데이터통신 5장 연습문제 정답

01. 정보가 전송되기 위해서는 어떤 신호로 변환되어야 하는가?

a. 주기 신호

b. 비주기 신호

c. 전자기 신호

d. 고주파 정현파

 

 

02. 다음 중 신호에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

a. 아날로그 데이터는 연속적인 값을 가지고 디지털 신호로 변화될 수 있다.

b. 디지털 데이터는 주어진 구간에서 연속적인 값을 갖고 아날로그 신호로 변화될 수 있다.

c. 아날로그 신호는 주파수에 따라 다양한 매체를 통해 전송되는 연속적으로 변하는 전자기파이다.

d. 디지털 신호는 도파 매체를 통해 전송되는 일련의 전압 펄스이다.

 

 

03. 어떤 신호의 주기가 0.001초이다. 이 신호의 주파수는?

a. 1Hz

b. 1KHz

c. 1MHz

d. 1GHz

 

 

04. 한 정현파가 8KHz의 주파수를 가진다. 이 정현파의 주기는? 

a. 800µs

b. 125µs 

c. 250µs

d. 500µs

 

 

05. 신호의 대역폭이 4KHz이고 최저 주파수가 40KHz일 때, 최고 주파수는?

a. 36KHz

b. 40KHz

c. 44KHz

d. 48KHz

 

 

06. 신호의 주파수 범위가 4KHz에서 40KHz일 경우 그 신호의 대역폭은?

a. 36KHz

b. 44KHz

c. 48KHz

d. 88KHz

 

 

07. 다음 중 옳지 않은 것은?

a. 주기란 신호가 한 사이클을 이루는 데 걸린 시간을 의미한다.

b. 신호의 주파수는 시간에 대한 변화율로 초당 반복되는 패턴의 횟수를 일컫는다.

c. 짧은 시간 내의 변화는 낮은 주파수를 의미한다.

d. 주파수와 주기는 서로 역의 관계이다.

 

 

08. 신호의 주파수가 증가함에 따라 그 신호의 주기는 어떻게 변하는가?

a. 원래 상태로 있다.

b. 증가한다.

c. 두 배로 증가한다.

d. 감소한다.

 

 

09. 만약 4KHz의 대역폭을 갖는 사내 전산망을 위한 채널을 사용하려고 한다면, 주파수 10⁷과 10⁸ 사이의 대역폭에서 대략 몇 개의 채널을 얻을 수 있는가(Guard Band)?

a. 225개

b. 2,250개

c. 22,500개

d. 222,500개

 

 

10. 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

a. 신호의 주파수 스펙트럼은 그 신호를 구성하는 해당 대역의 정현파 신호의 조합이다.

b. 신호의 대역폭은 통신 선로 상에서 운반되는 전송 주파수의 범위를 나타낸다.

c. 대역폭과 채널의 용량은 직접적인 관계가 있다.

d. 주파수 대역이 높아질수록 더 많은 채널을 얻을 수 있다.

 

 

11. 신호 대 잡음비가 20데시벨(dB)이고, 대역폭이 2600Hz일 경우 채널용량은?

a. 15,452bps

b. 17,301bps

c. 19,134bps

d. 20,783bps

 

 

12. 다음 중 주파수에 대한 설명으로 잘못된 것은?

a. 시간에 대한 변화율이다.

b. 짧은 기간 내의 변화는 높은 주파수를 의미한다.

c. 긴 기간에 걸친 변화는 낮은 주파수를 의마한다.

d. 시각 0시에 대해 파형의 상대적인 위치를 의미한다.

 

 

13. 다음 중 진폭에 대한 설명으로 잘못된 것은?

a. 신호의 높이를 말한다.

b. 진폭의 단위는 신호의 종류에 따라 변한다.

c. 전자신호의 단위는 보통 볼트, 암페어 와트이다.

d. 시간에 대한 변화율이다.

 

 

14. 다음 중 대역폭에 대한 설명으로 잘못된 것은?

a. 주파수 스펙트럼의 폭이다.

b. 신호가 포함하는 모든 주파수 요소들의 모임이다.

c. 주파수 구성 요소들의 범위이다.

d. 대역폭은 그 범위의 최고 주파수에서 최저 주파수를 빼는 방식으로 계산한다.

 

 

15. 주파수 스펙트럼의 무선통신 대역의 전파 설명으로 맞는 것은?

a. VLF는 AM라디오에 사용되며, 지표면 전파 방식을 사용한다.

b. MF는 대류권 전파 방식을 사용하기 때문에 신호가 흡수되는 단점이 있다. 

c. HF는 가시선 전파를 이용하여 원거리의 아마추어 무선 라디오에 사용된다.

d. VHF는 전리층 전파를 이용하여 VHF텔레비전, FM라디오에 사용된다.

 

 

16. 다음 중 가시선 잔파 방식으로 전송되는 전파끼리 짝지은 것은?

a. EHF - VLF

b. HF - MF

c. UHF - SHF

d. VHF - UHF

 

 

17. 아날로그 신호와 디지털 신호의 차이점을 적으라.

