手机与PND共推GPS市场，新方案解决性能难题

卫星导航技术正在大踏步地走入普通消费者的家庭，它从未如此地贴近过我们的生活——在美国GPS系统、欧洲伽利略、俄国GLONASS和中国北斗等全球导航卫星系统(GNSS)的带动下，卫星定位技术的可获得性、可靠性和精度正在迅速提升，并首先推动了汽车导航技术的发展。而随着定位生态系统的发展，这种技术也和MP3、摄像头、FM调频等其他技术一样迅速进入手机终端。市场调研公司Telematics Research Group(TRG)今年初发布的报告称，2007年全球便携导航设备出货量达到5,000万部，其中PND为3,000万部，具备导航功能的手机为2,000万部。TRG预测，到2015年，全球便携导航设备总的出货量将超过5亿部。

Frank van Diggelen：只有整个方案的成本低于2美元时，GPS才能真正打动大众市场。

便携式导航设备技术的发展为中国OEM厂家带来了巨大商机。“中国已经成为PND的全球生产基地，全世界有90%的PND是在这里生产的。”日本无线株式会社(JRC)海外营业开发部部长定兼表示。而美国博通(Broadcom)公司GPS系统技术总监Frank van Diggelen则进一步表示：“随着成本的降低，PND市场将会持续增长数年。而中国市场的增长也和其他地区一样，将不断由更低、更能为大众所接受的价格来驱动。” 然而无法否认的是，与巨大的产量相比，中国市场本身对PND终端的需求还有些寒酸。目前PND的市场需求主要还是来自欧洲和美国地区，中国生产的PND也大都以出口到这些市场为主。此外，TI中国区ASP业务拓展及应用总监李俭认为：“中国厂商以出口为主的状况可能还要持续一段时间。”他继续表示：“在中国GPS市场，有两点值得关注：首先，在盗版软件的竞争下，GPS地图提供商如何取得赢利；其次，如何创建一个能够从地图以外的增值业务中取得赢利的业务模式。”李俭说。 GPS手机前景可期 即使手机厂商已经开始把GPS作为一项标配，而博通也非常看好该类手机的市场前景，但Diggelen还是认为，PND仍旧是随后几年中便携式导航市场最大的驱动力。“PND市场将会继续不断增长。”他说，“与手机不同，PND的差异化来自其更大、更易查看的屏幕。”不过TRG却认为，2008年具备导航功能的手机出货量将超过PND。此外，NXP移动通讯与个人娱乐事业部移动通讯系统解决方案大中华区营销总监黄茂原也称，GPS在手机中的配售率(Attach rate)已经达到10%，预计2年后会上升到15~20%。“浮动范围要视终端用户的使用情况而定，如果出现杀手级的应用，就会有较高的比例。”黄茂原说。 NXP不久前收购单芯片方案供应商GloNav，随后发布了面向手机和PND市场的单芯片A-GPS解决方案GNS7560。同样这么做的还有博通公司，后者在去年中收购了Global Locate，并在随后的美国导航协会(ION)大会上发布了采用90nm工艺制造的BCM4750。但是试图在这一市场进行博弈的还不止这些老牌的半导体厂商，传统的汽车GPS模块厂商如JRC也看好GPS在PND和手机中的机会。 毫无疑问，对于采用自导航的汽车厂商来说，自导航方案的质量与稳定性将压倒一切，而JRC在这方面可谓是佼佼者。据称，多家世界著名的日本汽车公司所采用的自导航方案约50%是由JRC提供的。早在2000年JRC就已经开发出采用其自主研发第七代GPS芯片组的车载GPS接收机模块，并在随后的8年里陆续推出了GPS7.5代、GPS8代，在性能提高的同时，模块的尺寸也在不断缩小。此外，该公司ITS事业部部长东海林透露，鉴于市场对于PND和具备导航功能手机的旺盛需求，JRC已经开始研发新一代的GPS9接收器。据悉，所有该公司的产品采用的都是JRC自主研发的ASIC芯片。而为了进军中国，他们还改变了在日本国内采取的直销模式，与深圳信太和进行合作，由后者来向中国及海外客户提供采用JRC技术和芯片的GPS模块，以便尽可能的降低后者的应用成本，从而进一步迅速地打开市场。 解决GPS手机性能难题 一个普遍流传的说法是，手机GPS在性能上还无法同专用的PND所媲美，毕竟在如此狭小的空间内集成多个无线技术并不是一件轻松的事。然而几乎所有的采访对象都对这个说法进行了不同程度的“反驳”。