2021년도 9급 국가직 공무원 무선공학개론 기출해설

무선공학개론 연도별 해설(07-23 국가직)https://kmong.com/gig/550928

무선공학개론 연도별 해설(15-23 해경직) https://kmong.com/gig/550934

무선공학개론 단원별 해설(07-23 국가직, 15-23 해경직) https://kmong.com/gig/572146

1번 문제

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.

[해설] 답 : 3번

1. LF는 주파수가 낮아 직진성이 낮다. 전리층에서 반사된다.
2. 전리층은 높이에 따라 D, E, F로 구분된다.
3. 전리층 높이는 지구로 부터 65~2000km에 위치한다.
4. 초단파는 주파수가 높아 직진성이 강하다. 전리층을 통과한다.

[출처 : 정보통신기술용어해설]

 

2번 문제

통신 시스템의 잡음에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1) 잡음지수는 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.

[해설] 답 : 1번

잡음지수 식

\( F=\frac{S_i/N_i}{S_o/N_o}\)

잡음지수는 작을수록 더 통신이 원활하다. 

 

3번 문제

2.4[GHz] 대역의 주파수를 사용하지 않은 무선랜 표준은?

1) IEEE 802.11a

2) IEEE 802.11b

3) IEEE 802.11g

4) IEEE 802.11n

[해설] 답 : 1번

IEEE.802.11a 는 5GHz 대역이다.

 

4번 문제

진폭편이변조(ASK) 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) OOK는 ASK의 일종으로 이진 데이터 중 하나를 0[V] 전압으로 표현한다.

4) 수신기에서 정합필터를 이용하는 동기식 복조와 포락선 검파를 이용하는 비동기식 복조가 모두 가능하다.

[해설] 답 : 2번

1. ASK는 신호의 세기를 변화시킨다.
2. ASK는 주파수 변화와는 관계가 없다.
3. OOK는 진폭편이변조이다. 이진 데이터 중 하나를 0V로 한다.
4. 동기/비동기 검파가 가능하다.

 

5번 문제

지그비와 블루투스의 표준에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1) 지그비는 변조 방식으로 DSSS 방식을 사용한다.

2) 지그비는 다중접속 방식으로 CSMA-CA 방식을 사용한다.

3) 블루투스는 변조 방식으로 FHSS 방식을 사용한다.

4) 블루투스는 다중접속 방식으로 CDMA 방식을 사용한다.

[해설] 답 : 4번

1. 지그비 변조 방식은 DSSS 이다.
2. 지그비 다중접속 방식은 CSMA-CA 방식을 사용한다.
3. 블루투스는 변조 방식으로 주파수 호핑 방식이다.
4. 다중접속 방식으로 TDMA, FDMA를 사용한다.

 

6번 문제

대역폭이 200[kHz]인 채널에 대하여 신호 대 잡음비가 11.76[dB]인 경우, 이 채널을 통하여 오류 없이 전송할 수 있는 최대 용량[kpbs]은? (단, \(10^{1.176}=15.0이다)

1) 600

2) 800

3) 1,000

4) 1,200

[해설] 답 : 2번

\(11.76=10log(SNR),\ \ SNR=10^{1.176}=15\)

\(C=BWlog_2(1+SNR)=200k\cdot log_2(16)=800[kHz]\)

 

7번 문제

대역폭이 2[kHz]인 신호를 변조지수 2.5가 되도록 주파수 변조하였다. 카슨의 법칙을 적용할 때, 변조된 신호의 대역폭[kHz]과 최대 주파수 편이[kHz]는?

