2022년도 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

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

1) 변조

2) 채널코딩

3) 소스코딩

4) 암호화

[해설] 답 : 2번

1.변조(Modulation)는 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환하거나, 통신 채널을 통해 데이터를 전송하기 위해 사용되는 기술입니다. 데이터 압축과는 직접적인 관련이 없습니다.

2.채널코딩(Channel Coding)은 데이터를 전송 중에 발생할 수 있는 오류를 감지하고 수정하기 위해 추가적인 정보(오류 정정 코드)를 데이터에 추가하는 과정입니다. 이는 데이터의 신뢰성을 높이지만, 압축과는 다른 개념입니다.

3.소스코딩(Source Coding)은 정보의 손실 없이 데이터를 효율적으로 압축하기 위해 사용되는 기술입니다. 예를 들어, 허프만 코딩 같은 알고리즘이 여기에 해당합니다.

4.안정화(Stabilization)는 주로 물리적 시스템이나 신호를 안정적인 상태로 유지하기 위해 사용되는 용어입니다.

 

2번 문제

레이더에서 펄스가 발사된 후 목표물에 반사되어 돌아오기까지 총 2[ms]의 시간이 소요되었을 때, 레이터에서 목표몰까지의 거리[km]는?(단, 레이더 전파의 속도는 \( 3\times 10^8\)이다.)

1) 30

2) 60

3) 300

4) 600

[해설] 답 : 3번

왕복 2[ms]가 걸렸기 때문에 편도는 1[ms] 이다.

총 거리는 \(3\times 10^8\times 1\times 10^{-3}=3\times 10^5=300[km]\)

 

3번 문제

대역폭이 15[kHz]인 정보신호를 최대 주파수 편이가 75[kHz]가 되도록 FM 변조했을 때, 변조된 신호의 대역폭[kHz]은? (단, 카슨의 법칙을 적용한다.)

1) 90

2) 120

3) 150

4) 180

[해설] 답 : 4번

카슨의 법칙은 주파수 변조(Frequency Modulation, FM)와 관련된 개념입니다. 이 법칙은 FM 방송의 대역폭을 추정하는 데 사용되며, 대략적인 방송 대역폭을 계산할 수 있게 해 줍니다.

\( BW=2\times (f_m+\Delta f)=2\times (15+75)=180kHz \)

 

4번 문제

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 기술이 필요하다.

[해설] 답 : 3번

1.주파수 재사용 개념을 사용한다.

•이 설명은 올바릅니다. 셀룰러 시스템에서는 효율적인 주파수 이용을 위해 동일한 주파수를 공간적으로 떨어진 셀들에서 재사용합니다.

2.사용자 위치 추적 기능을 사용한다.

•이것도 올바른 설명입니다. 셀룰러 시스템은 사용자의 위치를 추적하여, 사용자가 새로운 셀로 이동할 때마다 핸드오프를 수행할 수 있어야 합니다.

3.셀 내경을 크게 할수록 시스템 사용 용량을 증가시킬 수 있다.

•셀 내경을 크게 하면 하나의 셀이 커버하는 영역이 넓어져서 동시에 서비스할 수 있는 사용자의 수가 줄어들 수 있습니다. 즉, 셀의 크기와 시스템 용량은 비례 관계가 아닙니다. 또한, 셀의 크기가 크면 핸드오프 발생 빈도가 감소할 수 있습니다. 이 설명은 핸드오프와 직접적인 관련이 없으므로 문제의 맥락에서는 옳지 않은 설명일 수 있습니다.

4.셀 간격을 좁히는 단계가 필요 없는 서비스를 제공하기 위하여 핸드오프 기술이 필요하다.

•셀 간격을 좁히는 것은 서비스의 연속성을 유지하기 위해 필요합니다. 핸드오프는 사용자가 한 셀 영역에서 다른 셀 영역으로 이동할 때, 통화 또는 데이터 세션을 유지하기 위한 기술입니다. 따라서 이 설명은 올바른 것으로, 핸드오프의 목적을 잘 설명하고 있습니다.

 

5번 문제

주파수 대역과 우리나라의 활용 분야가 잘못 짝 지어진 것은?

1) LF – TV 방송

2) VHF – FM 방송

3) UHF – 이동통신

4) SHF – 위성통신

[해설] 답 : 1번

해당 표를 근거로 하여 LF는 항해용이다.

[출처 : 정보통신기술용어해설]

 

6번 문제

이동통신에서 사용하는 FDD와 TDD 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.

[해설] 답 : 4번

1. FDD는 기지국의 송수신 주파수를 분리한다.

2. FDD는 상향 링크와 하향 링크 주파수 대역폭을 대칭으로 설계한다.

3. TDD는 상향 링크와 하향 링크 간 보호 시간 대역이 필요하다.

4. TDD는 송수신기 간에 시각을 동기시켜야 한다.

[출처 : 정보통신기술용어해설]

 

7번 문제

위상속도가 \(2\times 10^8[m/s]\)인 무손실 전송선로의 단위 길이당 등가 인덕턴스가 \(1[uH/m]\)일 때, 단위 길이당 등가 커패시턴스는\([pF/m]\)?

