便携式GPS方案撷英及其设计考虑

移动导航技术已不再限于汽车应用，位置跟踪功能将是手持式消费电子市场其中一个最引人注目的新兴技术。让用户知道自己身处的位置，这种功能将带动消费者市场对相关服务的需求。PND正在向纳入多种无线技术和定位服务发展，同时仍然保持着经济实惠的特点。蓝牙已经迅速扩展到了个人导航设备中，主要提供免提式解决方案。Wi-Fi已经用于Web访问、电子邮件访问、室内定位（当在室内无法获得GSP定位时），并以无线方式提供内容和地图更新。另外，通过提供持续连接，蜂窝技术已经扩展了Wi-Fi实现的功能。这就提供了新的定位服务，如本地汽油价格、天气信息、交通信息和交友型应用。

从市场角度来说，单纯的PND会越来越少，多重功能的PND是一大趋势，包括多媒体+PND，移动电视+PND，通讯+PND器件等。A-GPS主要用于手机GPS中，在国外手机GPS普及的同时，已经成为一个必然用到一项技术和功能，可以提高俘获灵敏度，实现快速定位等。

技术挑战与设计考虑

要在消费电子应用中引入GPS 功能，工程师需要克服以下挑战：首先是一些与嵌入式GPS应用的基本约束，例如设备尺寸要小、功耗要低，以及价格要便宜等，而且还要最大限度地提高性能和精度。此外，电池寿命和在信号强度低的地点仍拥有精确可靠的位置侦测能力也是非常重要。SiGe半导体亚太区市场总监高国洪则指出，基于软件的 GPS技术拥有足够能力，以应付上述要求。理论上要实现这种位置跟踪功能，只需要一个高敏感度的无线电设备，供载有GPS核心软件的处理器正确收发信息即可。虽然市场上已出现这一类解决方案，但是大部分应用处理器只有有限的MIPS资源，不能完全同时执行GPS软件和处理器内核本身的功能。

功耗对于手机和PND来说是十分重要的。因为芯片要跟许多其它功能共享能源，而设备也不断加入新的功能，所以对功率的预算(也就是通话时间)要求非常严苛。手机须在GPS信号十分弱的情况下接收信号，虽然GPS功率分散并不造成任何问题，在小型手机内的GPS还是需要精密的设计，令其即使处于大量较强的本地干扰源，仍然能够可靠地测出很弱的信号。在手机和PND的OEM厂商仍然使用每小时900mA的电池的前提下，电池寿命不能因为附加功能而有所缩减，所以需要只取用小于电池寿命百分之一电源的GPS产品。

此外，支持数字音频和视频功能的需求也带来架构体系的演进，令设备必须具有足够的处理能力和存储器资源来实现这些服务。只要充分利用同样的处理和存储器资源，便能够以成本低廉的方式实现基于软件的GPS技术。随着近期GPS技术出现几项创新，以及消费电子设备的演进，使得在诸如手机和PND这些成本极端敏感的应用中实现位置跟踪服务成为可能，而最近数码相机市场引入了GPS技术以支持地理标记(Geotagging)功能，就是一个例子。而且，通过实施利用独特的信号或环境条件的新算法，可以延长无线电通信架构的服务期限，并继续改进精度和跟踪灵敏度等特性。

如前提及，导航功能与多媒体相结合，移动电视相结合，手机通讯相结合是PND的趋势；而A-GPS主要用于手机导航定位的器件中，这在国外已经相当普及，但在中国，由于A-GPS的服务器端需要由电信服务商提供服务，这方面的工作还在建设中，A-GPS正处于逐渐普及应用的时期，人们在GOOGLE、NOIKA手机上已经可以看到A-GPS的应用。

西安华迅微电子的总经理周文益认为，PND的设计目前几乎不存在太多难以克服的挑战，以前的设计挑战包括2.8寸屏以下的小尺寸，小尺寸天线，以及支持不同OS的地图等都已基本解决，市面上可以买到各种各样的PND产品。而A-GPS的设计挑战是A-GPS 包括时间及频率辅助和星历辅助。时间及频率辅助在移动终端上实现。 精确的时间辅助在GSM， 及其它的TDMA网络中比较难于实现，需要实现专门的时间同步技术。相反，精确的时间辅助在CDMA， WCDMA和CDM2000实现起来较直接。星历辅助一般由服务器完成。有用户平面(user plane)和控制平面(control plane)两种。由于A-GPS服务器进入控制平面的技术和商务门槛较高，因此目前使用用户平面的A-GPS服务器较多。

半导体解决方案

GPS芯片大厂博通(Broadcom)公司最新设计开发了用于PND的BCM4760单芯片方案。据博通GPS产品线高级经理Walter Rivera介绍，该单芯片内置浮点单元和图形处理单元的700MHz ARM11内核。面向安全性和图形的硬件加速器尽可能从CPU分担计算密集型任务，如用于实现Wi-Fi安全性和Web浏览的OpenSSL以及用于3D图形绘制的OpenGL。更大的32K/32K L1高速缓存容量以及具低延迟DMA引擎的优化总线矩阵架构使这个处理器能够超过同一系列中的其它产品。

BCM4760直接从一个8位宽的SDIO/MMC4.3端口启动，能使系统迅速开始工作，并因无需单独的、用于启动的ROM器件而节省了成本。这种高集成度还可以在很多方面带来成本节省。单个TCXO可以用作单个时钟源，供包括CPU、GPS和各种子系统在内的整个系统使用。另外，还向外部蓝牙器件提供一个外部时钟输出，从而减少了附加的晶体振荡器组件，节省了成本。BCM4760支持双路麦克风输入以及集成式DAC、混频器和耳机放大器的全功能编解码器可大量减少外部组件。GPS基带、RF和LNA全部集成进来了，因此，除了某些应用可能需要一个SAW滤波器以外，无需外部GPS组件。