原创 行动GPS的主流卫星定位技术－A-GPS

         A-GPS（Assisted GPS）是以GPS为主的定位技术，在距离地表两万公里的GPS卫星讯号是以500W的强度发出，不过当这些讯号传到地面时，会因为空气、云层等不同因素而有所折损，通常到达地面时，讯号的强度已经减弱为10^-13W，普通电视所发出的电磁波都可以到达10^-4次方W，可见其讯号的微弱。为了解决这个问题，除了增加GPS内部相关器（correlator）的数量，藉以增加讯号的敏感度以外，另一种方法便是使用辅助资料来减低搜寻卫星与初始定位的负担。增加相关器也会增加GPS模组的复杂度以及功耗，在GPS手机上显得相当不经济，因此在GPS手机中，大多是采用另一种架构，也就是所谓的A-GPS。 
         由于传统GPS不论在架构上或技术上，除了接收来自卫星的讯号以外，其餘的资料与计算都要靠本身或者是主机的处理器来完成，这些计算或多或少都会消耗掉相当程度的电力，如果在手机中或者PDA采用的GPS模组中，采用目前手机主流的通讯网路（2.5G、3G、3.5G、Wi-Fi等等）来进行辅助定位资讯（一般称为星历）的下载，当接收辅助定位资讯之后，由于无须再从卫星讯号中对该资料进行核对，大幅节省初始定位的时间，因而可大幅减少GPS接收端的工作量。根据讯号强度的不同，这样的做法可以将首次定位时间（TTFF）缩减到几秒鐘，换句话说，GPS系统便能够节省这段时间的运算量与功耗，进而延长行动装置本身的待机和通话时间，而这正是行动通讯装置最重要的特性之一。 
GPS系统在使用辅助资讯时，基本上有两种不同的工作模式，即行动装置主模式和行动装置辅助模式。在行动装置主模式之下，手机向网路要求辅助资讯，并在长达几个小时至数天的时间内使用该资料，第一次和随后的定位所需要的运算均在手机内进行。该模式可以实现最快的定位，不过在此模式之下，行动装置必须具有一定程度的运算能力，才可以迅速计算出正确的定位资讯。 
        至于在行动装置辅助模式下，手机向网路请求用于每次定位的独立辅助资讯，并将GPS资料基地台进行进一步的处理。在这种模式下，网路需要完成的工作量大于在行动装置主模式 下的工作量，因此，每次定位所需要的时间也长一些，但对行动装置的运算能力没有什么要求。由于行动装置辅助模式需要基地台的支援，因此主模式仍然是A-GPS最主要的动作方式。但随著时间的过去，相关技术相对成熟之后，与基地台的讯号互动，加上GPS卫星系统的定位，我们将可以达到更高的定位准确度，以及定位可用性。 
        在手机行动网路上进行所有A-GPS相关资料交换的协议，可以基于一种或两种不同的概念，即控制面（Control Plane）或使用者面（User Plane）这两种。较早的控制面结构使用无线与核心网路的专用讯号传输通路，这种方法需要对现有网路基础设备进行改造，这当然不利于网路业者。在使用者面（又叫安全使用者面，SUPL）架构中，行动通讯设备与使用IP连结的定位伺服器进行通讯，资讯的连接可以透过寻常的GPRS网路，并利用现有的介面和协议来完成。