ประสิทธิภาพเชิงสเปกตรัมของ CDMAหมายถึงประสิทธิภาพเชิงสเปกตรัมของระบบในหน่วยบิต/วินาที/เฮิร์ตซ์/ไซต์ หรือเออร์ลัง /เมกะเฮิร์ตซ์/ไซต์ ที่สามารถทำได้ใน ระบบสื่อสารไร้สายแบบ CDMAเทคนิค CDMA (หรือที่เรียกว่าสเปรดสเปกตรัม ) มีลักษณะเด่นคือประสิทธิภาพเชิงสเปกตรัมของลิงก์ ต่ำมาก ในหน่วย (บิต/วินาที)/เฮิร์ตซ์ เมื่อเทียบกับระบบที่ไม่ใช้สเปรดสเปกตรัม แต่มีประสิทธิภาพเชิงสเปกตรัมของระบบที่เทียบเท่ากัน

ประสิทธิภาพการใช้คลื่นความถี่ของระบบสามารถปรับปรุงได้ด้วย เทคนิค การจัดการทรัพยากรคลื่นวิทยุส่งผลให้สามารถรองรับการโทรพร้อมกันได้มากขึ้นและอัตราการรับส่งข้อมูลที่สูงขึ้นโดยไม่ต้องเพิ่มคลื่นความถี่วิทยุหรือสถานีฐานเพิ่มเติม บทความนี้กล่าวถึงการจัดการทรัพยากรคลื่นวิทยุโดยเฉพาะสำหรับ ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ แบบกระจายคลื่นความถี่ลำดับตรง (DS-CDMA)

ตัวอย่างของระบบโทรศัพท์มือถือแบบ DS-CDMA ได้แก่:

• อินเทอร์เฟซวิทยุ3Gของ3GPP / UMTS ได้แก่ WCDMA , HSDPAและHSUPAซึ่งใช้กันทั่วโลก
• มาตรฐาน3GPP2 2G CDMAOne (IS-95) และมาตรฐาน3G CDMA2000 1xและ1xEV-DO ซึ่งใช้กันอย่าง แพร่หลายในสหรัฐอเมริกาและเกาหลีใต้
• ระบบTD-SCDMAของจีน

คำศัพท์ที่ใช้ในบทความนี้มีพื้นฐานมาจากมาตรฐาน 3GPP2 เป็นหลัก

CDMA ไม่คาดว่าจะถูกนำมาใช้ใน ระบบ 4Gและไม่ได้ถูกนำมาใช้ในระบบก่อน 4G เช่นLTEและWiMAXแต่กำลังจะถูกแทนที่ด้วย เทคนิค การปรับสมดุลความถี่ในโดเมน (FDE ) ที่มีประสิทธิภาพด้านสเปกตรัมมากกว่า เช่นOFDMA

จุดมุ่งหมายของการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้คลื่นความถี่ของระบบคือการใช้ทรัพยากรคลื่นความถี่วิทยุและโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายวิทยุที่มีอยู่อย่างจำกัดให้มีประสิทธิภาพมากที่สุด โดยทั่วไปแล้ววัตถุประสงค์ของการจัดการทรัพยากรวิทยุคือการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้คลื่นความถี่ของระบบให้สูงสุดภายใต้ข้อจำกัดที่ว่าคุณภาพการให้บริการ ควรอยู่เหนือระดับที่กำหนด ซึ่งเกี่ยวข้องกับ การครอบคลุมพื้นที่ที่กำหนดและหลีกเลี่ยงการหยุดชะงักเนื่องจากการรบกวนร่วมช่องสัญญาณ เสียงรบกวนการลดทอนสัญญาณเนื่องจากระยะทางไกลการลดทอนสัญญาณเนื่องจากเงาและมัลติพาธการเปลี่ยนแปลงความถี่แบบดอปเปลอร์ และ การบิดเบือนรูปแบบอื่นๆคุณภาพการให้บริการยังได้รับผลกระทบจากการถูกปิดกั้นเนื่องจากการควบคุมการเข้าถึงการขาดแคลนการจัดตารางเวลาหรือความไม่สามารถรับประกันคุณภาพการให้บริการตามที่ผู้ใช้ร้องขอได้

มีหลายวิธีในการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้คลื่นความถี่ของระบบ ซึ่งรวมถึงเทคนิคที่นำไปใช้ในระดับโทรศัพท์มือถือหรือระดับเครือข่าย ตัวอย่างเช่น การเพิ่มประสิทธิภาพเครือข่ายและการห่อหุ้มอัตราการแปลงสัญญาณเสียง ปัญหาที่พบในการนำเทคนิคเหล่านี้ไปใช้ ได้แก่ ต้นทุน ข้อกำหนดในการอัปเกรด การเปลี่ยนแปลงฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ (ซึ่งรวมถึงความเข้ากันได้ของโทรศัพท์มือถือกับการเปลี่ยนแปลง) และข้อตกลงที่ต้องได้รับการอนุมัติจากหน่วยงานโทรคมนาคม

เนื่องจากกำลังส่งสูงช่องสัญญาณนำร่องร่วม (CPICH) อาจใช้ความจุของลิงก์ทั้งขาไปและขากลับประมาณ 15 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ ทำให้เกิดการรบกวนร่วมช่องสัญญาณอย่างเห็นได้ชัด ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องเริ่มต้นใช้งาน เทคนิค การยกเลิกการรบกวนเช่น การยกเลิกการรบกวนของช่องสัญญาณนำร่อง (PIC) และการยกเลิกการรบกวนของลิงก์ขาไป (FLIC) พร้อมกันในเครือข่าย การยกเลิกการรบกวนแบบกึ่งเชิงเส้น (QLIC) เป็นเทคนิคที่ใช้สำหรับทั้ง FLIC และ PIC

นอกเหนือจากการส่งสัญญาณไปข้างหน้าแล้ว การลดสัญญาณรบกวนในการส่งสัญญาณย้อนกลับก็มีความสำคัญเช่นกัน สัญญาณรบกวนจะลดลง และโทรศัพท์มือถือจะต้องส่งกำลังน้อยลงเพื่อให้สามารถเชื่อมต่อกับสถานีฐานได้ ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ของโทรศัพท์มือถือได้

การส่งสัญญาณแบบ เกตติ้งด้วยอัตรา 1/8 บนช่องสัญญาณพื้นฐานย้อนกลับ (R-FCH) เป็นวิธีการที่ใช้สำหรับการส่งสัญญาณแบบเกตติ้งในระบบสื่อสาร CDMA สถานีเคลื่อนที่ ( โทรศัพท์มือถือ ) ในระบบสื่อสาร CDMA จะส่งสัญญาณนำร่องย้อนกลับด้วยอัตราเกตติ้งย้อนกลับซึ่งแตกต่างจากอัตราเกตติ้งไปข้างหน้าในโหมดเกตติ้งและสถานีฐานจะส่งสัญญาณนำร่องไปข้างหน้าด้วยอัตราเกตติ้งไปข้างหน้าซึ่งแตกต่างจากอัตราเกตติ้งไปข้างหน้าในโหมดเกตติ้ง

เมื่ออัตราส่วนรอบการทำงาน (duty cycle) เท่ากับ 1/8 จะมีการส่งสัญญาณกลุ่ม ควบคุมกำลัง (power control group) เพียง 1/8 ของกลุ่มทั้งหมดในเฟรมเดียวเท่านั้น พฤติกรรมนี้ไม่เกิดขึ้นในโหมด CDMA อื่นๆ

นวัตกรรม CDMA อีกชิ้นหนึ่งที่นำเสนออุปกรณ์และเทคนิคสำหรับการปรับปรุงความจุในการรับส่งข้อมูลดาวน์ลิงก์และประสิทธิภาพการรับสัญญาณโทรศัพท์ โดยการควบคุมสัญญาณอัปลิงก์ DPCCH ในช่วงเวลาบางส่วนของ กลุ่ม ควบคุมกำลังส่งในระบบสื่อสารเคลื่อนที่ โดยค่าเริ่มต้น การรองรับโหมดการควบคุม R-FCH ของชุดทดสอบถูกปิดใช้งาน (ปิด)

หากโหมดการปิดช่องสัญญาณ R-FCH ของชุดทดสอบถูกเปิดใช้งาน (on) และสถานีเคลื่อนที่ (MS) รองรับโหมดการปิดช่องสัญญาณดังกล่าว สถานีเคลื่อนที่จะปิดช่องสัญญาณ R-FCH/R-Pilot เมื่อส่งสัญญาณที่อัตรา 1/8 ซึ่งจะช่วยประหยัดพลังงานได้ประมาณ 75% โดยเฉลี่ยในช่องสัญญาณย้อนกลับ

