การเข้ารหัสแบบเปลี่ยนความถี่หลายความถี่ ( MFSK ) เป็นรูปแบบหนึ่งของการเข้ารหัสแบบเปลี่ยนความถี่ (FSK) ที่ใช้ความถี่มากกว่าสองความถี่ MFSK เป็นรูปแบบหนึ่งของการมอดูเลชั่นแบบตั้งฉาก M-aryโดยที่แต่ละสัญลักษณ์ประกอบด้วยองค์ประกอบหนึ่งจากตัวอักษรของรูปคลื่นตั้งฉาก M ซึ่งเป็นขนาดของตัวอักษร มักจะเป็นกำลังของสอง ดังนั้นแต่ละสัญลักษณ์จึงแทนบิต log ₂ M

ในระบบส่งสัญญาณแบบ M-ary เช่น MFSK จะมีการกำหนด "ชุดตัวอักษร" ของโทนเสียง M โทน และผู้ส่งจะเลือกโทนเสียงหนึ่งโทนจากชุดตัวอักษรนั้นในแต่ละครั้งเพื่อส่ง โทนเสียง M มักจะเป็นกำลังของ 2 ดังนั้นการส่งโทนเสียงแต่ละครั้งจากชุดตัวอักษรจึงแทนข้อมูล log ₂ M บิต

MFSK จัดอยู่ในประเภทของ ระบบส่งสัญญาณ แบบตั้งฉาก M-ary เนื่องจากตัวกรองตรวจจับโทนเสียงแต่ละตัวในตัวรับสัญญาณจะตอบสนองเฉพาะโทนเสียงของตัวเองเท่านั้น และไม่ตอบสนองต่อโทนเสียงอื่น ๆ ซึ่งความเป็นอิสระนี้เองที่ทำให้เกิดความเป็นตั้งฉาก

เช่นเดียวกับวิธีการตั้งฉากแบบ M-ary อื่นๆอัตราส่วนE _b /N ₀ ที่ต้องการ สำหรับความน่าจะเป็นของข้อผิดพลาดที่กำหนดจะลดลงเมื่อ M เพิ่มขึ้นโดยไม่จำเป็นต้องใช้การตรวจจับแบบโคherent หลายสัญลักษณ์ อันที่จริง เมื่อ M เข้าใกล้ค่าอนันต์ อัตราส่วน E _b /N ₀ ที่ต้องการ จะลดลงแบบไม่จำกัดไปสู่ขีดจำกัดของ Shannonที่ −1.6 dBอย่างไรก็ตาม การลดลงนี้จะช้าเมื่อ M เพิ่มขึ้น และค่าที่มากนั้นไม่สามารถใช้งานได้จริงเนื่องจากการเพิ่มขึ้นแบบเลขชี้กำลังของแบนด์วิดท์ที่ต้องการ ค่าทั่วไปในการใช้งานจริงมีตั้งแต่ 4 ถึง 64 และ MFSK จะถูกรวมเข้ากับ วิธี การแก้ไขข้อผิดพลาดแบบส่งต่อ อื่นๆ เพื่อให้ได้กำไรการเข้ารหัสเพิ่มเติม (อย่างเป็นระบบ)  

ประสิทธิภาพเชิงสเปกตรัมของรูปแบบการมอดูเลชั่น MFSK ลดลงเมื่อลำดับการมอดูเลชั่นM เพิ่มขึ้น : ^{[ 1 ]}

${\displaystyle \rho ={\frac {2\log _{2}M}{M}}}$

เช่นเดียวกับ การมอดูเลชั่นเชิงมุมรูปแบบอื่นๆที่ส่งสัญญาณ RF เพียงโทนเดียวซึ่งเปลี่ยนแปลงเฉพาะเฟสหรือความถี่เท่านั้น MFSK สร้างซองสัญญาณคงที่ซึ่งช่วยลดความซับซ้อนในการออกแบบเครื่องขยายกำลัง RF อย่างมาก ทำให้ได้ประสิทธิภาพการแปลงที่สูงกว่าเครื่องขยายสัญญาณเชิงเส้น