1) 15

2) 20

3) 25

4) 30

[해설] 답 : 3번

위상속도

\(u_B=\frac{1}{\sqrt{LC}}=2\times 10^8=\frac{1}{\sqrt{1\times 10^{-6}\times C}}\)

\(C=25[pF/m]\)

 

8번 문제

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 페이딩은 레일리 페이딩보다 LOS 신호 성분이 더 강하다.

4) 단말기가 고속으로 이동할수록 채널이 더 시불변해진다.

[해설] 답 : 4번

1. 자유공간 경로손실 \((\frac{4\pi d}{\lambda })^2\)이다. 거리에 비례한다.
2. 건물이나 터널 등으로 전파 음영지역 발생
3. 직접파>반사파 : 라이시안 페이딩, 직접파<반사파 : 레일리 페이딩이다. 따라서 직접파 영향이 더 많은 라이시안 페이딩이 LOS 성분이 더 강하다.
4. 시불변 시스템

      – 입력 신호에서 시간 천이가 있을때, 출력 신호에서 그만큼 동일한 시간 천이가 발생하는 시스템, 따라서 고속으로 이동할 수록 시간 천이가 발생하지않아 시불변해지지 않는다.

9번 문제

증폭기의 입력신호가 15[mW]이고 입력잡음이 0.3[mW], 출력신호가 240[mW]이고 출력잡음이 48[mW]일 때, 잡음지수(NF)[dB]는?

1) -20

2) -10

3) 10

4) 20

[해설] 답 : 3번

\(F=\frac{S_i/N_i}{S_o/N_o}=\frac{15/0.3}{240/48}=\frac{50}{5}=10\)

\(NF=10log10=10[dB]\)

 

10번 문제

양자화에 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 신호대 양자화잡음비가 약 3[dB] 개선된다.

4) \(\mu -law \)와 \(A-law\)는 비균일 양자화에 사용된다.

[해설] 답 : 3번

1. 표본화-양자화-부호화를 거쳐 아날로그 신호가 디지털 신호로 변화한다. 양자화는 아날로그 레벨 (PAM)을 디지털 레벨 (이산적인 값)으로 바꾸는 환경이다.
2. 비균일 양자화 방식은 원하는 구간으로 설정이 가능하다.
3. \( 20log(2)=20\cdot 0.3=6[dB] \)
4. \( \mu -law,\ \ A-law\) 는 비균일 양자화에 사용된다.

 

11번 문제

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 스펙으럼을 보인다.

[해설] 답 : 1번

1. 백색가우시안 잡음은 가산성이다. 신호 성분과 곱해지는 것이 아니라 더해진다.

[출처 : 정보통신기술용어해설]

 

12번 문제

전자파의 전파에 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.

[해설] 답 : 3번

전파의 성질

• 직진성, 간섭성, 반사, 굴절, 회절, 편파, 감쇠 등

[출처 : 정보통신기술용어해설]

 

13번 문제

송신전력이 -10[dBm]인 마이크로파 신호를 전송하는 경우, 송수신안테나의 이득이 각각 10[dB]이고 경로 손실 30[dB]일 때, 수신전력[mW]은?

1) 1

2) 0.1

3) 0.01

4) 0.001

[해설] 답 : 3번

\( -10+10+10-30=-20[dBm],\ \ 0.01[mW] \)

 

14번 문제

위성통신의 특징을 나타내는 용어에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1) 접속 용이성: 동일 내용의 정보를 복수 지점에서 동시에 수신할 수 있음을 의미힌다.

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.

[해설] 답 : 1번

1.접속 용이성: 동일 반경의 점을 묶는 지점에서 동일하게 수신할 수 있다.

이 설명은 위성통신에서 접속 용이성에 대한 잘못된 설명입니다. 위성통신의 접속 용이성은 위성과 사용자 간의 통신 연결이 상대적으로 쉽게 수행될 수 있음을 의미합니다. 이는 지리적 위치에 관계없이 전 세계 어디서나 통신할 수 있는 가능성을 포함합니다. 하지만 이것이 동일 반경의 점에서 동일하게 수신할 수 있다는 것을 의미하지는 않습니다. 전송 손실, 대기 상태, 위성 안테나의 지향성 등의 다양한 요인으로 인해 실제 수신 조건은 변할 수 있습니다.

 

15번 문제

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

[해설] 답 : 2번

2. 거리가 멀수록, 신호의 파장이 짧을수록, 양각이 작을수록 감쇠가 심해진다. 그리고 눈, 비가 올수록 감쇠가 심해진다. 건조한 환경은 감쇠의 영향이 적다.

