9급 국가직 공무원 무선공학개론 필기 기출문제복원 (2022-04-02)

9급 국가직 공무원 무선공학개론 2022-04-02 필기 기출문제 해설

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9급 국가직 공무원 무선공학개론
(2022-04-02 기출문제)

목록

1과목: 과목 구분 없음

1. 디지털 정보의 송수신 중 발생할 수 있는 오류를 검출하거나 정정하기 위해 사용하는 기술은?

  1. 변조
  2. 채널코딩
  3. 소스코딩
  4. 암호화
(정답률: 63%)
  • 디지털 데이터 전송 시 발생하는 오류를 검출하고 정정하기 위해 데이터에 중복 비트를 추가하는 기술을 채널코딩이라고 합니다.
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2. 레이더에서 펄스가 발사된 후 목표물에 반사되어 되돌아오기까지 총 2[ms]의 시간이 소요되었을 때, 레이더에서 목표물까지의 거리[km]는? (단, 레이더 전파의 속도는 3×108[m/s]이다.)

  1. 30
  2. 60
  3. 300
  4. 600
(정답률: 59%)
  • 전파가 왕복한 거리의 절반이 목표물까지의 거리입니다.
    ① [기본 공식] $D = \frac{v \times t}{2}$
    ② [숫자 대입] $D = \frac{(3 \times 10^8) \times (2 \times 10^{-3})}{2}$
    ③ [최종 결과] $D = 300$
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3. 대역폭이 15[kHz]인 정보신호를 최대 주파수 편이(frequency deviation)가 75[kHz]가 되도록 FM(frequency modulation) 변조했을 때, 변조된 신호의 대역폭[kHz]은? (단, 카슨(Carson)의 법칙을 적용한다.)

  1. 90
  2. 120
  3. 150
  4. 180
(정답률: 82%)
  • 카슨의 법칙을 이용하여 FM 변조 신호의 대역폭을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $BW = 2 \times (\Delta f + f_m)$
    ② [숫자 대입] $BW = 2 \times (75 + 15)$
    ③ [최종 결과] $BW = 180$
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4. 셀룰러 통신시스템에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 주파수 재사용 기술을 사용한다.
  2. 사용자 위치 추적 기술을 사용한다.
  3. 셀 반경을 크게 함으로써 시스템 사용자 용량을 증가시킬 수 있다.
  4. 셀 간을 이동하는 단말기에 끊김 없는 서비스를 제공하기 위하여 핸드오프(handoff) 기술이 필요하다.
(정답률: 85%)
  • 셀룰러 시스템에서 사용자 용량을 증가시키려면 셀 반경을 작게 하여 주파수 재사용 효율을 높여야 합니다.

    오답 노트
    주파수 재사용: 동일 주파수를 일정 거리 두고 반복 사용함
    위치 추적: 단말기의 현재 셀 위치를 파악함
    핸드오프: 셀 경계 이동 시 통신 끊김을 방지함
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5. 주파수 대역과 우리나라의 활용 분야가 잘못 짝 지어진 것은?

  1. LF(low frequency)－TV 방송
  2. VHF(very high frequency)－FM 방송
  3. UHF(ultra high frequency)－이동통신
  4. SHF(super high frequency)－위성통신
(정답률: 80%)
  • LF(low frequency)는 주로 해상 및 항공 항법, 장거리 통신에 사용되며, TV 방송은 주로 VHF나 UHF 대역을 사용합니다.
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6. 이동통신에서 사용하는 FDD(frequency division duplex)와 TDD(time division duplex) 방식에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. FDD는 기지국의 송수신 주파수 채널을 분리하지 않는다.
  2. FDD는 상향 링크와 하향 링크의 주파수 대역폭을 비대칭으로 설계한다.
  3. TDD는 상향 링크와 하향 링크 간 보호 주파수 대역이 필요하므로 주파수 효율성이 떨어진다.
  4. TDD는 송수신기 간에 시각을 동기시켜야 한다.
(정답률: 56%)
  • TDD(시분할 쌍방향 전송) 방식은 동일한 주파수 대역을 시간축으로 나누어 송수신하므로, 송신과 수신 시점이 정확히 일치해야 하는 엄격한 시각 동기화가 필수적입니다.

