第３０卷第１期 文章编号：１００６—９３４８（２０１３）０１—０１４１—０４ 计算机仿真 ２０１３年１月 北斗系 统Ｌ频段导航信号的波形设计及仿真 朱亮，姚铮，陆明泉 （清华大学电子工程系，北京１０００８４） 摘要：随着全球导航卫星系统（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ，ＧＮＳＳ）的不断增多以及频谱资源的，设计更高性能并减 小相邻信号间干扰的未来ＧＮＳＳ信号成为紧迫任务。通过在信号的兼容性和导航性能约束条件之间的折中，提出北斗 系统全球信号在Ｌ频段采用最小频移键控（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ，ＭＳＫ）调制方式的信号波形设计方案。仿真结果表 明，设计的优化信号与同频段相邻信号的频谱重叠程度小，谱安全性较高。同时，优化信号具有优于北斗系统公开服务信号 Ｂ１ｃ的导航性能，且信号最佳接收的接收机实现复杂度低于授权信号Ｂ１Ａ。实际证明，上述成果可应用于北斗系统信号体 制的顶层设计中，对进一步提高Ｌ频段的导航频谱利用率，以及我国自主的兼容信号设计具有参考意义。 关键词：卫星导航；北斗；波形设计；最小频移键控；导航性能；兼容性 中图分类号：Ｖ４１７＋．６ 文献标识码：Ａ Ｗａｖｅｆｏｒｍ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｂｅｉｄｏｕ Ｌ Ｂａｎｄ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ ＺＨＵ Ｌｉａｎｇ，ＹＡＯ Ｚｈｅｎｇ，ＬＵ Ｍｉｎｇ—ｑｕａｎ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｓｉｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８４，Ｃｈｉｎａ） ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ＧＮＳＳ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｉｍｉｔｅｄ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｒｅｓｏｕｒｃｅ，ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ＧＮＳＳ ｓｉｇｎａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｉｎ Ｌ ｂａｎｄ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｌｏｗｅｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｔｏ ｐｅｒｔｉｎｅｎｔ ｓｉｇｎａｌｓ ｂｅｃｏｍｅｓ ａｎ ｕｒｇｅｎｔ ｔａｓｋ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｏ— ｍｉｓｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｔｈｅ ｗａｖｅｆｏｒｍ ｄｅｓｉｇｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭＳＫ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｗａｓ ｐｒｏ— ｐｏｓｅｄ ｆｏｒ ｆｕｔｕｒｅ ＢｅｉＤｏｕ ｓｉｇｎａｌ ｓｃｈｅｍｅ ｉｎ Ｌ ｂａｎｄ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ，ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｈａｓ ｈｉｇｈ ｓｐｅｃｔｕｍ ｓｅｃｕｒｉｒｔｙ ａｎｄ ｂｅｔｔｅｒ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＢｅｉＤｏｕ Ｂ１ Ｃ ｓｉｇｎａ１．Ａｌｓｏ，ｔｈｅ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｅｏｍ－ ｐｌｅｘｉｔｙ ｆｏｒ ｓｉｇｎａｌ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｉｓ．ｓｕｐｅｒｉｏｒ ｔｏ ｔｈｅ Ｂ１ Ａ ｓｉｇｎａ１．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ＢｅｉＤｏｕ ｔｏｐ ｌｅｖｅｌ ｓｉｇｎａｌ ｄｅｓｉｇｎ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｏｆ ｃｏｎｓｕｌｔａｎｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ Ｌ ｂａｎｄ ａｎｄ ｆｆｕ－ ｔｕｒｅ ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ ｓｉｇｎａｌ ｓｃｈｅｍｅ ｄｅｓｉｇｎ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ：Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｎａｖｉ ｇａｔｉｏｎ；Ｂｅｉｄｏｕ；ｗａｖｅｆｏｒｍ ｄｅｓｉｇｎ；Ｍｉｎｉｍｕｍ ｓｈｉｔｆ ｋｅｙｉｎｇ（ＭＳＫ）；Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍ— ａｎｃｅ；Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ １ 引言 随着各个国家和地区加快自身卫星导航系统的建设，越 来越多的ＧＮＳＳ信号将共享有限的Ｌ频段导航频谱资源 Ｊ， 尤其是ｕ—Ｅ１一Ｂ１频段（１５５９ＭＨｚ一１６１０ＭＨｚ）。由于各 率谱包络表征了信号功率谱的全局特征，对信号的码跟踪性 能、抗多径性能、抗干扰性能、以及信号频谱分离的兼容性能 都有决定性的影响。 因此，有效的信号波形设计不仅能提高导航系统的导航 ＧＮＳＳ系统信号间的频谱重叠不可避免，使得导航信号的兼 定位性能，也将是缓解现阶段频谱资源紧张，减小与同频段 相邻信号干扰的有效解决办法，成为现代化ＧＮＳＳ信号 设计中最为关键的环节。 容性和谱安全性问题变得严峻，也对未来ＧＮＳＳ系统在Ｌ频 段的信号设计提出更高的要求。 在卫星导航领域，信号是导航系统顶层设计的关键 环节，决定了系统导航定位服务的性能上界。信号参数 主要包括：中心频率、带宽、调制波形、扩频码速率、电文结 构、信息速率、以及信道编码等。