Synchronization and estimation of CFO for OFDM and GFDM systems

A further technological revolution is about to happen and 5G will soon be part of our everyday life. The fifth generation networks will impact on the current standards and will affect not only the connection speed, but also multiple aspects of people's daily life, starting from the diffusion of IoT and other innovations which will completely revolutionize our lifestyle. The system of infrastructures that will sustain these new reality will differ from the current one, as cells and antennas will not be physically connected by fibers, but will be placed on a consecutive way in order to create a dense network of cells allowing the signals to bounce. In order to avoid signals interference, very high frequency bands never used before have been chose. To face this new necessity it is crucial to use the most adequate modulation for 5G, in order to make sure that the signal will not have an high frequency offset during the synchronization at the receiver. For this reason, this paper analyses two of the most suitable systems: OFDM and GFDM. First of all, the transmission systems and the relative power spectral density have been analyzed, focusing on the strengths and weaknesses of both structures. On a second moment, the synchronization techniques have been studied, analyzing and implementing the current state of art and comparing the results obtained by the proposed technologies.

Una nuova rivoluzione tecnologica è alle porte ed il 5G entrerà presto a fare parte delle nostre vite. Con le reti di quinta generazione, ci sarà un vero e proprio stravolgimento degli standard che andranno ad incidere non solo sulla velocità di connessione, ma anche su molteplici aspetti della vita delle persone, a partire dall’esplosione dell’Internet of Things che rivoluzionerà il nostro modo di vivere. Il sistema di infrastrutture che verrà utilizzato sarà diverso rispetto al passato, infatti le celle e le antenne non saranno pi`u comunicanti tra loro con cavi o fibre, ma saranno disposte in maniera più adiacente,creando così a una fitta rete di celle e rimbalzi di segnale. Per evitare interferenza tra i segnali, è stato deciso di utilizzare onde ad altissima frequenza,che viaggiano su uno spettro fino ad oggi inutilizzato. Per far fronte a questa necessità, è fondamentale utilizzare la modulazione più adatta al 5G, in modo che il segnale non soffra l’offset di frequenza durante la sincronizzazione al ricevitore. Per questa ragione, la seguente tesi analizza due tra i sistemi di comunicazione più adatti per far fronte a questa necessità: l’Ortogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) e la Generalized Frequecy DivisionMultiplexing (GFDM). In primo luogo è stato analizzato il loro sistema di trasmissione e la relativa densità spettrale di potenza, evidenziando i punti di forza e di debolezza di entrambe le strutture. In secondo luogo sono state studiate le due tecniche di sincronizzazione, implementando ed analizzandolo stato dell’arte attuale, confrontando i risultati ottenuti delle tecnologie proposte.