مدولاسیون تقسیم فرکانس عمودبرهم

مدولاسیون تقسیم فرکانس عمودبرهم (به انگلیسی: Orthogonal frequency-division multiplexing) یا همتافتگری بسامدتقسیم متعامد که به اختصار اواف‌دی‌ام (OFDM) خوانده می‌شود، یک فن مدولاسیونی است که براساس اصل انتقال همزمان n فرکانس متعامد است. این مدولاسیون، در تبادل اطلاعات با حجم بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد و در کاربردهایی نظیر خطوط دی‌اس‌ال، شبکه‌های محلی، وای فای، دی‌وی‌بی و وایمکس استفاده می‌شود. یک امتیاز ویژه اواف‌دی‌ام، صرفه جویی در استفاده از پهنای باند است. فرکانس‌های متعامد اغلب به عنوان زیرحامل‌های اواف‌دی‌ام شناخته می‌شوند. پهنای باندی که به هر کدام از این زیرکانال‌ها اختصاص می‌یابد کمتر از کل پهنای باند سیگنال اصلی است (که با تک حامل شناخته می‌شود). داشتن پهنای باند فرکانسی کوچکتر برای هر کانال معادل است با پریود زمانی بیشتر، در نتیجه مقاومت بهتری در برابر انتشار چندمسیره، نسبت به سیگنال تک حاملی خواهیم داشت.
هنگامی که داده‌ها، در محیط انتقال، انتشار می‌یابند، ممکن است از مسیرهای گوناگونی به گیرنده برسند. هر کدام از این مسیرها دارای یک تأخیر برای نمونه‌های واصله به گیرنده می‌باشند. بیشترین تأخیر ناشی از انتشار را با Ts نشان می‌دهند و مدت نمونه را در ارسال اطلاعات با نرخ بالا، معمولاً>>Ts است که این مسئله، باعث تداخل بین نمونه‌ها (ISI) می‌گردد که به‌طور کلی، سیستم‌های باند وسیع مانند وایمکس دارای این نوع اختلال هستند.
بنابراین به فنون دریافت و ارسالی نیاز است که بر تداخل میان‌سمبلی غلبه کند. درحقیقت برای داشتن یک کانال که تداخل درون سمبلی نداشته باشد، زمان سمبل باید بزرگتر از تأخیر انتشارکانال باشد. به همین دلیل از فن مدولاسیون اواف‌دی‌ام استفاده می‌شود.
مدولاسیون تقسیم-فرکانسی عمودبرهم در واقع یک مدولاسیون باند پایه‌است.
اواف‌دی‌ام این مدولاسیون همان‌طور که از اسمش پیداست.
مدولاسیون تقسیم-فرکانسی عمودبرهم عملیات مدولاسیون (به انگلیسی: Multiplexing) را با استفاده از تقسیم فرکانس البته به‌صورت عمودبرهم اجرا می‌کند. مفهوم عمودبرهم یا متعامد در تقسیم فرکانس به تعامد (عمود بودن) سیگنال‌ها اشاره دارد که به یک تعریف ریاضی بر می‌گردد که در آن هرگاه دو تابع سینوسی در هم ضرب شوند، انتگرال این حاصلضرب در هر پریود زمانی برابر صفر خواهد بود.
قبلاً از این نوع مدولاسیون در صنایع نظامی استفاده می‌شده که به آن چندتُون (به انگلیسی: Multi tone) می‌گفتند یعنی یک بازه فرکانسی را به چندین فرکانس حامل یا به عبارت علمی تر زیرحامل (به انگلیسی: Sub Carrier) تقسیم می‌کردند و بر روی هرکدام از این زیر حامل‌ها بخشی از اطلاعات را ارسال می‌کردند. مزیتهای این روش ارسال دیتا به‌صورت موازی و غلبه بر محوشدگی گزینشی فرکانس (به انگلیسی: Frequency Selective Fading) است. چون در این حال هر قسمتی از دیتا روی بازهٔ کوچکی از باند فرکانسی حمل می‌شود که محو شدگی روی این بازهٔ کوچک عملاً به‌صورت خطی ظاهر می‌شود و قابل جبران شدن و نهایتاً استخراج سیگنال است. حال ببینیم تعامد یا Orthogonality در این میان چه نقشی را بازی می‌کند و چه اثر مثبتی در سیستم ایجاد می‌کند. در واقع مدل اواف‌دی‌ام مدولاسیون چندتُون باعث می‌شود که هرکدام از این زیر حامل‌ها «دو به دو» با هم متعامد باشند و درنتیجه به دلیل قابلیت تفکیک‌پذیری زیرحامل‌ها که متأثر از این خاصیت، به وجود می‌آید می‌توان آن‌ها را به گونه‌ای در کنار هم چید که بر روی هم همپوشانی داشته باشند چیزی که در حالت چندتُون امکان نداشت. به راحتی می‌توان دریافت که بر اساس این قابلیت منطقا در یک بازه فرکانسی نسبت به حالت چندتُون می‌توان تعداد بالاتری از زیرحامل‌ها را ایجاد کرد و این خود به معنی امکان ارسال نرخ بیت بیشتر در پهنای باند فرکانسی کمتر است مثلاً ارسال 30 Mbps در 6 MHz که نسبت این دو یعنی عدد ۵ به عنوان بهره‌وری فرکانسی مطرح می‌شود. البته این بخشی از توانایی‌های این نوع مدولاسیون است توانایی غلبه بر Multi path Fading, Frequency Selective Fading،... از دیگر مزایای استفاده از این سیستم است. ناگفته نماند که در عین حال این سیستم نسبت به رفتارهای غیر خطی بخصوص در حوزهٔ فاز سیگنال بسیار حساس و آسیب‌پذیر است به همین دلیل معمولاً تقویت کننده‌های توان در این نوع سیستم‌ها بسیار گرانقیمت تر از نوعی است که در مدولاسیون‌های دیگر مثل DSSS یاFHSS (طیف گسترده) استفاده می‌شوند. قابل ذکر است که همان‌طور که در ابتدا گفته شد اواف‌دی‌ام نوعی Coding باند پایه‌است و برای ارسال آن باید از یکی از روش‌های DPSK, QPSK، یا nQAM که (....n=۱۶٬۶۴٬۱۲۸) استفاده کرد.