12년 1회차

옳지 않은 것은 변조가 중복성을 제거해 데이터량을 줄이는 과정이라는 설명이다.

중복성을 제거해 데이터량을 줄이는 것은 소스 부호화(압축)이다. 변조는 메시지 신호를 반송파에 실어 채널에 맞는 주파수 대역으로 옮기는 과정이다.

• 반송파 주파수를 달리해 여러 신호를 혼신 없이 다중화할 수 있다는 설명은 옳다.
• 높은 주파수로 옮기면 파장이 짧아져 안테나를 작게 만들 수 있다는 설명은 옳다.
• 협대역 FM의 대역폭이 AM처럼 메시지 대역폭의 약 2배라는 설명은 옳다.

안테나가 가장 작아지는 대역은 X-band이다.

안테나 크기는 파장에 비례하므로 주파수가 가장 높은 대역일수록 작아진다. 보기 대역의 주파수는 L < S < C < X 순이다.

• L-band는 보기 중 주파수가 가장 낮아 안테나가 가장 크다.
• S-band는 L-band보다 높지만 C·X-band보다 낮다.
• C-band는 X-band보다 주파수가 낮아 안테나가 더 크다.

연장코일을 직렬로 넣으면 공진 주파수가 낮아진다.

연장코일은 안테나의 실효 인덕턴스 $L_e$를 늘린다. $f_0=\dfrac{1}{2\pi\sqrt{L_eC_e}}$에서 $L_e$가 커지면 $f_0$는 작아진다. 즉 안테나가 전기적으로 길어진 효과다.

반대로 공진 주파수를 높이려면 연장코일이 아니라 단축 콘덴서를 직렬로 넣는다.

옳지 않은 것은 마이크로웨이브는 파장이 길어 레이더 영상이 선명하다는 설명이다.

마이크로웨이브는 중파보다 파장이 훨씬 짧다. 파장이 짧기 때문에 분해능이 좋아 레이더에서 선명한 영상을 얻을 수 있는 것이다.

• 주파수가 높아 넓은 대역폭을 쓸 수 있다는 설명은 옳다.
• 전리층을 휘지 않고 통과하므로 위성통신에 적합하다는 설명은 옳다.
• 예리한 지향성과 큰 안테나 이득을 얻을 수 있다는 설명은 옳다.

채널 오류 정정기술이 아닌 것은 CELP이다.

CELP는 코드북 여기 선형 예측 방식의 음성 부호화(소스 코딩) 기술로, 음성의 데이터량을 줄이는 데 쓴다.

• 길쌈 부호는 이전 입력 비트를 함께 써서 부호화하는 오류 정정 부호다.
• LDPC는 희소한 패리티 검사 행렬을 쓰는 오류 정정 부호다.
• 터보 부호는 두 부호기를 병렬 연접하고 반복 복호하는 오류 정정 부호다.

특성임피던스는 100 Ω이다.

무손실 선로에서 단락 입력임피던스와 개방 입력임피던스의 곱은 특성임피던스의 제곱이다. 즉 $Z_0=\sqrt{Z_{sc}Z_{oc}}$이다.

$Z_0=\sqrt{(j50)(-j200)}=\sqrt{10000}=100\,\Omega$

데이터의 비트율은 64 kbps이다.

256 레벨을 이진수로 나타내려면 $\log_2256=8$비트가 필요하다.

$R=8\,\mathrm{kHz}\times8\,\mathrm{bit}=64\,\mathrm{kbps}$

48 kbps는 나이퀴스트 최소 표본화율 6 kHz로 계산한 값으로, 비트율은 문제에 주어진 표본화 주파수 8 kHz로 계산한다.

옳지 않은 것은 공중선 장치가 전원을 공급하는 장치라는 설명이다.

공중선(안테나) 장치는 전파를 수신해 도래 방향 정보를 얻는 부분이며, 전원 공급과는 관계가 없다.

• 고니오미터로 전파의 도래각을 측정한다는 설명은 옳다.
• 애드콕 안테나는 수평 성분 영향을 줄여 야간오차를 경감한다는 설명은 옳다.
• 루프 안테나는 8자형 특성이라 앞뒤 방향을 구분하기 어렵다는 설명은 옳다.

옳지 않은 것은 OFDM이 직렬 전송 기술이라는 설명이다.

OFDM은 고속 직렬 데이터를 여러 개의 저속 데이터로 나눠 직교 부반송파에 동시에 싣는 병렬 전송 기술이다.

• 여러 부반송파가 합쳐져 피크 대 평균전력비가 크다는 설명은 옳다.
• IFFT/FFT로 변·복조를 간단히 구현할 수 있다는 설명은 옳다.
• 부반송파별 단순 등화기로 페이딩을 보상할 수 있다는 설명은 옳다.

무손실 조건은 R = 0, G = 0이다.

그림의 등가회로에서 직렬 저항 $R$은 도체 손실, 병렬 컨덕턴스 $G$는 유전체 누설 손실을 나타낸다. 손실이 없으려면 두 손실 요소가 모두 사라져야 한다.

• 직렬 $R$이 무한대이면 선로가 끊긴 것과 같아 전력이 전달되지 않는다.
• 병렬 $G$가 무한대이면 선로가 단락된 것과 같아 신호가 모두 새어 나간다.

무손실이면 남는 것은 $L$과 $C$뿐이어서 $Z_0=\sqrt{L/C}$가 된다.

옳지 않은 것은 DM이 DPCM보다 표본당 더 많은 비트를 쓴다는 설명이다.

델타 변조는 차이를 ±Δ 두 가지로만 나타내므로 표본당 1비트를 쓴다. DPCM은 차이를 여러 레벨로 양자화해 표본당 여러 비트를 쓴다.

