ② [숫자 대입] $L = 10 \log_{10} \frac{100}{0.0001}$
    ③ [최종 결과] $L = 60$
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4. 낮은 주파수의 기저대역 신호를 멀리 보내기 위해 반송파의 진폭이나 주파수 또는 위상에 신호를 실어 보내는 기법은?

  1. 포매팅
  2. 소스코딩
  3. 변조
  4. 채널코딩
(정답률: 89%)
  • 기저대역의 저주파 신호를 효율적으로 전송하기 위해 고주파인 반송파의 진폭, 주파수, 위상 중 하나를 변화시켜 신호를 싣는 과정을 변조라고 합니다.
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5. 다음 그림에서 위성으로부터 가장 먼 지구국까지의 거리(d)는? (단, R는 지구의 반지름, h는 위성의 고도, β는 중앙각, θ는 지구국의 최소 앙각이며 0°＜θ＜90°이다)

(정답률: 32%)
  • 삼각형의 사인 법칙을 이용하여 위성과 지구국 사이의 거리 $d$를 구할 수 있습니다. 위성, 지구 중심, 지구국이 이루는 삼각형에서 각 변의 길이와 마주보는 각의 사인 값의 비율은 일정합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{d}{\sin \beta} = \frac{R}{\sin \alpha}$
    ② [숫자 대입] $d = \frac{R \sin \beta}{\sin \alpha}$
    ③ [최종 결과]
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6. 위성통신에서 사용되는 주파수 대역에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 상향 링크와 하향 링크의 대역을 분리해 양방향 통신이 가능하다.
  2. 전리층에서 반사나 흡수가 문제되지 않는 대역을 사용한다.
  3. 정지궤도 위성에서는 도플러 천이 특성이 거의 나타나지 않는다.
  4. 일반적으로 지구국보다 위성이 높은 주파수로 신호를 송출한다.
(정답률: 50%)
  • 위성통신에서는 일반적으로 전송 손실을 줄이고 안테나 크기를 최적화하기 위해, 위성에서 지구국으로 보내는 하향 링크 주파수를 지구국에서 위성으로 보내는 상향 링크 주파수보다 낮게 설정합니다.
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7. 어떤 현악기가 낼 수 있는 소리의 최대 주파수가 5[kHz]이다. 이 악기로 3분 20초 동안 연주된 곡을 에일리어싱(aliasing)이 발생하지 않도록 표본화하고, 각 표본을 16비트로 변환하여 저장할 때 필요한 최소 데이터 용량[MByte]은?

  1. 3
  2. 4
  3. 5
  4. 6
(정답률: 62%)
  • 나이퀴스트 표본화 정리에 따라 에일리어싱을 방지하기 위한 최소 표본화 주파수는 최대 주파수의 2배여야 하며, 전체 데이터 용량은 표본화 주파수, 시간, 양자화 비트수의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $Capacity = f_s \times t \times n$
    ② [숫자 대입] $Capacity = (5 \times 10^3 \times 2) \times (3 \times 60 + 20) \times 16$
    ③ [최종 결과] $Capacity = 4\text{ MByte}$
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8. 자유공간에서 전파되는 전자파에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 전자파가 전파되는 도중 장애물을 만나 반사, 회절, 산란 등에 의해 분산되고, 이 분산된 신호들 중 두 개 이상이 서로 다른 경로를 통하여 수신기에 도달하는 현상을 다중경로 페이딩(multipath fading)이라 한다.
  2. 이동하는 송수신기의 상대적인 방향에 따라 수신 주파수가 변하는 현상을 도플러 효과라고 한다.
  3. 전계가 시간적으로 변화하면 그 주위에는 자계의 회전이 생긴다.
  4. 안테나에서 방사된 전파는 항상 지표면과 수평 방향으로 진행한다.
(정답률: 65%)
  • 안테나에서 방사된 전파는 지표면과 수평으로만 진행하는 것이 아니라, 안테나의 지향 특성과 전파 경로에 따라 다양한 각도로 방사 및 전파됩니다.
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9. 레이더에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 표적까지의 거리는 신호가 표적에 도달하고 귀환하는 데 걸린 시간으로 구할 수 있다.
  2. 표적의 방향은 귀환신호의 도착 각도로 구할 수 있다.
  3. 표적의 방향을 찾기 위하여 일반적으로 광대역 지향성 안테나를 사용한다.
  4. 표적의 속도는 귀환신호에 발생된 도플러 천이로 구할 수 있다.
(정답률: 55%)
  • 레이더에서 표적의 방향을 정확히 탐지하기 위해서는 빔폭이 좁은 협대역 지향성 안테나를 사용하여 각도 분해능을 높여야 합니다.

