9급 국가직 공무원 무선공학개론 필기 기출문제복원 (2021-04-17)

9급 국가직 공무원 무선공학개론
(2021-04-17 기출문제)

목록

1. 전리층에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 장파(LF)는 전리층에 반사된다.
  2. 전리층은 높이에 따라 D, E, F층 등으로 구분된다.
  3. 전리층은 지상 10,000[km]에 위치한다.
  4. 초단파(VHF)는 전리층을 통과한다.
(정답률: 39%)
  • 전리층은 지상 10,000[km]에 위치하지 않는다. 전리층은 대기권 상층에 위치하며, 높이에 따라 D, E, F층 등으로 구분된다. 이는 지구 대기권의 구성과 관련이 있다.
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2. 통신 시스템의 잡음에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 잡음지수(noise figure)는 부품이나 시스템에 의하여 잡음이 얼마나 증가되는가를 나타내는 지수로 클수록 좋은 값이다.
  2. 랜덤 잡음은 예측 가능하도록 결정된 신호가 아닌 무작위 신호이다.
  3. 가우시안 잡음은 진폭이 가우시안 확률밀도함수를 갖는다.
  4. 백색 가우시안 잡음은 모든 주파수 대역에서 균일한 전력밀도를 갖는다.
(정답률: 79%)
  • 잡음지수(noise figure)는 클수록 좋은 값이 아니라 작을수록 좋은 값입니다. 작은 잡음지수는 부품이나 시스템에서 잡음이 적게 증폭되는 것을 의미합니다.
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3. 2.4[GHz] 대역의 주파수를 사용하지 않는 무선랜 표준은?

  1. IEEE 802.11a
  2. IEEE 802.11b
  3. IEEE 802.11g
  4. IEEE 802.11n
(정답률: 59%)
  • IEEE 802.11a는 5GHz 대역을 사용하고, 나머지 표준들은 2.4GHz 대역을 사용하기 때문에 2.4GHz 대역을 사용하지 않는 무선랜 표준입니다.
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4. 진폭편이변조(ASK, amplitude shift keying) 방식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 전송하고자 하는 정보 데이터에 따라 신호의 세기를 변화시킨다.
  2. 수신기는 심볼 구간 동안 주파수의 변화를 찾기 때문에 전압 스파크의 영향을 받지 않는다.
  3. OOK(on-off keying)는 ASK의 일종으로 이진 데이터 중 하나를 0[V] 전압으로 표현한다.
  4. 수신기에서는 정합필터를 이용하는 동기식 복조와 포락선 검파를 이용하는 비동기식 복조가 모두 가능하다.
(정답률: 67%)
  • "수신기는 심볼 구간 동안 주파수의 변화를 찾기 때문에 전압 스파크의 영향을 받지 않는다."가 옳지 않은 것은, ASK 방식에서는 전압의 변화로 정보를 전송하기 때문에 전압 스파크와 같은 외부 잡음이나 간섭이 전송된 신호에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 수신기에서는 이러한 잡음과 간섭을 최소화하기 위해 필터링 등의 방법을 사용합니다.
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5. 지그비(Zigbee)와 블루투스(Bluetooth)의 표준에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 지그비는 변조 방식으로 DSSS(direct sequence spread spectrum) 방식을 사용한다.
  2. 지그비는 다중접속 방식으로 CSMA-CA(carrier sense multiple access-collision avoidance) 방식을 사용한다.
  3. 블루투스는 변조 방식으로 FHSS(frequency hopping spread spectrum) 방식을 사용한다.
  4. 블루투스는 다중접속 방식으로 CDMA(code division multiple access) 방식을 사용한다.
(정답률: 42%)
  • 정답은 "블루투스는 다중접속 방식으로 CDMA(code division multiple access) 방식을 사용한다."입니다. 이유는 블루투스는 FHSS 방식을 사용하며, CDMA 방식은 다중접속을 위한 기술 중 하나입니다.
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6. 대역폭이 200[kHz]인 채널에 대하여 신호 대 잡음비(SNR, signal-to-noise ratio)가 11.76[dB]인 경우, 이 채널을 통하여 오류 없이 전송할 수 있는 최대 용량[kbps]은? (단, 101.176＝15.0이다)

  1. 600
  2. 800
  3. 1,000
  4. 1,200
(정답률: 66%)
  • 최대 전송 용량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    최대 전송 용량 = 대역폭 x 로그2(1 + SNR)

    여기서 대역폭은 200[kHz], SNR은 11.76[dB]이므로,

    최대 전송 용량 = 200 x 로그2(1 + 15.0) = 800[kbps]

    따라서, 정답은 "800"입니다.
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7. 대역폭이 2[kHz]인 신호를 변조지수 2.5가 되도록 주파수 변조하였다. 카슨(Carson)의 법칙을 적용할 때, 변조된 신호의 대역폭[kHz]과 최대 주파수 편이[kHz]는?