    오답 노트
    FDD 주파수 분리: 송수신 주파수 채널을 반드시 분리함
    FDD 대역폭: 일반적으로 상하향 대역폭을 대칭적으로 설계함
    TDD 주파수 효율: 보호 대역이 필요 없는 대신 가드 타임(Guard Time)이 필요함
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7. 위상속도가 2×108[m/s]인 무손실 전송선로의 단위 길이당 등가 인덕턴스가 1[μH/m]일 때, 단위 길이당 등가 커패시턴스[pF/m]는?

  1. 15
  2. 20
  3. 25
  4. 30
(정답률: 41%)
  • 무손실 전송선로에서 위상속도는 단위 길이당 인덕턴스와 커패시턴스의 곱의 역수의 제곱근으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $v = \frac{1}{\sqrt{LC}}$
    ② [숫자 대입] $2 \times 10^{8} = \frac{1}{\sqrt{1 \times 10^{-6} \times C}}$
    ③ [최종 결과] $C = 25 \text{ pF/m}$
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8. 무선이동통신의 채널 환경에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 자유공간에서 송수신기 사이의 경로손실은 거리의 제곱에 비례한다.
  2. 건물이나 터널 등으로 인해 전파의 음영지역이 발생할 수 있다.
  3. 라이시안(Rician) 페이딩은 레일리(Rayleigh) 페이딩보다 LOS(line-of-sight) 신호 성분이 더 강하다.
  4. 단말기가 고속으로 이동할수록 채널이 더 시불변(time-invariant)해진다.
(정답률: 72%)
  • 단말기의 이동 속도가 빨라질수록 도플러 편이가 커지며, 이는 채널의 특성이 시간에 따라 빠르게 변하는 시변(time-variant) 특성을 강화시킵니다.

    오답 노트
    자유공간 경로손실: 거리의 제곱에 비례함
    음영지역: 장애물에 의해 전파가 차단되어 발생함
    라이시안 페이딩: 직접파(LOS) 성분이 존재하는 경우임
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9. 증폭기의 입력신호가 15[mW]이고 입력잡음이 0.3[mW], 출력신호가 240[mW]이고 출력잡음이 48[mW]일 때, 잡음지수(NF, noise figure)[dB]는?

  1. －20
  2. －10
  3. 10
  4. 20
(정답률: 50%)
  • 잡음지수(NF)는 입력측의 신호 대 잡음비(SNR)와 출력측의 신호 대 잡음비의 비율을 데시벨(dB)로 나타낸 값입니다.
    ① [기본 공식] $NF = 10 \log_{10} ( \frac{SNR_{in}}{SNR_{out}} )$
    ② [숫자 대입] $NF = 10 \log_{10} ( \frac{15 / 0.3}{240 / 48} ) = 10 \log_{10} ( \frac{50}{5} )$
    ③ [최종 결과] $NF = 10$
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10. 양자화(quantization)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 표본화된 신호의 아날로그 레벨 값을 유한한 디지털 레벨 값으로 분류하는 과정이다.
  2. 비균일 양자화 방식은 균일 양자화 방식에 비해 특정 진폭 구간을 더 세분화 할 수 있다.
  3. 균일 양자화 방식에서 양자화 레벨에 할당되는 이진 부호가 1비트 증가하면 신호 대 양자화잡음비가 약 3[dB] 개선된다.
  4. μ－law와 A－law는 비균일 양자화에 사용된다.
(정답률: 83%)
  • 균일 양자화 방식에서 양자화 비트 수가 1비트 증가할 때마다 신호 대 양자화 잡음비(SQNR)는 약 $6$ dB씩 개선됩니다. $3$ dB 개선이 아니므로 틀린 설명입니다.

