16년 1회차

옳지 않은 설명은 ATSC 2.0이 OFDM 방식을 사용한다는 것이다.

ATSC 2.0은 기존 ATSC와 같은 8-VSB 단일 반송파 전송을 유지한다. ATSC 계열에서 OFDM은 ATSC 3.0에서 도입되었다.

• DVB-T와 DVB-T2는 OFDM의 각 부반송파를 QPSK 또는 QAM으로 변조하므로 옳다.
• 최신 디지털 TV 방송은 이동 수신을 지원한다는 설명은 옳다. DVB-T2와 ATSC 3.0이 대표적이다.
• 우리나라 디지털 TV 전송 방식이 ATSC라는 설명은 옳다.
• 디지털 TV가 HD급 영상을 전송할 수 있다는 설명은 옳다.

옳지 않은 설명은 미들웨어 표준 기술에 멀티캐스팅·QoS가 포함된다는 것이다.

멀티캐스팅과 QoS는 콘텐츠를 망으로 효율적으로 전달하는 네트워크 전송 기술이다. 데이터 방송 미들웨어는 수신기에서 응용 프로그램이 실행되는 환경을 규정하는 기술로, ACAP·OCAP·MHP 등이 있다.

• IPTV가 초고속 인터넷망으로 방송·동영상·정보 서비스를 제공한다는 설명은 옳다.
• CAS는 수신 자격을 제어하고 DRM은 콘텐츠 이용 권리를 관리하므로, IPTV 보안 기술이라는 설명은 옳다.
• H.264는 MPEG-2보다 압축 효율이 높아 IPTV에 널리 쓰인다는 설명은 옳다.
• 스마트 TV가 방송과 인터넷을 결합해 쌍방향 서비스를 제공한다는 설명은 옳다.

샤논 용량 공식으로 구한 채널 용량은 60 kbps이다.

공식: $C=B\log_{2}\left(1+\dfrac{S}{N}\right)$

대입: $C=12\,\mathrm{kHz}\times\log_{2}(1+31)=12\times\log_{2}32$
결과: $C=12\times 5=60\,\mathrm{kbps}$

• 4.8 kbps는 대역폭의 0.4배로, 대역폭의 5배라는 계산 결과와 맞지 않는다.
• 6 kbps는 대역폭의 0.5배로, 역시 계산 결과와 맞지 않는다.
• 48 kbps는 로그 값을 4로 둔 값으로, $\log_{2}32=5$와 맞지 않는다.
• 372 kbps는 로그를 취하지 않고 대역폭에 S/N을 그대로 곱한 값이다.

옳지 않은 설명은 단파 방송과 FM 방송의 변조 방식이 동일하다는 것이다.

단파 방송은 AM 라디오처럼 진폭 변조 계열을 쓰고, FM 방송은 주파수 변조를 쓴다. 단파는 전리층 반사로 멀리 전파되어 국제 방송에 적합하다.

• AM 방송이 중파 대역을 일정 간격의 채널로 나누어 쓴다는 설명은 옳다.
• 단파 방송이 전리층 반사를 이용해 국제 방송에 많이 쓰인다는 설명은 옳다.
• FM 방송은 진폭 잡음의 영향을 덜 받아 AM보다 잡음이 적고 음질이 좋으므로 옳다.
• 디지털 라디오 방송이 음성과 함께 데이터 서비스를 제공한다는 설명은 옳다.

올바른 처리 순서는 채널부호화→신호성상도 매핑→펄스성형→Up conversion이다.

먼저 비트열에 오류 정정용 잉여 비트를 넣고, 그 비트를 묶어 심벌로 매핑한다. 이어서 심벌을 대역이 제한된 기저대역 파형으로 만든 뒤 반송파 대역으로 올린다.

• 펄스성형으로 시작하는 순서는 틀렸다. 펄스성형은 심벌이 만들어진 뒤에야 할 수 있다.
• 신호성상도 매핑→채널부호화→펄스성형→Up conversion은 틀렸다. 채널부호화는 비트 단위 처리이므로 매핑보다 앞서야 한다.
• 채널부호화→신호성상도 매핑→Up conversion→펄스성형은 틀렸다. 펄스성형은 기저대역에서 하고 그다음 주파수를 올린다.
• 신호성상도 매핑→채널부호화→Up conversion→펄스성형은 틀렸다. 부호화와 매핑, 펄스성형과 주파수 상향의 순서가 모두 뒤바뀌었다.