1) 대역폭: 7[kHz], 최대 주파수 편이: 5[kHz]

2) 대역폭: 7[kHz], 최대 주파수 편이: 10[kHz]

3) 대역폭: 14[kHz], 최대 주파수 편이: 5[kHz]

4) 대역폭: 14[kHz], 최대 주파수 편이: 10[kHz]

[해설] 답 : 3번

\(m=\frac{\Delta f}{f_m}=2.5=\frac{\Delta f}{2k},\ \ \Delta f=5kHz\)

\(BW=2f_m(1+m)=2\times 2k\times 3.5=14kHz\)

 

8번 문제

정보신호 \(m(t)=5cos(10\pi t)\)를 반송파 \(10cos(100\pi t)\)로 반송파 전송 양측파대 변조(DSB-TC) 할 때, 변조지수와 상측파대 신호의 주파수[Hz]는?

1) 변조지수: 0.1, 상측파대 신호의 주파수: 55[Hz]

2) 변조지수: 0.1, 상측파대 신호의 주파수: 45[Hz]

3) 변조지수: 0.5, 상측파대 신호의 주파수: 55[Hz]

4) 변조지수: 0.5, 상측파대 신호의 주파수: 45[Hz]

[해설] 답 : 3번

변조지수 : (메세지 신호 최대 진폭)/(반송파 최대 진폭)

\(m=\frac{5}{10}=0.5\)

반송파 주파수 \(f_c=50Hz\)

메시지 주파수 \(f_m=5Hz\)

상측파대 신호 주파수 \(f_c+f_m=55Hz\)

 

9번 문제

디지털 펄스의 기저대역 전송 방식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?(단, 심볼 길이는 모두 동일하다.)

1) RZ 펄스는 NRZ 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 특성을 가지며 대역폭이 작은 장점이 있다.

[해설] 답 : 4번

맨체스터 코드는 NRZ 대역폭의 2배이다.

[출처 : 정보통신기술용어해설]

 

10번 문제

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) 1채널: 32, 1프레임: 1,536

2) 1채널: 32, 1프레임: 1,544

3) 1채널: 64, 1프레임: 1,536

4) 1채널: 64, 1프레임: 1,544

[해설] 답 : 4번

음성 1채널

\( 8k \times 8bit = 64kbps\)

음성 24채널

\( 8bit \times 24ch + 1bit = 193bit\)

\(193bit \times 8k = 1,544kbps\)

 

11번 문제

고이득 특성을 가지고 점대점 위성통신을 위해 사용되는 반사경 안테나로 옳은 것은?

1) 다이폴 안테나

2) 파라볼라 안테나

3) 야기-우다 안테나

4) 루프 안테나

[해설] 답 : 2번

1.다이폴 안테나는 기본적인 안테나 형태로, 비교적 이득이 낮고 전방향성 또는 지향성 패턴을 가지고 있습니다.

2.패러볼릭(파라볼라) 안테나는 대형 위성 안테나에 자주 사용되며, 높은 이득과 좁은 빔 폭을 제공하는데, 이는 위성 신호를 수신하고 전송하는 데 매우 유용합니다.

3.야기-우다 안테나는 지향성이 높고 높은 이득을 가지지만, 파라볼릭 안테나보다는 이득이 낮습니다.

4.루프 안테나는 주로 소형 무선 장비에서 사용되며, 이득이 낮은 편입니다.

위성통신에서는 통신 거리가 매우 멀고, 정확한 신호 지향성과 높은 이득이 요구되기 때문에, 고이득을 가진 패러볼릭(파라볼라) 안테나가 주로 사용됩니다. 따라서, 직대역 위성통신에 사용되는 안테나로는 2번 ‘패러볼릭(파라볼라) 안테나’가 가장 적합합니다.

 

12번 문제

슈퍼헤테로다인 수신기에서 입력신호가 통과하는 순서대로 나열한 것은?

1) RF증폭기 -> 혼합기 -> 포락선 검파기 -> IF 증폭기

2) RF증폭기 -> IF 증폭기 -> 포락선 검파기 -> 혼합기

3) RF증폭기 -> IF 증폭기 -> 혼합기 -> 포락선 검파기

4) RF증폭기 -> 혼합기 -> IF 증폭기 -> 포락선 검파기

[해설] 답 : 4번

[출처 : 정보통신기술용어해설]

RF증폭기-혼합기-IF증폭기-포락선검파기 순이다.