 

16번 문제

민간용 GPS를 사용할 때 위치 측정의 오차가 발생하는 원인으로 옳은 것만을 모두 고르면?

ㄱ. 위성들의 근접한 배치형태

ㄴ. 대기층에서의 전파 지연

ㄷ. DGPS의 사용

ㄹ. 위성의 제한적 선택 사용

1) ㄱ, ㄴ, ㄷ

2) ㄱ, ㄴ, ㄹ

3) ㄱ, ㄷ, ㄹ

4) ㄴ, ㄷ, ㄹ

[해설] 답 : 2번

ㄱ. 위성의 근접한 배치에의해 신호 간섭으로 인한 오차 발생 가능성

ㄴ. 전파 지연으로 인한 신호 오차 가능성

ㄹ. 위성의 제한적 선택 사용으로 인한 오차 가능성

ㄷ. DGPS를 사용하면 오차는 줄어든다.

 

17번 문제

정보신호 \(m(t)=cos(2\pi f_mt+\frac{\pi }{4})\)를 반송파 전송 양측파대(DSB-TC)로 변조한 신호가 \(s(t)=A_c[1+\frac{1}{2}m(t)]cos(2\pi f_ct)\)일 때, 전력 효율[%]은? (단, \(f_m\)은 정보신호의 주파수이고 \(A_c\), \(f_c\)는 각각 반송파의 진폭과 주파수이며 \(f_c>>f_m>0\) )

1) 약 11.11

2) 약 22.22

3) 약 33.33

4) 약 66.66

[해설] 답 : 1번

AM 변조식 

\(A_C[1+am(t)]cos(2\pi f_ct)\)

변조식에서 변조지수는 a이다.

전력효율 : \(\frac{P_m}{P_c+P_m}\)

파형 전력 : \(A^2/2\)

메세지 전력 : 1/2

변조된 메시지 전력 : \(\frac{(aA)^2}{2}=\frac{(0.5\times 1)^2}{2}=\frac{1}{8}\)

변조된 파형 신호 전력: \(P_{AM}=\frac{A_c^2}{2}[1+a^2P_m]\)

전력효율 : \(\frac{a^2P_m}{1+a^2P_m}=\frac{1/8}{1+1/8}=\frac{1}{9} \simeq 11.11\)

 

18번 문제

QPSK 변조 방식을 사용하는 통신시스템의 비트에러율(BER)이 \(10^{-6}\)이고, 데이터 전송률이 200[Mbps]일 때, 매 초당 발생하는 에러 비트수의 평균값은?

1) 10

2) 20

3) 100

4) 200

[해설] 답 : 4번

초당 200M개의 비트를 전송한다.

\(200\times 10^6\times 10^{-6}=200[bit]\)

초당 200개의 비트 에러가 발생한다.

 

19번 문제

위상의 연속성을 언제나 유지하는 변조 방식은?

1) MSK

2) QPSK

3) OQPSK

4) DQPSK

[해설] 답 : 1번

1.MSK(Minimum Shift Keying)은 위상의 연속성을 유지하는 디지털 변조 방식입니다. MSK는 연속 위상 주파수 변조(CPFSK)의 한 형태로, 캐리어 위상이 불연속적으로 변하지 않고 연속적으로 변화하기 때문에, 위상의 연속성을 유지합니다.

2.QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)은 각 심볼에서 위상을 90도 단위로 변화시켜 정보를 전달하는 방식입니다. 위상의 변화가 불연속적으로 일어날 수 있으므로, 이 방식은 위상의 연속성을 반드시 유지하지 않습니다.

3.OQPSK(Offset Quadrature Phase Shift Keying)은 QPSK의 한 변형으로, I와 Q 채널이 서로 90도 위상 차이를 가지며, 한 채널의 신호가 다른 채널의 신호와 시간적으로 오프셋되어 전송됩니다. 이 방식은 위상의 연속성을 유지하는 것이 아니라, 신호 간의 크로스토크를 줄이기 위한 것입니다.

4.DQPSK(Differential Quadrature Phase Shift Keying)는 이전 심볼 대비 현재 심볼의 위상 변화를 이용하는 방식입니다. 위상의 절대값이 아닌 변화를 이용하기 때문에, DQPSK 자체는 위상의 연속성을 유지하지 않습니다.

위상의 연속성을 유지하는 방식을 찾는 이 문제에서 정답은 1번, MSK(Minimum Shift Keying)입니다.

 

20번 문제

반송파의 주파수가 2[GHz]인 LTE 단말기의 안테나에 비해 주파수가 3.6[GHz]인 반송파를 사용하는 5G 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.

[해설] 답 : 2번

주파수는 파장에 반비례하고 파장은 안테나 길이에 비례한다.

\( 2:3.6=\lambda _2:\lambda _1\)

\( \lambda _2=\frac{5}{9}\lambda _1\)