KR101517904B1 - 철도 차량의 운영 패턴에 따른 빔 포밍 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도 차량의 운영 패턴에 따른 빔 포밍 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 철도 차량의 운행 패턴과 전파환경을 분석하여 빔포밍을 사전에 예측하여 성능을 최적화한 철도 차량의 운영 패턴에 따른 빔 포밍 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명은 무선 신호를 처리하는 신호처리모듈을 포함하는 철도 차량의 운영 패턴에 따른 빔 포밍 장치에 있어서, 실시간 열차 위치, 전파 환경 데이터, 노선별 운행 일정 정보에서 반복적인 운행 형태, 상기 운행 형태와 상기 전파 환경 데이터의 매치데이터를 저장하는 데이터베이스; 및 상기 신호처리모듈를 통한 무선 신호를 상기 실시간 열차 위치에 해당되는 빔포밍 정보에 따라 빔 포밍 하는 빔포밍 모듈;을 포함하여 구성된다.

Description

철도 차량의 운영 패턴에 따른 빔 포밍 장치 및 그 방법{Bean forming device for operating pattern of train and the method thereof}

본 발명은 철도 차량의 운영 패턴에 따른 빔 포밍 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 철도 차량의 운행 패턴과 전파환경을 분석하여 빔포밍을 사전에 예측하여 성능을 최적화한 철도 차량의 운영 패턴에 따른 빔 포밍 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 빔포밍(Beamforming)을 사용하면 안테나 이득이 증가하여 전파의 도달거리 역시 증가하고 간섭제거 등의 효과가 있지만 빔폭이 좁아져서 정확한 빔포밍이 요구된다.

빔 포밍 기술은 송신기(이하에서는 '기지국'이라 함)와 수신기(이하에서는 '단말기'라 함) 사이에 사용 가능한 최적의 경로를 통해 데이터를 보낸다. 이 경로를 찾아내기 위해 기지국은 위상변이 알고리즘을 이용해 다수의 안테나들을 구동하며, 이 알고리즘은 무선 출력의 대부분을 원하는 단말기를 향해 집중시킨다.

종래에는 무선통신을 위한 기지국은 빔포밍을 위해 단말기에서 피드백되는 채널 정보를 통해 빔을 형성하거나 피드백 채널 정보를 사용하지 않고 단말기의 방향을 측정하는 방식이 사용되었다.

그러나, 단말기가 기지국에 채널 정보를 피드백하는 경우는 무선자원의 손실이 발생하며 정확한 빔포밍을 위해서는 많은 채널 정보가 필요하여 무선자원의 손실이 커지는 문제점이 있었다.

피드백을 사용하지 않으면 무선 자원의 손실은 없지만 단말기의 방향을 측정하기 위한 복잡한 과정이 필요하며 단말기의 방향 정보에 오차가 있는 경우는 성능이 열화되는 문제점이 있었다.

한편 철도 차량은 정해진 노선을 따라 운행하며 노선별로 운행 일정이 정해져 있으며 궤도회로 기반 열차는 폐색 정보로, CBTC 기반 열차는 무선통신으로 실시간으로 위치를 보고하기 때문에 철도선로변의 기지국을 통과하는 철도 차량의 위치, 이동방향, 속도 등을 알 수 있다.

따라서 철도선로변 기지국에서 철도차량의 위치를 수신받고 철도 차량의 운행 정보를 데이터베이스로 구축하여 철도 차량의 이동에 따른 최적화된 빔포밍을 제공하고 운행 패턴에 따른 전파 환경을 분석하는 기능을 추가하여 빔포밍 성능을 개선할 수 있는 새로운 장치가 필요하게 되었다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 철도 차량의 운영 패턴에 따라 실시간으로 열차 위치에 해당되는 빔포밍 정보에 따라 빔 포밍하는 철도 차량의 운영 패턴에 따른 빔 포밍 장치 및 그 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 무선 신호를 처리하는 신호처리모듈을 포함하는 철도 차량의 운영 패턴에 따른 빔 포밍 장치에 있어서, 실시간 열차 위치, 전파 환경 데이터, 노선별 운행 일정 정보에서 반복적인 운행 형태, 상기 운행 형태와 상기 전파 환경 데이터의 매치데이터를 저장하는 데이터베이스; 및 상기 신호처리모듈를 통한 무선 신호를 상기 실시간 열차 위치에 해당되는 빔포밍 정보에 따라 빔 포밍 하는 빔포밍 모듈;을 포함하여 구성된다.

