全球导航卫星系统(GNSS)软件无线电在嵌入式系统中的应用是一个涉及高级无线电通信技术和嵌入式计算机系统的主题。GNSS是全球定位系统(GPS)、GLONASS、Galileo等卫星导航系统的泛称。GNSS软件无线电指的是使用可编程处理器来完成所有必需的信号处理的接收器架构。这项技术为在无线通信系统中的应用带来了革命性的变化。
让我们了解GNSS的含义。GNSS是一个泛称,它指的是任何可能的卫星导航系统。目前为止最流行的是全球定位系统(GPS),但除此之外还包括逐渐衰落的俄罗斯GLONASS系统以及正在发展的欧洲Galileo系统。这些系统虽然不尽相同,但其运行方式相似,并且所需的底层信号处理有很大的共性。因此,GPS接收器架构将被使用作为示例,尽管这些概念可以应用于任何GNSS接收器设计。
软件无线电是一个用来描述一种接收器架构的术语,在这种架构中所需的信号处理完全通过可编程处理器来完成。虽然现有的GNSS用户设备终端操作为被动设备,没有传输能力,但软件无线电的概念可以简化为一个接收器。
在GNSS软件无线电的动机和优势方面,传统的GNSS接收器架构通常可以分为三个不同的部分:首先是模拟射频(RF)部分,负责接收天线捕获的信号并进行放大;其次是模拟至数字转换器,它将模拟信号转换为数字信号;最后是数字信号处理部分,这个部分通过专用的硬件或软件来实现。而软件设计的GNSS接收器架构则通常不包括复杂的模拟硬件,因为信号处理主要或完全在软件中完成。
软件无线电的优点包括灵活性高、易于升级、硬件成本较低以及对多种不同信号处理技术的适应性强。与传统基于硬件的接收器相比,软件无线电可以通过改变软件来适应新的通信标准或提高性能,而不必更换硬件。
在嵌入式系统领域,GNSS软件无线电的应用变得越来越重要。嵌入式系统通常指的是一些集成在设备内部的计算机系统,它们专为执行特定的任务而设计,如在汽车导航、飞行器控制系统、智能穿戴设备以及移动电话中。软件无线电可以在这些嵌入式平台上运行,提供高精度的定位服务。
这种架构的关键设计标准包括处理器的处理速度、接收器的灵敏度、天线的设计以及电源管理。在当前环境下的设计标准需要在尺寸、功耗和性能之间取得平衡。而在未来,预期GNSS软件无线电技术将继续向更高的集成度、更低的功耗和更优化的性能方向发展。
D.M. Akos在其论文中概述了GNSS软件无线电在嵌入式系统中的角色,强调了软件设计的GNSS接收器架构相较于传统接收器架构的优势,并讨论了在不同嵌入式系统中选择哪种架构更有利的设计准则。
考虑到文档中提到的出版信息,论文发表于2003年,但其讨论的主题及其背后的基本原理依旧适用于当今的GNSS软件无线电技术。随着无线技术、微处理器和信号处理算法的不断进步,GNSS软件无线电技术在嵌入式系统中的应用将变得更加广泛和高效。