본 논문에서는 고속열차가 운행 시 발생하는 도플러 효과를 보상하기 위하여 적응필터알고리즘을 이용한 최적화 방안에 대하여 연구하였다. 최근 철도는 고속열차의 발전과 더불어 지속적이고, 특히 에너지활용 측면에서 효율적인 교통수단으로 그 가치가 더욱 부각되고 있다. 철로 이용효율의 증대와 무인열차제어시스템의 도입을 통하여 무선통신 연구가 철도분야에서 유럽을 중심으로 활발히 진행되고 있다. 여기서 무선통신방식은 열차제어분야에 열차제어를 위한 데이터의 송수신의 신뢰성이 뒷받침되어야 한다. 특히 상용 이동통신에 비해 높은 데이터 송수신 신뢰성이 보장되어야 한다. 고속열차환경에서 무선통신의 데이터 송수신 신뢰성과 관련된 주요 영향 요소에는 도플러 효과가 있다. 도플러 효과는 이동하는 물체의 속도에 따른 주파수 ...
본 논문에서는 고속열차가 운행 시 발생하는 도플러 효과를 보상하기 위하여 적응필터알고리즘을 이용한 최적화 방안에 대하여 연구하였다. 최근 철도는 고속열차의 발전과 더불어 지속적이고, 특히 에너지활용 측면에서 효율적인 교통수단으로 그 가치가 더욱 부각되고 있다. 철로 이용효율의 증대와 무인열차제어시스템의 도입을 통하여 무선통신 연구가 철도분야에서 유럽을 중심으로 활발히 진행되고 있다. 여기서 무선통신방식은 열차제어분야에 열차제어를 위한 데이터의 송수신의 신뢰성이 뒷받침되어야 한다. 특히 상용 이동통신에 비해 높은 데이터 송수신 신뢰성이 보장되어야 한다. 고속열차환경에서 무선통신의 데이터 송수신 신뢰성과 관련된 주요 영향 요소에는 도플러 효과가 있다. 도플러 효과는 이동하는 물체의 속도에 따른 주파수 변이로 인한 문제로써, 이동중의 물체가 통신을 하는데 있어 심각한 성능 저하를 가져올 수 있다. 본 논문에서는 이러한 도플러 효과에 관한 정의, 고속열차 통신에 적용될 수 있는 도플러 효과 및 이에 대한 도플러 보상기법을 소개한다. 도플러 효과 보상을 위해 적응필터(Adaptive Filter) 알고리즘을 이용하여 고속으로 열차가 이동시에도 열차무선통신을 안정하게 유지 할 수 있는 방법을 제시하였다. 기존의 필터에는 위너(winer)필터, 칼만(Kalman)필터 등 여러 사람들이 필터에 대한 연구를 하였지만, 위 필터들은 비적응형 고정필터(non-adaptive foxed filter)로서 주위의 환경적 변화에 의해 수시로 바뀌는 잡음신호를 올바르게 필터링을 할 수 없었다. 따라서 환경과 시간에 따라 그 특성이 변화될 때, 필터의 계수값도 변화하는 적응필터(Adaptive filter)를 도입함으로써 주변 환경의 잡음을 최소화 하고자 한다. 또한 적응필터 알고리즘인 LMS, RLS 알고리즘을 통해 얻어진 BER(Bit Error Ratio)값을 시뮬레이션을 하였으며, 시뮬레이션 결과를 통하여 BER값이 도플러 효과가 없는 상태의 값에 가까워지는 것으로 분석되었다. 따라서 도플러 효과를 저감시킴으로써 열차 운행의 신뢰성 및 안전성을 보장 할 수 있다고 판단한다.
