北斗衛星信號結構及其特性分析

聶光皓，申亮亮，王新龍*，蔡遠文，陳 鼎

(1.北京航空航天大學 宇航學院，北京 100083；2.北京控制與電子技術研究所，北京 100038；3.航天工程大學 研究生院，北京 101416；4.天地一體化信息技術國家重點實驗室，北京 100086)

0 引 言

全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System,GNSS)是信息時代國家的重要基礎設施之一，在航空航天、大地測繪、軍事戰略、交通運輸、日常生活等各個領域都發揮著越來越重要的作用。由于GNSS重要的戰略地位和應用價值，西方大國自20世紀80年代起就開始競相發展自己的衛星導航系統，如美國的GPS系統，俄羅斯的GLONASS系統，歐盟的Galileo系統等[1]。為打破GPS的壟斷地位，實現國家穩定與國防穩固，我國開始發展自己的北斗衛星導航系統，并按照“三步走”的發展戰略，實現北斗由有源定位到無源定位、由區域組網到全球覆蓋的系統建設。2017年，我國開始建設自己的全球衛星導航系統——北斗三代衛星導航系統，目前已經基本構建完成并投入使用，這使我國成為世界上第四個擁有全球衛星導航系統的國家或地區[2]。

在衛星導航系統中，衛星導航信號起著至關重要的作用，既是連接衛星導航系統空間段和地面段的重要反饋鏈路，也是空間段和用戶段之間的唯一接口，潛在影響導航系統的測距精度、抗干擾性能、抗多徑性能等指標，很大程度上決定了導航系統的先天性能，而對于不同導航系統之間存在的兼容性和互操作性等問題，只有通過合理有效的導航信號設計才能根本解決[3]。北斗衛星導航系統的信號體制結構是隨著通信技術的發展和導航需求的不斷出現而逐漸改進和完善的，特別是我國目前正在建設的北斗三代全球衛星導航系統，其信號體制在美國GPS系統和歐洲Galileo系統的基礎上推陳出新，既與其他衛星導航系統的信號體制相互協調、相互適應，又有自身特色和發展潛力。

1 北斗三代信號結構分析

北斗三代衛星導航系統目前提供公開服務的導航信號主要有B1I，B1C，B2a，B2I和B3I。其中，B1C信號是北斗三代新播發的信號；B2a將逐漸取代B2I信號，成為北斗全球衛星導航系統的主要公開服務信號；B1I和B3I信號將分別作為B1和B3頻點的公開服務信號保留。這些導航信號主要通過載波、擴頻碼、導航電文等以復包絡的形式調制生成，即

s(t)=AdCd(t)D(t)cos(2πft+φ)+ApCp(t)sin(2πft+φ)

(1)

式中：Ad為數據信道的幅值；Ap為導頻通道的幅值；Cd為數據信道的擴頻碼；Cp為導頻通道的擴頻碼；D為導航電文；f為載波頻率；φ為初始載波相位。圖1所示為北斗三代導航信號的生成示意圖；圖2所示為傳統信號體制下的衛星導航信號生成示意圖。對比圖1～2可知，新的北斗信號體制在信道結構、頻率結構、調制方式和擴頻碼結構等方面均進行了改進。

圖1 北斗三代導航信號生成示意圖Fig.1 Navigation signal generation of the Beidou third-generation

圖2 傳統導航信號生成示意圖Fig.2 Traditional navigation signal generation

1.1 信道結構

北斗三代信號的信道采用了“數據信道+導頻信道”的設計方案，即在傳統單數據信道設計方案的基礎上，引入不播發導航電文的導頻信道。由于導頻信道上的信號不調制導航電文，所以在信號解調時不存在由于導航電文翻轉引起的比特跳變問題[4]。在對導頻信道信號進行跟蹤時可舍棄傳統的對導航電文翻轉不敏感的Costas鎖相環，而選用牽入范圍更大、弱信號跟蹤能力更強的純鎖相環。

