17년 1회차

수신 신호는 LNB → 복조기 → 채널복호기 → TS 역다중화기 순서로 처리된다.

안테나의 RF 신호를 IF로 낮추는 첫 단은 LNB이므로 RF가 들어가 IF가 나오는 (가)가 LNB이다. 이어서 복조로 디지털 열을 얻고, 채널 복호로 오류를 정정한 뒤, 역다중화로 영상과 오디오 스트림을 나누어 각 디코더로 보낸다.

• (나)를 채널복호기, (다)를 복조기로 둔 배치는 복조 전에 오류 정정을 하게 되어 순서가 뒤바뀐다.
• (가)를 복조기로 둔 배치는 RF를 IF로 변환하는 단이 첫 단이어야 한다는 점에 어긋난다.
• (가)를 채널복호기로 둔 배치는 복조되지 않은 RF 신호를 복호할 수 없으므로 틀리다.
• (가)를 TS 역다중화기로 둔 배치는 수신의 마지막에 오는 TS 분리를 맨 앞에 두었으므로 틀리다.

스크램블러로 들어가는 (마)가 Control Word이고, 제한수신시스템에서 다중화기로 가는 (다)·(라)가 EMM·ECM이며, 다중화기에 직접 들어가는 (가)·(나)가 PAT·PSIP이다.

스크램블러는 Control Word로 스트림을 뒤섞으므로 제한수신시스템이 이를 직접 공급한다. ECM은 Control Word를 암호화해 전달하고 EMM은 가입자 자격 정보를 전달하므로, 둘 다 다중화기를 거쳐 스트림에 실린다. PAT와 PSIP는 프로그램·채널 정보를 담은 시그널링 테이블로, 제한수신시스템과 무관하게 다중화기에 들어간다.

• (가)를 EMM, (마)를 PAT로 둔 배치는 시그널링 테이블인 PAT가 스크램블러를 제어할 수 없으므로 틀리다.
• (가)를 Control Word로 둔 배치는 스크램블러에 공급될 키를 다중화기 입력으로 두었으므로 틀리다.
• (가)를 ECM, (나)를 EMM으로 둔 배치는 제한수신시스템의 출력을 그 시스템과 무관한 입력으로 두었으므로 틀리다.
• (가)를 PSIP, (마)를 EMM으로 둔 배치는 스크램블러에 필요한 것이 자격 정보가 아니라 Control Word이므로 틀리다.

최대 허용 지터는 $0.01\,\mu\mathrm{s}$이다.

1 UI는 1비트 구간이므로 비트율의 역수로 구한 뒤 0.2를 곱한다.
$1\,\mathrm{UI}=\dfrac{1}{20\times10^{6}\,\mathrm{bps}}=50\,\mathrm{ns}$
$0.2\,\mathrm{UI}=0.2\times50\,\mathrm{ns}=10\,\mathrm{ns}=0.01\,\mu\mathrm{s}$

• 값 $100\,\mu\mathrm{s}$는 2,000 UI에 해당해 규격보다 훨씬 크다.
• 값 $10\,\mu\mathrm{s}$는 200 UI에 해당해 규격을 넘는다.
• 값 $1\,\mu\mathrm{s}$는 20 UI에 해당해 규격을 넘는다.
• 값 $0.1\,\mu\mathrm{s}$는 2 UI로, 비트 구간보다도 길어 규격을 넘는다.

DSB-SC 스펙트럼의 중심이 반송파 주파수이므로 10,000Hz이다.

곱셈기 출력은 메시지 스펙트럼을 반송파 주파수를 중심으로 양쪽에 옮긴 형태이다.
$S_m(f) = \dfrac{1}{2}\left[M(f-f_c)+M(f+f_c)\right]$

따라서 측파대의 양 끝은 $f_c \pm 1000\,\mathrm{Hz}$ 이고, 그림의 양 끝값으로 중심을 구한다.
$f_c = \dfrac{9000+11000}{2} = 10000\,\mathrm{Hz}$

• 1,000Hz는 메시지 신호의 최대 주파수이다.
• 9,000Hz는 하측파대의 아래쪽 끝이다.
• 11,000Hz는 상측파대의 위쪽 끝이다.
• 20,000Hz는 두 끝값의 합일 뿐 반송파 주파수가 아니다.

동일한 신호 대 잡음비에서 비트오율이 가장 낮은 방식은 동기 binary PSK이다.

BPSK는 두 신호의 위상이 반대인 대척(antipodal) 신호라 신호 간 거리가 가장 멀다. 여기에 수신측이 반송파 위상을 알고 검파하는 동기 복조가 더해져 오율이 최소가 된다.

