Synopsys & Nestwave：全新GNSS解决方案让室内定位更精确

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来源: allaboutcircuits

近日，Synopsys和Nestwave结合硬件IP和算法，为电池驱动的物联网设备中的GNSS接收器提供了额外的休眠时间。

精度是全球导航卫星系统(GNSS)的一个主要目标。虽然我们手机上的定位跟踪比10年前要精确得多，但在室内或人口稠密的城市环境中，我们仍然会在电路级别上发现一些问题。

Nestware是一家物联网地理定位公司，是为物联网调制解调器和DSP供应商提供混合信号技术。最近，Nestware宣布将其软核GPS导航IP与Synopsys的物联网通信IP子系统相结合，提供一种低功耗GNSS解决方案，它可集成到物联网模式中，从而降低专用GNSS芯片的成本。

Nestware的核心IP集成到物联网调制解调器中

先来回顾下GNSS技术的关键原则，从而分析Nestware-Synopsys协作中提出的解决方案是否有效。

GNSS技术

GNSS是一个由卫星组成的网状网络，在地球上空运行，通过向GNSS接收器发送定时数据来确定位置。

现代接收器需要多个频道(频带区域) 来精确地估计固定在GNSS启用设备上的位置。离散载波频率范围从1176.45 MHz到1575.42 MHz，它使用的是传统的调制方案二进制(BPSK)或正交相移密钥(QPSK)。

根据微软的说法，GNSS接收器在执行捕获和跟踪时，会消耗高达200兆瓦的电能，但在睡眠模式下，消耗的电能应该少于1兆瓦。

较新的调制技术，如二进制偏移载波(BOC)，是围绕子载波分配能量。这些调制技术的目标是一个有用的数据链，包括区分三角测量卫星和提供估计距离的能力。

在GNSS中，精度定义为卫星网络的时间、速度和位置的测量值与已知指标之间的差值。定位精度受到多种因素的影响，包括城市中由于多路径和非视线条件造成的信号损失。

Nestwave已经获得了算法专利，可以减轻多路径问题，从而提高精确度。

优化的算法可减少主动处理的功耗

根据Nestwave的一篇关于信号处理的博客文章写到，在传统系统中接收到的信号是使用对称匹配滤波器(MF)处理的。MF将多径分量作为接收信号的一部分进行处理，但对于到达时间估计，必须消除多径分量。

Nestwave的近因果滤波方法（near-causal filtering approach）允许设备识别直接定位信号路径。对多径元进行滤波，最大可能估计到达时间算法在计算上变得可行。Nestwave声称其解决方案的效率是其他多路径环境的4.5倍。

Nestwave表示，对于依赖于长期电池运行的物联网设备，地理定位任务的完成速度要快得多，设备可快速返回睡眠状态。

用于地理定位的增强硬件

作为合作的一部分，Synopsys计划将其设计软件ARC IoT通信IP子系统贡献给Nestwave的地理定位算法和云架构。最终的GNSS解决方案旨在实现10倍的功率削减。

那么，这个新解决方案包含了什么?

ARC子系统提供了具有专用外设的dsp增强的EM9D低功耗处理器。集成apex的硬件加速器用于卸载来自处理器的GNSS信号的Viterbi解码和三角函数计算。

通用数字RF前端允许外部供应商RF收发器，通过Nestwave混合的地理定位方法，并使用4G/5G信号多路复用或Wi-Fi嗅探等其他技术，可实现有趣的三角测量效率。

硬件和软件集成，提高物联网效率

Synopsis和Nestwave之间的协作说明了软件和硬件工程团队之间不断增加的集成要求。

Synopsys IP营销和战略高级副总裁John Koeter解释，这种合作“将帮助设计者显著提高地理定位性能，降低频率要求，并降低电池驱动的物联网应用的整体能耗。”

农业、智能城市或静态企业资产的地理位置管理方面的市场应用，正在推动对以年为单位的物联网设备的需求，而不是像我们的蜂窝设备那样以天为单位的电池生命周期。

通过优化硬件功耗和算法运行时效率，设计人员可以促进更长的设备维护周期，并提高电池供电的物联网安装可行性。