社群網路（Social Networking）及LBS（Location-Based Service）正逐漸成為可攜式裝置不可或缺的主流應用，社群之間多向互動分享的需求，則進一步帶動了多重無線通訊混合定位功能的GPS晶片設計趨勢。今年無線通訊晶片大廠在全球行動通訊大展（World Mobile Congress）期間，不約而同地推出結合bluetooth、Wi-Fi、FM及其他混合定位功能的GPS單晶片解決方案，便是看好社群互動分享應用及LBS定位服務在各類可攜式裝置發展前景的積極作為。

《圖一　GPS單晶片製程示意簡圖》 資料來源：u-blox

GPS單晶片應用滲透越來越廣泛

也因此，GPS功能已不僅限於個人導航裝置PND（Portable Navigation Device）和GPS Phone，而是廣泛滲透於各類智慧型手機包括Android手機平台、可攜式媒體播放器（PMP）、行動上網裝置（MID）、NetBook甚至是數位相機等等。

根據市調機構iSuppli預測，GPS在手機市場的滲透率，將從2008年的19％提高至2012年的35％。去年已有2.38億支手機具備GPS功能，到2012年，此一數字將達到5.43億支。這更別提具備藍牙功能的手機出貨量將超過12億，另外具備FM功能的手機也將超過9.01億支。至於全球PND銷售量則將在2013年突破1億台。

這樣的發展趨勢自然促使GPS單晶片設計在兼顧降低功耗和縮小晶片尺寸（Form Factor）的前提下，具備更多的無線通訊整合功能。LBS架構則可直接連結至像是Wi-Fi無線存取點（access points）及手機基地台，讓可攜式裝置製造商和LBS應用開發商，為使用者提供立即可用、彈性化且客製化的定位技術方案。

市調機構ABI Research便指出，LBS的定位服務在GPS及定位市場的價值越來越備受重視，GPS單晶片要能同時提供Wi-Fi、混合定位功能、擴大LBS服務定位精確度，才能擴充下一代行動定位服務的優勢。藉由此類GPS單晶片上市後，ABI Research預測到2013年，全球LBS服務年營收將達到133億美元。

《圖二　影響LBS應用發展的各項因素》 - BigPic:719x539 資料來源：Canalys

整合多重無線通訊功能的GPS單晶片方案

因此，像是Broadcom便推出高度整合Bluetooth、FM和Wi-Fi室內定位技術的多功能GPS組合（Combo）晶片，強調可支援混合室內定位技術，CSR也推出支援藍牙低功耗、Wi-Fi（802.11a/b/g/n）、FM的GPS單晶片，兩者近程階段均瞄準支援LBS定位服務的中階手機產品。CSR亦強調可將此單晶片模組Form Factor縮小至60mm2。至於Infineon則與Seiko Epson合作開發下一代A-GPS技術及GPS單晶片產品，強調可提升至-160dBm～-165dBm的靈敏度（sensitivity），同時縮小Form Factor尺寸可嵌入面積僅26mm2的PCB之中。

《圖三　結合bluetooth、Wi-Fi、FM及其他混合定位功能的GPS單晶片解決方案首先將在智慧型手機領域大放異彩》 資料來源：CSR

多重無線射頻並存降低干擾功能

由於GPS單晶片整合多重無線通訊功能，GPS晶片整合在手機、Connected PND或是MID當中，更要避免GPS訊號受到其他無線通訊訊號干擾的問題，同時也需進一步降低CPU高頻訊號、顯示螢幕其他RF元件及PCB VCC的電磁干擾，讓GPS接收訊號維持清晰。因此降低干擾的射頻協同共存（coexistence）技術便非常重要，Broadcom的InConcert技術和CSR的CSR Synergy技術都強調此點。

強調室內定位和混合定位功能

GPS戶外定位品質及環境收訊效果較佳，但若處在高密度城市及室內環境下，往往深受影響。所以，結合室內定位和混合定位功能的GPS單晶片方案，利用多重無線通訊連結技術當成混合定位系統的一部分，便成為近期GPS單晶片的主要特色。而混合型定位架構是將計算位置所需的資料放置於網路系統端，計算過程由可攜式裝置及網路系統端共同完成，使用者可藉由handset-based或network-based模式定位。