• 동기 binary FSK는 두 신호가 직교 관계라 신호 간 거리가 더 짧아, 같은 오율에 약 3 dB의 전력이 더 필요하다.
• 비동기 binary FSK는 반송파 위상 정보를 쓰지 않아 동기 FSK보다도 오율이 높다.
• 비동기 binary PSK는 위상에 정보를 싣는데 기준 위상이 없어 그대로는 복조할 수 없고, 앞 심벌을 기준으로 삼는 차동 방식을 쓰더라도 동기 BPSK보다 오율이 높다.
• 비동기 binary ASK는 포락선 검파를 쓰며 위상 정보를 활용하지 못해 동기 BPSK보다 오율이 높다.

변조지수 60%일 때의 출력전력은 236 W이다.

AM의 총 출력전력은 반송파 전력에 측파대 전력을 더한 값이며, 측파대 전력은 변조지수의 제곱에 비례한다.
$P_t=P_c\left(1+\dfrac{m^2}{2}\right)$
$300=P_c\left(1+\dfrac{1^2}{2}\right)\;\Rightarrow\;P_c=200\,\mathrm{W}$
$P_t=200\left(1+\dfrac{0.6^2}{2}\right)=200\times1.18=236\,\mathrm{W}$

• 출력 300 W는 변조지수가 줄면 측파대 전력도 줄어드는 점을 빠뜨린 값이다.
• 출력 216 W가 되려면 측파대 전력이 16 W여야 하는데, 실제 측파대 전력은 36 W이다.
• 출력 180 W는 전체 출력을 변조지수에 단순 비례시킨 값으로, 반송파 전력 200 W보다 작아 성립하지 않는다.
• 출력 156 W도 반송파 전력 200 W보다 작아 성립하지 않는다.

유료채널의 수신 권한을 제어하는 기술은 CAS(Conditional Access System, 제한수신 시스템)이다.

CAS는 방송 신호를 스크램블하여 보내고, 권한을 가진 가입자의 수신기만 이를 해제해 시청하도록 한다.

• DOI는 디지털 콘텐츠에 고유 식별자를 부여하는 체계로, 수신 권한 제어와 무관하다.
• DRM은 콘텐츠의 복제·재생 등 사용 권한을 관리하는 저작권 보호 기술로, 방송 채널의 수신 자격을 제어하는 기술은 아니다.
• Digital Watermarking은 콘텐츠에 저작권 정보를 숨겨 넣어 소유권을 증명하는 기술이다.
• Digital Fingerprinting은 콘텐츠에 구매자 정보를 넣어 불법 유통 경로를 추적하는 기술이다.

OFDM의 특징으로 옳지 않은 것은 PAPR이 적다는 설명이다.

OFDM은 많은 부반송파를 더해 보내므로 위상이 겹치는 순간 큰 첨두값이 생겨 PAPR이 크다. 이 때문에 송신 전력증폭기에 넓은 선형 구간이 요구된다.

• 심벌 길이를 길게 하고 보호 구간을 두므로 심벌간 간섭 문제를 제거할 수 있다.
• 다중경로 지연의 영향을 흡수하기 위해 보호 구간을 사용하는 것은 옳은 설명이다.
• 송신측의 IFFT와 수신측의 FFT로 다수 부반송파의 변복조를 구현하는 것은 옳은 설명이다.
• 직교 부반송파를 겹쳐 배치해 주파수 효율이 높으므로 대용량 정보 전송이 가능하다.

위성 중계기 공유를 위한 다원접속 방식이 아닌 것은 NOMA이다.

NOMA는 같은 시간·주파수 자원에 사용자 신호를 전력 차이로 겹쳐 보내는 비직교 다중접속으로, 주로 차세대 이동통신 기술로 논의되어 왔다. 위성 중계기의 대표적 다원접속은 주파수·시간·코드·공간으로 사용자를 나누는 방식이다.

• CDMA는 사용자마다 다른 확산 코드를 주어 중계기를 공유한다.
• FDMA는 중계기 대역을 주파수별로 나누어 사용자에게 할당한다.
• TDMA는 시간 슬롯을 나누어 사용자가 번갈아 중계기를 사용한다.
• SDMA는 스폿 빔 등으로 공간을 나누어 같은 주파수를 재사용한다.

왼쪽부터 Y, Cb, Cr 파형이다.

컬러바는 흰색, 노랑, 시안, 초록, 마젠타, 빨강, 파랑, 검정 순서이다. 왼쪽 파형은 흰색에서 검정으로 갈수록 계단처럼 낮아지므로 휘도 신호이고, 나머지 둘은 흰색과 검정에서 중앙값에 머무는 색차 신호이다.