“由于天线尺寸的原因，手机GPS还无法很好的工作，特别是在AGPS系统中，人们信奉‘刚好够用’的原则。因此从某种程度上来说，这个说法是正确的。”Van Diggelen表示，“但在采用灵敏的接受器(比如博通的Hammerhead和Barracuda芯片)并且具有良好设计的手机中，性能绝对不是一个问题。” TI的李俭也称，回答“是/否”取决于所用的芯片组。“举个例子来说，由于必须同时执行多个任务，现有的一些手机可能需要应用处理器分出一部分能力来，这会拖累GPS地图的运算。然而，一些应用处理器(比如OMAP2和OMAP3)，拥有多核架构(如ARM核、DSP核、视频/图像加速器)。不同的任务能够在同一时刻下由不同的内核来处理。这样，就能保证与GPS相关功能的质量。”他还介绍了TI刚刚发布的OMAP3系列产品。据称，由于采用Cortex-A8 ARM内核，其性能至少是ARM9的两倍。此外，OMAP的3D加速器每秒可处理超过1,000万个多边形，在支持3D地图的同时还能够提供非常优秀的3D游戏处理能力。 黄茂原的看法与前两者相同。“这要看你从什么角度来看。”他说，“毕竟手机比较小，也不可能为了GPS在手机上外接一个天线，所以手机GPS信号的灵敏度会稍差一些。这也是为什么说在GPS灵敏度上面的要求会越来越高。”他表示，目前业界在灵敏度方面的平均水平大概在-150~-157dbm之间，NXP已经能够做到-158dbm，而该公司未来新一代的单芯片解决方案，比如GNS7560甚至已经能够达到-160dbm的灵敏度。他举例说，这两三个dbm的差距表现在终端性能上的差别就是：“很可能在高架桥上面或者在室内贴近窗户时你能够收到信号，但在桥下或者距离窗户4~5米时就收不到。” 选择合适的方案 相对来说，GPS还是一个较新的领域。在选择GPS方案时需要首先考虑哪些参数？站在模块供应商的角度，JRC的定兼认为功耗、灵敏度和芯片尺寸是必须考虑的问题。“但更重要的是，ASIC供应商能否在射频电路的设计中提供必要和专业的支持。”他表示，这正是JRC的Know-how。 “从使用者的角度来讲，方案的通道数和准确度、灵敏度、冷热启动时间、耗电量都和设计指标有关。”NXP的黄茂原建议，“而从生产成本来看，还要看芯片封装的大小。”而李俭则表示：“由于要维持较长时间的导航，功耗应该是非常关键的。特别的，如果GPS设备还具有其他功能(比如PMP)，电量会消耗的相当快，这要求处理器芯片组具有低功耗特性。” 灵敏度仍然是最值得关切的问题之一。在提高这个参数方面，低噪声放大器(LNA)以及针对EMI干扰的设计至关重要。事实上，这是整个接收器频率规划的构造问题。黄茂原表示，通过收购GloNav，NXP获得了这方面的能力。而尽管没有透露相关技术，但博通已经用数据显示了其在这方面的强大能力：BCM4750所号称的可测信号电平可达-162dbm。此外，李俭也表示，如果要OEM厂商来调试GPS的射频参数和EMI，不但成本高昂而且效率低下。“优秀的方案应该尽可能在RF芯片组内集成更多的电路来减少外部调谐的需要。”他说。 不过博通的Diggelen却认为，选择“在合适的价格点提供合适的导航性能和灵敏度”的方案才是OEM应该采取的做法。他表示，目前的主要挑战还在于添加GPS后所带来的成本问题。“只有整个方案的成本低于2美元时这种技术才能真正打动大众市场。这也是为什么我们努力推动GPS同其他手机中常见的技术(比如蓝牙或者WiFi)进行集成的主要原因。”Diggelen称，将3~4个RF器件同GPS接收器集成在同一个芯片上是极其困难的。“但是我们已经正在这么做了。即使在全球范围内也没有几家公司能够做到这一点。作为一个显著的区分，这将令我们能够在新的价格点来出售GPS方案，从而推动GPS获得更高的普及率。” 最后来看看功耗问题。定兼称，除了在ASIC设计时注重低功耗外，JRC还通过软件控制电路的关断和启动来降低功耗。这与博通的方法有些类似。Diggelen表示，由于获取数据的时间相对追踪和闲置状态非常短暂，因此博通针对后面两种状态进行了设计优化，尤其是追踪状态。据悉，该公司提供了一种能够可在追踪状态下自动减少功耗并且允许主系统大部分时间下处于休眠状态的工作模式，从而令其芯片“比现有竞争方案的功耗减少2~3倍”。