16년 1회차

바르게 짝지어진 것은 2.4 GHz-무선 랜이다.

IEEE 802.11b/g/n 무선 랜은 비면허 2.4 GHz ISM 대역을 쓴다.

• AM 라디오 방송은 중파(MF) 대역을 쓰므로 30 kHz(LF 이하)와 맞지 않는다.
• 위성 DMB는 GHz대(S 대역)를 쓰므로 200 MHz와 맞지 않는다.
• 잠수함 통신은 바닷물 속을 통과하는 초장파(VLF) 대역을 쓰므로 1.8 GHz와 맞지 않는다.

회절이 가장 잘 되는 전파는 장파이다.

회절은 장애물 크기에 비해 파장이 길수록 잘 일어난다. 보기 중 장파의 파장이 가장 길다.

• 중파는 장파보다 파장이 짧아 회절이 덜하다.
• 단파는 중파보다 파장이 더 짧다.
• 극초단파는 파장이 가장 짧아 직진성이 강하고 회절이 가장 약하다.

옳지 않은 것은 목표물 방위를 무지향성 안테나로 측정한다는 설명이다.

방위는 좁은 빔을 가진 지향성 안테나를 회전시키며 반사파가 가장 강한 방향으로 측정한다. 무지향성 안테나는 방향 정보를 줄 수 없다.

• 반사 전력이 파장과 레이더 단면적에 따라 달라진다는 설명은 옳다.
• 왕복 시간으로 거리를 계산한다는 설명은 옳다.
• 펄스파와 지속파를 모두 쓸 수 있다는 설명은 옳다.

옳지 않은 것은 통신의 보안성이 우수하다는 설명이다.

위성 신호는 넓은 지역에 방송처럼 뿌려지므로 서비스 지역 안의 누구나 수신할 수 있어 도청에 취약하다. 그래서 보안성은 위성통신의 약점으로 꼽힌다.

• 높은 주파수로 광대역 통신이 가능하다는 설명은 옳다.
• 먼 거리를 왕복하므로 전송 지연 문제가 있다는 설명은 옳다.
• FDMA·TDMA·CDMA 다원접속이 가능하다는 설명은 옳다.

옳지 않은 것은 이동체가 느릴수록 도플러 확산이 커진다는 설명이다.

최대 도플러 주파수는 $f_d=\dfrac{v}{\lambda}$로 속도에 비례하므로, 느릴수록 도플러 확산은 작아진다.

• 다중경로로 수신 시간이 퍼지는 것을 지연확산이라 한다는 설명은 옳다.
• 지연확산이 주파수 선택적 페이딩을 일으킨다는 설명은 옳다.
• 도플러 확산이 시간 선택적(빠른) 페이딩을 일으킨다는 설명은 옳다.

옳지 않은 것은 TDMA 시스템에서 레이크 수신기로 다중경로 페이딩을 극복한다는 설명이다.

레이크 수신기는 확산 부호의 상관 특성으로 다중경로 성분을 칩 단위로 분리·결합하는 CDMA 수신 기법이다. TDMA는 주로 등화기로 다중경로에 대처한다.

• 셀을 작게 나누면 주파수 재사용 횟수가 늘어 용량이 커진다는 설명은 옳다.
• CDMA는 인접 셀에서도 같은 주파수를 쓸 수 있다는 설명은 옳다.
• 동기식 CDMA는 PN 오프셋으로 기지국을 구별하고 먼 기지국에서 오프셋을 재사용한다는 설명은 옳다.

옳지 않은 것은 안테나 이득이 유효면적의 제곱에 비례한다는 설명이다.

안테나 이득과 유효면적의 관계는 $G=\dfrac{4\pi A_e}{\lambda^2}$로, 이득은 유효면적에 정비례한다.

• 방사 전력 밀도가 거리의 제곱에 반비례한다는 설명은 옳다.
• 등방성 안테나의 지향성이 1이라는 설명은 옳다.
• $\mathrm{VSWR}=\dfrac{1+|\Gamma|}{1-|\Gamma|}$이므로 항상 1 이상이라는 설명은 옳다.