像是u-blox的GPS單晶片採用靈敏度-160dBm的SuperSense室內GPS追蹤技術，可以在停車場和人口稠密都會區等訊號惡劣環境下提供可靠性能。Broadcom的GPS產品，則以提供Wi-Fi室內定位功能為主，混合支援A-GPS、Cell ID以及定位運算與混合定位功能的SUPL位置平台，欲進一步強化LBS服務定位精確度。CSR則採用藉由802.11或超寬頻UWB（Ultra Wideband）數據機來加速藍牙傳輸，或藉由近場無線通訊NFC（Near Field Communication）與藍牙或Wi-Fi安全配對鏈路。

《圖四　2月份陸續推出整合多重通訊功能的GPS單晶片方案》 - BigPic:999x711

Broadcom則在去年10月便結合本身GPS和Wi-Fi技術，與Wi-Fi定位硬體供應商Skyhook Wireless合作，提供支援A-GPS及行動通訊的整合混合定位服務。Skyhook Wireless是藉由偵測Wi-Fi無線存取點、並與一個己知的地點位置資料庫比對，產生精確的定位資訊，主要目標為在都會區利用Wi-Fi訊號來提供定位服務，產品設定為GPS的替代技術，以搭配具備用戶端軟體專用的可攜式裝置為主要應用目標。Broadcom下一步也將推出整合802.11n的GPS多功能組合晶片。

提升GPS定位精確及藍牙低功耗特性

GPS晶片若要能在可攜式裝置接收順暢，強化靈敏度、降低雜訊（noise）和功耗、縮短首次定位時間（TTFF）、避免環境多重反射干擾（multi-path）以及降低shaving等，對於提升GPS行動終端應用、特別是LBS的定位資訊服務來說，非常重要。CSR在2月併購GPS晶片供應大廠SiRF之後，進一步提升自己在eGPS方面的專利影響力，並結合在藍牙低功耗和回音雜訊消除技術的強項，主打GPS單晶片低功耗設計。Broadcom則是在2007年便先行併購Global Locate，所生產的GPS晶片運作時可與應用處理器分散功耗，功耗效能可提升50％以上。Broadcom在藍牙高效能與低功耗亦不遑多讓，亦強調其功能具備可改善音訊品質及可攜式裝置應用的語音強化功能。

藉由衛星資料軟體提升TTFF效能

此外，藉由衛星資料軟體提升TTFF效能亦是GPS晶片大廠的支援重點。Broadcom和u-blox均強調不到一秒的TTFF特性，u-blox的KickStart技術，可提供不到1秒的首次定位時間。Broadcom的訊號擷取引擎，擁有超過100萬個相關器，可進行大量的平行時間／頻率空間搜索，能讓GPS晶片在瞬間內找到衛星。此外Broadcom宣稱擁有10億多筆擴充式廣播星曆（extended ephemeris）的長期軌道（Long Term Orbits；LTO）技術，可提供全球170個國家超過2000萬的客戶即時下載。u-blox的AssistNow伺服器中則存有大筆衛星資料，使用者只需透過簡單的IP連接，便可全年免費下載資料，能夠滿足無法接取Internet卻需要即時定位的應用環境。

《圖五　PND的LBS定位服務市場應用需要進一步掌握機會克服挑戰》 資料來源：Canalys

提升封包傳輸效率和FM進階品質

在提升封包傳輸效率和FM進階品質上，Broadcom強調自身的遺失封包補償（packet loss concealment；PLC）技術和寬頻語音技術，能彌補資料封包遺失的頻寬速度及增加藍牙傳送距離。CSR則以動態封包流量分析為基礎，提升藍牙、Wi-Fi、FM和GPS的並存能力。Broadcom的GPS單晶片並支援所有FM進階功能，藉由FM發射器支援可程式輸出功率及演算法，不僅增加靈敏度，同時藉由智慧型無線電數據系統（Radio Data Service）和無線廣播系統（Radio Broadcast Data Service；RBDS），可在全球65～108MHz頻段提供基地台資訊搜尋功能。

結語

整合Bluetooth、Wi-Fi和FM多合一無線通訊功能的GPS單晶片應用滲透範圍越來越廣，社群網路和LBS服務的推波助瀾是其主要驅動力。在設計上此種GPS單晶片重視多重無線射頻並存下的降低干擾功能、強調室內定位和混合定位特性、強化GPS定位精確及藍牙低功耗功能、提升封包傳輸效率和FM進階品質。可以預見的是，GPS定位和LBS即將成為可攜式裝置的基本配備，更多令人驚豔的互動分享應用將如雨後春筍般湧現！