변조·표본화·채널 부호 계산 정리
통신 계산 문제에서 단위와 로그, 심벌당 비트 수를 놓치지 않는 풀이 순서입니다.
표본화와 PCM
대역 제한 신호를 복원하려면 이상적인 조건에서 최고 주파수의 2배 이상으로 표본화해야 합니다. PCM 비트율은 표본화 주파수×표본당 비트 수×채널 수로 계산합니다.
- 양자화 단계가 L이면 표본당 비트 수는 log₂L이다.
- 표본화는 시간축 이산화, 양자화는 진폭축 이산화다.
- 부호화는 양자화 레벨을 비트열로 표현한다.
디지털 변조
M진 변조에서 한 심벌이 표현하는 비트 수는 log₂M입니다. 비트율은 심벌율×심벌당 비트 수이므로 16-QAM은 이상적인 대응에서 한 심벌에 4비트를 실을 수 있습니다.
- ASK는 진폭, FSK는 주파수, PSK는 위상을 바꾼다.
- QAM은 진폭과 위상을 함께 사용한다.
- 대역 효율과 잡음 내성은 변조 차수에 따라 함께 따져야 한다.
오류 검출과 정정
패리티와 CRC는 대표적인 오류 검출 방식이고, 해밍 코드는 일정 범위의 오류 위치를 찾아 정정할 수 있습니다. 해밍 거리 d인 부호는 일반적으로 d-1개 오류를 검출하고 floor((d-1)/2)개 오류를 정정할 수 있습니다.
- CRC는 생성다항식으로 나눈 나머지를 전송한다.
- ARQ는 오류 검출 뒤 재전송을 요구한다.
- FEC는 재전송 없이 수신 측에서 정정 정보를 사용한다.
신호 변화와 전송 효율을 수치로 연결하기
변조 문제는 반송파의 진폭·주파수·위상 중 무엇이 데이터에 따라 바뀌는지 확인하고, 디지털 변조에서는 한 심벌이 표현하는 비트 수를 계산합니다. 채널 용량은 대역폭뿐 아니라 잡음과 신호대잡음비의 영향을 함께 받습니다.
- M진 변조의 심벌당 비트 수는 log2(M)이다.
- 보오율은 초당 심벌 수이고 비트율과 항상 같지는 않다.
- 오류 검출은 패리티·체크섬·CRC, 오류 정정은 해밍 거리와 정정 가능 비트 수를 구분한다.
채널 용량·다중화·선로 부호
무잡음 채널은 나이퀴스트 식으로 신호 레벨과 대역폭의 관계를, 잡음 채널은 섀넌 식으로 대역폭과 신호대잡음비의 한계를 판단합니다. 다중화는 여러 신호가 전송 자원을 나누는 기준에 따라 주파수·시간·파장·코드 방식으로 구분합니다.
- 섀넌 용량은 C=B log₂(1+S/N)이며 S/N은 식에 넣기 전에 선형비로 변환한다.
- TDM은 시간 슬롯, FDM은 주파수 대역, WDM은 광 파장을 나눠 사용한다.
- 맨체스터 부호는 비트 중간 전이를 이용해 동기 정보를 제공하지만 필요한 대역폭이 커질 수 있다.
- PCM의 전체 전송률에는 표본화율·양자화 비트·채널 수를 모두 곱한다.
전송매체·통신기기·교환 방식
정보통신기기는 단말에서 신호를 만들고 회선에 맞게 변환·다중화한 뒤 교환망을 거쳐 상대 단말로 보내는 흐름으로 분류합니다. 전송매체는 대역폭·감쇠·전자기 간섭·거리·비용을, 교환 방식은 경로 설정과 지연 특성을 비교합니다.
- 리피터는 물리 신호 재생, 브리지는 프레임 전달, 라우터는 IP 경로 선택, 게이트웨이는 서로 다른 프로토콜 체계 변환까지 포괄할 수 있다.
- 광섬유는 높은 대역폭과 전자기 간섭 내성이 있고 단일모드는 장거리·고대역 전송에 유리하다.
- 회선 교환은 전송 전 전용 경로를 설정하고 패킷 교환은 데이터를 패킷으로 나눠 통계적으로 링크를 공유한다.
