Dokumen tersebut membahas tentang Generalized Frequency Division Multiplexing (GFDM) sebagai salah satu kandidat waveform untuk teknologi 5G. GFDM merupakan modulasi multi-carrier yang menggunakan pulse shaping untuk mengontrol radiasi out of band. Dokumen ini juga membandingkan GFDM dengan OFDM dan menjelaskan kelebihan serta tantangan penerapan GFDM.

1. ARI ENDANG JAYATI
2216301004
04/12/2017
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
PROGRAM STUDI TELEKOMUNIKASI MULTIMEDIA
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

2.  LATAR BELAKANG
 OFDM
 PENGENALAN GFDM
 MENGAPA GFDM
 PERBANDINGAN GFDM DENGAN MODULASI
MULTI-CARRIER LAIN
 LEBIH DALAM TENTANG GFDM
 APLIKASI GFDM
 KELEBIHAN DAN KEKURANGAN
 RISET TENTANG GFDM
04/12/2017

3.  Pelanggan didominasi M2M
• Beragam kebutuhan (tinggi
dan rendah) :
 data rate, latency, mobility,
quality, security
 asynchronous and non-
orthogonal modulation
 Penggunaan oportunistik
spektrum
• time and frequency agility
• accurate sensing
• no interferer (filtering)
310.12.2012

4. 410.12.2012
High rate, low latency,
interactive video, apps,
increased signaling
vast # M2M devices
low rate / complexity
flexible fine-grained
sharing of fragmented
spectrum
Wireless Access:
• flexible
• scalable
• content aware
• robust
• reliable
CoMP
RRM
t
f
asynchronous access

5. 1
2
3
4
Kebutuhan :
-Data Rate Tinggi
- Kapasitas Besar
-Ultra Low Power
Consumption (MTC
dan M2M)
-Low Latency
(Tactile Internet
dan V2V)
-Very short
response times for
control application
Kunci Utama :
-Multi Carrier
- Multi Antena
Mitigasi
Interferensi :
- GFDM
Karakteristik GFDM :
-Signal Shaping
- Interference
Cancellation
-Sidelobe Mitigation
Kekurangan OFDM :
- CP menurunkan efisiensi
spektrum
- Efisiensi spektrum terbatas
karena sifat orthogonalitas
- Peak to Average Power Ratio
yang tinggi
-OOB tinggi
Tantangan :
-Seleksi spektrum
-Deteksi Sinyal
- Mitigasi Interferensi
BACK

6. ISI ( Inter Symbol
Interference)
atau
Frequency
Selective Fading
Dihilangkan
dengan
OFDM
( Orthogonal
Frequency Division
Multiplexing )
TUJUAN :
Kanal frequency selective fading
diubah menjadi kanal flat fading.
Durasi simbol atau lebar bit
(Ts)  Time Spread (τmaks)
Durasi simbol atau lebar bit
(Ts)  Time Spread (τmaks)
OFDM

7. Multi Carrier
SerialtoParalel
(S/P)
x(n)
x(0)
x(N-1)
x(1)
X(k)Σ
tfj
e 12
tfj
e 02
tfj N
e 12 
Laju data tinggi
Laju data rendah
Dengan :
N = jumlah subcarrier
Subcarrier
IFFT
g(t)
g(t)
g(t)
Sebuah bandwidth broadband dipecah menjadi N
buah subkanal narrowband dengan N buah subcarrier.
dB0
dB30
dB10
dB20
dB10
 fH
f
f „narrowband“
subchannel
Sebuah bandwidth respon kanal yang berfluktuasi
dipecah menjadi N bandwidth respon kanal yang
mendekati datar.
Frequency selective fading
Flat fading subkanal
subcarrier
f
dB

8. N buah
f1
f2
fN
Ts = N x Tb
Ts
Ts
Ts
f1 f2 fN
f
modulasi
Transmisi Multi-Carrier : FDM

9. f1
f2
fn
Ts = N x Tb
Ts
Ts
Ts
modulasi
f1 f2 f3 fn
f
Orthogonal,
menghemat BW
N buah
1/Ts 1/Ts
Transmisi Multi-Carrier : OFDM (Orthogonal
FDM)

10. Multicarrier Konvensional (FDM)
Frequency
(f)
Ch.1 Ch.2 Ch.3 Ch.4 Ch.5
Saving of BandWidth
f0 f1 f2
f3 f4
Frequency
(f)
Ch.1 Ch.2 Ch.3 Ch.4 Ch.5
f0 f1 f2 f3 f4
Δf Δf Δf Δf
OFD
M

11. a0c0
Sign
al
Map
per
cn-1
.
.
.
Serial
data
input
Serial
-to –
parall
el
Conv
erter
.
.
.
x bitsM
o
d
ul
a
si
C
o
di
n
g
an-1
c1
.
.
.
a1
Parall
el-to-
Serial
Conv
erter
Sisip
Cycli
c
Prefi
x
D/
A
&
LP
F
Up-
Co
nve
rter
I
F
F
T
S(t)
Channel
Do
wn-
Co
nve
rter
A
/
D
Buang
Cyclic
Prefix
Serial
-to –
parall
el
Conv
erter
.
.
.
â0
â1
ân-1
F
F
T
One-
tap
Equali
zer
.
.
.
.
.
.
Sign
al
De
map
per
.
.
.
x bits
Paral
lel-
to-
Seria
l
Conv
erter
D
e
c
o
di
n
g
Demodulasi
Serial
data
Output
c0
c1
cn-1
.
.
.
â0
â1
ân-1
.
.
.

