筆記本電腦借助通用GPS RF前端實(shí)現(xiàn)軟件基帶處理

從圖5b所示USB dongle框圖可以看出該方案非常簡(jiǎn)單，只使用了一個(gè)通用GPS接收器MAX2769、一個(gè)計(jì)數(shù)器和USB接口控制器，即可捕捉信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字 信號(hào)，終極傳遞給PC主機(jī)。然后，通過運(yùn)行PC主機(jī)軟件執(zhí)行所有基帶功能，將定位信息顯示在PC 顯示器上。這樣，筆記本PC 便成了一個(gè)強(qiáng)大的GPS設(shè)備，可支持導(dǎo)航和基于定位的服務(wù)。

GPS前端通過產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)USB 2.0接口把數(shù)字化的IF數(shù)據(jù)傳輸?shù)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/筆記本電腦">筆記本電腦。軟件基帶程序利用輸進(jìn)數(shù)據(jù)計(jì)算出位置方位并隨后執(zhí)行跟蹤過程。Geotate是可選的一個(gè)軟件來源。

為提供通用接口，此軟件能創(chuàng)建一個(gè)虛擬COM端口，使其可以連接到很多現(xiàn)有的導(dǎo)航和定位應(yīng)用。大部分GPS軟件包接口符合NMEA 0183標(biāo)準(zhǔn)，通常都可以運(yùn)行在Microsoft的Windows® XP和Windows Vista®操縱系統(tǒng)中。另外，此軟件能夠處理所有可得的輔助數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)可以從產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議或者用戶專有的接口取得。

當(dāng)前的筆記本電腦里所帶的CPU均具備滿足軟件GPS接收機(jī)實(shí)時(shí)解碼所需的運(yùn)算能力。當(dāng)在1GHz Pentium® M系統(tǒng)中，跟蹤過程中均勻處理器負(fù)載大約為6%；而在2.18GHz Core™ Duo處理器上，在執(zhí)行每秒更新時(shí)，處理器負(fù)載通常低于5%。隨著算法的發(fā)展，有可能把CPU的使用率降低到2%以下。

圖5. (a)軟件GPS接收機(jī)中，需要對(duì)捕捉的RF信號(hào)進(jìn)行放大、變頻、數(shù)字化。(b)實(shí)際接收機(jī)中，低噪聲放大器對(duì)RF信號(hào)進(jìn)行放大，MAX2769對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行變頻和數(shù)字化處理。然后，通過計(jì)數(shù)器和USB接口控制器將數(shù)據(jù)按照USB協(xié)議傳輸給PC主機(jī)。

電路工作原理和性能

基于軟件的GPS接收機(jī)RF前端首先使用低噪聲放大器(LNA)放大微弱的輸進(jìn)信號(hào)，然后經(jīng)過下變頻將信號(hào)轉(zhuǎn)換到較低頻率(4MHz左右)的IF (圖5a)。下變頻器采用一路或兩路混頻器對(duì)輸進(jìn)RF信號(hào)和本機(jī)振蕩器信號(hào)進(jìn)行混頻，通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)把天生的模擬IF信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字IF信號(hào)。