การกำหนดค่าวิทยุ CDMA ถูกกำหนดให้เป็นการผสมผสานระหว่างรูปแบบการส่งสัญญาณช่องรับส่งข้อมูลทั้งแบบส่งไปข้างหน้าและแบบย้อนกลับ ซึ่งมีลักษณะเฉพาะด้วยพารามิเตอร์ของชั้นกายภาพ เช่น อัตราข้อมูลรหัสแก้ไขข้อผิดพลาด ลักษณะ การมอดูเลชั่นและปัจจัยการกระจายสัญญาณช่องรับส่งข้อมูลอาจประกอบด้วยช่องรหัสหนึ่งช่องหรือมากกว่า เช่น ช่องสัญญาณพื้นฐานและช่องสัญญาณเสริม

ลิงก์ส่งต่อของระบบ 3G แบบแบ่งรหัสหลายผู้ใช้ (CDMA) อาจกลายเป็นปัจจัยจำกัดเมื่อจำนวนผู้ใช้เพิ่มขึ้นจนถึงขีดจำกัดความจุสูงสุด

รหัสการแบ่งช่องสัญญาณแบบดั้งเดิม หรือรหัสวอลช์ (Walsh code ) มีจำนวนบิตไม่เพียงพอที่จะรองรับการใช้งานสูงสุด ดังนั้น ฟังก์ชันกึ่งตั้งฉาก (Quasi-orthogonal function: QOF) ซึ่งสามารถประมวลผลความสัมพันธ์ไขว้ที่ดีที่สุดร่วมกับรหัสวอลช์ จึงถูกนำมาใช้เป็นวิธีการแก้ปัญหาข้อจำกัดของรหัสวอลช์

เพื่อเพิ่มขีดความสามารถโดยรวมในสถานการณ์ดังกล่าว ชุดฟังก์ชันเชิงตั้งฉากทางเลือกที่เรียกว่า ฟังก์ชันกึ่งเชิงตั้งฉาก (QOF) ซึ่งมี ค่าสหสัมพันธ์ไขว้ แบบมินิ แม็กซ์ที่เหมาะสมที่สุด กับชุดรหัสวอลช์ที่มีความยาวแปรผัน ได้ถูกนำมาใช้ในมาตรฐาน IS-2000แล้ว

วิธีนี้ใช้การรวมฟังก์ชันกึ่งตั้งฉากหลายฟังก์ชันเข้าด้วยกัน โดยใช้ขนาดตัวอักษรกลุ่มจุดสัญญาณที่เล็กกว่า สำหรับผู้ใช้รายเดียวที่มีตัวตรวจจับหลายช่องสัญญาณร่วมกัน วิธีนี้ถูกนำมาเปรียบเทียบกับวิธีทางเลือกในการเพิ่มปริมาณงานสูงสุด โดยใช้การรวมฟังก์ชัน Walsh จำนวนน้อยกว่า แต่มีขนาดตัวอักษรกลุ่มจุดสัญญาณที่ใหญ่กว่า (การปรับเปลี่ยนหลายระดับ)

มีการอภิปรายกันมากมายทั้งในแวดวงอุตสาหกรรมและวิชาการเกี่ยวกับข้อดีข้อเสียในการหาวิธีเพิ่มขีดความสามารถในระบบ IS-2000/3G QOF ก่อให้เกิดสัญญาณรบกวนจำนวนมากในช่องสัญญาณเครือข่าย ซึ่งจำกัดประโยชน์ของมัน

ในบางพื้นที่ การใช้งานสถานีฐานสูงมากและมีการส่งต่อสัญญาณแบบนุ่มนวล (softer handoff ) มากเกินไป สำหรับสถานีฐานประเภทนี้เสาอากาศแบบ 6 ภาคส่วน (6-sector antenna) เป็นหนึ่งในวิธีแก้ปัญหา เนื่องจากให้ความละเอียดในการครอบคลุมมากกว่าเสาอากาศแบบ 3 ภาคส่วนแบบดั้งเดิม แทนที่จะใช้สถานีฐานเพียง 1 แห่ง ก็สามารถใช้สถานีฐาน 2 แห่งได้ ทำให้เสาอากาศสามารถเว้นระยะห่างจากกันได้ 60 องศา แทนที่จะเป็น 120 องศา

การใช้ เสาอากาศหลากหลายรูปแบบหรือที่รู้จักกันในชื่อการใช้พื้นที่หลากหลาย (ทั้งแบบไมโครไดเวอร์ซิตี้และแมโครไดเวอร์ซิตี้ เช่น ซอฟต์แฮนด์โอเวอร์ดูด้านล่าง) คือรูปแบบการกระจายสัญญาณไร้สายแบบใดแบบหนึ่งที่ใช้เสาอากาศสองตัวขึ้นไปเพื่อปรับปรุงคุณภาพและความน่าเชื่อถือของลิงก์ไร้สาย