본 논문에서는 고속열차가 운행 시 발생하는 도플러 효과를 보상하기 위하여 적응필터 알고리즘을 이용한 최적화 방안에 대하여 연구하였다. 최근 철도는 고속열차의 발전과 더불어 지속적이고, 특히 에너지활용 측면에서 효율적인 교통수단으로 그 가치가 더욱 부각되고 있다. 철로 이용효율의 증대와 무인열차제어시스템의 도입을 통하여 무선통신 연구가 철도분야에서 유럽을 중심으로 활발히 진행되고 있다. 여기서 무선통신방식은 열차제어분야에 열차제어를 위한 데이터의 송수신의 신뢰성이 뒷받침되어야 한다. 특히 상용 이동통신에 비해 높은 데이터 송수신 신뢰성이 보장되어야 한다. 고속열차환경에서 무선통신의 데이터 송수신 신뢰성과 관련된 주요 영향 요소에는 도플러 효과가 있다. 도플러 효과는 이동하는 물체의 속도에 따른 주파수 변이로 인한 문제로써, 이동중의 물체가 통신을 하는데 있어 심각한 성능 저하를 가져올 수 있다. 본 논문에서는 이러한 도플러 효과에 관한 정의, 고속열차 통신에 적용될 수 있는 도플러 효과 및 이에 대한 도플러 보상기법을 소개한다. 도플러 효과 보상을 위해 적응필터(Adaptive Filter) 알고리즘을 이용하여 고속으로 열차가 이동시에도 열차무선통신을 안정하게 유지 할 수 있는 방법을 제시하였다. 기존의 필터에는 위너(winer)필터, 칼만(Kalman)필터 등 여러 사람들이 필터에 대한 연구를 하였지만, 위 필터들은 비적응형 고정필터(non-adaptive foxed filter)로서 주위의 환경적 변화에 의해 수시로 바뀌는 잡음신호를 올바르게 필터링을 할 수 없었다. 따라서 환경과 시간에 따라 그 특성이 변화될 때, 필터의 계수값도 변화하는 적응필터(Adaptive filter)를 도입함으로써 주변 환경의 잡음을 최소화 하고자 한다. 또한 적응필터 알고리즘인 LMS, RLS 알고리즘을 통해 얻어진 BER(Bit Error Ratio)값을 시뮬레이션을 하였으며, 시뮬레이션 결과를 통하여 BER값이 도플러 효과가 없는 상태의 값에 가까워지는 것으로 분석되었다. 따라서 도플러 효과를 저감시킴으로써 열차 운행의 신뢰성 및 안전성을 보장 할 수 있다고 판단한다.
This paper examined the optimization of Doppler Effect using the adaptive filter algorithm to complement the Doppler Effect that occurs while a high speed train runs. With the development of high speed train, the value of railroad is highlighted recently as a sustainable and efficient means of trans...
This paper examined the optimization of Doppler Effect using the adaptive filter algorithm to complement the Doppler Effect that occurs while a high speed train runs. With the development of high speed train, the value of railroad is highlighted recently as a sustainable and efficient means of transportation, especially in terms of energy use. Through the increase of railroad use efficiency and the adoption of driverless train control system, studies on wireless communications in the railway field have been conducted actively around Europe. Here, wireless communications must be supported by the reliability of data transmission to the train control field for controlling trains. High data transmission reliability compared to common mobile communications must be especially guaranteed. In the high speed train environment, Doppler Effect is the main influence factor related to the data transmission reliability of wireless communications. As a problem caused by the frequency change due to the speed of a traveling object, Doppler Effect can bring a severe performance decline for objects to communicate while traveling. This paper introduces the definition of Doppler Effect, how the effect can applied in high speed train communications, and Doppler Compensation Technique. To compensate the Doppler Effect, the paper proposed using adaptive filter algorithm how to maintain the wireless communications stable even when the train travels in a high speed. While many researchers have analyzed existing filters such as winner filter, Kalman filter, etc., these filters were non-adaptive fixed filters and could not properly filter the noise signals that frequently changed according to surrounding environmental changes. Therefore, the paper seeks to minimize the noise of surrounding environment by adopting an adaptive filter in which its coefficient value changes when its characteristics change according to the environment and time. Also, the paper simulated the BER (Bit Error Ratio) obtained through LMS and RLS algorithms, which were adaptive filter algorithm, and analyzed that the BER value drew closer to the condition without the Doppler Effect through the simulation result. Therefore, the paper judges that the reliability and safety of train can be guaranteed by reducing the Doppler Effect.
This paper examined the optimization of Doppler Effect using the adaptive filter algorithm to complement the Doppler Effect that occurs while a high speed train runs. With the development of high speed train, the value of railroad is highlighted recently as a sustainable and efficient means of transportation, especially in terms of energy use. Through the increase of railroad use efficiency and the adoption of driverless train control system, studies on wireless communications in the railway field have been conducted actively around Europe. Here, wireless communications must be supported by the reliability of data transmission to the train control field for controlling trains. High data transmission reliability compared to common mobile communications must be especially guaranteed. In the high speed train environment, Doppler Effect is the main influence factor related to the data transmission reliability of wireless communications. As a problem caused by the frequency change due to the speed of a traveling object, Doppler Effect can bring a severe performance decline for objects to communicate while traveling. This paper introduces the definition of Doppler Effect, how the effect can applied in high speed train communications, and Doppler Compensation Technique. To compensate the Doppler Effect, the paper proposed using adaptive filter algorithm how to maintain the wireless communications stable even when the train travels in a high speed. While many researchers have analyzed existing filters such as winner filter, Kalman filter, etc., these filters were non-adaptive fixed filters and could not properly filter the noise signals that frequently changed according to surrounding environmental changes. Therefore, the paper seeks to minimize the noise of surrounding environment by adopting an adaptive filter in which its coefficient value changes when its characteristics change according to the environment and time. Also, the paper simulated the BER (Bit Error Ratio) obtained through LMS and RLS algorithms, which were adaptive filter algorithm, and analyzed that the BER value drew closer to the condition without the Doppler Effect through the simulation result. Therefore, the paper judges that the reliability and safety of train can be guaranteed by reducing the Doppler Effect.
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