위성의 수신 전력은 -70 dBm이다.

링크 버짓은 dB 값을 더하고 빼서 구한다.

$P_r=30+50+40-220=-100\,\mathrm{dBW}$

dBW를 dBm으로 바꾸려면 30을 더한다($1\,\mathrm{W}=1000\,\mathrm{mW}$).
$-100\,\mathrm{dBW}+30=-70\,\mathrm{dBm}$

옳지 않은 것은 정합필터가 t = T에서 출력 SNR을 최소로 만든다는 설명이다.

정합필터는 샘플링 순간 $t=T$에서 출력 신호 대 잡음비를 최대로 만드는 필터다.

• AWGN에서 비트오류확률을 최소로 한다는 설명은 옳다.
• 임펄스 응답이 신호를 시간 반전·지연한 $Ks(T-t)$라는 설명은 옳다.
• $t=T$에서 상관 수신기와 같은 출력을 낸다는 설명은 옳다.

옳지 않은 것은 PM 신호의 위상이 m(t)의 미분 값에 따라 변한다는 설명이다.

PM은 위상이 m(t) 자체에 비례한다. 즉 $\theta_i(t)=2\pi f_ct+k_pm(t)$이며, m(t)의 미분에 비례하는 것은 PM 신호의 순시 주파수다.

• PM·FM 모두 진폭 $A_c$가 일정하다는 설명은 옳다.
• FM의 순시 주파수가 m(t)에 선형 비례한다는 설명은 옳다.
• FM의 위상이 m(t)의 적분에 선형 비례한다는 설명은 옳다.

인접 심벌 간 위상 차이는 $\dfrac{2\pi}{M}$이다.

MPSK는 M개의 심벌을 원 위에 같은 간격으로 배치하므로 한 바퀴 $2\pi$를 M으로 나눈다.

예를 들어 QPSK(M=4)는 $\dfrac{\pi}{2}$, 8-PSK는 $\dfrac{\pi}{4}$ 간격이다. $\dfrac{\pi}{M}$는 그 절반(결정 경계까지의 각)이다.

순서대로 173 Hz, 100 Hz, 0 Hz이다.

도플러 천이는 송신기 방향 속도 성분에 비례해 $f_d=\dfrac{v}{\lambda}\cos\theta$이다. 그림에서 이동 방향과 송신기 방향이 이루는 각은 X에서 30°, Y에서 60°, Z에서 90°다.

$v=72\,\mathrm{km/h}=20\,\mathrm{m/s}$, $\lambda=\dfrac{3\times10^8}{3\times10^9}=0.1\,\mathrm{m}$, $\dfrac{v}{\lambda}=200\,\mathrm{Hz}$

$X:\ 200\cos30^\circ=100\sqrt{3}=173$
$Y:\ 200\cos60^\circ=100$
$Z:\ 200\cos90^\circ=0$

정지궤도 위성의 고도는 약 36,000 km이다.

공전 주기가 지구 자전 주기(약 24시간)와 같아지는 원궤도의 고도가 약 36,000 km이며, 적도 상공에 있으면 지상에서 정지한 것처럼 보인다.

• 약 6,000 km와 약 12,000 km는 정지궤도보다 훨씬 낮아 공전 주기가 24시간보다 짧다.
• 약 24,000 km도 정지궤도보다 낮으며, GPS 같은 중궤도 위성은 약 20,000 km 고도를 돈다.

옳지 않은 것은 프리엠퍼시스가 적분기 형태의 회로라는 설명이다.

프리엠퍼시스는 고역을 강조하는 미분기(고역통과) 형태 회로다. 적분기 형태로 고역을 낮추는 것은 수신단의 디엠퍼시스다.

• 높은 주파수 성분을 강조한다는 설명은 옳다.
• 송신단에서 쓴다는 설명은 옳다.
• 일종의 고역통과필터라는 설명은 옳다.