12. Guard interval untuk menghilangkan ISI
Waktu (t)
data intervalguard interval
 
Simbol OFDM
data datadatadata
data
Waktu (t)
TSymbol
Tg Tb
Dengan syarat :
Tg : guard interval
max : delay spread maksimum
m axgT

13. Data 1 Data 2 Data 3
Data 1 Data 2 Data 3
Data 1 Data 2 Data 3
Data 3
Data 2
Data 1
IS
I
IS
I
Tanpa CP Dengan CP
tidak ada ISI
FFT window
Data 1 Data 2 Data 3
Data 1 Data 2 Data 3
Data 1 Data 2 Data 3
FFT window
Data 1 Data 2 Data 3
Perbandingan Penggunaan dengan dan tanpa CP

14. Penggunaan spektrum yang lebih efisien, karena
memungkinkan overlap antar carrier.
Dengan membagi kanal dalam narrowband flat fading
subchannel, OFDM menjadi lebih tahan terhadap frequency
selective fading daripada single carrier system.
Menurunkan ISI dengan penggunaan cyclic prefix.
Channel equalization menjadi lebih sederhana daripada
penggunaan teknik adaptive equalization dengan sistem single
carrier.

15. Sensitif terhadap frekuensi offset dan phase noise
Rentan terhadap distorsi nonlinier.
Sinkronisasi sinyal.
Tingginya nilai PAPR (Peak Average Power Ratio)
yang menyebabkan daya sinyal semakin tinggi.
Meningkatnya nilai emisi OOB (Out-of-Band).
BACK

16.  Generalized Frequency Division Multiplexing
(GFDM) adalah modulasi multi-carrier yang berkaitan
dengan pulse shaping yang flexible (Michailov, 2012)
04/12/2017
BACK

17. 1. Mengatasi kekurangan dari OFDM yaitu radiasi out of
band dikendalikan oleh filter pulse shaping yang
diaplikasi ke setiap sub carrier.
2. GFDM juga menggunakan CP untuk mengatasi
Interference Inter Symbol (ISI) pada kanal multipath.
3. Struktur GFDM yang sederhana membuat sinkronisasi
lebih mudah, sehingga mengurangi pemakaian energi.
04/12/2017
BACK

18. 04/12/2017
BACK

19. 04/12/2017

20. 04/12/2017

21.  Blok Diagram GFDM
04/12/2017
BACK

22. 04/12/2017

23. 04/12/2017

24. 04/12/2017

25. 04/12/2017

26. 04/12/2017

27. Perbandingan Spektrum antara Sinyal GFDM dan
OFDM (Hamiti, 2015)
04/12/2017

28. 04/12/2017

29. 04/12/2017

30. GFDM : Raised Cosine
04/12/2017
OFDM : rectangular
Domain Waktu

31. 04/12/2017
OFDM : rectangular GFDM : Raised Cosine
Domain Frekuensi

32. 04/12/2017

33. 04/12/2017
BACK

34. 04/12/2017
Transmitter
Masukan GFDM
Fungsi Pulse Shaping
Keluaran GFDM

35. 04/12/2017
Receiver
Matrik Receiver
Keluaran dari Kanal
Keluaran dari Equalizer

36. 1. Kandidat waveform 5G
2. Cognitive Radio
3. Sistem Komunikasi Multi carrier
04/12/2017
BACK

37. 1. Mengatasi kekurangan dari OFDM yaitu
radiasi out of band dikendalikan oleh filter
pulse shaping yang diaplikasi ke setiap sub
carrier.
2. GFDM juga menggunakan CP untuk
mengatasi Interference Inter Symbol (ISI)
pada kanal multipath.
3. Struktur GFDM yang sederhana membuat
sinkronisasi lebih mudah, sehingga
mengurangi pemakaian energi.
04/12/2017

38. 1. ICI masih ada
2. Efisiensi Spektrum belum tinggi
3. Kebocoran OOB
4. Jika lewat kanal FSC kinerja masih rendah
5. Delay spread kanal
6. Masih ada Self ISI di kanal WSSUS
04/12/2017
BACK

39. 2009 2012 2012 2014 2015 2016
Transceiv
er Multi
Carrier
GFDM
(Fettweis)
Match
Filter
GFDM
(Datta)
Pulse
Shaping
GFDM
(Michailo
v)
Circular
Offset
QAM
(Hao Lin)
GFDM
MIMO
(Lekshmi)
Virtual
Symbol
untuk
FBMC-
OQAM
(Daiming
Qu)

40.  Gettweis (2009)  belum ada penurunan
persamaan matematika dan tidak membahas
masalah energy detection
 Datta (2012)  hanya membahas sinyal
opportuinistic
 Michailov (2012)  belum menjelaskan
tentang estimasi kanal dan ekualisasi. Juga
belum dibahas filter otimal apa yang cocok
untuk properti dari GFDM