在导航信号的主要参 ２北斗系统Ｌ频段的信号设计需求 与ＧＰＳ现代化信号相比，我国的北斗系统（Ｃｏｍ． ｐａｓｓ）全球信号在Ｌ１一Ｅ１一Ｂｌ频段只提供两种服务类型 的导航信号…，包括采用复合二进制偏移载波（Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ Ｂｉｎａｒｙ Ｏｆｆｓｅｔ Ｃａｒｒｉｅｒ，ＭＢＯＣ）调制的公开服务信号Ｂ１ｃ，以及 采用二进制偏移载波（Ｂｉｎａｒｙ Ｏｆｆｓｅｔ Ｃａｒｒｉｅｒ，ＢＯＣ）调制的授权 数中，信号的调制波形决定了导航信号的功率谱包络，而功 收稿日期：２０１２—０４—１８ 信号Ｂ１Ａ。 一１４１— 一方面，由信号的导航性能分析可知，出于互操作需求 其中，ｃ 是二进制码序歹Ｕ；７ 是码片的时间间隔。将输 的考虑，北斗Ｂ１Ｃ信号只能采用与ＧＰＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ公开服务信 号相同的ＭＢＯＣ调制方式，而ＭＢＯＣ调制的高频分量由于功 率分配比例很低，为Ｂ１Ｃ信号带来的码跟踪精度等性能改善 入的码速率为 ＝Ｉ／ 的二进制码流ｃ （ｔ）重新复用到两 个码流。，（￡）和 （ｆ）的ＭＳＫ信号时域表达式如下式所示： 有限。而北斗Ｂ１Ａ授权信号虽然具有较高的副载波调制频 率，使信号的码跟踪精度、抗多径等性能得到较大改善，但是 Ｂ１Ａ信号的自相关函数边峰数目较多，且与主峰幅度相差不 大，在导航接收机的捕获和跟踪信号处理中会产生严重的模 糊度问题，而模糊度消除装置无疑会增加接收机的实现复杂 度。 ＳＭＳＫ（ ￡）＝ Ｉ …” ｃｏｓ（２ Ｉ【ｌ（４） …７ｒｔ１ ａ，（ｔ）ｃｏｓ（ｌ （ ｎ（ ）ｓｉｎ（２ ｊ 因此，可以将ＭＳＫ信号看作为ＯＱＰＳＫ信号的一种特殊 形式，ＭＳＫ符号脉冲和归一化功率谱密度可分别表示为： Ｐ ㈩：ｆＭｓＫ（ ）＝｛ ＼ｃｏｓ（ ）， ， ０＜ｆ ” 另一方面，由信号的兼容性分析可知，北斗ＢＩＣ信号频 （（）５） 谱与ＧＰＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ的互操作信号完全重叠，使得Ｂ１ Ｃ信号的 谱安全性较差，较容易受到ＧＮＳＳ系统间的信号干扰。而北 斗Ｂ１Ａ授权信号的频谱与ＧＰＳ军用信号Ｍ码和Ｇａｌｉｌｅｏ授 权信号Ｅ１ＰＲＳ均有不同程度的重叠，尤其是高频端与Ｇａｌｉｌｅｏ Ｅ１ＰＲＳ重叠严重，使得为北斗提供军用和授权服务的Ｂ１Ａ 信号更容易受到干扰而造成性能恶化。 综上所述，基于、以及提供多样化的导航和定 位服务类型需求的考虑，有必要在未来北斗系统全球信号体 制中增加新的导航信号，争取分配更多的导航频谱资源，以 提高北斗系统的竞争力，并进一步提高Ｌ频段的频谱利用 率。 然而，目前卫星导航信号普遍采用的ＢＰＳＫ、ＢＯＣ、以及 ＭＢＯＣ等波形调制方式…的信号功率谱旁瓣幅度较大，且衰 减速度较慢，不能满足在过度拥挤的Ｌ１一Ｅｌ—Ｂ１频段上进一 步增加导航信号的兼容性设计要求。这就需要北斗系统在 该频段的新增信号不但具有优良的导航性能，还需具有较好 的带外频谱抑制特性，减小与同频段相邻信号的频谱重叠。 因此，导航信号的波形调制方式、以及在导航性能与兼容性 约束条件下的波形设计成为关键。 ３最小频移键控调制 目前在通信领域广泛应用的最小频移键控（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ，ＭＳＫ）调制 是一种具有较好的旁瓣衰落特性 的连续相位恒包络波形调制技术。ＭＳＫ信号时域表达式可 表示为： （ｔ）＝√２Ｐｃ０ｓ［２ 。ｔ＋ （ｔ）＋ ０］ （１） 其中，Ｐ是载波功率 是载波频率； （ｔ）是载波调制相位； 。是相位偏差。 当ＭＳＫ调制指数ｈ取值为１／２时，码序列的频率脉冲可 表示为： （ ） ，（ｎ一 ） ｃ ≤ｎ （２） 载波调制相位可表示为： （￡）＝２￣ｒｈ』∑ｃ （ｔ）ｐ 一 ）ｄｔ （３） ： ２ 型＋一。 ＂Ｊ２Ｔ∑ｎ。 一１４２ 一 【０，其它 ７ｒ ， 一斗，， 其中，／ｓ 为码片速率 ４ 北斗系统 频段的信号波形设计方案 针对北斗系统在Ｌｌ—Ｅ１一Ｂ１频段的信号设计问题，从 信号的兼容性和导航性能两个方面，提出信号的波形设计标 准。 首先，为了确保新增信号的谱安全性，并减小对同频段 相邻信号的干扰，提出的新增信号与同频段非互操作信号的 频谱分离系数 （Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ，ＳＳＣ）、以及 码跟踪灵敏度系数 （Ｃｏｄｅ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ＣＴＳＳＣ）均不能超过目前ＧＮＳＳ信号非互操 作信号ＳＳＣ和ＣＴ—ＳＳＣ的最小值。则该频段信号设计的兼容 性约束条件可表示为： Ｊ。Ｇ，（／）Ｇ （１厂） ｓｓｃ （７） Ｊ Ｇ （１厂）Ｇ （ ／２ ——≤ｃＴ一 一 —ＳＳＣ Ｍｉｎ （８、 ） Ｉ 尸Ｇ （厂＿） 其中， 为接收机前端带宽；Ｇ，（ 和Ｇ （＿，）分别为新增 信号和目标信号的归一化功率谱密度。ＳＳＣ ． 和ＣＴ—ＳＳＣ 分别为目前ＧＮＳＳ信号在 １一Ｅ１一Ｂ１频段非互操作信 号的ＳＳＣ和ＣＴ＿ＳＳＣ最小值一８１．９９ｄＢ／Ｈｚ和一８１． 其次，为了提高信号的导航性能，提出在满足兼容性约 束要求的基础上，通过合理的信号波形设计增加导航信号的 Ｇａｂｏｒ带宽，实现导航信号时延估计误差的减小，从而提高导 航信号的定位精度。时延估计误差的方差下界可表示为 ： ㈩ 其中， 是接收机的等效噪声带宽；Ｐ（＿厂）是信号时域波形的 傅里叶变换；ｃ／ 是信号有效接收的载噪比。根据式（９）可 定义卫星导航信号的Ｇａｂｏｒ带宽，如下式所示 ： 曰岛６＝ 。 （１０） 明显。表明ＭＳＫ调制信号具有良好的带外抑制特性，相比 ＢＰＳＫ信号对同频段导航信号的干扰更小。同时，ＭＳＫ调制 其中，ＪＢ 为接收机前端带宽；Ｇ （ 为导航信号的功率谱。 信号功率谱的主瓣宽度比ＢＰＳＫ信号宽１．５倍，具有更多的 高频分量，表明基于ＭＳＫ调制的信号具有更好的码跟踪精 度。 ．此外，由于多径误差是导航信号：定位精度的主要误左源 之一，在信号波形设计中，可通过增加信号功率谱中的高频 分量比例改善信号的抗多径性能。在卫星导航领域，单反射 ６０ 路径的多径误差计算公式可表示为 ： ＃／２ ｒ 土 １・ ｆ Ｇ（／）ｓｉｎ（２ ７】＝疗 ）ｓｉｎ（ ）ｄ厂 一 ０／２ ２仃・ｆｆＧ（ｆ）ｓｉｎ（ ）［１± 。。。 （２斫 ）】ｄｆ ／ （１１） 其中， ，为接收机前端带宽；Ｏｌ。是多径与直达信号幅度比；ｄ 是相关器间隔 是多径反射的额外延迟。 因此，根据目前各ＧＮＳＳ系统在，Ｊｌ—Ｅ１一Ｂ１频段上的信 号分布情况，提出北斗系统在该频段的新增信号采用基于 ＭＳＫ的波形调制方式，并通过偏移载波对ＭＳＫ波形进行二次 调制，实现信号频谱相对中心频点偏移的信号设计方案。该 信号可记作ＭＳＫ—ＢＯＣ（ｍ， ），调制参数ｍ和ｎ分别表示偏 移载波频率和码速率相对于１．０２３ＭＨｚ的整数倍。由ＢＯＣ调 ｆ ¨¨－： 制的定义，偏移载波可表示为 Ｊ： ，¨¨”■＿．＾Ｉｔｌ●●Ｊ－ｌ ¨¨ 鼍●●▲ ｕ” ＿‘ｉ¨¨耵－。． ＿蕊 ｃ（ｚ）＝ｓｉｇｎ［ｓｉｎ（２，ｎｆ＇，ｔ）］ （１２） 其中 为偏移载波频率；ｓｉｇｎ为符号函数。 进一步，由于偏移载波频率为５．１１５ＭＨｚ时，新增信号的 谱峰位于ＧＰＳ Ｍ码的零点处，与Ｍ码信号的频谱重叠和相互 干扰程度最小。