สามารถรวมระบบ MFSK สองระบบเข้าด้วยกันเพื่อเพิ่มปริมาณข้อมูลในลิงก์ได้ ระบบ MFSK สองโทนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือ ระบบDual-Tone Multi-Frequency (DTMF) หรือที่รู้จักกันดีในชื่อทางการค้าของ AT&T ว่า "Touch Tone" อีกระบบหนึ่งคือ ระบบ Multi-Frequency (MF) ที่ใช้ในช่วงศตวรรษที่ 20 สำหรับการส่งสัญญาณแบบ In-band บนสายส่งระหว่างชุมสายโทรศัพท์ ทั้งสองเป็นตัวอย่างของ ระบบส่งสัญญาณแบบ In-bandกล่าวคือ ใช้ช่องทางการสื่อสารร่วมกันของผู้ใช้

สัญลักษณ์ในอักษร DTMF และ MF ถูกส่งเป็นคู่เสียง โดย DTMF จะเลือกเสียงหนึ่งจากกลุ่ม "สูง" และอีกหนึ่งเสียงจากกลุ่ม "ต่ำ" ในขณะที่ MF จะเลือกเสียงสองเสียงจากชุดเสียงทั่วไป DTMF และ MF ใช้ความถี่เสียงที่แตกต่างกันส่วนใหญ่เพื่อป้องกันไม่ให้ผู้ใช้ปลายทางรบกวนการส่งสัญญาณระหว่างสำนักงาน ในช่วงทศวรรษ 1970 MF เริ่มถูกแทนที่ด้วยการส่งสัญญาณดิจิทัลนอกย่านความถี่ซึ่งการเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นส่วนหนึ่งเนื่องจากการใช้สัญญาณ MF ในทางที่ผิดอย่างแพร่หลายโดยผู้ใช้ปลายทางที่รู้จักกันในชื่อ " พวกแฮกเกอร์โทรศัพท์ "

สัญญาณเหล่านี้มีความโดดเด่นเมื่อได้รับทางหูในรูปแบบของคู่โทนเสียงที่ต่อเนื่องกันอย่างรวดเร็วและมีคุณภาพเกือบเหมือนดนตรี^{[ 2 ]}

การส่งสัญญาณเสียงสองโทนพร้อมกันโดยตรงที่คลื่นวิทยุ (RF) ทำให้สูญเสียคุณสมบัติซองสัญญาณคงที่ของระบบสัญญาณโทนเดียว การส่งสัญญาณ RF สองโทนพร้อมกันนั้นแท้จริงแล้วคือ "การทดสอบความเครียด" แบบคลาสสิกของเครื่องขยายกำลัง RF สำหรับการวัดความเป็นเชิงเส้นและการบิดเบือนจากการผสมสัญญาณอย่างไรก็ตาม สามารถส่งสัญญาณเสียงสองโทนพร้อมกันบนคลื่น พาหะ RF FM แบบดั้งเดิมที่มีซองสัญญาณคงที่ได้ แต่การตรวจจับสัญญาณ FM แบบไม่สอดคล้องกันที่ตัวรับจะทำลายข้อได้ เปรียบด้าน อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน ใดๆ ที่ระบบหลายโทนอาจมี

การแพร่กระจาย คลื่นเสียงใน ย่าน ความถี่สูงก่อให้เกิดการบิดเบือนแบบสุ่ม ซึ่งโดยทั่วไปจะแปรผันไปตามเวลาและความถี่

เมื่อมีเส้นทางแยกหลายเส้นทางจากเครื่องส่งไปยังเครื่องรับ ซึ่งเป็นสภาวะที่เรียกว่ามัลติพาธเส้นทางเหล่านั้นมักจะไม่มีความยาวเท่ากันอย่างแน่นอน ดังนั้นจึงมักไม่มีความล่าช้าในการส่งสัญญาณที่เท่ากัน ความแตกต่างเล็กน้อยของความล่าช้า หรือการกระจายความล่าช้าจะทำให้สัญลักษณ์การมอดูเลชั่นที่อยู่ติดกันเบลอและก่อให้เกิดการรบกวนระหว่างสัญลักษณ์ ที่ไม่พึง ประสงค์