北斗三代信號的這種“數據信道+導頻信道”設計方案是根據導頻信道信號在跟蹤環節具備的優勢，為用戶提供了一種解調導航電文的新方法。首先通過純鎖相環鎖定導頻信道信號的載波相位和碼相位，完成對導頻信道信號的跟蹤，隨后根據導頻信道信號和數據信道信號之間的相位關系，得到數據信道信號的載波相位和碼相位，最后對數據信道信號進行相干積分，提取電文符號，完成導航電文解調，無需檢驗電文相位是否翻轉。與傳統單數據信道設計方案的跟蹤方法相比，這種設計方案既可以提高跟蹤精度，又可以降低計算復雜度，節省硬件資源。

1.2 頻率結構

頻點數和載波頻率的選擇是信號頻率結構設計的重要指標。早期的衛星導航系統大多播發單頻或雙頻信號，而北斗三代衛星導航系統采用三頻點設計方案，三個頻點的載波中心頻率分別為1 575.42 MHz，1 176.45 MHz和1 268.520 MHz。其中，北斗B1C信號的頻點與GPS L1C信號和Galileo E1 OS信號的頻點相同，而B2a信號和B3I信號的頻段與其他衛星導航系統的信號頻段均有部分重疊，有利于增強北斗與其他衛星導航系統之間的互操作性。

帶寬的選擇是信號頻率結構設計的另一項重要指標。信號帶寬表征了信號頻譜的寬度，與信號自相關函數主峰的寬窄情況密切相關，而自相關函數主峰的寬窄情況又對信號的碼跟蹤精度和抗多徑性能有重要影響，因此信號帶寬對導航系統的性能起關鍵性作用[5]。北斗衛星導航系統的B1C信號帶寬為32.736 MHz，B2a信號的帶寬為10.23 MHz，與傳統信號相比均有所提高。信號的帶寬越大，其潛在的碼跟蹤精度越高和抗多徑性能越好，系統的測距精度就越高。但帶寬的增大會給接收機前端低噪聲放大器和濾波器設計帶來更多的困難，對后端數字處理速度的要求也更高，進而提高了終端設計的成本，因此存在接收機設備成本和精度權衡的問題。

1.3 調制方式

信號調制指使高頻載波隨基帶信號幅度變化而變化的過程。傳統GNSS信號采用二進制相移鍵控(Binary Phase Shift Keying,BPSK)的調制方式，這種調制方式在早期的衛星導航中發揮了重要作用。但由于當前導航頻段資源擁擠的現狀及提高導航信號測距精度的需求，對傳統信號的調制方式進行了相應的改進，使各路信號在共用頻段的同時實現頻譜分離。北斗三代信號體制的設計借鑒了GPS和Galileo提出的調制方式，并做出自己的改進。其中B1C，B2a和B3I信號的調制方式如表1所示。由表1可知，B2a和B3I信號采用了BPSK(10)的調制方式，即選擇了擴頻碼速率為10.23 MHz的BPSK 調制。與傳統的BPSK(1)調制相比，BPSK(10)的碼速率更高，具有更寬的自相關峰主瓣和更高的碼跟蹤精度。

表1 北斗各頻點信號調制方式Table 1 Beidou frequency signal modulation methods

B1C信號的導頻信道和數據信道分別采用了二進制偏移載波(Binary Offset Carrier,BOC)和復合二進制偏移載波(Multiplexed Binary Offset Carrier,MBOC)的調制方式，其中BOC調制是在原有BPSK調制的基礎上，再用一個二進制子載波對BPSK信號進行二次擴頻，如圖3所示。而MBOC調制是將多個二進制偏移載波在頻域上進行復合得到的一種新的子載波調制方式，其功率譜密度是多個二進制偏移載波的聯合功率譜密度。由于MBOC只針對頻域信號，其時域實現方式并不唯一，因此通常是采用改變時域波形的生成方式來解決各導航系統信號的兼容性問題。其中，GPS和Galileo的MBOC時域實現方式分別為TMBOC和CBOC調制，而北斗系統采用了QMBOC的調制方式[6-9]。如圖4所示，QMBOC在時域上將BOC (1,1) 信號與BOC (6,1) 的子載波分別調制在兩個彼此正交的相位上，有效避免兩分量之間互相關分量的影響。