同时，在兼容性约束条件下，将信号的码速 率设为２．０４６ＭＨｚ可进一步提高信号的导航性能，且码速率 的增加可降低信号的归一化功率谱密度，从而提高信号的抗 干扰能力。 因此，通过对信号的兼容性、信号的导航性能、以及信号 接收的接收机实现复杂度的折中，提出选择偏移载波频率为 ５．１１５ＭＨｚ，码速率为２．０４６ＭＨｚ的ＭＳＫ—ＢＯＣ（５，２）调制信 号作为未来北斗全球信号在Ｌｌ—Ｅ１一Ｂ１频段上新增信 号的备选方案。由偏移载波频率和码速率信号参数可知，在 半个码片周期内偏移载波的数目为奇数，经公式推导可得 ＭＳＫ—ＢＯＣ（５，２）信号的归一化功率谱密度为： ：ＣＯＳ ｆ ） ￣ＭＳＫ￣－ＢＯＣ（５，２）（ 希（１３） 其中， 为偏移载波频率５．１１５ＭＨｚ； 为码速率２．０４６ＭＨｚ。 ５仿真结果分析 图１绘出了当码速率为２．０４６ＭＨｚ时，基于ＭＳＫ调制和 ＢＰＳＫ调制的信号功率谱密度。由图１可知，在相同的码速 率下，基于ＭＳＫ调制的信号功率谱第一旁瓣幅度比ＢＰＳＫ信 号低约１０ｄＢ，高阶旁瓣的衰减速度比ＢＰＳＫ信号快，且更为 ＾ 一 ０ 一 ＿７ｏ Ｊ，１Ｉ 一” ｌ ８０ 要 嚣 ９０ ． １００ 臀 ．１２０ＩＩＩＩＩＩＵＩ Ｉｌｉａｆ；Ｉｔ ．２０ 一ｌ５ 一１０ ５ ０ ５ １０ １５ ２０ 距载波中心频率偏移／ＭＨｚ 图１功率谱密度 图２绘出了Ｌｌ—Ｅ１一Ｂ１频段的信号分布和为该频段新 增信号设计的ＭＳＫ—ＢＯＣ（５，２）信号的功率谱密度。由图２ 可知，ＭＳＫ—ＢＯＣ（５，２）信号的中心频点位于１５７５．４２ＭＨｚ，与 ＧＰＳ Ｍ码非互操作信号的频谱分离系数和码跟踪灵敏度系 数比ＳＳＣ 和ｃＴ—ＳＳＣ ｉ 分别低０．７ｄＢ和１．１ｄＢ，表明设计的 新增信号满足该频段的兼容性约束要求。同时，该信号与 ＧＰＳ和Ｇａｌｉｌｅｏ同频段相邻信号的频谱重叠程度较小，归一化 功率谱密度较Ｂ１Ｃ信号更低，且谱峰位于ＧＰＳ Ｍ码频谱的 内侧，表明该信号具有较高的谱安全性和抗干扰能力，且对 ＧＰＳ Ｍ码的干扰影响比北斗Ｂ１Ａ信号的影响小，可作为北斗 系统的授权服务信号。此外，由于ＭＳＫ调制信号具有恒包 络特性，通过星上高功放的非线性损耗小，更适合Ｌ频段的 导航信号传输。 ．４５ ——一ＭＳＫ－ＢＯＣ（５．２１ …一５０ ＧＰＳＣ／Ａ ・…一ＧＰＳ Ｐｎｒ１ ５５ ＿－ＧＰＳＭ ……ＧＰＳ ＬｌＣ Ｉ５５５ ｌ５６０ １５６５ １５７０ １５７５ １５８０ ｌ５８５ １５９０ １５９５ 距载波中心频率偏移／ＭＨｚ 图２ Ｌ频段信号功率谱密度 图３绘出了ＭＳＫ—ＢＯＣ（５，２）信号、ＢＯＣ（５，２）信号、以及 ＭＢＯＣ（６，１，１／１１）信号的Ｇａｂｏｒ带宽曲线。由图３可知，当 接收带宽为１５ＭＨｚ时，ＭＳＫ—ＢＯＣ（５，２）信号的Ｇａｂｏｒ带宽比 ＢＯＣ（５，２）和ＭＢＯＣ（６，１，１／１１）信号的Ｇａｂｏｒ带宽分别大约 ．．．．——１４３．．—．— ０．６ＭＨｚ和２．７ＭＨｚ，表明在相同码速率下，ＭＳＫ—ＢＯＣ调制信 号比ＢＯＣ信号具有更多的高频分量，使得该信号具有优于 ＢＯＣ调制信号的码跟踪性能。同时，当接收带宽大于７ＭＨｚ Ｎ｝Ｉ 悄靼Ｊ０专０ 时，ＭＳＫ－ＢＯＣ（５，２）信号的Ｇａｂｏｒ带宽均大于ＭＢＯＣ（６，１，１／ １１）信号的Ｇａｂｏｒ带宽，表明该信号具有优于北斗ＢＩＣ信号 的码跟踪性能。此外，由于导航信号的副载波频率越高，信 ７ ６ ５ ４ ３ ２ １ Ｏ 号的自相关函数边峰数量越多，使得接收机的信号接收实现 复杂度越高，与采用ＢＯＣ（１４，２）调制的北斗Ｂ１Ａ信号相比， ＭＳＫ—ＢＯＣ（５，２）信号的副载波频率仅为５．