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 22%)
  • 카슨의 법칙에 따르면, 주파수 변조된 신호의 대역폭은 변조 지수 m과 원래 신호의 대역폭 Wb를 이용하여 다음과 같이 계산할 수 있다.

    변조된 신호의 대역폭 = 2(m+1)Wb

    여기서 변조 지수 m은 2.5이고, 원래 신호의 대역폭 Wb는 2kHz이므로,

    변조된 신호의 대역폭 = 2(2.5+1)×2kHz = 15kHz

    최대 주파수 편이는 변조된 신호의 대역폭의 절반인 7.5kHz이다.

    따라서 정답은 "③"이다.
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8. 정보신호 m(t) = 5cos(10πt)를 반송파 10cos(100πt)로 반송파 전송 양측파대 변조(DSB-TC) 할 때, 변조지수와 상측파대 신호의 주파수[Hz]는?

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 72%)
  • 변조지수는 m(t)의 최대 진폭을 반송파의 진폭으로 나눈 값이므로, A = 5, Ac = 10 일 때, 변조지수는 0.5가 된다. 상측파의 주파수는 변조된 신호의 주파수 스펙트럼에서 m(t)의 주파수 성분이 반영된 부분이므로, 100π - 10π = 90π Hz가 된다. 따라서 정답은 "③"이다.
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9. 디지털 펄스의 기저대역(baseband) 전송 방식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 심볼 길이는 모두 동일하다)

  1. RZ(return-to-zero) 펄스는 NRZ(non-return-to-zero) 펄스에 비해 대역폭이 넓다.
  2. 펄스 변조된 신호에 직류성분이 존재하면 중계기 등에서 교류정합을 사용할 때 파형 왜곡이 발생할 수 있다.
  3. 단극성 NRZ 신호는 직류성분을 가지는 특징이 있다.
  4. 맨체스터 펄스는 직류성분이 없고 자체동기(self-synchronization) 특성을 가지며 대역폭이 작은 장점이 있다.
(정답률: 50%)
  • "단극성 NRZ 신호는 직류성분을 가지는 특징이 있다."는 옳지 않은 설명입니다. NRZ 신호는 직류성분을 가지지 않습니다.
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10. 북미지역 PCM기반 T1 다중화 시스템에서는 음성 1채널을 4[kHz]로 대역 제한하고, 표본 당 8[bit]로 부호화한다. 음성 1채널과 24채널 시분할다중화 프레임의 전송률[kbps]은 각각 얼마인가?

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 44%)
  • 음성 1채널의 전송률은 다음과 같다.

    전송률 = 샘플링 주파수 × 양자화 비트 수 = 4[kHz] × 8[bit] = 32[kbps]

    24채널 시분할다중화 프레임의 전송률은 다음과 같다.

    전송률 = 24 × 32[kbps] = 768[kbps]

    따라서 정답은 "④"이다.
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11. 고이득 특성을 가지고 점대점 위성통신을 위해 사용되는 반사경(reflector) 안테나로 옳은 것은?

  1. 다이폴(dipole) 안테나
  2. 파라볼라(parabola) 안테나
  3. 야기-우다(Yagi-Uda) 안테나
  4. 루프(loop) 안테나
(정답률: 48%)
  • 파라볼라 안테나는 고이득 특성을 가지고 점대점 위성통신을 위해 사용되는 반사경 안테나입니다. 파라볼라 안테나는 반사경의 형태가 파라볼라로 되어 있어, 수직으로 입사하는 전파를 반사하여 하나의 점으로 집중시키는 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성으로 인해 파라볼라 안테나는 장거리 통신에 적합하며, 위성통신에서도 많이 사용됩니다.
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12. 슈퍼헤테로다인 수신기에서 입력신호가 통과하는 순서대로 나열한 것은?