圖3 BPSK和BOC調制對比圖Fig.3 Comparison of BPSK and BOC modulation

圖4 QMBOC時域信號示意圖Fig.4 QMBOC time domain signal

圖5～6分別為BPSK，BOC和MBOC調制的自相關函數和功率譜密度對比圖。由圖5可知，MBOC調制的自相關函數的主峰比BOC和BPSK調制更尖銳。由圖6可知，BOC調制的功率譜主瓣分裂為對稱的兩部分，有利于減少信號之間的干擾，實現頻譜分離，而MBOC的功率譜與BOC調制相比具有更好的高頻分量，因此，MBOC調制具有更好的碼跟蹤精度和抗多徑性能。

圖5 三種調制方式的自相關函數對比圖Fig.5 Comparison of autocorrelation functions of three modulation methods

圖6 三種調制方式的功率譜密度對比圖Fig.6 Comparison of power spectral density of three modulation methods

1.4 擴頻碼結構

擴頻碼是碼分多址(Code Division Multiple Access,CDMA)衛星導航系統信號的一個重要組成部分。一方面，擴頻碼可以增強信號在長距離傳輸過程中抵抗各種干擾的能力，降低信號接收的誤碼率；另一方面，擴頻碼的相移可用于測量衛星到用戶接收機的傳輸時間，可計算偽距、偽距率等重要信息。擴頻碼的設計對其構成的信號的影響主要體現在信號的自互相關特性上[10-12]。

針對傳統擴頻碼暴露出來的一些問題，北斗信號對其做了一些改進，主要包括采用分層結構的擴頻碼，引入新的主碼碼型，改變擴頻碼的碼長和碼速率等。北斗信號擴頻碼的相關參數如表2所示。

表2 北斗信號各頻點擴頻碼參數Table 2 Spread frequency code parameters of each frequency point of Beidou signal

采用分層結構的擴頻碼，即信號擴頻碼由長度較長的主碼和長度較短的子碼相異或構成，如圖7所示。由圖7可知，子碼的碼片寬度與主碼的周期相同，子碼碼片的起始時刻與主碼第一個碼片的起始時刻嚴格對齊。

圖7 分層碼結構示意圖Fig.7 Layered code structure

采用分層結構的好處主要有：(1) 在不降低捕獲性能的同時改善了碼的相關特性；(2) 使信號的功率譜接近于連續譜，增強信號的抗窄帶干擾能力；(3) 由于子碼實現了與導航電文的同步，避免了位同步的過程。

傳統的擴頻碼采用由移位寄存器生成的Gold序列，而Gold序列受寄存器數量限制，僅能輸出特定長度的擴頻碼，如果對序列進行截短或補長，擴頻碼的自互相關性能都會下降。北斗B1C信號采用Weil序列截短的擴頻碼，而B2a信號的子碼也采用了Weil碼的形式。Weil碼的優點是碼長滿足質數要求即可，碼長的選擇具有靈活性。與Gold碼相比，Weil碼的奇偶相關特性較好。

新播發的北斗信號與GPS L1 C/A信號和北斗B1I信號相比，主碼碼長由原來的1 023位增加為10 230位。碼長的增加有利于改善擴頻碼的自互相關特性，但也會增加計算的復雜度和擴頻碼捕獲難度。北斗新體制信號的碼速率分別為1.023 Mcps和10.23 Mcps，均為原先碼速率的整數倍，可以通過一個頻率源產生，有利于簡化星上設備和終端設備。同時，也為北斗與GPS，Galileo之間的互操作打下基礎。