บ่อยครั้ง โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมในเมืองและภายในอาคาร มักไม่มีเส้นทางการมองเห็นที่ชัดเจน (LOS) ระหว่างเครื่องส่งและเครื่องรับ สัญญาณจึงสะท้อนไปตามเส้นทางต่างๆ หลายเส้นทางก่อนที่จะถูกรับได้ในที่สุด การสะท้อนแต่ละครั้งอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟส ความล่าช้าของเวลา การลดทอน และแม้แต่การบิดเบือน ซึ่งอาจรบกวนซึ่งกันและกันอย่างรุนแรงที่ช่องรับสัญญาณของเสาอากาศ

การใช้เสาอากาศหลายตัวมีประสิทธิภาพอย่างยิ่งในการลดปัญหาการแพร่กระจายสัญญาณแบบหลายเส้นทาง เนื่องจากเสาอากาศหลายตัวช่วยให้เครื่องรับสามารถรับสัญญาณเดียวกันได้หลายครั้ง โดยแต่ละเสาอากาศจะเผชิญกับสภาพแวดล้อมการรบกวนที่แตกต่างกัน ดังนั้น หากเสาอากาศตัวหนึ่งสัญญาณอ่อนมาก อีกตัวหนึ่งก็อาจมีสัญญาณที่เพียงพอ

โดยรวมแล้ว ระบบดังกล่าวสามารถสร้างการเชื่อมต่อที่แข็งแกร่งได้ แม้ว่าโดยส่วนใหญ่จะพบเห็นได้ในระบบรับสัญญาณ (การรับสัญญาณแบบหลากหลาย) แต่ระบบอนาล็อกก็พิสูจน์แล้วว่ามีคุณค่าสำหรับระบบส่งสัญญาณ (การส่งสัญญาณแบบหลากหลาย) เช่นกัน

โดยพื้นฐานแล้ว ระบบเสาอากาศแบบกระจายสัญญาณต้องการฮาร์ดแวร์และการบูรณาการเพิ่มเติมเมื่อเทียบกับระบบเสาอากาศเดี่ยว แต่เนื่องจากเส้นทางสัญญาณมีความคล้ายคลึงกัน จึงสามารถใช้ชิ้นส่วนวงจรจำนวนมากร่วมกันได้

เมื่อมีสัญญาณหลายสัญญาณ ความต้องการในการประมวลผลของตัวรับสัญญาณจะมากขึ้น ซึ่งอาจนำไปสู่ข้อกำหนดด้านการออกแบบสถานีฐานที่เข้มงวดมากขึ้น อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้ว ความน่าเชื่อถือของสัญญาณเป็นสิ่งสำคัญที่สุด และการใช้เสาอากาศหลายตัวเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการลดจำนวนการขาดหายของสัญญาณและการเชื่อมต่อที่หายไป

ชุด ตัวแปลงสัญญาณเสียงพูดรุ่นที่สี่ (4GV) ของ Qualcomm เป็นชุดตัวแปลงสัญญาณเสียงพูดที่คาดว่าจะถูกนำมาใช้ในเครือข่าย 4G ในอนาคต รวมถึงเครือข่าย CDMA ด้วย ซึ่งช่วยให้ผู้ให้บริการเครือข่ายสามารถจัดลำดับความสำคัญของคุณภาพเสียงได้อย่างไดนามิก เพื่อเพิ่มขีดความสามารถของเครือข่ายในขณะที่ยังคงรักษาคุณภาพเสียงไว้ ปัจจุบัน ชุด 4GV ประกอบด้วยEVRC-BและEVRC- WB

Enhanced Variable Rate Codec B ( EVRC-B ) เป็นตัวแปลงสัญญาณเสียงที่ใช้ในเครือข่าย CDMA EVRC-B เป็นการปรับปรุงจาก EVRC โดยจะบีบอัดสัญญาณเสียงที่ความถี่ 8000 เฮิรตซ์ ความละเอียด 16 บิต ทุกๆ 20 มิลลิวินาที ให้เป็นเฟรมเอาต์พุตที่มีขนาดแตกต่างกัน 4 ขนาด ได้แก่ อัตรา 1 - 171 บิต, อัตรา 1/2 - 80 บิต, อัตรา 1/4 - 40 บิต และอัตรา 1/8 - 16 บิต

