用軟件實(shí)現(xiàn)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要素

利用包括全球定位系統(tǒng)(GPS)和/或伽利略(Galileo)系統(tǒng)在內(nèi)的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的位置追蹤在推動許多消費(fèi)電子產(chǎn)品的發(fā)展。

GNSS不再僅限于用在汽車應(yīng)用、測量儀器和海事導(dǎo)航或昂貴的手持跟蹤系統(tǒng)，它眼下在想方設(shè)法進(jìn)入許多諸如蜂窩手機(jī)和個(gè)人導(dǎo)航設(shè)備(PND)等對成本敏感的應(yīng)用。但若要使消費(fèi)電子產(chǎn)品廣泛采用GNSS，則降低其成本仍是關(guān)鍵。

對價(jià)格點(diǎn)更靈活的高端設(shè)備來說，GNSS通常是采用獨(dú)立的基于硬件的模塊實(shí)現(xiàn)的。雖然基于硬件模塊的設(shè)計(jì)在簡化了GNSS設(shè)計(jì)的同時(shí)，還為主處理器提供完全評估后的定位數(shù)據(jù)，但這些模塊也相對增加了材料成本。因GNSS主要是作為消費(fèi)電器的增值特性而非基本用途，所以想在給這些消費(fèi)電子產(chǎn)品增加GNSS功能而不顯著影響產(chǎn)品成本就并非總行得通，從而帶來必須以不具有競爭優(yōu)勢的價(jià)格出售產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)。

基于軟件GNSS的出現(xiàn)極大降低了系統(tǒng)內(nèi)增加GNSS功能的成本。在基于軟件的GNSS內(nèi)， GNSS基帶微控制器傳統(tǒng)上所用的集成電路和存儲器投入就省去了，與獨(dú)立GNSS接收機(jī)成本相比，有效地把成本降低了80%。因此就有可能把GNSS功能以具成本效益的方式引入廣泛的包括便攜媒體播放機(jī)和手機(jī)在內(nèi)等的應(yīng)用中。要說的是，這些設(shè)備業(yè)已采用彩色液晶顯示器(LCD)，所以可借用LCD顯示位置信息，且無須增加額外的新處理資源或能力就有可用于基帶處理的足夠處理資源。

對沒有或射頻(RF)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足的開發(fā)者來說，為消費(fèi)電子設(shè)備開發(fā)一個(gè)GNSS子系統(tǒng)是件費(fèi)心費(fèi)力的事。主要困難還不在于優(yōu)化接收器性能(因?yàn)樵S多可用的GNSS接收器具有很高集成度)、降低成本以及對包括遵從參考設(shè)計(jì)建議所得到的好處在內(nèi)的全面支持。真正挑戰(zhàn)在于：當(dāng)用純軟件實(shí)現(xiàn)GNSS基帶處理時(shí)，要做出多個(gè)會對靈敏度、性能、精度和功耗有巨大影響(好或壞)的架構(gòu)和細(xì)節(jié)方面的決定。

若軟件工程師了解某些關(guān)鍵RF規(guī)則以及如何在系統(tǒng)內(nèi)優(yōu)化這些規(guī)則，他們就可更好地最大化信號完整性和定位精度以為高度競爭的消費(fèi)電子市場構(gòu)建成功的GNSS系統(tǒng)。有可能借助軟件架構(gòu)的內(nèi)在靈活性、以比基于硬件模塊方案更低的成本實(shí)現(xiàn)更高水平的系統(tǒng)能力(如：用更少衛(wèi)星改進(jìn)定位精度)。

基帶GNSS處理絕非微不足道。基于性能和成本原因，GNSS基帶傳統(tǒng)上是用硬件實(shí)行GNSS相關(guān)器功能，采用的方法或是利用真正的相關(guān)器指針或使用一個(gè)數(shù)字信號處理(DSP)核來仿真巨大并行相關(guān)器的功能[即，用于加強(qiáng)首次定位(TTFF)性能]。把GNSS整合進(jìn)諸如手機(jī)等消費(fèi)電子產(chǎn)品內(nèi)的動力業(yè)已改變了用于決定實(shí)現(xiàn)GNSS最有效方法的投資回報(bào)率(ROI)等式。真正的問題是為一個(gè)業(yè)已存在的架構(gòu)引入GNSS時(shí)增加的成本。例如，若采用的是6美元成本的硬件來實(shí)現(xiàn)GNSS，則增加的系統(tǒng)成本就是6美元。

圖1顯示的是帶RF射頻和基于硬件基帶的傳統(tǒng)獨(dú)立GPS模塊架構(gòu)。圖2顯示的是同樣的獨(dú)立GPS模塊是如何在諸如PND這樣的產(chǎn)品中與應(yīng)用處理器連接起來的。在軟件基帶架構(gòu)中，基帶處理是由主處理器(圖3)實(shí)現(xiàn)的，采用的方式是使在當(dāng)代個(gè)人計(jì)算機(jī)內(nèi)的標(biāo)配軟件調(diào)制解調(diào)器看起來一樣。

在單獨(dú)GNSS應(yīng)用中，因處理器時(shí)鐘周期成本遠(yuǎn)比專用集成電路(ASIC)處理GNSS所用的相應(yīng)數(shù)量門的成本高，所以GNSS信號的基帶處理傳統(tǒng)上不是用主處理器實(shí)現(xiàn)的。但在手機(jī)中，因?yàn)闈M足最近對多媒體服務(wù)不斷增加的需求，一個(gè)功能強(qiáng)大的應(yīng)用主處理器業(yè)已成為必須，該處理器必須具有足夠的能力解碼流音樂和視頻文件。另外，當(dāng)沒使用這些服務(wù)時(shí)，應(yīng)用處理器可能開工不足或處在待機(jī)模式，從而可用其完成其它任務(wù)。