    오답 노트
    광대역 지향성 안테나: 방향 탐지 효율 저하로 부적절함
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10. 반송파 전송 양측파대(DSB-TC) 변조방식에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 78%)
  • 반송파 전송 양측파대(DSB-TC) 방식은 반송파 성분을 그대로 전송하므로 전력 효율이 낮고, 대역폭은 메시지 신호 대역폭의 2배를 사용합니다.
    ㄱ. 반송파 성분이 포함되어 DSB-SC보다 전력 효율이 낮으므로 옳습니다.
    ㄷ. SSB는 대역폭이 메시지 신호와 같으므로, 그 2배인 DSB-TC가 더 넓은 대역폭을 사용하는 것이 맞습니다.

    오답 노트
    잔류측파대(VSB) 변조방식보다 좁은 채널 대역폭을 사용한다: VSB가 DSB-TC보다 대역폭을 더 좁게 사용함
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11. 10[ms] 동안 16-PSK 심벌 10개가 전송될 때, 보오율[baud]과 비트율[bps]은?(순서대로 보오율, 비트율)

  1. 1,000, 2,000
  2. 1,000, 4,000
  3. 2,000, 4,000
  4. 2,000, 8,000
(정답률: 66%)
  • 보오율은 초당 전송되는 심벌 수이며, 비트율은 보오율에 심벌당 비트 수($\log_2 M$)를 곱하여 계산합니다.
    보오율 계산:
    ① [기본 공식] $B = \frac{S}{t}$
    ② [숫자 대입] $B = \frac{10}{0.01}$
    ③ [최종 결과] $B = 1000$
    비트율 계산:
    ① [기본 공식] $R = B \times \log_2 M$
    ② [숫자 대입] $R = 1000 \times \log_2 16$
    ③ [최종 결과] $R = 4000$
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12. 위성으로부터 지구국으로 전파된 신호의 수신전력에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 수신 안테나의 이득에 비례한다.
  2. 송신 안테나의 이득에 비례한다.
  3. 송수신기 간 거리의 제곱에 비례한다.
  4. 신호 파장의 제곱에 비례한다.
(정답률: 50%)
  • 프리스(Friis) 전송 공식에 따르면 수신 전력은 송신 안테나 이득과 수신 안테나 이득, 파장의 제곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례합니다.

    오답 노트
    송수신기 간 거리의 제곱에 비례한다: 거리의 제곱에 반비례함
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13. 신호 의 순시 주파수[Hz]는?

  1. 100
  2. 200
  3. 100π
  4. 200π
(정답률: 78%)
  • 신호의 일반식 $x(t) = A \cos(2\pi ft + \phi)$에서 각주파수 $\omega = 2\pi f$ 관계를 이용하여 주파수를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $f = \frac{\omega}{2\pi}$
    ② [숫자 대입] $f = \frac{200\pi}{2\pi}$
    ③ [최종 결과] $f = 100$
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14. 코사인 함수로 표현되는 메시지 신호의 진폭이 4[V]이고 반송파의 진폭이 2[V]일 때, 상측 단측파대(SSB) 변조된 신호 진폭의 최댓값[V]은?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 37%)
  • 단측파대(SSB) 변조 신호의 진폭은 메시지 신호의 진폭과 반송파 진폭의 곱에 비례하며, 최댓값은 두 진폭의 곱의 절반으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $A_{max} = \frac{1}{2} A_m A_c$
    ② [숫자 대입] $A_{max} = \frac{1}{2} \times 4 \times 2$
    ③ [최종 결과] $A_{max} = 4$
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15. 차량의 속도를 측정하기 위해 10[GHz]에서 동작하는 레이더가 있다. 차량이 108[km/h]의 속도로 레이더에 일직선 방향으로 접근하고 있을 때, 레이더에서 측정된 도플러 천이[Hz]는? (단, 레이더 전파의 속도는 3×108[m/s]이다)