일 실시예에 있어서, 상기 데이터베이스는, 실시간 열차 위치를 저장하는 실시간 열차 위치 DB; 전파 환경 데이터를 저장하는 전파 환경 DB; 노선별 운행 일정 정보에서 반복적인 운행 형태를 선별하여 저장하는 운행 패턴 DB; 및 상기 운행 형태와 상기 전파 환경 데이터를 매치시켜 저장하는 빔포밍 사전 최적화 DB;을 포함하여 구성된다.

일 실시예에 있어서, 상기 실시간 열차 위치 정보는 열차위치 정보, 이동방향 정보, 및 속도 정보이다.

본 발명은 노선별 운행 일정 정보에서 반복적인 운행 형태를 선별하여 운행 패턴 DB에 저장하는 단계; 전파 환경 DB의 전파 환경 데이터를 추출하는 단계; 상기 운행 형태와 상기 전파 환경 데이터를 매치시켜 빔포밍 사전 최적화 DB에 저장하는 단계; 실시간 열차 위치 DB에 실시간 열차 위치를 저장하고, 상기 빔포밍 사전 최적화 DB에서 상기 실시간 열차 위치에 해당되는 빔포밍 정보에 따라 빔 포밍 하는 단계;를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따르면 철도 차량의 위치를 실시간으로 철도 무선통신망에 사용되는 기지국에 제공하여 철도차량의 정확한 위치 추정이 가능하고 위치 추정을 위한 과정이 간소화되어 단말기가 단순해지는 효과가 있다.

본 발명에 따르면 철도 차량의 운행 패턴과 전파환경을 분석하여 외부 환경에 따른 빔포밍 정보를 사전에 예측/저장하여 빔포밍 성능을 최적화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 철도 차량의 운영 패턴에 따른 빔 포밍 장치의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 철도 차량의 운영 패턴에 따른 빔 포밍 방법의 순서를 보여주는 플로챠트이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 철도 차량의 운영 패턴에 따른 빔 포밍 장치는 열차 제어 시스템(30)과 네트워크 연결되어 열차와 관련된 다양한 정보를 저장하는 데이터베이스(40)와 특정 위치에 더 강하게 신호를 모아 보내는 빔포밍 모듈(10)과 상기 빔 포밍 하는 빔포밍 모듈(10)에 신호를 처리하여 전달하는 신호처리모듈(20)로 크게 나누어 구성된다.

데이터베이스(40)는 실시간 열차 위치, 전파 환경 데이터, 노선별 운행 일정 정보에서 반복적인 운행 형태, 상기 운행 형태와 상기 전파 환경 데이터의 매치데이터를 저장하는 모듈로서, 일정 단말기를 통해 미리 데이터가 저장되거나 실시간으로 특정 위치 데이터가 저장된다.

또한 본 발명의 일실시예에 따른 상기 데이터베이스(40)는 실시간 열차 위치를 저장하는 실시간 열차 위치 DB(42)와 빔포밍 정보를 포함하는 전파 환경 데이터를 저장하는 전파 환경 DB(44)와 노선별 운행 일정 정보에서 반복적인 운행 형태를 선별하여 저장하는 운행 패턴 DB(46)와 상기 운행 형태와 상기 전파 환경 데이터를 매치시켜 저장하는 빔포밍 사전 최적화 DB(48)로 구성되는 데, 여기에서 상기 실시간 열차 위치 정보는 열차위치 정보, 이동방향 정보, 및 속도 정보 등을 포함한다.