１１５ＭＨｚ，表明在 相同的码速率下，设计的新增信号的接收机实现复杂度低于 北斗Ｂ１Ａ信号。 一ＭＳＫ－ＢＯＣ（５，２） …。Ｂｏｃ（５，２） ……‘。 ・ ．Ｍ日 ｃ（６川“” ， ０ ５ ｌ０ １５ ２０ ２５ ３０ ３５ ４０ 带宽／ＭＨｚ ＊＼婚 ４ ３ ２ １ Ｏ １ ２ 图３ Ｇａｂｏｒ带宽 ３ ４ 图４绘出了ＭＳＫ—ＢＯＣ（５，２）信号、ＢＯＣ（５，２）信号、 ＭＢＯＣ（６，１，１／１１）信号的码跟踪误差曲线。 图４码跟踪误差 由图４可知，当信号接收带宽为２０ＭＨｚ，信号接收载噪 比为３５ｄＢＨｚ时，ＭＳＫ—ＢＯＣ（５，２）信号的码跟踪误差为０．６ 米，比ＢＯＣ（５，２）信号的码跟踪误差小约０．０８米，比ＭＢＯＣ （６，１，１／１１）信号的码跟踪误差小约０．６米，表明在相同的信 号接收条件下，设计的新增信号具有更高的码跟踪精度。 图５绘出了当接收机前端带宽为２０ＭＨｚ，相关间隔为０． １码片宽度，采用非相干超前减滞后延迟锁定环，多径与直达 信号幅度比为一６ｄＢ时，ＭＳＫ—ＢＯＣ（５，２）信号、ＢＯＣ（５，２）信 号、ＭＢＯＣ（６，１，ｌ／１ １）信号的多径误差包络曲线。 】４４— ５０ ｌＯ０ Ｉ５０ ２００ 多径延迟／ｍ 图５多径误差包络 由图５可知，在不同多径延迟条件下，ＭＳＫ—ＢＯＣ（５，２） 信号的多径误差包络幅度均小于ＢＯＣ（５，２）信号的多径误差 包络幅度。ＭＳＫ—ＢＯＣ（５，２）信号由多径引起的最大偏差为 ２．４米，比ＭＢＯＣ（６，１，１／１１）信号的最大偏差小０．９米，且 ＭＳＫ—ＢＯＣ（５，２）信号的多径误差包络曲线的收敛速度更快， 表明该信号具有优于ＢＯＣ（５，２）信号和ＭＢＯＣ（６，ｌ，１／１１）信 号的抗多径性能。 ６结论 针对在拥挤的Ｌ频段设计更高性能导航信号的问题，本 文通过在信号的兼容性约束条件和信号导航性能约束条件 下的折中，提出了未来北斗全球信号在Ｌｌ—Ｅ１一Ｂ１频段 上采用基于ＭＳＫ波形调制的信号优化设计方案。仿真结果 表明，设计的优化信号满足该频段的兼容性约束要求，与 ＧＰＳ和Ｇａｌｉｌｅｏ的同频段相邻信号的频谱重叠程度较小，具有 良好的信号兼容性能和谱安全性。同时，该信号具有优于北 斗Ｂ１Ｃ采用的ＭＢＯＣ（６，１，１／１１）调制信号的码跟踪精度和 抗多径性能，且信号最佳接收的接收机实现复杂度低于北斗 Ｂ１Ａ采用的ＢＯＣ（１４，２）调制信号，可作为未来北斗全球信号 在Ｌ１一Ｅ１一Ｂ１频段上的新增信号提供多样化的导航和 定位服务。此外，ＭＳＫ—ＢＯＣ调制信号具有恒包络特性，通过 星上高功放的非线性损耗小，适合Ｌ频段的导航信号传输。 研究成果可应用于北斗信号的顶层设计中，对进一步提 高Ｌ频段的导航频谱利用率，以及我国自主的兼容信号 设计具有参考意义。 参考文献： ｌ １］ Ｕｎｉｔｅｄ Ｎａｔｉｏｎｓ Ｏｆｉｆｃｅ ｆｏｒ Ｏｕｔｅｒ Ｓｐａｃｅ Ａｆｆａｉｒｓ．Ｃｕｒｒｅｎｔ ａｎｄ Ｐｌａｎｎｅｄ Ｇｌ０ｂａｌ ａｎｄ Ｒｅｇｉｏｎａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ— ｂａｓｅｄ Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｖ．１０—５１６０８［Ｒ］．Ｖｉｅｎｎａ，Ａｕｓｔｒｉ— ａ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｏｎ Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ， ２０１０． ［２］ Ｓ Ｐａｓｕｐａｔｈｙ．Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：Ａ Ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ Ｅｆｉｆｃｉｅｎｔ Ｍｏｄｕ— ｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｍａｇａｚｉｎｅ，１９７９，１７（４）：１４— ２２． （下转第３００页） 相当的高，误差很少，预测数据与原始数据拟合得相当的好， 结果表明，基于支持向量机的上证指数预测是有效性，预测 结果是可靠的。 叫 ０ 嗥龆萁 于支持向量机的证券指数预测模型，仿真结果表明，本研究 提出的证券指数预测方法预测精度相当高，误差相当小，是 一个有效的证券指数预测方法，预测结果可靠，可以为股票 ¨ ¨ 投资提供很好的参考价值信息。 参考文献： ［１］胡杉杉，等．中国证券市场的可预测性研究［Ｊ］．财经科学， ２００１，３：３５—３９． ’ 羔≥＿－ ～ ：—■ 。¨ ’～ 。 。一 … 。 ［２］ 周广旭．一种新的时间序列分析算法及其在股票预测中的应 用［Ｊ］．计算机应用，２００５，２５（９）：２１７９—２１８４． ［３］ 余敏，岑咏霆，王清科，王世明．上证指数、深圳指数预测的马 ０ 尔柯夫链预测模糊模型［Ｊ］．数学的实践与认识，２００３，３３ （９）：３０—３４． ０ ５００ 】０００ １５００ ２０００ ２５００ ３０００ ３５００ ４０００ ４５００ ５０００ ［４］ 马军海，齐二石，莫馨．混沌时序重构及上海股票指数预测的 交易日无数（１９９０ １２ １９－２００９ ０８ １９） 应用研究［Ｊ］．系统工程理论与实践，２００３，１２：８６—９５． 图７预测数据与原始数据的误差 ［５］ 谭华，谢赤，罗长青，江洲．基于模糊粗糙集挖掘方法的证券价 格预测研究【ｊ］，运筹与管理，２００ｇ，１７（４）：１１８—１２４ ［６］ 陈可，张琴舜，陈培培，蔡日基．ＢＰ神经网络在证券分析预测 中应用［Ｊ］．计算机工程，２００１，２７（１１）：９５—９７． ［７］孟锦，马驰，何加浪，张宏．基于ＨＨＧＡ—ＲＢＦ神经网络的网络 ： ． 。 强 一 安全态势预测模型［Ｊ］．计算机科学，２０１１，３８（７）：７０－７３． 。 ［８］李拥军，奉国和，齐德星．快速增量加权支持向量机预测证券 。。 。 。 ： 指数［Ｊ］．控制理论与应用，２００６，２３（５）：８０５—８０９． ［９］ 顾亚祥，丁世飞．支持向量机研究进展［Ｊ］．计算机科学， ２０１１，３８（２）：１４—１８． ｆ１Ｏ］全林，姜秀珍，赵俊和，汪东．基于ＳＶＭ分类算法的选股研究 ［Ｊ］．上海交通大学学报，２００９，４３（９）：１４１２－１４１６． ０ ５００ １０００ １ ５００ ２０００ ２５００ ３０００ ３５Ｏ０ ４０００ ４５００ ５０００ 空茹日天微ｆ１９９０ １２ １９—２００９ ０８ ｔ９） 图８预测数据与原始数据的ＭＳＥ曲线图 ［作者简介］ 陈海英（１９７６一），女（汉族），河南信阳人，研究生， 华中农业大学楚天学院公共基础课部副教授，主要 ４结论 研究方向：数学建模与仿真算法研究。 针对线性模型无法对证券指数非线变化系统进行准确 预测以及神经网络的过拟合、结构复杂等缺陷，提出一种基 （上接第１４４页） 『３］ ＪＷ Ｂｅｔｚ．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｐａｒｔｉａｌ—Ｂａｎｄ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｏｉｌ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｅｓｔｉｍａ— ［６］Ｍ Ｉｒｓｉｇｌｅｒ，Ｊ Ｒｏｄｒｉｇｕｅｚ，Ｇ Ｈｅｉｎ．