가운데 파형은 파랑 구간에서 최대이고 노랑 구간에서 최소이므로 Cb이며, 오른쪽 파형은 빨강 구간에서 최대이고 시안 구간에서 최소이므로 Cr이다.

• (나)를 Cr, (다)를 Cb로 본 조합은 가운데 파형의 최대가 파랑 구간이므로 틀리다.
• (가)를 Cb, (나)를 Cr, (다)를 Y로 본 조합은 계단형 파형을 색차 신호로 보았으므로 틀리다.
• (가)를 Cb, (나)를 Y로 본 조합은 양방향으로 흔들리는 가운데 파형을 휘도로 보았으므로 틀리다.
• (가)를 Cr, (나)를 Cb, (다)를 Y로 본 조합은 계단형인 왼쪽 파형을 Cr로 보았으므로 틀리다.

CDMA의 설명으로 옳지 않은 것은 구조가 간단하고 주파수 효율이 낮으며 비화 성능이 열화된다는 내용이다.

CDMA는 확산·역확산과 전력 제어가 필요해 구조가 복잡한 대신, 주파수 효율이 높고 코드 덕분에 비화 성능이 우수하다.

• TDMA, FDMA에 비해 낮은 송신출력을 쓰는 것은 처리 이득과 전력 제어 덕분이므로 옳다.
• 신호가 넓은 대역에 퍼져 있어 일부 주파수가 감쇠해도 영향이 작으므로 페이딩 극복에 유리하다.
• 레이크 수신기는 다중경로 신호를 각각 받아 합성하므로 CDMA의 수신 기법으로 옳다.
• 사용자 신호를 코드로 구분하는 다원접속이라는 설명은 CDMA의 정의 그대로이다.

FM 라디오 방송에 사용되는 주파수 대역은 VHF이다.

국내 FM 방송은 88~108 MHz를 쓰며, 이 범위는 VHF(30~300 MHz)에 속한다.

• HF는 전리층 반사를 이용하는 단파 방송·원거리 통신용 대역이다.
• UHF는 지상파 디지털 TV와 이동통신에 주로 쓰이는 대역이다.
• SHF는 위성방송과 마이크로파 중계에 주로 쓰이는 대역이다.
• EHF는 밀리미터파 대역으로, FM 라디오 방송에 쓰이지 않는다.

프로그램의 상세 설명인 ㉱는 ETT(Extended Text Table)에 해당하므로, 이를 MGT라고 한 기술이 옳지 않다.

MGT는 화면에 표시되는 내용을 담지 않고, 다른 PSIP 테이블의 PID·버전·길이 같은 안내 정보를 수신기에 알려 주는 테이블이다.

• 현재 날짜와 시각인 ㉮를 STT로 본 기술은 옳다.
• 채널번호인 ㉯를 VCT로 본 기술은 옳다. VCT는 가상 채널의 번호와 이름을 정의한다.
• 프로그램명인 ㉰를 EIT로 본 기술은 옳다. EIT는 프로그램의 제목과 방송 시간을 담는다.
• 시청 등급 표시인 ㉲를 RRT로 본 기술은 옳다. RRT는 지역별 시청 등급 체계를 정의한다.

옳지 않은 설명은 수신부에서 리드-솔로몬 복호화 후 디인터리빙을 적용한다는 내용이다.

수신부는 송신부의 역순으로 처리하므로 디인터리빙을 먼저 수행해 집중 오류를 흩뜨린 뒤 리드-솔로몬 복호화를 해야 한다.

• 인터리빙이 데이터의 송신순서를 바꾼다는 설명은 옳다.
• 리드-솔로몬 코드가 오류정정 능력을 가진다는 설명은 옳다.
• 인터리빙이 집중된 오류를 분산시킨다는 설명은 옳다.
• 송신부에서 리드-솔로몬 부호화 후 인터리빙을 적용한다는 설명은 옳다.

그림은 주파수 1Hz의 정현파이므로 최소 Nyquist 샘플링 주파수는 2Hz이다.

파형은 1초마다 한 주기를 반복하므로 주파수는 주기의 역수이다.
$f = \dfrac{1}{T} = \dfrac{1}{1\,\mathrm{s}} = 1\,\mathrm{Hz}$

표본화 정리에 따라 최고 주파수의 2배 이상으로 샘플링해야 한다.
$f_s = 2f = 2 \times 1\,\mathrm{Hz} = 2\,\mathrm{Hz}$

• 1Hz는 신호 주파수 자체로, Nyquist 기준의 절반이다.
• 4Hz는 복원은 가능하지만 최솟값이 아니다.
• 6Hz도 복원은 가능하지만 최솟값이 아니다.
• 8Hz도 복원은 가능하지만 최솟값이 아니다.