- 데이터그램은 패킷별 독립 경로, 가상회선은 논리 경로를 설정해 같은 연결의 패킷이 이를 따른다.
- 모뎀은 디지털 단말과 아날로그 회선 사이 변복조, 코덱은 부호화·복호화 기능을 문맥에 맞게 구분한다.
시스템 운용·품질·설비 기준 읽기
통신 시스템 운용은 성능·장애·구성·계정·보안을 함께 관리하며 지표의 측정 구간과 단위를 확인합니다. 정보통신 설비 기준은 접지·전원·배선·안전·감리처럼 설비 생명주기별 목적을 구분하되 숫자와 법령 명칭은 시험일 현재 공식 기준을 우선합니다.
- 가용도는 정상 서비스 시간의 비율이며 MTBF와 MTTR이 주어지면 MTBF/(MTBF+MTTR) 형태의 전제를 확인해 계산한다.
- 처리량은 단위시간 처리량, 지연은 한 데이터의 소요시간, 지터는 지연 변동이므로 QoS 지표를 서로 바꾸지 않는다.
- 장애 관리는 증상 확인 → 영향 범위 → 최근 변경 → 계층별 측정 → 우회·복구 → 원인 분석과 재발 방지 순으로 기록한다.
- 전원·접지·피뢰·내진·방재는 설비와 인명 안전, 배선·상호접속 기준은 품질과 유지보수성을 확보하려는 목적을 함께 본다.
- 법령·고시의 적용 대상과 수치 기준은 개정될 수 있으므로 최신 출제기준과 국가법령정보센터에서 마지막 확인한다.
설비 생명주기·감리·유지보수 판별
정보통신설비는 요구사항과 용량 산정, 설계, 자재·시공, 시험·검사, 인수, 운용·유지보수, 변경·폐기의 생명주기로 봅니다. 감리는 시공을 대신하는 역할이 아니라 설계도서·기술기준·계약에 맞는지 독립적으로 확인하고 기록하는 통제이며, 유지보수는 성능 기준선과 변경 이력을 보존해야 합니다.
- 접지는 고장전류의 안전한 경로와 기준 전위를 제공하고 등전위 본딩·피뢰·서지 보호와 목적을 구분해 함께 판단한다.
- 전원 설계는 정상 전원뿐 아니라 UPS·비상전원 전환, 용량·부하, 전원 품질, 열·환기와 단일 장애점을 확인한다.
- 배선은 전송거리·대역폭·감쇠·전자기 간섭·굽힘·분리·라벨링·예비 용량을 고려하고 시험 성적과 종단 정보를 남긴다.
- 감리·검사 문제는 계획·설계 검토, 자재 확인, 공정·품질·안전 확인, 시험 입회, 부적합 시정과 준공 기록의 목적을 구분한다.
- 운용 중에는 구성·성능·장애·보안·변경을 관리하고 지연·지터·손실·처리량·가용도의 임계값과 추세를 서비스 수준에 연결한다.
- 설비 수치, 기술기준 적용 대상, 검사·신고 절차는 개정될 수 있으므로 시험일 현재 출제기준·법령·고시의 공식 문서를 확인한다.
시험에 바로 쓰는 비교표
| 항목 | 계산식 | 예시 | 주의 |
|---|---|---|---|
| 표본당 비트 | log₂L | 256단계=8비트 | L은 양자화 단계 |
| PCM 비트율 | fs×n×채널 | 8kHz×8bit=64kbps | 단위 통일 |
| 심벌당 비트 | log₂M | 16-QAM=4비트 | 비트율과 보오율 구분 |
지문 표현을 판단 기준으로 바꾸기
- 최고 주파수의 두 배 이상 → 나이퀴스트 표본화
- M진 한 심벌의 비트 수 → log₂M
- 검출 후 재전송 요구 → ARQ
자주 틀리는 판단
- 심벌율과 비트율을 같은 값으로 계산
- 표본화와 양자화의 축을 반대로 기억
- CRC를 대표적인 전진 오류 정정 부호로 분류
개념을 확인했다면 실제 문제에서 판단 기준을 적용해보세요.
첫 관련 문제 풀기