41.  Hao Lin (2014)  mengusulkan modulasi multi-
carrier yaitu Circular Offset Quadrature
Amplitude Modulation (Circular QAM), Akan
tetapi penjelasan transceiver secara rinci belum
dibahas
 Lekshmi (2015)  belum membahas pembuktian
secara teoritik.
 Daiming Qu (2016)  meneliti tentang Virtual
Symbols untuk meningkatkan efisiensi bandwidth
pada Filter Bank Multi Carrier - OQAM (FBMC-
OQAM). Tetapi usulan ini belum diteliti lebih
lanjut tentang sistem pendeteksiannya.

42. 04/12/2017
Kekurangan GFDM Teknik Mengatasi Peneliti, Tahun
1. Inter Carrier
Interference (ICI)
1. Precoding dengan SVD Tiwari, 2015
2. Efisiensi Spektrum
Kurang
1. Receiver ZFR, MFR,
MFR-DSIC untuk
daerah rural
Alves, 2013
3. Kebocoran Out of
Band (OOB)
1. Windowing function
shaping
Park, 2015
2. Robust Precoded
OSTBC
Bandari, 2016

43. Kekurangan GFDM Teknik Mengatasi Peneliti, Tahun
3. Pulse Shaping Filter Mathee, 2014
4. Kinerja Rendah di Kanal
FSC
1. GFDM dengan Walsh
Hadamart Transform
Michailow, 2015
2. GFDM digabung dengan
STC
3. Receiver yang diusulkan :
ZFR, MFR, MFR-DSIC
Bruno, 2013
4. Time-reversal space-time
coding (TR- STC)
Kekurangan :
Memerlukan 2 frame untuk
codeword, tidak optimal
untuk latency rendah
Michailow, 2014, Matthe,
2015
5. Delay Spread Kanal 1. Mengurangi panjang
sinyal untuk aplikasi real
time
Nekovee ,2009
04/12/2017

44. 04/12/2017
Kekurangan GFDM Teknik Mengatasi Peneliti, Tahun
1. Algoritma Expectation
Propagation untuk
deteksi near optimum
Zhang, 2016
6. Self Inter Symbol
Interference (ISI)
1. Blind Synchronization
berdasarkan Maximum
Likelihood (ML) di kanal
WSSUS
Wang, 2016
2. Matched Filter Receiver Datta, 2012
3. Widely Linear Estimation Matthe, 2015
7. GFDM menderita karena
perilaku komponen
frekuensi radio non
linier (PAPR masih
tinggi)
1. Mengurangi jumlah sub
carrier dan mengubah
parameter filter pulse
shaping
Michailow, 2013, 2014

45. 04/12/2017
Kekurangan GFDM Teknik Mengatasi Peneliti, Tahun
2. Teknik Signal Clipping
Kekurangan :PAPR menurun
jika konstelasi meningkat,
Interference Cancelation (IC)
pada penerima untuk
mengurus distorsi yang
disebabkan oleh kliping
sinyal, menyebabkan
kompleksitas komputasi pada
receiver yang besar
Sendrei, 2014
3. Polynomial-based
companding technique (PCT)
Kekurangan :Trade-off
antara computational
complexity, kemampuan
menurunkan PAPR, dan BER
Sharifian (2015)
4. Precoder Block Diagonal DFT
Kekurangan :
Meningkatkan noise
sehingga BER turun
Das, 2015
5. Linear Precoding Sharifian, 2016

46.  E. Hamiti, F. Sallahu, (2015). “Spectrum Comparison between GFDM,
OFDM and GFDM Behavior in a Noise and Fading Channel,” International
Journal of Electrical and Computer Engineering Systems, Volume 6,
Number 2, 2015
 G. Fettweis and S. Alamouti, (2014). “5G: Personal Mobile Internet
Beyond What Cellular Did to Telephony,” IEEE Communications Magazine,
vol. 52, no. 2, pp. 140–145, Feb.
 G. Fettweis, M. Krondorf, and S. Bittner, (2009). “GFDM - Generalized
Frequency Division Multiplexing,” in Vehicular Technology Conference,
VTC Spring. IEEE 69th, April .pp. 1–4.
 Gerhard Wunder, Peter Jung, and Martin Kasparick, Fraunhofer Heinrich.
(2014). “5GNOW: Non-Orthogonal, Asynchronous Waveforms for Future
Mobile Applications”. IEEE Communications Magazine.
 Leksmi. S, (2015). “5G Wireless Networks Based On Generalized
Frequency Division Multiplexing”. International Journal of Modern
Communication Technologies & Research (IJMCTR), Volume-3, Issue-4,
April.
 R. Datta, N. Michailow, M. Lentmaier, and G. Fettweis, (2012). “GFDM
Interference Cancellation for Flexible Cognitive Radio PHY Design,” in
Vehicular Technology Conference, 2012. VTC Fall 2012. IEEE 76th, Sept.
04/12/2017

47. 04/12/2017