옳지 않은 설명은 발생 확률이 높은 값에 긴 부호어를 할당한다는 것이다.

엔트로피 부호화에서는 자주 나오는 값에 짧은 부호어를, 드문 값에 긴 부호어를 준다. 그래야 평균 부호 길이가 줄어 압축이 된다.

• 화면 내 공간적 상관을 이용한 압축은 인트라 예측과 변환 부호화의 원리이므로 옳다.
• 화면 간 시간적 상관을 이용한 압축은 움직임 보상 예측의 원리이므로 옳다.
• 양자화 스텝이 작아지면 양자화 오차가 줄어 재생 화면이 원본에 가까워지므로 옳다.
• 화소 블록의 직교 변환에 DCT를 주로 쓴다는 설명은 옳다.

옳지 않은 설명은 시간·공간 Scalability가 MPEG-4에서 처음 도입되었다는 것이다.

시간·공간 Scalability는 이미 MPEG-2의 부호화 도구로 규정되어 있었다. 따라서 MPEG-4에서 처음 도입되었다고 할 수 없다.

• MPEG-2가 HDTV 품질을 실현할 수 있다는 설명은 옳다.
• MPEG-2 계층이 블록, 매크로블록, 슬라이스, 픽처, GOP, 시퀀스로 구성된다는 설명은 옳다.
• H.264가 널리 쓰이며 MPEG-2보다 압축률이 개선되었다는 설명은 옳다.
• MPEG-4가 음성·영상·문자·그림을 객체 단위로 부호화한다는 설명은 옳다.

최소 해밍 거리가 5인 부호로 정정할 수 있는 오류는 최대 2비트이다.

공식: $t=\left\lfloor\dfrac{d_{\min}-1}{2}\right\rfloor$

대입: $t=\left\lfloor\dfrac{5-1}{2}\right\rfloor=2$

• 1비트는 정정 가능하지만 최대값이 아니다.
• 3비트를 정정하려면 최소 해밍 거리가 7 이상이어야 한다.
• 4비트는 오류 정정이 아니라 오류 검출의 한계이다. 검출 한계는 $d_{\min}-1$이다.
• 5비트 오류는 다른 부호어로 바뀔 수 있어 검출조차 보장되지 않는다.

안테나 이득이 고정일 때 수신 전력은 1/16로 감소한다.

프리스 공식: $P_{r}=P_{t}G_{t}G_{r}\left(\dfrac{c}{4\pi fd}\right)^{2}$

수신 전력은 주파수의 제곱과 거리의 제곱에 각각 반비례한다.
대입: $\dfrac{1}{2^{2}}\times\dfrac{1}{2^{2}}=\dfrac{1}{16}$

• 1/8은 두 요인 중 하나를 제곱하지 않았을 때 나오는 값이다.
• 1/4은 주파수나 거리 중 한 요인만 반영한 값이다.
• 1/2은 한 요인을 제곱 없이 한 번만 반영한 값이다.
• 1은 전력 변화가 없다는 뜻이므로 경로 손실 증가와 맞지 않는다.

디지털 변조 방식으로 올바른 짝은 PSK, QAM이다.

디지털 변조는 디지털 데이터를 반송파의 진폭·위상·주파수에 실어 보내는 방식이다. PSK는 위상을, QAM은 진폭과 위상을 함께 사용한다.

• Bipolar와 NRZ는 반송파를 쓰지 않는 기저대역 선로 부호이다.
• PCM과 DM은 아날로그 신호를 디지털로 바꾸는 펄스 부호화 방식이다.
• AM과 FM은 아날로그 변조 방식이다.
• ASK는 디지털 변조이지만 PM은 아날로그 변조라서 짝이 맞지 않는다.

옳지 않은 설명은 LTE-A가 대역 확산 방식을 사용한다는 것이다.

LTE-A의 다중 접속은 하향 OFDMA, 상향 SC-FDMA이다. 대역 확산은 IS-95·WCDMA 같은 CDMA 계열 기술의 방식이다.

• 다른 셀로 이동해도 통화를 유지하는 기술을 핸드오버라고 하므로 옳다.
• CDMA는 모든 셀이 같은 주파수를 쓰고 코드로 구분하므로 재사용 계수가 1이라는 설명은 옳다.
• LTE-A가 MIMO를 지원한다는 설명은 옳다.
• LTE는 eMBMS 등으로 모바일 TV 서비스를 지원할 수 있으므로 옳다.

