成本低于3美元的软GPS何时能在手机中实现?

上网时间: 2008年05月23日? 作者:孙昌旭? 我来评论 【字号: ? ?小】

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软件GPS能大大降低GPS实施的成本和减小GPS的占位空间,应该说是GPS应用的终极目标,特别是在手机等对成本和空间要求严格的电子产品市场。但是,它在出现多年后,仍不能很好地投入商用,性能、占用主CPU资源以及如何解决设计挑战一直是困扰业界的三个最大问题。一方面,软GPS性能能否与硬GPS相比一直受到业界的质疑,人们担心软GPS是否会占用大量的主CPU资源,从而影响到多媒体功能和GPS功能?另一方面,GPS设计对终端厂商来说仍是一个非常新的领域,从采用模块至采用GPS套片已碰到不小的挑战,再升至软件GSP,对手机厂商来说困难更大,如何解决这个问题?

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Kim Kaisti:我们的软件GPS占用主CPU非常小的资源,可以提供与硬件GPS相媲美的性能,甚至更高的性能。

日前,欧洲著名的GPS模块/方案厂商Fastrax对《国际电子商情》表示,他们非常有信心解决这三个问题。“第一,基于我们的软GPS方案,对主CPU占用的资源非常小。在采用纯软件GPS情况下,占用主CPU的资源为10MIPS/信道,这样,在合适的软件配置和正常卫星信号情况下,持续导航时全部软GPS占用主CPU的资源不到100MIPS,且占用内存的资源仅为500kb。而在采用软件GPS+GPS硬加速器的情况下,占用主CPU的资源仅为1MIPS/信道。”该公司发起人之一、业务拓展副总裁Kim Kaisti说道。他解释,其中提到的GPS硬加速器是该公司将部分相关处理协议固化成RTL或者综合网表的硬IP核的形式提供给客户,客户可以将其集成到主CPU中,也可将其集成到RFIC中。“采用GPS加速器后,不需要有400MHz以上主频的CPU,200MHz-300MHz的CPU也可以跑软GPS了,这样软件GPS可以在普通的功能电话上实现。”Kaisti表示。

此外,他表示基于该公司的软件GPS,占用主芯片的功耗也很低,因为他们采用了先进的算法。实验测得持续导航时占用CPU功耗仅为0.1mA/MIPS,也就是说如果占用100MIPS的资源,功耗仅为10mA。

对于性能,Kaisti更是有信心。他展示由第三方测得的软件GPS数据为:搜索灵敏度为-144dBm,导航灵敏度为-162dBm。他解释道:“我们的优势就在于我们除了是一家GPS模块公司外,我们还是一家领先的提供GPS嵌入式软件的公司,我们的iSuite3嵌入式GPS架构是目前唯一一个可以用于多个GPS套片平台的环境,并且,我们的嵌入式GPS软件具有非常强的灵活性与可移植性,可以不依赖于GPS套片,直接嵌入到手机的主CPU中。”他继续说道:“此外,iSuite3还是专门针对低端CPU和低容量内存设计,因此占用资源非常小。”据他表示,iSuite3除了在他们自己的模块中采用外,也授权给其它模块厂商和芯片厂商,已在几百种商用模块上得到认证。

由于Fastrax拥有自己的GPS定位原始算法,Kaisti认为软件GPS甚至可以实现更好的性能。“我们开发的一些先进算法,在一些GPS套片上都无法实现,因为资源有限。但是,如果采用软件GPS,在主CPU上就可实现这些先进的算法,进一步提升跟踪与导航性能。”他分析道。

至于如何应对软件GPS最大的一个挑战——设计挑战,Kaisti表示这正是他们的强项。Fastrax号称是EMI排除专家,这也是GPS手机中面临的最大问题。Fastrax为用户提供天线设计、PCB布线、电磁干扰检测等多种技术支持。“GPS手机设计最关键的问题是对EMI的控制和正确的天线设计。客户经常采用一些应付传统射频信号的办法来应付GSP手机的EMI,这是一个大大的错误。最关键的问题是他们不知道GPS手机的EMI干扰主要来自于内部CPU总线和Memory总线的干扰,而不是外部干扰。前者的干扰可降低信号水平10-20dB,而外部其它无线电子系统干扰仅会使信噪比丢失2dB左右。”他分析,我要提醒大家的是,在GPS接收端根本无法减少EMI,必须在源头对EMI进行抑制。在降低EMI上最常见的错误是设计师在PCB上分割地平面,使之变成一块模拟地,一块数字地,一块射频地等等。这是由于许多电子书藉如今仍在鼓励使用独立的地平面!这完全是错误的。再也没有比所有电子器件共用一个地平面更好的了。如果分割地平面,根据射频对偶定理,地平面的开路处将作为小型天线幅射出噪声。”他特别强调。“他们犯的另一个大错误是电子器件没有屏蔽,这意味着器件本身将幅射噪声。将所有电子器件置于射频屏蔽罩内可以很容易解决这个问题。”他补充道。Fastrax还可以为用户提供线路图和Gerber图分析。

Kaisti向《国际电子商情》展示了他们的软GPS在诺基亚最新的N810手机上的应用。不过,他是拿市场上现有的N810平台来做的,目前的N810中并不是采用的软件GPS。“我们正在与诺基亚洽谈。”他表示。与诺基亚来自同一个国度的Fastrax一直与诺基亚有着密切的合作关系。

“软件GPS使得手机GPS实施成本大大下降。”Kaisti表示。在软件GPS方案中,主要成本是RFIC,前端外围,以及GPS软核代码。该公司为减小用户的设计困难,将来自SiGe公司的RFIC与外围的低噪声放大器、SAW滤波器、TCXO以及其它无源器件集成,推出尺寸仅为8×8mm的前端SMD模块iT900,售价2.5美元,而功耗也仅为15mA。加上该公司提供的纯软件GPS(代码Swinx)授权价约为1美元,这样整体方案的成本仅为3.5美元。如果是用于主频为200-300MHz的功能手机,则需要采用如上所述的GPS加速器,它以RTL硬IP核集成到主CPU中,也可集成到RFIC中,Fastrax计划在今年Q3推出的RFIC模块中就集成这个硬加速器,“这部分增加的成本很小,不到0.5美元,但是它让功能手机也可以采用软件GPS,并可以跑在专用的操作系统上。”Kaisti说道。

从目前来看,GPS模块的价格仍在12-15美元之间,而GPS套片的价格也在7-9美元之间,如能采用软GPS,价格将下降至3美元左右。由于GPS手机的设计困难,目前大多数手机仍是采用模块的方式,而套片则较多用于PND设备中。因此,成本因素仍是制约GPS手机普及的最大因素之一,如果软件GPS能推动功能手机(Feature phone)普及GPS,这将是一个巨大的商机。

Fastrax的此次努力能成为新一代软件GPS市场起飞的导火线吗?他们在模块市场的成功和他们的在GPS嵌入软件市场的经验也许能助他们一臂之力。

本刊在去年曾对该公司CEO有过专访,许多观点值得借鉴,请阅读2007年GPS手机市场不景气,设计服务公司是“祸首”


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