  1. RF 증폭기→혼합기→포락선 검파기→IF 증폭기
  2. RF 증폭기→IF 증폭기→포락선 검파기→혼합기
  3. RF 증폭기→IF 증폭기→혼합기→포락선 검파기
  4. RF 증폭기→혼합기→IF 증폭기→포락선 검파기
(정답률: 57%)
  • 슈퍼헤테로다인 수신기에서는 먼저 입력된 고주파 신호를 RF 증폭기에서 증폭시킨 후, 혼합기에서 LO 신호와 혼합하여 IF 신호로 변환합니다. 이후 IF 증폭기에서 IF 신호를 증폭시키고, 포락선 검파기에서 신호를 검출합니다. 따라서 입력신호가 통과하는 순서는 "RF 증폭기→혼합기→IF 증폭기→포락선 검파기" 입니다.
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13. OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 이동통신에서는 5G 통신부터 적용되고 있다.
  2. 전송채널의 영향에 의한 심볼 간 간섭을 피하기 위해 시간영역의 보호구간이 필요하다.
  3. 다수 부반송파 신호를 변복조하기 위하여 고속 푸리에변환(FFT, fast Fourier transform) 알고리즘을 이용한다.
  4. 단일반송파 변조방식에 비해 다중경로 페이딩에 강인한 특성이 있다.
(정답률: 61%)
  • "이동통신에서는 5G 통신부터 적용되고 있다."가 옳지 않은 것이다. OFDM은 이미 4G LTE에서 사용되고 있으며, 5G에서도 계속 사용될 예정이다. OFDM은 다수 부반송파 신호를 변복조하기 위해 고속 푸리에변환(FFT, fast Fourier transform) 알고리즘을 이용하며, 전송채널의 영향에 의한 심볼 간 간섭을 피하기 위해 시간영역의 보호구간이 필요하다. 또한, OFDM은 단일반송파 변조방식에 비해 다중경로 페이딩에 강인한 특성이 있다.
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14. 안테나의 최대 지향성이 10[dB]이고 방사효율이 60[%]일 때 안테나의 이득[dB]은? (단, log102＝0.3, log103＝0.5이다)

  1. 8
  2. 6
  3. 4
  4. 10
(정답률: 38%)
  • 안테나의 이득은 최대 지향성과 방사효율의 곱으로 구할 수 있다.

    최대 지향성이 10[dB]이므로, 이는 10^(10/10) = 10^1 = 10배가 되는 것이다.

    방사효율이 60[%]이므로, 이는 0.6배가 되는 것이다.

    따라서 안테나의 이득은 10 × 0.6 = 6이 된다.

    하지만 이 문제에서는 이득을 dB로 표시해야 하므로, 10log106 ≈ 7.78[dB]이 된다.

    따라서 보기에서 정답이 "8"인 이유는, 가장 가까운 정수로 반올림하여 표시한 것이기 때문이다.
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15. 자유공간에서 동작하는 레이더 시스템의 송신출력이 10[kW]일 때 탐지거리가 2[km]라면, 송신출력을 20[kW]로 증가시킬 경우의 탐지거리[km]는? (단, 레이더 시스템 및 전파 환경은 모두 동일하다)

  1. 2
  2. 2 × √2
  4. 4
(정답률: 32%)
  • 레이더 시스템에서 탐지거리는 송신출력과 수신기 감도, 대기 상태 등에 영향을 받는데, 이 문제에서는 레이더 시스템 및 전파 환경이 모두 동일하다고 가정하고 있다. 따라서 송신출력이 20[kW]가 되면, 송신출력이 10[kW]일 때와 비교하여 2배가 증가하게 된다.

    레이더 시스템에서 탐지거리는 송신출력과 수신기 감도, 대기 상태 등에 비례한다. 따라서 송신출력이 2배가 증가하면, 탐지거리도 2배가 증가하게 된다. 따라서 송신출력이 20[kW]일 때의 탐지거리는 2 × 2[km] = 4[km]이 된다.

    따라서 정답은 "4"이다.
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16. 다음과 같은 변수를 갖는 디지털 위성통신에서 요구되는 비트에너지 대 잡음전력밀도(Eb/N0)q가 10.0[dB]일 때, 수신된 비트에너지 대 잡음전력밀도(Eb/N0)r와 (Eb/N0)q의 차이인 링크마진(link margin)[dB]은? (단, log102＝0.3이고, 주어진 변수 외의 영향은 고려하지 않는다)

  1. 9.5
  2. 10
  3. 10.5
  4. 11
(정답률: 20%)
  • 주어진 식에서 (Eb/N0)r은 (Eb/N0)q에 링크마진을 더한 값이다. 따라서 (Eb/N0)r = (Eb/N0)q + 링크마진 이 성립한다. 이를 식으로 나타내면, 링크마진 = (Eb/N0)r - (Eb/N0)q 이다. 따라서 링크마진은 10.0[dB] - (C/N0)r 이다. 주어진 식에서 C/N0 = 10.0[dB] 이므로, 링크마진은 9.5[dB] 이다. 따라서 정답은 "9.5" 이다.
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17. 다음 신호 s(t)를 3개의 정규직교신호 ø1(t), ø2(t), ø3(t)를 사용하여 s(t) = s1ø1(t) + s2ø2(t) + s3ø3(t) 로 나타낼 때 신호 벡터 (s1, s2, s3)는?