  1. 100
  2. 200
  3. 1,000
  4. 2,000
(정답률: 25%)
  • 레이더에서 타겟이 접근할 때 발생하는 도플러 천이 주파수는 송신 주파수, 타겟 속도, 전파 속도를 이용하여 계산합니다.
    먼저 속도 단위를 변환하면 $108\text{km/h} = 30\text{m/s}$ 입니다.
    $$\Delta f = \frac{2 v f_{0}}{c}$$
    $$\Delta f = \frac{2 \times 30 \times 10 \times 10^{9}}{3 \times 10^{8}}$$
    $$\Delta f = 2000$$
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16. 다음 정현파 s1(t)와 구형파 s2(t)가 혼합기에서 서로 곱해진 후 출력될 때, 출력 신호의 스펙트럼은? (단, T≪τ 이다)

(정답률: 42%)
  • 정현파 $s_{1}(t)$와 구형파 $s_{2}(t)$의 곱은 시간 영역에서의 곱셈이 주파수 영역에서는 컨볼루션(Convolution)으로 나타납니다. 정현파의 스펙트럼은 $f_{0}$와 $-f_{0}$에서 임펄스 형태로 나타나고, 구형파의 스펙트럼은 $\text{sinc}$ 함수 형태로 나타나므로, 결과적으로 $f_{0}$와 $-f_{0}$를 중심으로 $\text{sinc}$ 함수가 배치된 형태인 가 정답입니다.
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17. 지구 주위를 선회하는 인공위성에 적용된 케플러 법칙(Kepler's laws)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 위성의 궤도는 타원이며, 이때 지구는 한 초점에 위치한다.
  2. 위성과 지구 사이의 거리에 따라 위성의 속도는 달라진다.
  3. 위성의 궤도주기의 제곱은 타원 반장축의 세제곱에 반비례한다.
  4. 지구 중심과 위성을 잇는 가상적인 선은 같은 시간동안 같은 면적을 휩쓸고 지나간다.
(정답률: 58%)
  • 케플러 제3법칙에 따르면 위성의 궤도주기의 제곱은 타원 반장축의 세제곱에 비례합니다.
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18. 5G 이동통신시스템에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 모바일 환경에서 LTE보다 높은 데이터 전송률을 제공하여 UHD급 콘텐츠와 AR/VR 등의 실감 미디어서비스가 가능하다.
  2. 여러 서비스들이 요구하는 상이한 요구사항을 충족하기 위해 각 서비스별로 별도의 네트워크를 물리적으로 구축하여 서비스를 제공한다.
  3. 대량의 디바이스가 연결되는 초연결성 제공으로 IoT 인프라 구축이 가능하다.
  4. 초저지연 및 초신뢰성 제공으로 자율주행자동차 등의 서비스가 가능하다.
(정답률: 72%)
  • 5G 시스템은 물리적으로 별도의 네트워크를 구축하는 것이 아니라, 네트워크 슬라이싱(Network Slicing) 기술을 통해 하나의 물리적 네트워크를 가상화하여 서비스별 최적화된 논리적 네트워크를 제공합니다.
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19. 안테나에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 반전력빔폭(HPBW)은 전력이 주빔의 최댓값에 비해 절반이 되는 두 지점 사이의 각이다.
  2. 무손실 등방성 안테나를 상대이득의 기준 안테나로 사용한다.
  3. 안테나 이득은 최대 지향성과 방사효율의 곱이다.
  4. 실효등방성방사전력(EIRP)은 송신 안테나의 절대이득과 송신전력의 곱이다.
(정답률: 38%)
  • 상대이득의 기준 안테나로는 무손실 반파장 다이폴 안테나를 사용하며, 등방성 안테나는 절대이득의 기준 안테나로 사용됩니다.
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20. 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)이 발생하는 조건은?

  1. 지연 확산(delay spread) ＞ 심벌지속시간
  2. 지연 확산(delay spread) ＜ 심벌지속시간
  3. 최대 도플러 주파수 ＞ 심벌률
  4. 최대 도플러 주파수 ＜ 심벌률
(정답률: 67%)
  • 주파수 선택적 페이딩은 다중 경로로 인해 들어오는 신호들의 시간 차이인 지연 확산이 심벌 지속시간보다 클 때, 주파수 대역별로 서로 다른 감쇠가 일어나 발생합니다.
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