옳지 않은 설명은 채널 부호화 방식으로 LDPC를 사용한다는 것이다.

국내 지상파 HDTV의 ATSC 방식은 RS 부호와 트렐리스 부호를 함께 쓰고 8-VSB로 변조한다. LDPC는 ATSC 3.0과 DVB-T2 같은 후속 규격에서 쓰인다.

• 비월 주사, 60Hz 필드 주파수, 16:9 종횡비를 쓴다는 설명은 옳다.
• 영상 압축에 MPEG-2를 쓴다는 설명은 옳다.
• 음성 압축에 5.1 채널 Dolby AC-3를 쓴다는 설명은 옳다.
• 한 채널의 대역폭이 아날로그 NTSC와 같다는 설명은 옳다.

상측 헤테로다인 수신기의 영상 주파수는 567 MHz이다.

국부 발진 주파수: $f_{\mathrm{LO}}=479+44=523\,\mathrm{MHz}$

영상 주파수: $f_{\mathrm{image}}=f_{\mathrm{LO}}+f_{\mathrm{IF}}=523+44=567\,\mathrm{MHz}$
상측 방식에서 영상 주파수는 수신 주파수보다 중간 주파수의 2배만큼 높다.

• 523 MHz는 영상 주파수가 아니라 국부 발진 주파수이다.
• 435 MHz는 하측 헤테로다인일 때의 국부 발진 주파수이다.
• 397 MHz는 수신 주파수보다 낮아 상측 방식의 영상 주파수가 될 수 없다.
• 391 MHz는 하측 헤테로다인일 때의 영상 주파수이다.

옳지 않은 설명은 색의 3요소를 명도, 색상, 휘도라고 한 것이다.

색의 3요소는 명도, 색상, 채도이다. 휘도는 밝기를 나타내는 양이므로 채도를 대신할 수 없다.

• NTSC 컬러 영상 신호가 휘도 신호와 2개의 색차 신호로 구성된다는 설명은 옳다.
• 소리의 3요소가 높이, 크기(세기), 음색이라는 설명은 옳다.
• 빛의 3원색이 Red, Green, Blue라는 설명은 옳다.
• 초당 진동수가 높을수록 소리의 높이가 높아진다는 설명은 옳다.

옳지 않은 설명은 최대 전압 0.1V가 20dBmV라는 것이다.

dBmV는 1mV를 기준으로 한 전압 레벨이다.
환산: $0.1\,\mathrm{V}=100\,\mathrm{mV}$

계산: $20\log_{10}\dfrac{100\,\mathrm{mV}}{1\,\mathrm{mV}}=40\,\mathrm{dBmV}$
따라서 0.1V는 40dBmV이다.

• 전압이 2배이면 $20\log_{10}2\approx 6\,\mathrm{dB}$이므로 전압 이득 6dB는 옳다.
• 100kW는 $10\log_{10}10^{5}=50\,\mathrm{dBW}$이므로 옳다.
• 신호 대 잡음 비 10dB는 전력비 10배이므로 옳다.
• 데시벨 단위계에 비율을 나타내는 상대 데시벨과 기준값을 정한 절대 데시벨이 있다는 설명은 옳다.

옳은 설명은 중파 대역의 파장 범위가 100m∼1km라는 것이다.

중파 대역은 300kHz∼3MHz이고, 파장은 $\lambda=\dfrac{c}{f}$로 구한다.
300kHz: $\lambda=\dfrac{3\times 10^{8}}{3\times 10^{5}}=1000\,\mathrm{m}$
3MHz: $\lambda=\dfrac{3\times 10^{8}}{3\times 10^{6}}=100\,\mathrm{m}$

• 300kHz∼3MHz는 단파가 아니라 중파(MF) 대역이다.
• 초단파 대역이 위성 통신에 가장 적합하다는 설명은 틀렸다. 위성 통신에는 주로 더 높은 마이크로파 대역을 쓴다.
• 주파수가 높아질수록 지표파로 전파된다는 설명은 틀렸다. 지표파는 낮은 주파수의 특성이고, 높은 주파수는 직진성이 강해진다.
• TV 방송이 주로 밀리미터파를 쓴다는 설명은 틀렸다. TV 방송은 주로 VHF·UHF 대역을 쓴다.

