gps应用即将大举进入手机,三种集成形式各领风骚

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1、关键字： GPS 车载导航 定位技术 过去几年中，全球定位系统(GPS)在车载导航和行业应用中热火朝天。2007 年则是 GPS 大举 进入手机的开始，政府法规、3G 增值应用、运营商急于提高收入、位置服务(LBS)需求和单 芯片 GPS 方案出现等一系列因素，使得手机采用 GPS 技术的时机已经成熟。GPS 最初主要用 于高端智能手机、多媒体和 3G 手机，随后大量向中低端渗透。目前有三种向手机平台增加 GPS 功能的形式，平衡成本、性能和上市时间等因素，未来几年将是以硬件形式为主、三种 集成形式并存的格局。而为了实现更好的性能，支持 GPS/AGPS/伽利略的多模单芯片方案将 是主流。技术

2、和市场成熟，GPS在手机中应用即将爆发研究机构 ABI 表示,经过多年期待后，07 年 GPS 将大量进入手机，预计到 08 年底，25%的 WCDMA 手机将集成 GPS 技术。这种说法得到了 GPS 芯片厂商们的热情响应，他们认为，政府 法规、3G 增值应用和位置服务需求，将推动 GPS 手机市场的发展。SiRF 公司创始人兼营销 副总裁 Kanwar Chadha 表示：“2007 年将开始第二波手机集成 GPS 功能热潮。第一波主要 是美国 E911 法规推动的，为了在紧急呼叫情况下能够确定手机用户的位置。第一波热潮对 美国市场产生了重大影响，特别是在 CDMA 领域，但主要是功能有限

3、的 AGPS，只是用于紧急 情况。”高通公司(Qualcomm)介绍说，美国 CDMA 运营商今年已开始提供包括地图和导航在 内的位置服务。Chadha：2007 年将开始第二波手机集成 GPS功能热潮。Chadha 指出,今后五年内，GPS 将成为手机平台的组成部分，一系列创新性内容和服务将为 消费者和企业带来巨大好处。SiRFstarIII 平台的成功和便携导航市场的迅速成长，说明定 位是非常有吸引力的功能。SiRF 正在与广泛的内容提供商合作，针对位置识别(Location Awareness)来优化其应用。Google Earth 和 Microsoft Live 地理搜索引擎的出现，

4、将大大 加快GPS进入手机的步伐。Google 移动工程研发总监李文飚指出，3G 增值应用中，移动搜索和定位技术将紧密结合。 他展望了可能的应用场景：林先生来商业中心购物，他将手机指向 A商厦，由于手机带有定 位和指向技术，将位置信息发送给 Google，Google 识别出 A 商厦，并将 A 商厦的商店分类 列出，发回手机。购物后，林先生对着手机喊了一声“出租车”，手机将林先生的位置信 息和“出租车”指令发给 Google，Google 把这一信息发送给离林先生最近的出租车，并将 出租车即将来到的信息发回手机。李文飚表示：“用户始终不需要输入，手机指到哪儿， 移动搜索引擎搜到哪儿。”高通公

5、司人士表示，尽管 LBS 在技术上不存在任何问题，但一直没有发展起来，一是实现 LBS 的产业链太长；二是业界对 LBS 的理解不深刻，通常只想到地图和导航等。他强调： “在移动通信环境下，LBS 将无处不在，作为一种基础平台，为用户提供更高级的个性化服 务，但不为用户所知。”他解释说，用户定制的可能是信息服务，比如名牌服装打折的信 息，当手机识别出用户进入商业中心后，就会自动向用户发送附近名牌店的打折信息。而 u-blox 公司技术人员倪志鸿更是表示：“GPS带来的应用可能性受限于你的想象力。”SiGe 半导体无线前端产品总监 Stuart Strickland 博士也指出，GPS 将在未来

6、 35 年内成 为手机的标准配置。运营商和手机厂商越来越有意增加 GPS 功能以支持导航和位置服务。该 市场正受到消费者需求拉动，因为这个功能在其它消费电子产品有已经很普遍；同时也受 到政府安全法规的推动，特别是在日本，从 2007 年 4 月开始该国新生产的 3G 手机必须支持GPS。除了市场需求外，GPS技术成熟也是推动因素。u-blox GPS 芯片和模块代理商中国电子器件 工业总公司副总经理王?表示：“3G 解决了大流量数据传输问题，GPS 方案的小型化、单芯 片、高灵敏度和低功耗，使 GPS 在手机中的应用也越来越清晰。GPS 功能从智能手机甚至到 普通手机，将迎来一个快速发展期。”