Ｃｒｉｔｅｒｉａ ｆｏｒ ＧＮＳＳ Ｍｕｌｔｉｐａｔｈ Ｐｅｒ— ｔｉｏｎ ｏｆ Ｃ／Ｎ０：Ｔｈｅｏｒｙ［Ｃ］．Ｉｎ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２００１ Ｎａｔｉｏｎａｌ ｆｏｒｍａｎｃｅ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ［Ｃ］．ＩＯＮ ＧＮＳＳ １８ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｆ Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，Ｌｏｎｇ Ｂｅａｃｈ， Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ．Ｖｉｒｇｉｎｉａ：Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ， ＣＡ，２００１：８１７－８２８． ２００５：２１６６—２１７７． ［４］Ｆ Ｓｏｕａｌｌｅ，Ｔ Ｂｕｒｇｅｒ．Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ Ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ ｆｏｒ Ｃｏｄｅ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｐｅｆｒｏｒｍａｎｃｅ［Ｃ］．Ｉｎ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２０ｔｈ［ｎｔｅｒ— ［作者简介］ ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｏｆ Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ 朱亮（１９８２一），男（汉族），山东省威海市人，博士 ｏｆ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ（ＩＯＮ ＧＮＳＳ ２００７），Ｆｏｒｔ Ｗｏｒｔｈ，ＴＸ，２００７：１２０１一 研究生，主要研究领域为卫星导航信号设计与信号 ｌ２ｌ０． 处理，有效载荷关键技术研究； ［５］Ｊｗ Ｂｅｔｚ．Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ Ｃｏｄｅ Ｔｒａｃｋｉｎｇ ｗｉｔｈ ａｎ Ｅａｒｌｙ—Ｌａｔｅ 姚铮（１９８３一），男（汉族），北京市人，讲师，主要 Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｏｒ Ｐａｒｔ Ｉ：Ｌｏｗｅｒ Ｂｏｕｎｄ ａｎｄ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ［Ｊ］． 研究方向为卫星导航定位技术； ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ，２００９，４５ 陆明泉（１９６５一），男（汉族），浙江桐乡人，教授，博导，主要研究领域 （４）：１５３８—１５５０． 为卫星导航兼容与互操作，卫星导航信号设计与高速信号处理。 ．．．——３００．－－——