นอกจากนี้ ยังมีเฟรมโคเด็กแบบศูนย์บิตสองประเภท ได้แก่ เฟรมว่าง (null frames) และเฟรมลบ (erasure frames) คล้ายกับ EVRC การปรับปรุงที่สำคัญอย่างหนึ่งใน EVRC-B คือการใช้เฟรมอัตรา 1/4 ซึ่งไม่ได้ใช้ใน EVRC これによりทำให้มีอัตราการส่งข้อมูลเฉลี่ย (ADR) ต่ำกว่า EVRC สำหรับคุณภาพเสียงที่กำหนด โคเด็ก 4GV ใหม่ที่ใช้ใน CDMA2000 นั้นอิงตาม EVRC-B 4GV ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ผู้ให้บริการสามารถจัดลำดับความสำคัญของความจุเสียงบนเครือข่ายของตนได้แบบไดนามิกตามความต้องการ

ตัวแปลงสัญญาณเสียงแบบปรับอัตราได้ขั้นสูง (EVRC) เป็นตัวแปลงสัญญาณเสียงที่ใช้สำหรับโทรศัพท์มือถือในระบบ cdma2000 EVRC ให้คุณภาพเสียงที่ดีเยี่ยมโดยใช้การเข้ารหัสแบบปรับอัตราได้ 3 อัตรา คือ 8.55, 4.0 และ 0.8 กิโลบิต/วินาที อย่างไรก็ตามคุณภาพการบริการ (QoS) ในระบบ cdma2000 จะได้รับประโยชน์อย่างมากจากตัวแปลงสัญญาณที่ช่วยให้สามารถแลกเปลี่ยนระหว่างคุณภาพเสียงและความจุของเครือข่ายได้ ซึ่งไม่สามารถทำได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วย EVRC

ยิ่งค่า Ec/Io รวมสูงขึ้น ค่า Ec/Io ของช่องสัญญาณรับส่งข้อมูลก็จะยิ่งต่ำลง และจะช่วยประหยัดพลังงานของสถานีฐาน (BTS) ได้มากขึ้นEc/Ioเป็นสัญลักษณ์ที่ใช้แสดงอัตราส่วนที่ไม่มีหน่วยของกำลังเฉลี่ยของช่องสัญญาณ โดยทั่วไปคือช่องสัญญาณนำร่อง ต่อกำลังสัญญาณทั้งหมด โดยแสดงเป็นหน่วยเดซิเบล (dB)

ในบางพื้นที่ห่างไกล สัญญาณ BTS สามารถส่งไปถึงได้ แต่สัญญาณจากโทรศัพท์มือถือไม่สามารถส่งกลับไปยังสถานีฐานได้ วิธีแก้ปัญหาคือ ลดความสูงของเสาอากาศสถานีฐาน ปรับมุมเอียงลง เลือกค่ากำลังขยายที่ต่ำลง เป็นต้น

บางพื้นที่มีการส่งต่อสัญญาณแบบนุ่มนวล (soft handoff) มาก เกินความจำเป็น พารามิเตอร์การส่งต่อสัญญาณต้องลดลงเพื่อประหยัดพลังงานของสถานีฐาน ตั้งค่า T_ADD และ T_DROP ให้สูงขึ้น และตรวจสอบว่าการครอบคลุมพื้นที่ในแต่ละภาคส่วนไม่สูงหรือต่ำเกินไป

เพื่อให้ได้คุณภาพที่ดีที่สุด ให้ลด การตั้งค่า FPCH (Forward Pilot Channel) และ FER (Frame Error Rate) ลงเหลือ 1% และเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสำหรับเว็บไซต์ที่มีการใช้งานสูง ให้เพิ่มการตั้งค่าพารามิเตอร์เหล่านี้ให้มากกว่า 3%

บางพื้นที่ใช้งานน้อยมาก และเนื่องจากปัญหาเรื่องสัญญาณครอบคลุม จึงจำเป็นต้องติดตั้งสถานีฐานใหม่ในบริเวณใกล้เคียง แต่แทนที่จะติดตั้งสถานีฐานใหม่ การใช้ เครื่องขยายสัญญาณเซลลูลาร์ก็สามารถช่วยแก้ปัญหาเรื่องสัญญาณครอบคลุมได้อย่างมีประสิทธิภาพ

• การใช้ความถี่ซ้ำ
• รายการคำศัพท์ CDMA
• การจัดการการเคลื่อนที่
• ปัญหาใกล้-ไกล
• สัญญาณรบกวนแบบสุ่มเทียม