7、u-blox 的倪志鸿补充说，未来两年，GPS 在手持设备 中的应用将爆发，技术上 GPS 算法和软件成熟，而且 WinCE 和 Linux 等主系统都支持 GPS 导 航软件，而且LCD屏价格大幅下降，嵌入CPU 处理能力大幅提升，能满足需求。GPS从高端手机向中低端手机渗透，单芯片方案是主流而 GPS 在手机中的应用，将从高端的 3G 手机、多媒体和智能手机渗透到中低端手机之中。 U-blox 的倪志鸿指出，GPS 从高端手机切入，一是因为它们主平台完善，有足够的显示、 CPU 和内存资源；二是受限于成本，GPS 在高端手机中所占比重较小。他表示，一旦大面积 铺开后，增加 GPS 功能的成

8、本可以降至 5 美元以下，这将在两年内实现。ABI 认为，到 2008 年GPS芯片组的平均售价将降至 2.7 美元。SiGe 的 Strickland 也指出：“最初目标市场是高端 GSM 和 WCDMA 手机。随着基于软件的创 新性架构使得在手机中增加 GPS 功能的成本下降，将开始向中低端手机渗透。”Atmel 公司 GPS 应用市场营销经理 Joerg Alber 认为，一旦价格低于某个门限，手机中 GPS 渗透率将非 常高。在他看来，未来单芯片方案和软件 GPS 方案可以将 GPS 系统成本降至 2.5 美元以下。 SiRF 的 Chadha 也认同最初主要是高端手机，但他补充说：“

9、在有些国家，政府法规是主要 的推动因素。”要将 GPS 功能引入手机，成本、体积和功耗是避不开的话题，另外就是性能。 SiRF 的 Chadha 指出：“虽然尺寸、功耗和成本一直是手机市场面临的挑战，但 LBS 的成功关键是 可靠的定位和导航能力。运营商要想成功部署可以增加收入的服务，良好的消费者体验最 重要，这涉及定位平台的可靠性、快速响应时间和可靠的导航能力。”SiGe 的 Strickland 也认为，需要提供与目前单机便携导航产品媲美的用户体验，能在有较强手机信号情况下 接收微弱的GPS信号，按需提供精确的位置信息。目前 GPS 方案可以分为两类，一类是 RF 和基带芯片分离的芯片组方

10、案，常常以模块方式向 OEM 提供，目前车载导航大多使用这类产品；另一类是将 RF 和基带芯片及一些外围器件以 SiP 封装在一起，开成单芯片方案，面向便携产品。矛盾的是，单芯片虽然解决了成本、体 积和功耗问题，但性能会有所下降，例如追踪灵敏度较芯片组方案会下降 12dbm，而且开 发复杂。不过，随着单芯片技术的进步，这个问题已基本解决。例如，SiRF 的 SiRFstarIII 单芯片方案灵敏度可达-159dbm，u-blox 将于明年第一季提供样片的单芯片拥有不到一秒的 接收性能和-160dBm 的灵敏度。Alber 表示：“芯片组方案显而易见提供了更多的灵活性， 但是Atmel确信单芯片

11、方案将很快成为市场的主流。”对于 OEM 选择单芯片还是模块方案，中电器件王?表示：“目前选用单芯片方案需要前期投 入比较大，对技术开发能力要求比较高。长远看来，单芯片无论从采购成本和设计灵活性 上来说都是首选的方案。另外，随着技术进步，单芯片方案设计和调试的难度也在不断降 低，例如 u-blox 将要推出的第 5 代单芯片产品，技术指标全面超过了上一代的模块产品， 设计难度也有所降低。GPS 行业有个不成文的法则，单芯片自行开发的经济成本为 100Kpcs，通常产量超过 100K的终端产品选用单芯片比较合适。追求轻薄短小又有销量的手 机市场，一般都会采用单芯片方案。”他透露说，目前中电器件正

