Konsep OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

pict source : imajinasijuni.blogspot.com

1. Pengertian OFDM
Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) merupakan sebuah teknik transmisi yang menggunakan beberapa frekuensi (multicarrier) di dalam satu saluran, di mana setiap frekuensi carrier saling tegak lurus (orthogonal). OFDM mengirimkan informasi secara parallel dengan dibagi menjadi paket yang kecil-kecil, sehingga dapat menghemat penggunaan bandwidth. Tiap sub-carrier pada OFDM disusun saling overlapping tanpa menimbulkan interferensi. Dengan menggunakan teknik overlapping ini dapat menghemat bandwidth kanal sampai dengan 50%. 

2. Blok Diagram Kerja OFDM

pict source : petronella.blog.st3telkom.ac.id

A. Transmitter

• Serial to Parallel

Serial To Paralel berfungsi untuk mengubah bit stream (deretan bit sebagai input data) dalam bentuk Serial menjadi Paralel. perubahan ini mempengaruhi kecepatan data. jika bit rate semula adalah R, maka bit rate pada tiap-tiap jalur parallel adalah R/N, dimana N adalah jumlah jalur paralel (sama dengan jumlah subcarrier). Misal bit stream dengan kecepatan 10 Mbps, jika slot paralel ada 5 maka kecepatan tiap slot paralel menjadi 2 Mbps.

• Modulasi

Selanjutnya adalah tahap modulasi pada tiap sub-carrier. Modulasi yang biasa digunakan pada OFDM adalah BPSK, QPSK, dan QAM. Jadi setiap bit data paralel kemudian di modulasi satu per satu kemudian dikirim ke blok selanjutnya.

• IFFT (Invers Fast Fourier Transform)

Kemudian memasuki pada tahap inti OFDM yaitu IFFT dimana ia sebagai pembuat simbol OFDM dalam domain waktu. IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) berfungsi untuk membangkitkan subcarrier dengan frekuensi yang berbeda dan saling overlap. Blok ini juga mengubah sinyal dari domain frekuensi ke domain waktu, sehingga sinyal bit data yang dalam bentuk diskrit kemudian diubah menjadi domain waktu yang sifatnya kontinu. Penggunaan IFFT ini memungkinkan pengalokasian frekuensi yang saling tegak lurus (orthogonal).

• Add Cyclic Prefix
Kemudian sinyal dari IFFT masuk ke dalam Add Cyclic Prefix, blok ini berfungsi untuk mencegah terjadinya interferensi antar symbol. Symbol adalah istilah untuk setiap sinyal yang keluar dari IFFT. Karena sinyal-sinyal tersebut nantinya akan dikonvert kembali ke bentuk serial maka diperlukan blok cyclic prefix. Cyclic Prefix ini memberikan sinyal tambahan atau guard interval di depan sinyal symbol sebagai tanda setiap symbol dan sebagai guard band pada saat symbol dikonvert menjadi serial kembali. Syarat agar tidak terjadi ISI yaitu durasi dari cyclic prefix harus lebih panjang dari durasi dari delay multipath. Alasan guard interval terdiri dari salinan dari akhir simbol OFDM adalah agar penerima nantinya mengintegrasi masing-masing multipath melalui angka integer darisiklus sinusoid ketika proses demodulasi OFDM dengan FFT. 
• Parallel to Serial
Pada tahap ini simbol-simbol OFDM dikonversikan lagi ke dalam bentuk serial, dan kemudian dikirim melalui kanal yang tersedia. Sinyal keluaran dari pengirim berupa sinyal yang saling overlapping, hal seperti ini dapat menghemat bandwidth kanalsampai 50%. Kondisi overlapping ini tidak akan menimbulkan interferensi karena telah memenuhi kondisi orthogonal. 

B. Receiver

• Serial to Parallel

Informasi yang tadinya dalam bentuk serial dikonversikan kembali ke dalam bentuk paralel untuk mempercepat data rate, sama seperti pada bagian transmitter.

• Remove Cyclic Prefix

Remove Cyclic Prefix menghilangkan salinan dari bagian akhir simbol OFDM yang tadinya ditambahkan pada awal simbol OFDM agar data asli yang dikirimkan sampai ke penerimatan padanya tambahan data yang tidak penting.

• FFT (Fast Fourier Transform)

Berbeda dengan IFFT, pada blok diagram receiver ini terdapat FFT sebagai pengurai simbol OFDM (demodulator) yaitu memisahkan antara frekuensi carrier dengan simbol OFDM dan sinyaldiubahkembalikedalam domain frekuensi.

• Demodulasi
Pada blok ini sinyal informasi dipisahkan dari sinyal pembawanya. 
• Parallel to Serial

Tahap terakhir ini yaitu sinyal diubah kembali ke dalam bentuk serial sehingga pihak penerima dapat menerima informasinya dengan baik dan teratur.

C. Kelebihan OFDM
• Efisiensi Bandwidth

• Tahan Terhadap Frekuensi Selective Fading karena setiap sinyal dalam OFDM saling overlaping satu sama lain jadi ketika terjadi frekuensi selective fading tidak akan terlalu mempengaruhi kondisi sinyal.

• Tidak sensitif terhadap sinyal tunda. Kecepatan transmisi yang rendah pada setiap subcarrier menjadikan periode simbol menjadi lebih panjang sehingga kesensitifan sistem terhadap delay spread menjadi relatif berkurang. Delay spreadmerupakan penyebaran sinyal-sinyal yang datang terlambat

• Mengurangi ISI (inter-symbol interference) dan ICI (inter-carrier interference) yang biasa menjadi kendala pada saat transmisi. ISI dan ICI pada sistem OFDM dapat dihilangkan dengan menambahkan guard interval atau yang disebut Cyclic Prefix (CP). Dengan penambahan CP tersebut maka interferensi simbol hanya terjadi pada sisi cyclic prefix-nya saja. Efek tersebut dapat dihilangkan saat dilakukan sinkronisasi waktu pada FFT dengan cara menghilangkan CP yang mengalami interferensi.

D. Kekurangan

• Boros daya karena penambahan Cyclic Prefix

• Sulit untuk sinkronisasi sinyal di sisi penerima karena susah untuk menetukan waktu start pada sisi FFT penerima

• Sensitif terhadap frekuensi offset. Sistem OFDM memiliki sensitivitas pada error frekuensi yang diakibatkan oleh perbedaan frekuensi pada penerima. Perbedaan ini diakibatkan karena adanya pergeseran frekuensi akibat efek Doppler atau efek pergeseran dan karena pengaruh ICI yang terjadi antar sub-carrier. Frekuensi offset ini menyebabkan sinyal yang diterima tidak lagi ortoghonal.

• Mudah terkontaminasi oleh distorsi nonlinear. Teknologi OFDM adalah sebuah sistem modulasi yang menggunakan multi-frequency dan multi-amplitudo, sehingga sistem ini mudah terkontaminasi  oleh distorsi nonlinear yang terjadi padaamplifier dari daya transmisi.