与手机结合的GPS设计.PDFVIP

與手機結合的 GPS 設計 前言：當手機紛紛加入數位相機的功能之後，廠商便急於另行開闢新的功能產品線，以區隔出不同的產 品定位，以拉抬產品的競爭力。除了行動電視以外，影音電話以及無線上網都是在此期間所推出的種種 所謂殺手級功能。與此同時，行動定位服務也開始儼然成型，對於手機來說，其最大的優勢便是擁有極 大的行動便利性。而利用此項特點，如果能夠利用隨身攜帶的手幾來隨時探知我們身處的地點，甚至進 行導航的動作，以手機產業最為拿手的整合性設計來說，將 GPS 模組整合進手機內部，將為手機帶來極 為便利的應用優勢。 圖說：整合 GPS導航功能的 Mio A701 。（資料來源：Mio） 不過功能整合向來與功耗成正比，尤其是 GPS 模組本身需要額外的功耗，這對於待機以及連續使用時間 極為斤斤計較的手機而言，是個相當大的難處，而目前內建 GPS 功能的手機又幾乎全都是智慧型手機， 在一般實務上的待機時間本來就無法與傳統封閉功能的手機相提並論，整合了 GPS 的功能之後，更是幾 乎無法達到實用的連續使用時間。在解決這方面的問題上，所採取的方式大多是利用更大容量的電池、 更有效率的供電管理方式，以及從晶片製程上改善功耗這三方面來著手。 一般 GPS 模組架構 一般市面上的 GPS 模組依照其架構的不同，可以大致區分為 3種，分別從技術及廠商產品等方面，介 紹如下： GPS 獨立晶片組 顧名思義，這種方式所設計的 GPS在獨立的晶片組上，內建完整的射頻訊號接收、取樣、基頻運算、處 理等功能與電路架構，當整個架構完成了訊號接收判讀的過程之後，再將定位資料藉由特定匯流排傳送 至手機的處理器中進行整合處理。使用此種架構設計的 GPS 模組的功能有許多優點，也較不易因訊號的 處理影響到手機的性能表現，然而在手機要求尺寸縮小、整合功能增加以及成本下降的趨勢下，此種設 計方式屬非主流的方式，目前已經鮮少使用。另外，由於容納的空間需求較大，所以在應用上傾向於較 不受體積限制的行動產品採用，主要也就是應用在獨立導航裝置、PDA平台或是 Smart Phone產品上， 此類產品較有名的為 Global Locate 的 GL-2000 與 GL-LN22 晶片組。 圖說： Global Locate 的 GL-2000晶片架構圖。（資料來源： Global Locate） GPS 部分晶片功能整合至手機 這種架構必須藉助手機上的處理器來進行主要運算，在設計上，基本概念就是將數位訊號處理器（DSP） 或 CPU 加以整合，並把 GPS 演算軟體嵌入運算能力較強的手機晶片基頻電路當中，如此將可減少必要 元件的採用，進而降低重複成本，並利用共用的處理器來處理訊號，藉以提高訊號的整合度，並減少因 訊號傳遞所產生的損失。而部分屬於技術層次或整合難度較高的晶片仍然保持獨立，例如射頻晶片、濾 波器、專屬記憶體、被動元件等。目前包括 Qualcomm 與 SnapTrack共同開發的 gpsOne 、TI 的 GPS5300 及 SiGe半導體公司的 SE4120L等都屬於此方式。 圖說： TI的 GPS5300晶片架構圖。（資料來源： Global Locate） gpsOne 晶片具備了四種運作模式，這四種模式包括了基本獨立 GPS 功能（Standalone GPS）、基 地台基本定位功能（Mobile Station based）、基地台協助功能（Mobile Station Assisted） 以及基地台混合功能（Mobile Station Assisted/Hybrid），gpsOne 除了具備一般 A-GPS 功能 以外，也可藉由基地台定位功能來達到更精確定位，以及室內 /市區等無法接收 GPS 訊號時的過渡方案。 圖說： Qualcomm的 gpsOne晶片架構圖。（資料來源： Qualcomm） 而 SiGe半導體公司的 SE4120L，則是與Nordnav TechnologiesAB 公司合作，採用該公司的 E5000 軟體運算定位方式，由於少掉了基頻晶片，因此可有