12、与几个国内 ODM 合作开发 3G 手机，他们采用的都是单芯片方案。三大方案并存,硬件 GPS 方案暂占上风尽管单芯片是未来的主流，但根据对手机主系统依赖的程度不一样，单芯片方案又可以分 为三类，独立的硬件 GPS 方案，依赖于主机的软件 GPS 解决方案，软硬件结合解决方案。传 统上，单机 GPS 接收器由 RF 前端、相关器 ASIC(GPS 核)、DSP、MCU(通常基于 ARM CPU)和存 储在Flash EPROM 中的软件。它输出是包括接收器位置在内的导航信息流。这种架构相对容 易集成到专门用于 GPS 导航的设备之中，但集成到手机或 PMP 中则成本过高。由于手机有强 大的CP

13、U和存储资源，因此，用于手机的GPS 芯片有不同的架构。第一类是独立于主机的硬件 GPS 方案，如 Atmel 的 ATR0630/35，SiRF 的 SiRFstarIII，u- blox 5 系列，它们和传统的单机 GPS 接收器相似，GPS 芯片中集成了 RF 收发、基带(GPS 核 和 ARM7 CPU)等，全部 GPS 软件和导航算法都运行在这个芯片上，与手机主系统完全独立。 SiRF 的 Chadha 指出：“这是把 GPS 添加到现有手机平台，或者急需快速进入市场时的最理 想方案。”尽管这种方案目前成本较高，但 Atmel 的 Alber 强调：“未来真正的单片芯方案 将达到目前

14、蓝牙价格水平，大约 2.5 美元或者更低。这是理想方案，因为真正的独立工作型 GPS方案的系统整合非常容易，可以迅速生产。”第二类是部分依赖于主机型的软硬结合 GPS方案。GPS芯片集成了 RF 和相关器 ASIC(GPS 核)， 在该方案中手机系统 CPU 上面运行一些非时间关键(non-time critical)的软件，但全部时 间关键GPS信号处理都是在 GPS 芯片上进行的，适用于有一定系统资源的中端手机。SiRF 的 Chadha 表示：“这种方案要求主机系统具有一定的吞吐能力，并要求较长的设计周期，但 在某些环境中可能更有成本效益。”典型代表是 SiGe 的 SE8088L 加速

15、 GPS 接收方案，它包 括一个 GPS RF 前端和一个数字相关器 ASIC(用来减轻手机主处理器的负荷)，采用 4x6x0.9mm QFN 封装。利用中端手机已经存在的处理器和内存资源，SE8088L 提供了一种高 精度、高灵敏度性、低功耗和低成本的 GPS解决方案。第三类是完全依赖主机型的软件 GPS 方案，也是成本最低的方案。在该方案下，GPS 信号处 理要么由运行在主机上的软件完成，要么将 GPS硬核集成到主机平台(手机基带)之中。利用 软件处理的情况下，将占用大量主机资源；采用 GPS 内核集成方案，则处理时间显著变长。 它的优点是成本和功耗最低，但如果要提供位置服务，需要手机有强

16、大的系统资源，适用 于高端手机。Atmel的Alber 称：“它将能实现低于 2美元的 GPS 系统成本。”Atmel 、 SiGe 和 SiRF 都 有 软 件 GPS 解 决 方 案 ， 如 SiRF 的 SiRFsoft ， SiGe 的 SE4120L。SE4120L 据称是全球第一个用于 GPS 和伽利略的商用多模 RF 前端。它直接与主机 应用处理器连接，在这个处理器上，GPS 基带以软件形式实现，它处理收到的信号，提供导 航解决方案。随着手机CPU性能的提高和成本下降，基于软件的架构将提供最经济解决方案。针对这三种方案，SiRF 的 Chadha 总结说：“对于手机，LBS 是主要推动因素的市场中，前 两种方案将是未来 23 年的主流。由政府法规推动的市场中，要求每部手机都具备 GPS 功 能，集成式 GPS 核将受到欢迎，目前 Nextel 和 CDMA 运营商在美国的情形就是这样。我们预 期 SiRFsoft 之类的纯软件 GPS 将在某些领域盛行，在这些领域中位置识别非常重要，而且 主机有足够的吞吐能力及资源。”但 u-blox 的倪志鸿表示，硬件方案将