OFDM - Teknologi Wifi AC & 4/5G

Konsep OFDM adalah memecah satu signal lebar menjadi signal kecil-kecil, lalu signal itu di susun sedemikian sehingga secara fasa saling ortogonal.

Pertanyaannya kenapa dipecah menjadi carrier yang kecil-kecil? Pertanyaan kedua, kenapa carrier-carrier tsb dimampatkan secara ortogonal?

Pertanyaan pertama bisa di jawab sebagai berikut.

Jika sebuah pita lebar di pecah menjadi pita kecil-kecil maka secara teori, informasi bit-bit itu yang akan diangkut akan di pecah-pecah dalam blok blok tertentu. Satu blok akan diangkut oleh satu carrier yang  punya pita sempit. Tapi pita sempit itu ada dalam frekuensi tinggi (2.4 GHz). Sehingga lebih banyak carrier ini idle. Ini akan menjadikan probabilitas kena interferensi (sinyal bertabrakan) berkurang. Karena lebih banyak periode silence nya dengan carrier-carrier kecil tsb.

Misalkan baseband 100 Mbps artinya 100.000 bit ingin dikirim dalam 1 detik, via lebar pita 100 MHz (asumsi QPSK 1/2), dimana frekuensi carrier 2 GHz (2.000 MHz).

Maka 100 MHz / 2.000 MHz = 0.05 detik = 50 milidetik.

Jika dijadikan OFDM, misal di pecah menjadi 10 carrier (10 MHz), dan masing-masing mengangkut 10 Mbps

Maka 10 MHz / 2.000 MHz = 0.002 detik = 2 milidetik.  

Terlihat bahwa jika carrier dipecah maka pengiriman informasi bit-bit lebih cepat selesai (2 ms) dibandingkan menggunakan satu carrier besar (50 ms). Dengan demikian kanal 10 MHz sebanyak 10 kanal tsb lebih lama kosong (idle). Sehingga jika noise muncul saat kanal lagi idle, maka informasi yang dikirim tidak terganggu.

Terlihat di gambar diatas Symbol (bisa dibayangkan jika QPSK, 1 symbol berisi 2 bit data) berjarak dengan Symbol lain dengan Guar Interval. Nah, karena saluran lebih banyak Idle maka Guard Interval bisa di perkecil menjadi 400 ns. Ini benefit pertama (dilihat dari domain Time).

Selanjutnya di sisi domain Frekuensi, Sub carrier yang saling tegak lurus (overlap secara ortogonal), juga membuat dalam kanal 20 MHz, lebih banyak sub carrier yang bisa dimampatkan. Perhatikan bahwa dalan kondisi bukan ortogonal, harus ada jarak antar sub carrier yang disebut Guard Band. Nah, karena sub carrier saling ortogonal, dan dimanpatkan, maka tidak perlu disediakan Guard Band ini dalam OFDM.

Pertanyaan kedua kenapa Ortogonal?

Karena dengan memanpatkan secara ortogonal, maka peak to peak dari sub-carrier itu tidak saling meniadakan. Perhatikan saat Sub Carrier A sedang peak, Sub Carrier B disebelahnya lagi posisi power 0. Demikian juga saat B sedang peak powernya, Sub Carrier C disebelahnya lagi di posisi power 0. Demikian seterusnya.

Jadi jelas disini bahwa OFDM ini memberikan benefit, antara lain:
1. Lebih rapat secara time domain (Guard Interval bisa dikecilkan jadi 400 ns)
2. Lebih rapat dalam penyusunan sub-carrier dan ortogonal, sehingga efisien dalam frequency domain
3. Tidak perlu Guard Interval antar Sub Carrier, sehingga efisien dalam frequency domain.
4. Resilience, artinya lebih kebal terhadap noise, karena per kanal Sub Carrier lebih banyak waktu idle nya.