基于伽利略卫星网络的GPS系统设计

现今的GPS架构由天线、射频(RF)接收器、基带处理器和连接到应用处理器的输出总线接口组成(见图1)。这样的传统设备既不受功率约束的限制，也不需要太多的灵活性，因为它们是针对特定设备(如车载GPS)而开发的，所以接收器硬件的性能可以得到高度优化。它们的无线部分不管是硬件还是软件都几乎没有可配置能力或者不需要这种能力。它们常常以模块的形式出售给制造商，因此，OEM商没有必要掌握更多有关RF设计和测试的细节要点。

图1：基于硬件基带处理的GPS架构方框图。

尽管在针对特殊应用的实施方案中节省了大量成本，但是维护支持伽利略和GPS两个截然不同的射频子系统所需的成本却远远超过了消费市场能够承受的能力。更为重要的是，两个射频部分所占据的空间和消耗的功率翻了一番，而且还需要为应用处理器提供两条总线接口。在这种情况下，把这些射频部分集成为一个子组件就可以减少整体成本、复杂性和功耗。

事实上，因为GPS和伽利略采用相同的频段(中心频率为1.575 GHz)，所以有可能两套系统共享一个射频部分。然而，在信号采集方式上的微小差异则需要以可配置的方式来实现。特别是伽利略信号采用4MHz带宽，而GPS采用2MHz带宽，并且执行一套不同的编码方案。从基带的观点来看，这些调制方案都可以利用关联器进行解调，因此可以采用一个基带处理器，并通过独立配置一个灵活的关联器模块来同时解调伽利略和GPS这两种信号。

利用未充分使用的计算能力

传统的基带处理都是通过硬件实现的。然而，伽利略信号方案目前尚未最终完成，如果现在以硬件方式实现，就需要重新配置基带(只能用软件实现)的灵活性，以根据最终标准作出必要的修改。此外，基于硬件的实现方案通常很不灵活，难以通过修改来适应为了改进性能和精度而采用的新的信号处理算法。

以高性价比的方式实现伽利略/GPS功能的关键，就是利用现有架构中未被充分使用的计算能力，在软件中实现一部分的基带处理功能。例如，手机有一个应用处理器负责处理与通信无关的所有功能，随着人们对多媒体服务(如音乐和视频播放)兴趣的与日俱增，这种处理器已经变得越来越强大。然而，当这些服务不使用时，应用处理器常常处于闲置状态，一般来说会被断电，以降低它消耗的功率。

图2：利用双硬件架构与基于软件的架构实现的伽利略/GPS系统方框图。