 

13번 문제

OFDM에 대한 설명으로 옳지 않는 것은?

1) 이동통신에서는 5G 통신부터 적용되고 있다.

2) 전송채널의 영향에 의한 심볼 간 간섭을 피하기 위해 시간영역의 보고구간이 필요하다.

3) 다수 부반송파 신호를 변족조하기 위하여 고속 푸리에변환 알고리즘을 이용한다.

4) 단일반송파 변조방식에 비해 다중경로 페이딩에 강인한 특성이 있다.

[해설] 답 : 1번

1.이동통신에서는 5G 통신부터 주요하게 사용된다.

•OFDM은 4G LTE부터 이미 널리 사용되고 있으며, 5G에서도 계속해서 중요한 기술로 사용되고 있습니다.

2.전송채널의 영향에 의한 신호 간 간섭을 피하기 위해 시간영역의 보호구간이 필요하다.

•OFDM 신호 전송에서는 인접 심볼 간의 간섭을 방지하기 위해 심볼 앞에 CP(Cyclic Prefix)라는 보호구간을 추가합니다. 이 설명은 정확합니다.

3.다수 부반송파 신호를 병렬전송하기 위하여 고속 프리에 변환(FFT, Fast Fourier Transform) 알고리즘을 이용한다.

•OFDM은 FFT 알고리즘을 사용하여 다수의 부반송파들을 효율적으로 병렬 전송합니다. 이 설명 역시 정확합니다.

4.단일반송파 변조방식에 비해 다중경로 페이딩에 강하다.

•OFDM은 부반송파들이 서로 직교하기 때문에, 각 부반송파가 좁은 대역폭을 가지고 있어 다중경로 페이딩에 대한 내성이 뛰어납니다. 이 역시 정확한 설명입니다.

정확한 정보를 바탕으로 볼 때, 1번 선지가 OFDM에 대한 잘못된 설명을 하고 있습니다. OFDM은 5G에서뿐만 아니라 4G LTE 통신부터 이미 주요하게 사용되고 있는 기술입니다.

 

14번 문제

안테나의 최대 지향성이 10[dB]이고 방사효율이 60[%]일 때 안테나의 이득[dB]은?(단, \(log_{10}2=0.3,\ log_{10}3=0.5\)이다)

1) 8

2) 6

3) 4

4) 10

[해설] 답 : 1번

\(10log(\frac{6}{10})=10(0.8-1)=-2[dB]\)

\(10-2=8[dB]\)

 

15번 문제

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) \( 2 \times \sqrt{2}\)

3) \( 2 \times {^4\sqrt{2}}\)

4) 4

[해설] 답 : 3번

송신 전력이 2배가 되면 탐지거리는 \(2^{\frac{1}{4}}\)배가 된다. 

따라서 답은 \(2\times {^4\sqrt{2}}\)

[출처 : 정보통신기술용어해설]

 

16번 문제

다음과 같은 변수를 갖는 디지털 위성통신에서 요구되는 비트에너지 대 잡음전력밀도\((E_b/N_0)_q\)가 10[dB]일 때, 수신된 비트에너지 대 잡음전력밀도\((E_b/N_0)_r\)와 \((E_b/N_0)_q\)의 차이인 링크 마진[dB]은? (단, \(log2=0.3\)이고, 주어진 변수외의 영향은 고려하지 않는다.)

1) 9.5

2) 10

3) 10.5

4) 11

[해설] 답 : 1번

dB 계산에서 로그 성질로 인하여 곱은 더하고 나눗셈은 뺀다.

\(S=18+51.6-214.7+35.1=-110[dB]\)

\(T=1/bits=1/2M,\ \ 10log\frac{1}{2M}=-63[dB]\)

에너지는 신호와 시간의 곱이다.