    오답 노트
    비균일 양자화: 작은 신호 구간을 세분화하여 효율을 높임
    $\mu$-law, A-law: 대표적인 비균일 양자화 표준 방식임
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11. 통신시스템에서 백색가우시안 잡음에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 신호 성분과 곱해져서 왜곡을 초래한다.
  2. 진폭은 가우시안 확률 분포를 따른다.
  3. 진폭의 평균값은 0이다.
  4. 모든 주파수 대역에서 일정한 전력밀도 스펙트럼을 보인다.
(정답률: 41%)
  • 백색가우시안 잡음(AWGN)은 신호 성분과 독립적으로 더해지는 '가산성' 잡음입니다. 신호와 곱해져서 왜곡을 일으키는 것은 곱셈성 잡음의 특징입니다.

    오답 노트
    가우시안 확률 분포: 진폭의 통계적 특성임
    평균값 0: 잡음의 평균적인 변위가 없음을 의미함
    일정한 전력밀도: 모든 주파수에서 동일한 전력을 가짐(White 특성)
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12. 전자파의 전파(propagation)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 서로 다른 밀도를 갖는 두 매질의 경계면을 투과할 때 굴절이 일어날 수 있다.
  2. 반사와 굴절이 동시에 발생할 수 있다.
  3. 빛과 달리 직진성 혹은 지향성을 갖지 않는다.
  4. 전계와 자계 성분을 모두 갖는다.
(정답률: 86%)
  • 전자파는 빛(가시광선)의 일종으로, 기본적으로 직진성과 지향성을 가지고 전파됩니다.

    오답 노트
    전계와 자계 성분: 전자파의 기본 구성 요소임
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13. 송신전력이 -10[dBm]인 마이크로파 신호를 전송하는 경우, 송수신안테나의 이득이 각각 10[dB]이고 경로 손실이 30[dB]일 때, 수신전력[mW]은?

  1. 1
  2. 0.1
  3. 0.01
  4. 0.001
(정답률: 79%)
  • 프리스 전송 방정식의 원리를 이용하여 수신전력을 dBm 단위로 먼저 계산한 후, 이를 mW 단위로 변환합니다.
    ① [기본 공식] $P_{rx} = P_{tx} + G_{tx} + G_{rx} - L$
    ② [숫자 대입] $P_{rx} = -10 + 10 + 10 - 30 = -20$ dBm
    ③ [최종 결과] $P_{rx} = 10^{\frac{-20}{10}} = 0.01$ mW
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14. 위성통신의 특징을 나타내는 용어에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 접속 용이성: 동일 내용의 정보를 복수 지점에서 동시에 수신할 수 있음을 의미한다.
  2. 회선구성의 융통성: 유연한 회선의 설정이 가능하고 구성이 용이함을 의미한다.
  3. 광역성: 소수의 위성으로 넓은 영역에 통신을 지원할 수 있음을 의미한다.
  4. 광대역성: 넓은 주파수 대역을 사용하여 대용량 정보 전송이 가능함을 의미한다.
(정답률: 77%)
  • 동일 내용의 정보를 복수 지점에서 동시에 수신할 수 있는 특징은 접속 용이성이 아니라 '전파성(Broadcasting)'에 대한 설명입니다. 접속 용이성은 단말기가 위성 가시 범위 내에 있다면 어디서든 쉽게 접속할 수 있는 특성을 의미합니다.
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15. 정지위성에서 지구국으로 보내는 신호의 감쇠가 심해지는 경우가 아닌 것은?

  1. 위성과 지구국과의 거리가 멀수록
  2. 대기가 건조할수록
  3. 신호의 파장이 짧을수록
  4. 위성과 지구국의 앙각이 작을수록
(정답률: 56%)
  • 위성 통신에서 신호 감쇠는 거리, 주파수(파장), 대기 상태 및 앙각에 영향을 받습니다. 대기가 건조할수록 수증기에 의한 흡수 손실이 줄어들어 오히려 감쇠가 적어집니다.

