The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

The Korean Institute of Commucations and Information Sciences (한국통신학회)
권호 표지

Frame Synchronization for Mobile WiMAX Femtocells Using IEEE802.11 Based Wireless Backhaul

IEEE 802.11 기반의 무선 백홀을 사용하는 Mobile WiMAX 펨토셀을 위한 프레임 동기화 기법

  • 최지훈 (한국항공대학교 항공전자및정보통신공학부) ;
  • 오혁준 (광운대학교 전자통신공학과) ;
  • 윤재연 (SK텔레콤 Network기술원) ;
  • 고현모 (SK텔레콤 Network기술원)
  • Received : 2009.11.06
  • Accepted : 2010.07.02
  • Published : 2010.08.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

The use of femtocells in buildings and homes has been widely studied as a means to enlarge the cell coverage and increase the network capacity of mobile communication systems. Femtocells for Mobile WiMAX (M-WiMAX) using time division duplexing (TDD) requires frame synchronization with neighboring base stations to avoid interference between uplink and downlink signals. In this paper, we propose a new frame synchronization method for femtocell using IEEE 802.11 based wireless backhaul, which transfers the time information of mobile network to femtocells via the beacon signal provided by IEEE 802.11. Also, in order to reduce timing error of the proposed method, we modify the collision avoidance scheme in the transmitter of IEEE 802.11 and apply a timing estimation technique designed in the sense of least squares to the receiver of IEEE 802.11. Through computer simulations using the proposed scheme, we evaluate the performance of frame synchronization for femtocells and show that the recovered timing information satisfies the timing specification defined by M-WiMAX standard.

이동통신 시스템의 커버리지를 확장하고 네트웍 용량을 늘리기 위한 방법으로 사무실이나 가정에 펨토셀(femtocell)을 설치하는 방안이 널리 연구되어 왔다. 시분할 다중화 방식을 사용하는 M-WiMAX (Mobile WiMAX) 펨토셀의 경우 상향링크와 하향링크 신호간의 간섭을 피하기 위해 인접한 기지국과 프레임(frame) 동기를 일치시켜야 한다. 본 논문에서는 IEEE 802.11 기반의 무선 백홀(backhaul)을 사용하는 펨토셀의 프레임 동기화를 위해 IEEE 802.11의 비콘(beacon) 신호를 이용하여 이동통신망의 동기 정보를 펨토셀로 전달하는 방안을 제안한다. 또한 제안된 기법으로 동기 정보를 전달할 때 발생하는 시간 오차를 줄이기 위해 기존 IEEE 802.11 송신기의 충돌 회피 기법을 일부 수정하고 IEEE 802.11 수신기에 최소 자승(least squares) 오차 관점에서 설계된 시간 동기 추정 기법을 적용한다. 제안된 방식을 적용한 모의 실험을 통해 펨토셀의 프레임 동기화 성능을 평가하고, 펨토셀에서 복원된 시간 동기 정보가 M-WiMAX 표준에 정의된 규격을 만족함을 보인다.

Keywords

References

  1. 류원, "Business strategies for FMC and femtocell network," ETRI 광대역통합망연구단, 2008년 1월.
  2. "펨토셀(FMC) 포럼 창립 기념 워크샵 - Toward ubiquitous network with FMC & FMS," 펨토셀(FMC) 포럼 창립준비위원회, 2008년 11 월 28 일.
  3. 이종식,"WiBro Femtocell 기술," KT 인프라 연구소, 2008년 10월.
  4. S.-P. Yeh, S. Talwar, S.-C. Lee, and H. Kim, "A perspective on network architecture, capacity, and coverage," IEEE Commun. Magazine, Oct., 2008.
  5. www.femtoforum.org
  6. 노미진, 검주성, "유무선 통합 시대의 펨토셀 동향 및 비즈니스 모델," ETRI 전자통신동향분석 제23권, 2008년 4월.
  7. IEEE Computer Society and IEEE Microwave Theory and Techniques Society, " Part 16: Air interface for fixed and mobile broadband wireless access systems amendment 2," IEEE Std 802.16e-2oo5 and IEEE Std 802.16-2004/ Corl-2oo5, Feb., 2006.
  8. J. Eidson, " Measurement control and communication using IEEE 1588," London, UK, Springer, 2006.
  9. A. Vallat and D. Scheuwly, "Clock synchronization in telecommunications via PTP (IEEE 1588)," in Proc. IEEE International Frequency Control Symposium Joint with the 21st European Frequency and Time Forum, May, 2007.
  10. IEEE Computer Society, "Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications," IEEE Std 802.11, June, 2007.
  11. IEEE 802. 11WG, " Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications Amendment 5," IEEE P802.11n/D11.0, June, 2009.
  12. S. Haykin, Adaptive filter theory, Prentice-Hall, 1996, 3rd edition.
  13. 802.16m Evaluation Methodology Drafting Group, " Draft IEEE 802.16m evaluation methodology document," IEEE 802.16 Broadband Wireless Access Working Group, Apr., 2007.