การกระจายความล่าช้าแปรผกผันกับ แบนด์ วิดท์ความสอดคล้อง ในโดเมนความถี่ ซึ่งเป็นช่วงความถี่ที่อัตราขยายของช่องสัญญาณค่อนข้างคงที่ เนื่องจากเมื่อรวมเส้นทางสองเส้นทางขึ้นไปที่มีความล่าช้าต่างกัน จะสร้างตัวกรองแบบหวีแม้ว่าแต่ละเส้นทางจะมีลักษณะการตอบสนองความถี่ที่ราบเรียบก็ตาม

การลดทอน สัญญาณ (Fading)คือการเปลี่ยนแปลง (โดยปกติจะเป็นแบบสุ่มและไม่พึงประสงค์) ของความแรงสัญญาณเมื่อเวลาผ่านไป อัตราการลดทอนสัญญาณสูงสุดถูกจำกัดโดยหลักการทางฟิสิกส์ของช่องสัญญาณ เช่น อัตราการก่อตัวและการรวมตัวใหม่ของอิเล็กตรอนอิสระในชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ และความเร็วของกลุ่มอนุภาคประจุภายในชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ ช่วงเวลาสูงสุดที่ความแรงสัญญาณของช่องสัญญาณไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญเรียกว่าเวลาคงสภาพ (Coherence Time )

ช่องสัญญาณที่ลดทอนลงนั้นทำให้เกิดการมอดูเลชั่นแอมพลิจูด แบบสุ่มที่ไม่พึงประสงค์ กับสัญญาณ เช่นเดียวกับที่แบนด์วิดท์ของการมอดูเลชั่นแอมพลิจูดแบบตั้งใจเพิ่มขึ้นตามอัตราการมอดูเลชั่น การลดทอนสัญญาณจะกระจายสัญญาณไปทั่วช่วงความถี่ที่เพิ่มขึ้นตามอัตราการลดทอน นี่คือการแพร่กระจายแบบดอปเปลอร์ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เทียบได้กับเวลาการคงสภาพในโดเมนความถี่ ยิ่งเวลาการคงสภาพสั้นลง การแพร่กระจายแบบดอปเปลอร์ก็จะยิ่งมากขึ้น และในทางกลับกัน

ด้วยการเลือกพารามิเตอร์ที่เหมาะสม MFSK สามารถทนต่อการกระจายตัวของ Doppler หรือความล่าช้าได้มาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเสริมด้วยการแก้ไขข้อผิดพลาดล่วงหน้า (การลดการกระจายตัวของ Doppler และ ความล่าช้า จำนวนมากนั้นมีความท้าทายมากขึ้น แต่ก็ยังเป็นไปได้) การกระจายตัวของความล่าช้าที่ยาวนานโดยมีการกระจายตัวของ Doppler น้อย สามารถลดทอนได้ด้วยช่วงเวลาสัญลักษณ์ MFSK ที่ค่อนข้างยาว เพื่อให้ช่องสัญญาณ "เสถียร" ได้อย่างรวดเร็วเมื่อเริ่มต้นสัญลักษณ์ใหม่แต่ละตัว เนื่องจากสัญลักษณ์ที่ยาวกว่ามีพลังงานมากกว่าสัญลักษณ์ที่สั้นกว่าสำหรับกำลังส่งที่กำหนด ตัวตรวจจับจึงสามารถบรรลุอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (SNR) ที่สูงเพียงพอได้ง่ายขึ้น การลดลงของปริมาณงานที่เกิดขึ้นสามารถชดเชยได้บางส่วนด้วยชุดโทนเสียงขนาดใหญ่ เพื่อให้แต่ละสัญลักษณ์แทนบิตข้อมูลหลายบิต ช่วงเวลาสัญลักษณ์ที่ยาวช่วยให้โทนเสียงเหล่านี้ถูกจัดเรียงให้ชิดกันมากขึ้นในความถี่ ในขณะที่ยังคงรักษาความเป็นตั้งฉากกันไว้ได้ อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้มีข้อจำกัดโดยการเติบโตแบบทวีคูณของขนาดชุดโทนเสียงตามจำนวนบิตข้อมูลต่อสัญลักษณ์

ในทางกลับกัน หากการกระจายแบบดอปเปลอร์มีขนาดใหญ่ ในขณะที่การกระจายแบบดีเลย์มีขนาดเล็ก ช่วงเวลาสัญลักษณ์ที่สั้นลงอาจช่วยให้สามารถตรวจจับโทนเสียงที่สอดคล้องกันได้ และโทนเสียงจะต้องเว้นระยะห่างกันมากขึ้นเพื่อรักษาความเป็นตั้งฉาก

