13년 1회차

입력과 출력의 전력비는 25 : 1이다.

입력 전력을 dBm으로 바꾸면 $100\,\mathrm{W}=10^5\,\mathrm{mW}$이므로 $10\log10^5=50\,\mathrm{dBm}$이다.

$50-36=14\,\mathrm{dB}=20\,\mathrm{dB}-6\,\mathrm{dB}$
$20\,\mathrm{dB}\rightarrow100$, $6\,\mathrm{dB}=2\times10\log2\rightarrow4$
$\dfrac{100}{4}=25$

따라서 전력이 1/25로 줄었다.

이 현상은 전파의 회절이다.

회절은 파동이 장애물 가장자리를 만나 그림자 영역으로 휘어 들어가는 현상이다. 파장이 길수록 잘 일어난다.

• 감쇄는 거리·매질 흡수로 전파 세기가 약해지는 현상이다.
• 굴절은 매질의 굴절률이 달라지는 경계나 층에서 진행 방향이 바뀌는 현상이다.
• 편파는 전기장 진동 방향의 성질을 말한다.

옳지 않은 것은 반송파를 삽입하지 않는 방식에 비해 수신기가 복잡하다는 설명이다.

반송파를 함께 보내면 수신기가 반송파를 복구할 필요 없이 포락선 검파로 간단히 복조할 수 있어 수신기가 오히려 단순하다.

• 변조지수가 1보다 작으면 포락선이 왜곡되지 않아 비동기식 복조가 가능하다는 설명은 옳다.
• 전력의 상당 부분이 정보가 없는 반송파에 쓰여 전력 효율이 낮다는 설명은 옳다.
• 양측파대를 쓰므로 SSB보다 대역 효율이 낮다는 설명은 옳다.

대역 효율이 가장 높은 방식은 16-QAM이다.

대역 효율은 심볼당 비트 수가 많을수록 높다. 16-QAM은 심볼당 4비트를 실는다.

• BPSK는 심볼당 1비트로 가장 낮다.
• QPSK는 심볼당 2비트다.
• 직교 FSK는 M이 커질수록 필요한 주파수 수가 늘어 대역폭이 커지므로 대역 효율이 오히려 떨어진다.

필요한 최소 심볼 상태 수는 8이다.

심볼당 실어야 할 비트 수는 $\dfrac{R_b}{R_s}$이다.

$\dfrac{5000}{2400}\approx2.08\,\mathrm{bit}$

2비트(4 상태)로는 $2400\times2=4800\,\mathrm{bps}$밖에 보낼 수 없으므로, 심볼당 3비트인 $2^3=8$ 상태가 필요하다.

LPF 출력 주파수는 300 kHz이다.

1 MHz 주기 신호에는 기본파와 고조파(1, 2, 3 MHz …)가 들어 있다. 혼합기 출력에는 각 성분과 2.7 MHz의 차 주파수가 나타난다.

$|2.7-1|=1.7\,\mathrm{MHz}$, $|2.7-2|=0.7\,\mathrm{MHz}$, $|3-2.7|=0.3\,\mathrm{MHz}$, $|4-2.7|=1.3\,\mathrm{MHz}$

이 중 600 kHz 차단 LPF를 통과하는 것은 300 kHz뿐이다.

수신감도가 가장 우수한 신호는 $15\cos(4\times10^9\pi t)$이다.

반파장 다이폴은 길이가 반파장인 주파수에서 공진한다. $\lambda=2\times7.5=15\,\mathrm{cm}$이다.

$f=\dfrac{3\times10^8}{0.15}=2\times10^9\,\mathrm{Hz}$
$\omega=2\pi f=4\times10^9\pi\,\mathrm{rad/s}$

$2\times10^9\pi t$인 신호는 1 GHz로 파장이 30 cm여서 공진하지 않고, 앞의 계수(진폭)는 공진 여부와 무관하다.

옳지 않은 것은 송수신 다이버시티를 기대하기 힘들다는 설명이다.

MIMO는 여러 안테나로 독립적인 경로를 만들기 때문에 공간 다이버시티 이득을 얻는 것이 대표적인 장점이다.

• 공간 다중화로 전송률을 높일 수 있다는 설명은 옳다.
• 안테나를 여러 사용자에게 나누거나 한 사용자에 모두 할당할 수 있다는 설명은 옳다.
• 다중경로 페이딩으로 인한 전송률 저하를 개선할 수 있다는 설명은 옳다.

옳지 않은 것은 CP 삽입으로 대역폭 효율이 증가한다는 설명이다.

CP(순환 전치)는 심볼 끝부분을 복사해 앞에 붙인 중복 구간으로, 심볼 간 간섭을 막지만 정보가 없는 시간을 쓰므로 대역폭 효율은 감소한다.

• 저속 병렬 부반송파와 CP 덕분에 다중경로에 효율적이라는 설명은 옳다.
• 여러 송신소가 같은 주파수로 송출하는 단일주파수망이 가능하다는 설명은 옳다.
• 협대역 간섭이 일부 부반송파에만 영향을 준다는 설명은 옳다.

옳지 않은 것은 다원접속이 하나의 기지국이 여러 위성에 동시 접속하는 것이라는 설명이다.

위성통신의 다원접속은 여러 지구국이 하나의 위성(중계기)을 FDMA·TDMA·CDMA 등으로 함께 사용하는 것이다.

• 정지궤도 위성은 거리가 멀어 같은 수신 전력을 얻으려면 더 큰 송신 출력이 필요하다는 설명은 옳다.
• 저궤도 위성은 하늘을 빠르게 지나가므로 지상국의 추적 기능이 필요하다는 설명은 옳다.
• 정지궤도 위성 3개로 극지방을 제외한 지구 대부분을 덮을 수 있다는 설명은 옳다.