\(E=-110-63=-173[dB]\)

\((E_b/N_o)_r=-173-(-192.5)=19.5[dB]\)

링크마진

\((E_b/N_o)_r-(E_b/N_o)_q=19.5-10=9.5[dB]\)

 

17번 문제

다음 신호 s(t)를 3개의 정규직교신호 \(\phi _1(t),\ \phi _2(t),\ \phi_3(t)\)를 사용하여\(s(t)=s_1\phi _1(t)+s_2\phi _2(t)+s_3\phi _3(t)\) 로 나타낼 때 신호 벡터 \((s_1,s_2,s_3)\)는?

1) \((1,0,0)\)

2) \((1,1,0\)

3) \((\sqrt{\frac{T}{3}}, \sqrt{\frac{T}{3}}, 0)\)

4) \((0, \sqrt{\frac{T}{3}}, \sqrt{\frac{T}{3}})\)

[해설] 답 : 3번

\(0\sim \frac{T}{3} : s_1\cdot \sqrt{\frac{3}{T}}=1,\ \ s_1=\sqrt{\frac{T}{3}}\)

\(\frac{T}{3}\sim \frac{2T}{3} : s_2\cdot \sqrt{\frac{3}{T}}=1,\ \ s_2=\sqrt{\frac{T}{3}}\)

\(\frac{2T}{3}\sim T : s_3\cdot \sqrt{\frac{3}{T}}=0,\ \ s_3=0\)

 

18번 문제

정보신호 S(t)를 반송파 \(Acos(\omega _ct)\)로 변조할 때, 변조 방식에 따른 신호형식으로 옳지 않은 것은? (단, \(K_f, K_p\)는 양의 상수, A는 반송파 진폭, \(\omega_c\)는 반송파 각주파수이다.)

1) 반송파 전송 양측파대 변조(DSB-TC): \( [A+s(t)]cos(\omega_c t)\)

2) 반송파 억압 양측파대 변조(DSB-SC): \( As(t)cos(\omega_c t)+cos(\omega_c t) \)

3) 주파수 변조(FM): \( Acos[\omega_c t+K_f  \int^t_{t_0}s(\tau )d\tau]\)

4) 위상 변조(PM): \(Acos[\omega_c t+K_p s(t)]\)

[해설] 답 : 2번

2. DSB-SC는 반송파 억압 방식이다.

\(s'(t)=s(t)c(t)=s(t)Acos(\omega _ct)\)

 

19번 문제

자유공간에서 주파수가 \(f_1=30[kHz]\)인 신호를 변조하지 않고 전송하는 경우와 이를 변조하여 \(f_2=1[GHz]\)로 전송하는 경우, 반파장 다이폴 안테나를 사용할 때 안테나의 길이[m]는 각각 얼마인가?(단, 신호의 전파속도는 \( 3 \times 10^8[m/s]\)이다)

1) \(f_1\): 10,000, \(f_2\): 0.3

2) \(f_1\): 5,000, \(f_2\): 0.15

3) \(f_1\): 2,500, \(f_2\): 0.075

4) \(f_1\): 1,250, \(f_2\): 0.0375

[해설] 답 : 2번

\(f_1\lambda _1=v=3\times 10^8=30\times 10^3\times \lambda _1\)

\(\lambda _1=10^4[Hz]\)

\(f_2\lambda _2=3\times 10^8=1\times 10^9\times \lambda _2\)

\(\lambda _2=0.3\)

따라서 반파장 안테나 길이는 5,000, 0.15 이다.

 

20번 문제

자유공간에서 2.5[km] 떨어진 송수신기가 주파수 1[GHz]인 신호로 통신할 때 경로손실[dB]은?(단, 신호의 전파속도는 \(3\times 10^{8}[m/s]\)이고 \(\pi =3.0\)이다)

1) 20

2) 40

3) 80

4) 100

[해설] 답 : 4번

\(\lambda =\frac{c}{f}=\frac{3\times 10^8}{10^9}=0.3[m]\)

경로손실

\((\frac{4\pi d}{\lambda })^2=(\frac{4\times 3\times 2500}{0.3})^2=10^{10}\)

\(10log(10^{10})=100[dB]\)