• ADM에서 기울기가 작으면 스텝을 줄여 입상(양자화) 잡음을 줄인다는 설명은 옳다.
• ADM에서 기울기가 크면 스텝을 키워 경사 과부하 잡음을 줄인다는 설명은 옳다.
• 입력 기울기가 $\Delta/T$보다 크면 경사 과부하가 생긴다는 설명은 옳다.

FM 신호는 $A_c\cos\{2\pi f_ct+\beta_f\sin(2\pi f_mt)\}$이다.

FM은 순시 주파수가 신호에 비례하므로 위상은 신호의 적분에 비례한다.

$\theta(t)=2\pi f_ct+2\pi k_f\int A_m\cos(2\pi f_m\tau)d\tau=2\pi f_ct+\dfrac{k_fA_m}{f_m}\sin(2\pi f_mt)$
$\beta_f=\dfrac{k_fA_m}{f_m}$

반송파가 cos이므로 바깥 함수도 cos이고, 위상 항이 cos인 식은 신호를 적분하지 않은 위상변조(PM) 꼴이다.

대역폭을 가장 적게 쓰는 방식은 SSB이다.

SSB는 한쪽 측파대만 보내므로 대역폭이 메시지 대역폭 $W$와 같다.

• DSB-SC는 양측파대를 보내 $2W$를 쓴다.
• DSB-LC도 양측파대와 반송파를 보내 $2W$를 쓴다.
• VSB는 한쪽 측파대에 다른 쪽 일부를 더해 $W$보다 조금 넓다.

옳지 않은 것은 정지궤도 위성통신이 주로 VHF대를 쓴다는 설명이다.

위성통신은 전리층을 통과하고 넓은 대역을 확보해야 하므로 C·Ku·Ka 등 마이크로파(SHF) 대역을 주로 쓴다.

• 위성과 지구국 사이를 직접 잇는 가시거리 통신이라는 설명은 옳다.
• 공전 주기가 지구 자전 주기와 같아 정지해 보인다는 설명은 옳다.
• 약 36,000 km를 오가므로 지연시간이 길다는 설명은 옳다.

옳지 않은 것은 회선의 유연한 설정이 용이하지 않다는 설명이다.

위성통신은 위성이 넓은 지역을 한 번에 덮으므로 지상 선로 공사 없이 지구국 간 회선을 자유롭게 설정·변경할 수 있는 것이 장점이다.

• 높은 주파수를 써서 광대역 회선을 구성할 수 있다는 설명은 옳다.
• 상향·하향 링크에 서로 다른 주파수를 써 간섭을 막는다는 설명은 옳다.
• 한 위성 신호를 여러 지점이 동시에 받는 점 대 다점 통신이 가능하다는 설명은 옳다.

옳지 않은 것은 모든 규격이 2.4 GHz대에서 같은 대역폭을 쓴다는 설명이다.

IEEE 802.11a는 5 GHz대를 쓰고, 802.11n은 2.4 GHz와 5 GHz를 모두 지원하며 채널 결합으로 40 MHz 대역폭도 쓸 수 있다.

• 802.11 계열이 a·b·g·n 규격을 두고 물리계층·MAC 계층을 규정한다는 설명은 옳다.
• 초기 802.11과 802.11b를 제외하면 OFDM을 적용한다는 설명은 옳다.
• OFDM 부반송파 변조로 BPSK·QPSK·16QAM·64QAM을 지원한다는 설명은 옳다.

변조지수는 0.5이다.

FM 변조지수는 $\beta=\dfrac{\Delta f}{f_m}=\dfrac{k_fA_m}{f_m}$이다.

$f_m=\dfrac{64\pi}{2\pi}=32\,\mathrm{Hz}$, $\Delta f=2\times8=16\,\mathrm{Hz}$
$\beta=\dfrac{16}{32}=0.5$

각주파수 $64\pi$를 그대로 주파수로 쓰면 틀린 값이 나온다.

안테나 길이는 7.5 cm이다.

사용 대역의 중심 주파수 $2\,\mathrm{GHz}$로 파장을 구하고 반파장을 취한다.

$\lambda=\dfrac{3\times10^8\,\mathrm{m/s}}{2\times10^9\,\mathrm{Hz}}=0.15\,\mathrm{m}=15\,\mathrm{cm}$
$L=\dfrac{\lambda}{2}=7.5\,\mathrm{cm}$

15 cm는 한 파장 전체 길이다.

최소탐지거리는 150 m이다.

송수신부가 동시에 동작하지 못하면 펄스를 내보내는 1 μs 동안은 반사파를 받을 수 없다. 반사파가 송신이 끝난 뒤에 돌아와야 하므로 $R_{min}=\dfrac{c\tau}{2}$이다.

$R_{min}=\dfrac{3\times10^8\,\mathrm{m/s}\times1\times10^{-6}\,\mathrm{s}}{2}=150\,\mathrm{m}$

2로 나누지 않은 300 m는 펄스가 왕복한다는 점을 빠뜨린 값이다.

진폭변조만으로 보낸 파형은 비트에 따라 반송파가 나타났다 사라지는(온오프) 파형이다.

진폭변조(ASK, 특히 OOK)는 주파수와 위상은 그대로 두고 진폭만 데이터에 따라 바꾼다. 그래서 한 구간은 반송파가 있고 다른 구간은 진폭이 0이 된다.

• 주파수와 진폭은 같고 구간 경계에서 위상만 뒤집히는 파형은 PSK다.
• 구간마다 진동 간격(주파수)이 바뀌는 파형은 FSK다.
• 구간마다 진폭이 달라지면서 위상도 함께 바뀌는 파형은 진폭만으로 변조한 것이 아니다.