옳지 않은 것은 전리층 반사를 이용한 통신이 가능하다는 설명이다.

마이크로파는 주파수가 높아 전리층을 그대로 통과하므로 전리층 반사 통신은 단파(HF) 대역의 특징이다.

• 지향성·직진성·반사성이 우수하다는 설명은 옳다.
• TV 중계·위성 중계·레이더·고속 데이터 통신에 쓰인다는 설명은 옳다.
• UHF와 SHF 대역(300 MHz~30 GHz)이 마이크로파에 포함된다는 설명은 옳다.

FM의 장점으로 옳지 않은 것은 FM 장치가 AM보다 소형·경량·저가격이라는 설명이다.

FM은 넓은 대역폭과 주파수 판별기·리미터 등이 필요해 송수신기 회로가 AM보다 복잡하다. 단순하고 값싼 것은 오히려 AM의 장점이다.

• 리미터로 진폭에 실린 잡음을 제거할 수 있다는 설명은 옳다.
• 높은 주파수 대역에서 채널 간격을 넉넉히 두어 간섭·잡음을 줄인다는 설명은 옳다.
• 과변조 왜곡이 없어 대역폭을 늘려 SNR을 개선하기 쉽다는 설명은 옳다.

셀룰러 이동통신의 핵심기술이 아닌 것은 동기 검파 기술이다.

동기 검파는 일반적인 복조 기법일 뿐 셀룰러 개념과 무관하다. 셀룰러의 핵심은 주파수 재사용·핸드오프·셀 분할이다.

• 핸드오프는 셀 경계를 넘어도 통화를 유지하는 기술이다.
• 주파수 재사용은 떨어진 셀에서 같은 주파수를 다시 써 용량을 늘리는 기술이다.
• 셀 분할은 통화량이 많은 셀을 작은 셀로 나눠 용량을 늘리는 기술이다.

옳지 않은 것은 지향성이 전력 이득과 무관하다는 설명이다.

안테나 이득은 $G=\eta D$로 방사 효율과 지향성의 곱이다. 지향성이 클수록 이득도 커진다.

• 주파수가 높을수록 파장이 짧아져 안테나 크기가 작아진다는 설명은 옳다.
• 야기 안테나가 지향성 안테나라는 설명은 옳다.
• 평면형 패치 안테나는 배열을 만들기 쉽다는 설명은 옳다.

FM 신호의 대역폭은 2,400 Hz이다.

카슨 법칙은 $B=2(\beta+1)f_m$이다.

$B=2(2+1)\times400=2400\,\mathrm{Hz}$

1을 더하지 않으면 1,600 Hz가 되고, 1,200 Hz는 2를 곱하지 않은 값이다.

도플러 이동 주파수는 5,000 Hz이다.

레이더는 전파가 차량에 반사되어 돌아오므로 도플러 효과가 두 번 생겨 $f_d=\dfrac{2v}{\lambda}$이다.

$v=180\,\mathrm{km/h}=50\,\mathrm{m/s}$, $\lambda=\dfrac{3\times10^8}{15\times10^9}=0.02\,\mathrm{m}$
$f_d=\dfrac{2\times50}{0.02}=5000\,\mathrm{Hz}$

2를 곱하지 않으면 2,500 Hz가 된다.

옳지 않은 것은 레이더가 악천후와 장거리에서 동작하지 못한다는 설명이다.

레이더는 전파를 쓰므로 빛이 통하지 않는 암흑·안개·우천에서도 동작하고, 장거리 탐지가 가능한 것이 장점이다.

• 왕복 시간으로 표적 거리를 계산한다는 설명은 옳다.
• 귀환신호의 도래각으로 표적 방향을 정한다는 설명은 옳다.
• 귀환신호의 도플러 이동으로 상대 운동을 알 수 있다는 설명은 옳다.

페이딩 대처 수단으로 적합하지 않은 것은 변조지수를 증가시키는 것이다.

페이딩 대책은 독립적인 경로를 여러 개 확보하는 다이버시티와 오류를 바로잡는 채널 부호화다. 변조지수를 키우는 것은 페이딩에 따른 수신 전력 급감을 막지 못한다.

• 다수의 수신 안테나는 수신 다이버시티를 준다.
• 채널 부호화는 페이딩으로 생긴 오류를 정정한다.
• 다수 송신 안테나와 시공간 부호는 송신 다이버시티를 준다.

RF 중계기의 사용목적으로 옳지 않은 것은 신호 품질을 향상시킬 수 있다는 설명이다.

RF 중계기는 받은 신호를 잡음·간섭과 함께 그대로 증폭해 재송신하므로 신호 품질 자체를 높이지는 못한다. 목적은 전파가 약한 지역에 신호를 전달하는 커버리지 확보다.

• 중계기를 여러 곳에 설치해 커버리지를 넓힌다는 설명은 옳다.
• 기지국보다 값싼 중계기로 대체해 설치비용을 줄인다는 설명은 옳다.
• 전계 강도 부족으로 생기는 음영지역을 해소한다는 설명은 옳다.

WMAN 국제 표준은 IEEE 802.16이다.

IEEE 802.16은 도시 규모의 광대역 무선 접속(WiMAX)을 규정하며, 국내 와이브로도 이 계열이다.

• IEEE 802.11은 무선 LAN(WLAN) 표준이다.
• IEEE 802.15는 개인 영역 무선망(WPAN) 표준이다.
• IEEE 802.21은 이종 망 간 핸드오버를 다루는 표준이다.