아날로그: 연속적인 값, 무한한 수의 값을 가질 수 있음, 시간과 진폭이 연속적으로 변함, 외부 노이즈에 민감하고 신호가 왜곡될 수 있음.

디지털: 이산적인 값, 제한된 수의 값을 가질 수 있음, 시간과 진폭이 이산적으로 변함, 외부 노이즈에 덜 민감하고 에러 검출 및 수정이 가능하여 데이터 전송이 안정적임.

 

 

18. 정현파(sinusoidal wave)는 주기적 아날로그 신호의 가장 기본적인 형태이다. 이러한 정현파를 표현하는 데 사용되는 세 가지 요소는 무엇인가?

진폭, 주파수, 위상

 

 

19. 한 정현파가 8KHz의 주파수를 가진다. 이 정현파의 주기를 계산하라. 

주기(T)는 주파수(f)의 역수 ( \( T = \frac{1}{f} \) )

 \( T = \frac{1}{8000} = 0.000125 \)  

0.000125초 또는 125µs(마이크로초)

 

 

20. 사람의 음성의 경우 300~3,400Hz의 주파수 범위를 갖는 전자기 신호로 표현될 수 있다. 이 경우 대역폭은 얼마인가?

대역폭은 최고 주파수에서 최저 주파수를 뺀 값

\( BW = f_{\text{max}} - f_{\text{min}} \)  

\( BW = 3400 \, \text{Hz} - 300 \, \text{Hz} = 3100 \, \text{Hz} \)  

3,100Hz

 

 

21. 신호 대 잡음비가 20데시벨(dB)이고, 대역폭이 4,000Hz일 경우 채널용량을 계산하라.

샤넌의 용량 공식으로 채널용량 계산

 \( C = BW \cdot \log_2(1 + \text{SNR}) \)  

SNR은 신호 대 잡음비, 데시벨로 표시된 값은 10의 로그를 사용하여 계산

\( \text{SNR} = 10^{\left(\frac{\text{SNR}_{\text{dB}}}{10}\right)} = 10^{\left(\frac{20}{10}\right)} = 10^2 \)  

\( C = 4000 \cdot \log_2(1 + 10^2) \approx 4000 \cdot \log_2(101) \approx 4000 \cdot 6.6582 \approx 26632.8 \, \text{bps} \)  

26,632.8bps

 

 

22. 신호의 대역폭이 케이블 대역폭보다 작아야만 하는 이유를 설명하라.

신호의 대역폭이 케이블의 대역폭보다 큰 경우, 신호는 케이블을 통과하며 왜곡될 수 있으며, 정보 손실이 발생할 수 있다.

케이블 대역폭이 신호의 대역폭보다 크거나 같아야만 신호는 케이블을 통과하여 정확하게 전송될 수 있다. 이를 통해 데이터 전송의 정확성과 신뢰성이 유지된다.

 

 

 

요약

 

01. 아날로그 데이터(analog data)는 주어진 구간에서 연속적(continuous)인 값을 가지는 반면에 디지털 데이터(digital data)는 이산적(discrete), 즉 불연속적인 값을 가진다.

02. 신호의 형태는 주기적 신호와 비주기적 신호로 나누어진다.

03. 아날로그 신호의 구성요소는 진폭, 위상, 주기 및 주파수이다.

04. 주파수 스펙트럼은 특정 신호를 구성하는 모든 정현파 신호의 조합이며, 대역폭은 특정 신호의 주파수 범위에 있는 최고 주파수에서 최저 주파수를 뺀 것이다.

05. 주파수 대역이 높아질수록 더 많은 채널을 얻을 수 있다. 즉, 대역폭은 통신 시 전송속도를 결정하는 주요한 성능 인자 중 하나이다.

06. 디지털 신호의 장점은 아날로그 신호보다 전송효율이 높고 잡음에 덜 민감하다는 것이다. 하지만 아날로그 신호보다 감쇄현상으로 인해 신호의 의미가 왜곡되어서 더 많은 피해를 입을 수도 있다.

07. 디지털 신호도 아날로그 신호처럼 무한개의 단순 정현파로 분해되는 특성을 갖는다.

08. 전송매체의 대역폭은 비트율을 제한하는데, 전송할 수 있는 전송매체의 최대 비트율을 그 매체의 채널용량이라 한다.

09. 샤논의 법칙은 잡음이 존재하는 채널 상에서 채널용량을 \( C = W \log_2 (1 + \frac{S}{N}) \)로 정의했으며, 이는 대역폭과 신호의 세기에 비례하며, 잡음에 반비례한다.

10. 데시벨은 통신에서의 신호의 세기를 나타내는 단위이고 두 신호의 세기 비를 대수적으로 나타내는 상대적인 단위로 \( 10 \log_{10} \left( \frac{P_1}{P_2} \right) \)로 정의한다.

 

 

 

정답없는 연습문제:

https://godxxy1229.tistory.com/47

 

5장:

https://godxxy1229.tistory.com/41