全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) （GNSS） 提供的不僅僅是廣受歡迎的 GPS 技術(shù)，而且是半導(dǎo)體市場(chǎng)中增長(zhǎng)最快的技術(shù)之一。它已成為智能手機(jī)的關(guān)鍵組成部分，GNSS 有助于識(shí)別位置并提供地圖數(shù)據(jù)和其他服務(wù)。正在招手的下一個(gè)前沿領(lǐng)域是智能手表和眼鏡等低功耗定位可穿戴設(shè)備的集成。

在聯(lián)網(wǎng)汽車和自動(dòng)駕駛汽車的行業(yè)推動(dòng)下，車載導(dǎo)航和遠(yuǎn)程信息處理系統(tǒng)也在穩(wěn)步推進(jìn)。在這個(gè)領(lǐng)域，GNSS 是汽車儀表板發(fā)展的主要組成部分。

只使用 GPS 衛(wèi)星信號(hào)；GLONASS增強(qiáng)了 GNSS 設(shè)置。這導(dǎo)致信號(hào)接收、精度和覆蓋效率方面的明顯改善。目前有兩個(gè) GNSS 業(yè)務(wù)正在運(yùn)行——無(wú)處不在的 GPS 和俄羅斯的 GLONASS——而兩個(gè)新的星座處于半運(yùn)行狀態(tài)，并正在逐步走向完全覆蓋全球。

由歐盟建造的全球衛(wèi)星星座伽利略正在發(fā)射衛(wèi)星；預(yù)計(jì)在 2020 年提供全面服務(wù)。然后是來(lái)自中國(guó)的北斗衛(wèi)星系統(tǒng)，該系統(tǒng)自 2012 年以來(lái)已在亞洲部分運(yùn)行，到 2020 年實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。

此外，已經(jīng)在不同地區(qū)使用差分 GPS 建造了本地增強(qiáng)星座，例如日本的準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng) （QZSS） 和幾個(gè)天基增強(qiáng)系統(tǒng) （SBAS），其中地面站將增強(qiáng)和校正的信號(hào)傳送到系統(tǒng)。因此，目前由 GPS 和 GLONASS 組成的 GNSS 世界將在未來(lái)幾年擁有更多的公司——或者更確切地說(shuō)是更多的衛(wèi)星星座，這對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)是一件好事。

你可能會(huì)問(wèn)為什么這對(duì)消費(fèi)者有好處。首先，GNSS 接收器用于計(jì)算位置精度的衛(wèi)星數(shù)量直接影響最終的位置精度。在香港、紐約和舊金山等城市中心，信號(hào)反射經(jīng)常會(huì)混淆 GNSS 接收器，導(dǎo)致定位錯(cuò)誤。因此，多個(gè)星座在密集的城市環(huán)境和衛(wèi)星能見(jiàn)度通常受到影響的山區(qū)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

其次，新建的衛(wèi)星星座帶來(lái)了更高的可靠性、更準(zhǔn)確的定位和更快的首次定位時(shí)間等關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。最后，對(duì)于定位服務(wù)本身就是一個(gè)行業(yè)，更多的衛(wèi)星星座意味著更高質(zhì)量的定位和地圖服務(wù)，最終帶來(lái)更好的用戶體驗(yàn)。

多星座 GNSS 接收器芯片組終于到貨了。這些單芯片 IC 允許從任何衛(wèi)星以可互換的方式傳輸最佳信號(hào)，而不受星座的影響，這反過(guò)來(lái)又提高了密集城市和其他具有挑戰(zhàn)性區(qū)域的導(dǎo)航精度。然而，這些支持多種 GNSS 標(biāo)準(zhǔn)的芯片大多在硬件中實(shí)現(xiàn)了不同的無(wú)線電和 PHY。另一方面，軟件定義的 GNSS 系統(tǒng)允許片上系統(tǒng) （SoC） 設(shè)計(jì)人員在最少使用硬件加速器的情況下整合多星座導(dǎo)航功能。

與硬件實(shí)施相比，基于軟件的 GNSS 解決方案為芯片設(shè)計(jì)人員提供了一些關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。例如，許多工程問(wèn)題在很大程度上支持基于軟件的方法，例如與 GPS 時(shí)間不同的 GLONASS 衛(wèi)星星座時(shí)間。此外，這兩個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)以不同的頻率運(yùn)行，從而導(dǎo)致信道間偏差。

然后，來(lái)自不同衛(wèi)星的 GNSS 信道之間存在多徑干擾問(wèn)題，以及 GNSS 和通常駐留在同一塊板上的蜂窩信號(hào)之間的干擾。基于軟件的設(shè)計(jì)通過(guò)提供更大的靈活性和可編程性，讓芯片開(kāi)發(fā)人員能夠更好地應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，尤其是在芯片組被放置在最終產(chǎn)品上之后。此外，它還允許芯片組供應(yīng)商通過(guò)添加新衛(wèi)星來(lái)增加新功能。

以軟件為中心的 GNSS 解決方案還在功率、芯片面積和設(shè)計(jì)靈活性方面為 SoC 設(shè)計(jì)人員提供了更多切實(shí)的好處。在功率方面，手機(jī)內(nèi)部的室外 GNSS 信號(hào)大約比蜂窩信號(hào)弱 1，000 倍，這正好說(shuō)明了 GNSS 芯片組的功率挑戰(zhàn)程度。其次，除了弱 GNSS 信號(hào)的恢復(fù)之外，來(lái)自不同衛(wèi)星星座的更多射頻通道進(jìn)一步增加了 GNSS 芯片組設(shè)計(jì)中的功率限制。

具有集成射頻的基于軟件的 GNSS 芯片組比硬件解決方案消耗更少的功率。以伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航（GSN） 為例，它的 GNSS 接收器可以在一個(gè)帶有幾個(gè)小型硬件加速器的CEVA-TeakLite-4 處理器上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)軟件實(shí)現(xiàn)。

在查看芯片面積時(shí)，智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備中的小尺寸設(shè)計(jì)將明顯受益于基于軟件的基帶實(shí)現(xiàn)所實(shí)現(xiàn)的芯片面積減少。最后，以 DSP 為中心的軟件解決方案讓 GNSS 接收器設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)軟件輕松升級(jí)他們的設(shè)計(jì)，以包括未來(lái)的衛(wèi)星星座，例如北斗和伽利略。GNSS 接收器芯片組中處理更多衛(wèi)星信號(hào)的基帶設(shè)計(jì)將不可避免地導(dǎo)致處理精度管理和糾錯(cuò)等任務(wù)的處理能力更強(qiáng)。支持多個(gè)衛(wèi)星星座的 GNSS 芯片組顯然需要更多通道，而在這里，軟件解決方案可以有效應(yīng)對(duì)各種調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)管理多個(gè) GNSS 星座的信號(hào)處理需求。

審核編輯：郭婷