กรณีที่ท้าทายที่สุดคือเมื่อค่าหน่วงเวลาและค่าการกระจายแบบดอปเปลอร์มีค่ามาก กล่าวคือ แบนด์วิดท์ความสอดคล้องและเวลาความสอดคล้องมีค่าน้อย กรณีนี้พบได้บ่อยใน ช่อง สัญญาณออโรร่าและEMEมากกว่าช่องสัญญาณ HF แต่ก็สามารถเกิดขึ้นได้ เวลาความสอดคล้องที่สั้นจะจำกัดเวลาของสัญลักษณ์ หรือกล่าวให้แม่นยำยิ่งขึ้นคือ ช่วงเวลาการตรวจจับความสอดคล้องสูงสุดที่ตัวรับ หากพลังงานของสัญลักษณ์น้อยเกินไปสำหรับอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (SNR) ที่เพียงพอต่อการตรวจจับสัญลักษณ์ ทางเลือกหนึ่งคือการส่งสัญลักษณ์ที่ยาวกว่าเวลาความสอดคล้อง แต่ตรวจจับด้วยตัวกรองที่กว้างกว่าตัวกรองที่ตรงกับสัญลักษณ์ที่ส่ง (ตัวกรองควรตรงกับสเปกตรัมของโทนเสียงที่คาดว่าจะได้รับที่ตัวรับ) วิธีนี้จะสามารถจับพลังงานของสัญลักษณ์ได้มากแม้จะมีการกระจายแบบดอปเปลอร์ แต่ก็จะทำได้อย่างไม่มีประสิทธิภาพ จำเป็นต้องใช้ระยะห่างของโทนเสียงที่กว้างขึ้น กล่าวคือ ช่องสัญญาณที่กว้างขึ้น การแก้ไขข้อผิดพลาดล่วงหน้า (Forward error correction) จะมีประโยชน์อย่างยิ่งในกรณีนี้

เนื่องจากสภาวะต่างๆ ที่พบในคลื่นความถี่สูง (HF) มีความหลากหลายมาก จึงได้มีการพัฒนารูปแบบ MFSK ที่หลากหลายสำหรับคลื่นความถี่สูง ซึ่งบางส่วนยังอยู่ในขั้นตอนการทดลอง ตัวอย่างเช่น:

• เอ็มเอฟเอสเค8
• เอ็มเอฟเอสเค16
• โอลิเวีย เอ็มเอฟเอสเค
• โคเกเลต์
• ปิคโคโล
• ALE (MIL-STD 188-141)
• โดมิโนเอฟ
• โดมิโนเอ็กซ์
• เต้นระรัว
• CIS-36 MFSK หรือ CROWD-36
• XPA, XPA2

Piccolo เป็นโหมด MFSK ดั้งเดิมที่พัฒนาขึ้นสำหรับการสื่อสารของรัฐบาลอังกฤษโดย Harold Robin, Donald Bailey และ Denis Ralphs จากDiplomatic Wireless Service (DWS) ซึ่งเป็นสาขาหนึ่งของกระทรวงการต่างประเทศและเครือจักรภพ มีการใช้งานครั้งแรกในปี 1962 ^{[ 3 ]}และนำเสนอต่อIEEในปี 1963 ข้อกำหนดปัจจุบัน "Piccolo Mark IV" ยังคงมีการใช้งานอย่างจำกัดโดยรัฐบาลสหราชอาณาจักร ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการสื่อสารทางวิทยุทางทหารแบบจุดต่อจุด จนถึงปลายทศวรรษ 1990 ^{[ 4 ] [ 5 ]}

Coquelet เป็นระบบการปรับสัญญาณที่คล้ายกันซึ่งพัฒนาโดยรัฐบาลฝรั่งเศสสำหรับการใช้งานที่คล้ายกัน^{[ 3 ]}