    오답 노트
    위성과 지구국과의 거리가 멀수록: 자유 공간 경로 손실 증가
    신호의 파장이 짧을수록: 고주파수일수록 대기 흡수 및 강우 감쇠 증가
    위성과 지구국의 앙각이 작을수록: 전파가 통과하는 대기층의 경로가 길어져 감쇠 증가
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16. 민간용 GPS(global positioning system)를 사용할 때 위치 측정의 오차가 발생하는 원인으로 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄹ
  3. ㄱ, ㄷ, ㄹ
  4. ㄴ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 90%)
  • GPS 위치 측정 오차는 위성의 배치 상태, 전파 경로상의 지연, 사용 가능한 위성 수 등에 의해 발생합니다.
    위성들의 근접한 배치 형태, 대기층에서의 전파 지연, 위성의 제한적 선택 사용은 모두 오차를 증가시키는 원인입니다.

    오답 노트
    DGPS(differential GPS)의 사용: 오차를 보정하여 정밀도를 높이는 기술이므로 오차 발생 원인이 아닙니다.
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17. 정보신호 를 반송파 전송 양측파대(DSB－TC, double sideband-transmitted carrier)로 변조한 신호가 일 때, 전력 효율[%]은? (단, fm은 정보신호의 주파수이고, Ac와 fc는 각각 반송파의 진폭과 주파수이며 fc ≫ fm이다.)

  1. 약 11.11
  2. 약 22.22
  3. 약 33.33
  4. 약 66.66
(정답률: 54%)
  • 전력 효율은 전체 전력 대비 정보 신호에 의해 포함된 유효 전력의 비율을 의미하며, 변조 지수 $m$을 이용하여 계산합니다.
    주어진 신호 $s(t) = A_c [1 + \frac{1}{2} m(t)] \cos(2\pi f_c t)$에서 변조 지수 $m = \frac{1}{2}$입니다.
    ① [기본 공식] $\eta = \frac{m^2}{2 + m^2} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\eta = \frac{(1/2)^2}{2 + (1/2)^2} \times 100 = \frac{0.25}{2.25} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\eta = 11.11$
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18. QPSK(quadrature phase shift keying) 변조 방식을 사용하는 통신시스템의 비트에러율(BER, bit error rate)이 10-6이고, 데이터 전송률이 200[Mbps]일 때, 매 초당 발생하는 에러 비트 수의 평균값은?

  1. 10
  2. 20
  3. 100
  4. 200
(정답률: 63%)
  • 매 초당 발생하는 에러 비트 수는 전체 데이터 전송률에 비트에러율을 곱하여 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $E = R \times BER$
    ② [숫자 대입] $E = 200 \times 10^6 \times 10^{-6}$
    ③ [최종 결과] $E = 200$
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19. 위상의 연속성을 언제나 유지하는 변조 방식은?

  1. MSK(minimum shift keying)
  2. QPSK(quadrature phase shift keying)
  3. OQPSK(offset quadrature phase shift keying)
  4. DQPSK(differential quadrature phase shift keying)
(정답률: 63%)
  • MSK(minimum shift keying)는 CPFSK(continuous phase frequency shift keying)의 일종으로, 위상의 변화가 급격하지 않고 부드럽게 이어지도록 설계되어 위상의 연속성을 항상 유지하는 변조 방식입니다.
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20. 반송파의 주파수가 2[GHz]인 LTE(long-term evolution) 단말기의 안테나에 비해 주파수가 3.6[GHz]인 반송파를 사용하는 5G(generation) 단말기의 안테나 길이는? (단, LTE 및 5G 모두 1/4 파장 안테나를 사용한다고 가정한다.)

  1. 동일하다.
  2. 5/9배가 된다.
  3. 7/9배가 된다.
  4. 8/9배가 된다.
(정답률: 79%)
  • 안테나 길이는 주파수에 반비례합니다. 주파수가 $f_1$에서 $f_2$로 변할 때 길이의 비율을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $L = \frac{c}{4f}$
    ② [숫자 대입] $Ratio = \frac{f_1}{f_2} = \frac{2}{3.6}$
    ③ [최종 결과] $Ratio = \frac{5}{9}$
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