옳지 않은 것은 PAM·PWM·PPM이 디지털 변조방식에 속한다는 설명이다.

이들은 펄스의 진폭·폭·위치를 표본값에 따라 연속적으로 바꾸는 펄스 아날로그 변조다. 양자화·부호화를 거치는 PCM이 펄스 디지털 변조다.

• PAM은 표본 펄스 사이에 다른 채널을 끼워 시분할 다중화할 수 있다는 설명은 옳다.
• PWM이 모터 속도 제어에 쓰인다는 설명은 옳다.
• PPM은 펄스 위치만 바뀌고 폭과 진폭은 일정하다는 설명은 옳다.

옳지 않은 것은 주파수가 2배면 경로손실이 8배라는 설명이다.

자유공간 경로손실은 $L=\left(\dfrac{4\pi d}{\lambda}\right)^2=\left(\dfrac{4\pi df}{c}\right)^2$로 거리와 주파수의 제곱에 비례한다. 주파수가 2배면 $2^2=4$배다.

• 거리 3배면 $3^2=9$배라는 설명은 옳다.
• 거리 4배·파장 2배면 $\left(\dfrac{4}{2}\right)^2=4$배라는 설명은 옳다.
• 거리 2배·주파수 2배면 $(2\times2)^2=16$배라는 설명은 옳다.

옳지 않은 것은 양의 주파수 성분이 $f_c-f_m$과 $f_c+f_m$ 두 가지라는 설명이다.

신호를 전개하면 $s_c(t)=\cos2\pi f_ct+\dfrac{1}{4}\cos2\pi(f_c-f_m)t+\dfrac{1}{4}\cos2\pi(f_c+f_m)t$이므로 반송파 $f_c$를 포함한 세 성분이 있다.

• 변조지수는 $m(t)$의 진폭인 $\dfrac{1}{2}$이라는 설명은 옳다.
• 반송파 전력 $\dfrac{1}{2}$, 측파대 전력 $2\times\dfrac{(1/4)^2}{2}=\dfrac{1}{16}$이므로 전력의 반 이상이 반송파라는 설명은 옳다.
• 변조지수가 1보다 작아 포락선 검파로 복조할 수 있다는 설명은 옳다.

한 주기 동안 진행하는 거리는 3 km이다.

한 주기 동안 진행한 거리가 곧 파장이다. 신호의 주파수는 $f=\dfrac{2\pi\times10^5}{2\pi}=10^5\,\mathrm{Hz}$이다(위상 상수 10은 무관).

$\lambda=\dfrac{c}{f}=\dfrac{3\times10^8}{10^5}=3000\,\mathrm{m}=3\,\mathrm{km}$

옳지 않은 것은 변조지수가 정보신호의 진폭과 무관하다는 설명이다.

FM 변조지수는 $\beta=\dfrac{\Delta f}{f_m}=\dfrac{k_fA_m}{f_m}$로, 최대 주파수 편이가 정보신호 진폭 $A_m$에 비례하므로 변조지수도 진폭에 비례한다.

• 리미터로 진폭 변동(페이딩)의 영향을 억제한다는 설명은 옳다.
• 대역폭이 넓을수록(변조지수가 클수록) 잡음 특성이 좋아진다는 설명은 옳다.
• 넓은 대역이 필요해 AM보다 높은 주파수 대역을 쓴다는 설명은 옳다.

반사 신호 전력은 64 nW이다.

동일 조건(같은 안테나 이득·송신전력·표적)에서 레이더 수신 전력은 $P_r=\dfrac{P_tG^2\lambda^2\sigma}{(4\pi)^3R^4}\propto\dfrac{\lambda^2}{R^4}$이다.

주파수가 절반이면 파장은 2배이므로 $2^2=4$배, 거리가 절반이면 $\left(\dfrac{1}{2}\right)^{-4}=16$배다.
$P_r=1\times4\times16=64\,\mathrm{nW}$

거리를 제곱 법칙으로만 계산하면 16 nW가 되는데, 레이더는 왕복 경로라 $R^4$를 써야 한다.