MFSK8 และ MFSK16 ได้รับการพัฒนาโดย Murray Greenman, ZL1BPU สำหรับการสื่อสารทางวิทยุสมัครเล่นบนความถี่ HF Olivia MFSK ก็เป็นโหมดวิทยุสมัครเล่นเช่นกัน นอกจากนี้ Greenman ยังได้พัฒนา DominoF และ DominoEX สำหรับ การสื่อสารทางวิทยุ NVISบนความถี่ MF ตอนบนและ HF ตอนล่าง (1.8–7.3 MHz)

การสร้างลิงก์อัตโนมัติ (ALE) เป็นโปรโตคอลที่พัฒนาโดยกองทัพสหรัฐฯ และใช้เป็นหลักในระบบส่งสัญญาณอัตโนมัติระหว่างวิทยุ มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในการสื่อสารทางทหารและรัฐบาลทั่วโลก รวมถึงโดยนักวิทยุสมัครเล่น^{[ 6 ]}ได้รับการกำหนดมาตรฐานเป็น MIL-STD-188-141B ^{[ 7 ]}ซึ่งสืบทอดมาจาก MIL-STD-188-141A เวอร์ชันเก่า

"CIS-36 MFSK" หรือ "CROWD-36" ( ภาษารัสเซีย : Сердолик ) เป็นชื่อเรียกในฝั่งตะวันตกของระบบที่คล้ายกับ Piccolo ซึ่งพัฒนาขึ้นในอดีตสหภาพโซเวียตเพื่อการสื่อสารทางทหาร^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

"XPA" และ "XPA2" เป็นการกำหนด ENIGMA-2000 ^{[ 11 ]}สำหรับการส่งสัญญาณแบบโพลีโทนิก ซึ่งมีรายงานว่ามาจากสถานีหน่วยข่าวกรองและกระทรวงการต่างประเทศของรัสเซีย^{[ 12 ] [ 13 ]}เมื่อเร็วๆ นี้ ระบบดังกล่าวได้รับการอธิบายว่าเป็น "MFSK-20" ด้วย

โหมด MFSK ที่ใช้สำหรับ การสื่อสาร VHFและUHF :

• ดีทีเอ็มเอฟ
• เอฟเอสเค441
• เจที6เอ็ม
• เจที65
• พีไอ4

FSK441, JT6M และ JT65 เป็นส่วนหนึ่งของตระกูลระบบการปรับสัญญาณวิทยุWSJT ซึ่งพัฒนาโดย โจ เทย์เลอร์ K1JTสำหรับการสื่อสารวิทยุสมัครเล่นระยะไกลในย่านความถี่ VHF ภายใต้สภาวะการแพร่กระจายคลื่นที่ไม่ดี ระบบการปรับสัญญาณ MFSK เฉพาะทางเหล่านี้ใช้ในเส้นทางคลื่นวิทยุแบบ troposcattering, EME (โลก-ดวงจันทร์-โลก) และ meteoscattering

PI4 ^{[ 14 ]}เป็นโหมดดิจิทัลที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับบีคอน VUSHF และการศึกษาการแพร่กระจาย โหมดนี้ได้รับการพัฒนาเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Next Generation Beacons ร่วมกับโหมดอื่นๆ ที่ใช้โดยบีคอนสมัครเล่นที่เก่าแก่ที่สุดในโลกOZ7IGYตัวถอดรหัสสำหรับ PI4 มีอยู่ในโปรแกรม PI-RX ที่พัฒนาโดย Poul-Erik Hansen, OZ1CKG

DTMFถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อใช้ในการส่งสัญญาณผ่านสายโทรศัพท์เป็นหลัก และมักใช้ในแอปพลิเคชันควบคุมระยะไกล (telecommand) ผ่านช่องสัญญาณเสียง VHF และ UHF

• พีเอสเค31
• เครื่องส่งโทรเลขวิทยุ
• ระบบสเปกตรัมแบบกระจายความถี่ (Frequency-hopping spread spectrum)ก็ใช้ความถี่ที่แตกต่างกันหลายความถี่เช่นกัน โดยแต่ละสัญลักษณ์จะใช้เพียงความถี่เดียว
• ดีทีเอ็มเอฟ
• โอลิเวีย เอ็มเอฟเอสเค
• ALE (MIL-STD 188-141)
• WSJT
• การเข้ารหัสความถี่แบบเพิ่มทีละขั้น