  1. (1, 0, 0)
  2. (1, 1, 0)
(정답률: 44%)
  • 주어진 신호 s(t)를 3개의 정규직교신호 ø1(t), ø2(t), ø3(t)를 사용하여 나타내는 것은 Karhunen-Loeve 변환(KLT)을 수행하는 것과 같습니다. KLT는 주어진 신호를 가장 잘 표현하는 기저함수를 찾는 것으로, 이 기저함수는 정규직교하는 성질을 가지고 있습니다. 따라서, 주어진 신호를 표현하는 기저함수인 ø1(t), ø2(t), ø3(t)는 정규직교하는 성질을 가지고 있습니다.

    주어진 신호 s(t)를 ø1(t), ø2(t), ø3(t)로 나타내면 다음과 같습니다.

    s(t) = 2ø1(t) + 2ø2(t) + 2ø3(t)

    따라서, 신호 벡터 (s1, s2, s3)는 (2, 2, 2)이 됩니다.

    따라서, 정답은 ""입니다.
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18. 정보신호 s(t)를 반송파 Acos(ωct)로 변조할 때, 변조 방식에 따른 신호형식으로 옳지 않은 것은? (단, Kf와 Kp는 양의 상수, A는 반송파 진폭, ωc는 반송파 각주파수이다)

  1. 반송파 전송 양측파대 변조(DSB-TC): [A+s(t)]cos(ωct)
  2. 반송파 억압 양측파대 변조(DSB-SC): As(t)cos(ωct)+cos(ωct)
  3. 주파수 변조(FM):
  4. 위상 변조(PM): Acos[ωct + Kps(t)]
(정답률: 63%)
  • 정답은 "반송파 전송 양측파대 변조(DSB-TC): [A+s(t)]cos(ωct)"입니다.

    반송파 전송 양측파대 변조(DSB-TC)에서는 정보신호 s(t)를 직접 반송파에 더해주기 때문에 변조된 신호는 [A+s(t)]cos(ωct) 형태를 가집니다. 따라서 이 보기는 옳은 형식입니다.

    반송파 억압 양측파대 변조(DSB-SC)에서는 정보신호 s(t)를 반송파에 곱해주기 때문에 변조된 신호는 As(t)cos(ωct)+cos(ωct) 형태를 가집니다. 이는 옳은 형식입니다.

    주파수 변조(FM)에서는 정보신호 s(t)가 주파수 변조 계수 Kf에 비례하여 변조됩니다. 따라서 변조된 신호는 cos[ωct + Kf∫s(τ)dτ] 형태를 가집니다. 이는 옳은 형식입니다.

    위상 변조(PM)에서는 정보신호 s(t)가 위상 변조 계수 Kp에 비례하여 변조됩니다. 따라서 변조된 신호는 Acos[ωct + Kps(t)] 형태를 가집니다. 이는 옳은 형식입니다.
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19. 자유공간에서 주파수가 f1=30[kHz]인 신호를 변조하지 않고 전송하는 경우와 이를 변조하여 f2=1[GHz]로 전송하는 경우, 반파장 다이폴 안테나를 사용할 때 안테나의 길이[m]는 각각 얼마인가? (단, 신호의 전파속도는 3×108[m/s]이다)

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 46%)
  • 자유공간에서 전파의 속도는 주파수와 무관하므로, 주파수가 f1=30[kHz]인 신호를 전송할 때의 안테나 길이는 다음과 같다.

    λ = c / f1 = 3×108 / 30×103 = 10,000[m]

    반면, 주파수가 f2=1[GHz]인 신호를 전송할 때의 안테나 길이는 다음과 같다.

    λ = c / f2 = 3×108 / 1×109 = 0.3[m]

    따라서, 주파수가 f1=30[kHz]인 신호를 변조하지 않고 전송하는 경우 안테나의 길이는 10,000[m]이고, 이를 변조하여 f2=1[GHz]로 전송하는 경우 안테나의 길이는 0.3[m]이다.

    정답은 "②"이다.
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20. 자유공간에서 2.5[km] 떨어진 송수신기가 주파수 1[GHz]인 신호로 통신할 때 경로손실[dB]은? (단, 신호의 전파속도는 3×108[m/s]이고, π＝3.0이다)

  1. 20
  2. 40
  3. 80
  4. 100
(정답률: 36%)
  • 경로손실은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    경로손실[dB] = 20log10(4πd/λ)

    여기서 d는 거리, λ는 파장입니다. 주파수 1[GHz]는 파장 0.3[m]에 해당합니다.

    따라서, d = 2.5[km] = 2500[m], λ = 0.3[m] 이므로,

    경로손실[dB] = 20log10(4π×2500/0.3) ≈ 100

    따라서, 정답은 "100"입니다.
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