Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)

Multi-Carrier Modulation (MCM) atau modulasi pembawa jamak merupakan teknik yang digunakan untuk komunikasi data kecepatan tinggi. Prinsip dasar MCM adalah Frequency Division Multiplexing (FDM), namun FDM memiliki kelemahan, salah satunya efisiensi spektrum yang rendah karena membutuhkan penghalang yang cukup lebar.
Masalah MCM ini kemudian menjadi titik tolak pengembangan sistem transmisi data yang digunakan untuk meningkatkan efisiensi bandwidth. Prinsip pembagi frekuensi menjadi beberapa sub-carrier yang saling orthogonal untuk menghilangkan bidang penghalang mampu meningkatkan efisiensi spektrum, prinsip ini kemudian dikenal dengan Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM). Penggunaan OFDM mampu menghemat bandwidth sampai 50%. Ide dasar dari prinsip ini ditunjukkan menurut gambar 1.
Gambar 1. Prinsip Dasar OFDM
Perhitungan OFDM gambar 1 ditunjukkan sebagai berikut,
Analogi OFDM digambarkan seperti muatan truk besar yang dapat diangkut menggunakan beberapa truk sehingga lebih efisien, sebagaimana ditunjukkan pada gambar 2.
Gambar 2. Analogi OFDM

Penggunaan banyak frekuensi pembawa ini mempunyai keuntungan, jika salah satu frekuensi mengalami pelemahan, maka frekuensi yang lain tidak akan terganggu sehingga semua data tidak rusak.

Jika digambarkan, FDM merupakan frekuensi sembarang dari a ke b, agar tidak mengganggu satu sama lain diberi jarak. Node C1 dan Cn adalah kelipatan n (harmonik) dan saling orthogonal, sehingga ketika ditambahkan tidak akan saling berinterferensi. OFDM merupakan kasus khusus dari FDM yang spektrumnya saling tumpang tindih, namun penerima tidak saling mengganggu karena frekuensinya saling orthogonal sehingga menghemat frekuensi, sebagaimana ditunjukkan pada gambar 3.

Gambar 3 FDM – OFDM

Sinyal OFDM dapat disusun menggunakan sideband sinyal pembawa yang saling tumpang tindih, namun masih dapat dipulihkan pada sisi penerima tanpa ada interferensi sinyal pembawa yang saling berdekatan. Hal ini karena sinyal pembawa tersebut saling tegak lurus (orthogonal). Pengintegralan terhadap 1 sinyal pembawa pada periode T akan menghasilkan nilai nol untuk sinyal pembawa yang lain. Sedangkan, teknik modulasi dengan banyak sinyal pembawa yang saling tumpang tindih mampu menghemat sampai sekitar 50% bandwidth.

Transmitter OFDM menggunakan frekuensi terkecil yang dapat di pakai minimal 2 kali information rate  sesuai dengan aturan Nyquist. Kasus BPSK mempunyai information rate per carrier-nya sekitar ¼ sehingga frekuensi minimal yang dipakai adalah ½. Contoh frekuensi pertama adalah 1 Hz, dan selang antar frekuensi adalah 1 Hz, begitu seterusnya sehingga dapat ditunjukkan pada gambar 4.

Gambar 4 Contoh OFDM

sehingga untuk menentukan suatu sinyal dalam bentuk digital dapat dilihat sebagaimana gambar 5.
Gambar 5 Contoh Hasil OFDM
Dari kasus tersebut, maka dapat digambarkan frekuensinya sebagaimana gambar 6.
Gambar 6. Frekuensi yang dapat dibentuk
Frekuensi penggabungan dapat digambarkan pada gambar 7.
Gambar 7 Frekuensi dari Paralel ke Serial
Bagian riil dari IFFT ditunjukkan sebagai,
sehingga grafik frekuensi vs amplitudo dapat ditunjukkan pada gambar 8.
Gambar 8. Frekuensi vs amplitudo
Sehingga persamaannya dapat dituliskan sebagai,
x(k) merupakan nilai spektrum untuk frekuensi ke-k, sedangkan x(n) adalah nilai dari sinyal pada waktu ke-n.

sehingga dapat ditunjukkan urutannya menurut gambar 9.

Gambar 9. Pemancar dan Penerima

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s