또한 빔포밍 모듈(10)은 상기 신호처리모듈를 통한 무선 신호를 상기 실시간 열차 위치에 해당되는 빔포밍 정보에 따라 빔 포밍 하는 모듈로서, 일반적인 빔포밍을 위한 세부 모듈들이 추가적으로 연결된다.

즉 상기 빔포밍 모듈(10)은 상기 실시간 열차 위치에 해당되는 상기 매치데이터의 빔포밍 정보에 따라 빔 포밍 한다.

이하 본 발명의 실시를 위한 철도 차량의 운영 패턴에 따른 빔 포밍 방법에 대하여 도면을 참고하여 자세히 설명한다.

도 2에서 보는 바와 같이, 먼저 노선별 운행 일정 정보에서 반복적인 운행 형태를 선별하여, 노선별 운행 일정 정보에서 반복적인 운행 형태를 선별하여 저장하는 운행 패턴 DB에 저장한다(S101).

그리고 전파 환경 DB의 전파 환경 데이터를 추출한다(S102).

또한 운행 형태와 상기 전파 환경 데이터를 매치시켜 운행 형태와 전파 환경 데이터를 매치시켜 저장하는 빔포밍 사전 최적화 DB에 저장한다(S103).

계속하여 실시간 열차 위치 DB에 실시간 열차 위치를 저장하고, 상기 빔포밍 사전 최적화 DB에서 상기 실시간 열차 위치에 해당되는 빔포밍 정보에 따라 빔 포밍한다(S105).

이상에서 설명된 본 발명의 철도 차량의 운영 패턴에 따른 빔 포밍 장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다.

그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 빔포밍 모듈
20 : 신호처리모듈
30 : 열차 제어 시스템
40 : 데이터베이스
42 : 실시간 열차 위치 DB
44 : 전파 환경 DB
46 : 운행 패턴 DB
48 : 빔포밍 사전 최적화 DB

Claims (4)

1. 무선 신호를 처리하는 신호처리모듈을 포함하는 철도 차량의 운영 패턴에 따른 빔 포밍 장치에 있어서,
   실시간 열차 위치 정보를 저장하는 실시간 열차 위치 DB와, 전파 환경 데이터를 저장하는 전파 환경 DB와, 노선별 운행 일정 정보에서 반복적인 운행 형태를 선별하여 저장하는 운행 패턴 DB와, 상기 운행 형태와 상기 전파 환경 데이터를 매치시켜 저장하는 빔포밍 사전 최적화 DB를 포함하여 구성되는 데이터베이스;
   상기 신호처리모듈를 통한 무선 신호를 상기 실시간 열차 위치에 해당되는 상기 매치데이터의 빔포밍 정보에 따라 빔 포밍 하는 빔포밍 모듈;
   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 운영 패턴에 따른 빔 포밍 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 실시간 열차 위치 정보는 열차위치 정보, 이동방향 정보, 및 속도 정보인 것을 특징으로 하는 철도 차량의 운영 패턴에 따른 빔 포밍 장치.
   
4. 노선별 운행 일정 정보에서 반복적인 운행 형태를 선별하여 운행 패턴 DB에 저장하는 단계;
   전파 환경 DB의 전파 환경 데이터를 추출하는 단계;
   상기 운행 형태와 상기 전파 환경 데이터를 매치시켜 빔포밍 사전 최적화 DB에 저장하는 단계; 및
   실시간 열차 위치 DB에 실시간 열차 위치를 저장하고, 상기 빔포밍 사전 최적화 DB에서 상기 실시간 열차 위치에 해당되는 빔포밍 정보에 따라 빔 포밍 하는 단계;
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 운영 패턴에 따른 빔 포밍 방법.

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