반사계수의 크기는 0.2이다.

케이블의 특성 임피던스를 $Z_0$, 접속 장비를 부하 $Z_L$로 두고 반사계수 공식에 대입한다.
$\Gamma=\dfrac{Z_L-Z_0}{Z_L+Z_0}$
$\Gamma=\dfrac{50-75}{50+75}=\dfrac{-25}{125}=-0.2$

음의 부호는 반사파의 위상 반전을 뜻하며, 크기는 0.2이다. 다른 값은 75 Ω 케이블에 아래처럼 더 작은 부하를 연결할 때의 크기이다.

• 크기 0.5는 부하가 25 Ω일 때의 값이다.
• 크기 0.4는 부하가 약 32 Ω일 때의 값이다.
• 크기 0.3은 부하가 약 40 Ω일 때의 값이다.
• 크기 0.1은 부하가 약 61 Ω일 때의 값이다.

케이블 손실만큼 증폭기가 보상하면 되므로 필요한 전력이득은 5dB이다.

케이블의 총 손실은 길이에 비례한다.
$L = 0.05\,\mathrm{dB/m} \times 100\,\mathrm{m} = 5\,\mathrm{dB}$

dB 값은 더하고 뺄 수 있으므로, 증폭기 입력을 0dB 기준으로 보면 분배기 입력 레벨은 다음과 같다.
$G - L = 0 \Rightarrow G = 5\,\mathrm{dB}$

• 0dB 이득이면 분배기 입력이 손실만큼 낮은 -5dB가 된다.
• 3dB 이득이면 분배기 입력이 -2dB로 모자란다.
• 8dB 이득이면 분배기 입력이 +3dB로 초과한다.
• 10dB 이득이면 분배기 입력이 +5dB로 초과한다.

초록색(Green) 바는 (마) 위치에 나타난다.

벡터 스코프는 색차 신호를 극좌표로 표시하는 계기로, 각도가 색상(위상), 중심에서의 거리가 채도를 나타낸다. 컬러바 신호를 넣으면 여섯 색이 정해진 표적 위치에 점으로 찍히며, 버스트를 기준(왼쪽 수평축)으로 시계 방향 순서는 황색(Yl) → 적색(R) → 자홍(Mg) → 청색(B) → 시안(Cy) → 녹색(G)이다.

그림에 대응시키면 (다) Yl, (가) R, (나) Mg, (라) B, 오른쪽 아래 표적 Cy, (마) G이다. 녹색은 위상 약 241°로 왼쪽 아래(7시 방향)에 찍힌다.

• 보색끼리는 중심을 사이에 두고 마주 본다. G는 Mg(나)와, R(가)은 Cy와, B(라)는 Yl(다)과 정반대 위치에 있다.
• (가)는 적색, (나)는 자홍색, (다)는 황색, (라)는 청색 표적이다.

성상점이 64개이므로 심벌당 6비트를 전송하며, 심벌당 4비트라는 기술이 옳지 않다.

그림은 가로 8열, 세로 8행으로 성상점이 64개인 64 QAM이다. 심벌당 비트 수는 성상점 수의 밑이 2인 로그값이다.
$k = \log_2 M = \log_2 64 = 6\,\mathrm{bits/symbol}$

• 64 QAM 변조방식이라는 기술은 성상점 수와 맞으므로 옳다.
• 반송파의 진폭과 위상을 이용한다는 기술은 QAM의 원리이므로 옳다.
• A와 B의 진폭이 같다는 기술은 두 점이 원점에서 같은 거리의 대칭 위치에 있으므로 옳다.
• 디지털 케이블 방송에서 적용한다는 기술도 옳다. 64 QAM은 디지털 케이블 방송의 대표적 변조방식이다.

옳지 않은 설명은 QPSK를 사용한다는 내용이다.

국내 지상파 디지털 HDTV는 미국식 ATSC 방식을 채택해 8-VSB로 변조한다. QPSK는 주로 디지털 위성방송 전송에 쓰인다.

• 영상 부호화에 MPEG-2를 사용하는 것은 옳다.
• 음성 부호화에 AC-3를 사용하는 것은 옳다.
• 오류 정정에 리드-솔로몬 부호를 사용하는 것은 옳다.
• 변조에 8-VSB 방식을 사용하는 것은 옳다.