채널 부호화 후의 비트율을 심볼률로 나누면 심볼당 6비트가 되므로, 사용된 변조 방식은 64-QAM이다.

부호율은 입력 비트율과 부호화 후 비트율의 비이므로, 부호화 후 비트율은 다음과 같다.
$R_b = \dfrac{R_d}{R_c} = \dfrac{2\,\mathrm{Mbps}}{1/3} = 6\,\mathrm{Mbps}$

심볼당 비트 수는 부호화 후 비트율을 심볼률로 나누어 구한다.
$k = \dfrac{R_b}{R_s} = \dfrac{6\,\mathrm{Mbps}}{1\,\mathrm{Msps}} = 6\,\mathrm{bits/symbol}$
변조 차수는 $M = 2^{k} = 2^{6} = 64$ 이다.

• 32-QAM은 심볼당 5비트를 실으므로 심볼률이 1.2Msps가 되어 조건에 맞지 않는다.
• 16-QAM은 심볼당 4비트를 실으므로 심볼률이 1.5Msps가 되어 조건에 맞지 않는다.
• 8-PSK는 심볼당 3비트를 실으므로 심볼률이 2Msps가 되어 조건에 맞지 않는다.
• 4-PSK는 심볼당 2비트를 실으므로 심볼률이 3Msps가 되어 조건에 맞지 않는다.

올바른 구성 순서는 ㅂ-ㄴ-ㄹ-ㄱ-ㅁ-ㄷ이다.

안테나로 받은 신호를 고주파 증폭하고, 주파수 변환부에서 중간 주파수로 바꾼다. 이어서 중간 주파수 증폭, 포락선 검파, 저주파 증폭 순으로 처리한다. 핵심은 주파수 변환이 중간 주파수 증폭보다 앞선다는 점이다.

• ㅂ-ㄴ-ㄱ-ㄹ-ㅁ-ㄷ은 틀렸다. 중간 주파수를 만들기 전에 중간 주파수를 증폭하게 된다.
• ㅂ-ㄴ-ㄱ-ㅁ-ㄹ-ㄷ은 틀렸다. 중간 주파수 증폭이 변환보다 앞서고, 검파 뒤에 주파수 변환이 온다.
• ㅂ-ㅁ-ㄴ-ㄱ-ㄹ-ㄷ은 틀렸다. 안테나 바로 뒤에서 검파하면 고주파 증폭과 주파수 변환을 거칠 수 없다.
• ㅂ-ㅁ-ㄹ-ㄴ-ㄱ-ㄷ은 틀렸다. 이 순서도 안테나 바로 뒤에서 검파하므로 수신기 구성이 성립하지 않는다.

필요한 코덱의 최소 압축률은 60:1이다.

비압축 전송률: $1000\times 500\times 16\times 30=240\times 10^{6}\,\mathrm{bit/s}$

최소 압축률: $\dfrac{240\,\mathrm{Mbps}}{4.0\,\mathrm{Mbps}}=60$
압축 후 전송률이 채널 용량 이하여야 하므로 이 값이 하한이다.

• 7.5:1로 압축하면 32Mbps로, 채널 용량을 넘는다.
• 15:1로 압축하면 16Mbps로, 채널 용량을 넘는다.
• 30:1로 압축하면 8Mbps로, 채널 용량을 넘는다.
• 45:1로 압축해도 약 5.3Mbps로, 채널 용량을 넘는다.

아이 패턴에서 얻을 수 없는 정보는 도플러 천이이다.

아이 패턴은 수신 기저대역 파형을 심벌 주기 단위로 겹쳐 본 것으로, 심벌 간 간섭·잡음·타이밍 상태를 보여 준다. 도플러 천이는 이동에 따른 반송파 주파수 변화이므로 아이 패턴으로 읽어 내는 정보가 아니다.

• 최적 표본화 시간은 눈이 가장 크게 열린 시점으로 알 수 있다.
• 타이밍 오류에 대한 민감도는 눈이 닫히는 기울기로 알 수 있다.
• 영 교차 왜곡은 파형이 영점을 지나는 시점의 흩어짐으로 알 수 있다.
• 잡음 여유는 표본화 시점의 눈이 열린 높이로 알 수 있다.