智慧型天線對系統的改善及主要用途

智慧型天線系統利用控制主動元件來改變電波輻射場型，達到空間分 集的功能並實現空間分隔多重進接存取之機制，它可以降低時間延遲擴散 (time delay spread)與多重路徑衰落(multi-path fading)的影響，增加 發射效率與系統蓋範圍及改善通訊品質與系統容量等優點，下面則將對各 項智慧型天線的優點加以描述與分析[14][15][16][17]：

z 改善通道容量及頻譜使用率

在無線通訊系統中如何改善通道容量以及有效利用頻譜是個重要的 議題。在不降低通訊品質為前題之下，增加用戶數量可以提高頻譜使用

率，所以通道容量越大與頻譜使用效率越高，亦即增加通道容量可以使更 多用戶以相同的資料傳輸速率進行通訊進而增加頻譜使用效率。利用智慧 型天線波束合成技術，系統的操作功率比傳統系統低，可增加載波干擾比 (Carrier-to-interference Ratio，CIR)，並提高通道的頻率再使用率，

進而增加系統容量。

z 增加發射功率

由於智慧型天線不同於全向性天線(omni-directional antenna)，具 有在特定方向上形成較大的天線增益之特性，因此在相同細胞(cell)大小 條件之下，可以降低發射機的功率。如此，不僅可減少同頻干擾的現象，

同時可增加電池壽命、縮減電池大小與降低發射機的價格。然而，對接收 機而言，其代價是增加設計複雜度及需要解決較多的零組件形成的空間問 題，所以目前無線通訊系統之應用大多將智慧型天線系統架設在基地站台 之中。當然，倘若行動用戶端能同時使用智慧型天線架構，對系統的整體 效能具有提升的作用。

z 增加系統涵蓋範圍

使用傳統單一全向性天線之系統在傳送信號時，會對360∘方位進行 傳送，因此容易造成功率的浪費。而智慧型天線系統只對使用者所在的特 定方位進行傳送，因此在相同發射功率的條件下，智慧型天線系統可使得 基地台的服務區域擴大而增加系統之涵蓋範圍。上鏈時，因為智慧型天線 擁有較高的天線增益，而對訊號傳播造成的路徑損失所能容忍的值亦較 高，因此在相同的發射功率下，由於對路徑損失容忍度的增加，因此可以 延伸使用者與基地台間的距離；在下鏈時，位於基地台的智慧型天線會依 據使用者所在位置產生一方向較集中、功率較大的窄波束來傳遞訊號，因 此使用者在相同距離的條件下將接收到較大功率的訊號，相對的，相同發 射功率的條件下，使用者能在較遠的距離接收到由基地台所發射的訊號。

z 降低時間延遲擴散及多重路徑衰落的影響

由於電波的多重路徑傳播特性將造成接收天線所收到的信號為各路 徑成份的加成，而每個路徑成份則會因其傳播路徑長度、遮蔽物特性等不

同因素影響，造成其振幅大小、信號相位、到達時間、到達方向等的變化。

智慧型天線系統可使用波束形成技術來抑制多重路徑成分及使用空間分 集機制來降低信號衰落，進而減少多重路徑效應的影響。智慧型天線會依 據使用者所在位置產生一特定方向的窄波束來傳遞訊號，因此使用者將接 收到方向較集中，功率較大的信號，而其它方向則會因為波束場型的限制 而降低其接收功率，利用此多重路徑消除(multi-path cancellation)方 式，可使得在接收信號時，能有效降低延遲擴散、減少多重路徑數目、集 中路徑成分功率及降低同頻干擾的效果；有異於多重路徑消除方式，智慧 型天線可使用天線分集之機制來善加利用每一路徑成分的功率，達到降低 信號衰落的影響，並可利用分集增益(diversity gain)的效應減少發射功 率。

z 提升通訊品質

在通訊系統中，分析通訊品質的方法通常是在一定訊雜比的條件下分 析位元錯誤率(Bit Error Rate，BER)或符元錯誤率(Symbol Error Rate，

SER)，或是在一定的位元錯誤率或符元錯誤率條件下比較訊雜比的需求。

一般來說，增加通訊的品質的作法是利用提高訊雜比的方式來達到所要求 的位元錯誤率或符元錯誤率。然而，由於智慧型天線系統可利用其所產生 之特定波束場型來抑制多重路徑或使用空間分集之機制來降低信號衰 落。因此，在不增加發射功率的前題下，使用智慧型天線能增加訊雜比，

進而達到提升通訊品質的目的。