2 信號結構對導航系統性能影響分析

導航信號體制對衛星導航系統的性能起著決定性作用。隨著北斗三代衛星導航系統的逐步建成，新的信號體制必然對北斗衛星導航系統的性能產生更大影響。

2.1 多頻信號的影響

早期的GNSS導航信號大多為雙頻模式，而目前各國衛星導航系統的開發和升級使三頻或三頻以上信號的應用成為一種趨勢。北斗衛星導航系統提供B1，B2和B3三頻信號，在MEO和IGSO導航衛星上播發，是首個提供三頻信號服務的全球衛星導航系統，如圖8所示。

圖8 三頻信號示意圖Fig.8 Tri-frequency signal

北斗系統播發的三頻信號最大的應用價值在于對多頻組合理論的應用，即通過線性組合，形成一種對導航定位更有利的多頻組合虛擬信號。對同一顆衛星的三頻組合信號的頻率表達式為

f=i·f1+j·f2+k·f3=f0(i·n1+j·n2+k·n3)=n·f0

(2)

式中：i,j,k為組合系數；f0為基準頻率。通常將n定義為巷數，巷數在不受組合載波其他特性參數影響的情況下，能夠完全且唯一代表組合載波的波長[13-17]。由式(2)可知，通過對不同組合系數形成的組合進行篩選，可獲得一種具有長波長、低電離層誤差和低噪聲等性質的組合測量值，可提高整周模糊度解算成功率和定位精度。同時，北斗多頻信號對多頻觀測值組合理論的應用價值也為載波相位定位、差分定位和精密單點定位的發展提供了新思路[18-21]。

對于載波相位定位而言，整周模糊度解算和周跳檢測與修復是提高載波相位定位精度和動態范圍的關鍵性問題。在接收機獲得多頻觀測量后，通過線性組合可以將信號中的電離層誤差、衛星鐘差等消除，此時僅受整周模糊度的影響，在忽略多徑的前提下，可以得到比較準確的周跳估計值。

差分定位指在多個觀測值、多個接收機或多個衛星之間進行差分運算來消除各種誤差，如對流層誤差、電離層誤差或者衛星鐘差等。如果能夠通過多頻組合信號獲得長波長、低電離層誤差和低噪聲的信號，可以提高差分定位的精度。

通過利用北斗系統的三頻信號進行三頻精密單點定位，可以獲得更高的定位精度和更快的收斂速度。目前已經提出的三頻精密單點定位模型主要有三頻非組合模型、三頻無電離層兩兩組合模型和三頻消電離層組合模型等，能夠提供三頻信號的北斗系統勢必會為三頻精密單點定位的理論發展和實際應用提供助力。

2.2 對測距精度的影響

在衛星導航中，信號測距功能的實現主要包括擴頻碼測距和載波相位測距。對于兩種測距方式而言，碼跟蹤精度和載波相位跟蹤精度決定了衛星信號測距所能達到的精度，也就直接表征了導航系統的測距性能。擴頻碼跟蹤精度由信號的均方根帶寬、載噪比等因素決定[22-26]。其中，均方根帶寬又叫Gabor 帶寬，表達式為

(3)

式中：βr為閉合環路的接收帶寬；f為信號的頻率；S(f)為信號的功率譜密度[22-26]。由式(3)可知，信號在接收機射頻前端帶寬上的均方根帶寬越大，接收機碼環對該信號的碼跟蹤精度誤差均方差的下限值就越低，即信號的潛在碼跟蹤精度就越高。

北斗新信號體制對導航信號測距精度的影響體現在：一是調制方式的改進。北斗的B1C信號采用MBOC的調制方式，與傳統的北斗B1I信號和GPS的L1 C/A信號相比，在高頻處有更高的功率譜密度，因此其Gabor帶寬更大，具有更高的碼跟蹤精度和測距性能。與同樣采用了MBOC調制方式的GPS L1C信號和Galileo E1 OS信號相比，在接收帶寬一致的情況下，具有相同的捕獲、跟蹤性能，測距精度基本相同。但在非匹配接收的情況下，北斗信號采用的QMBOC的捕獲、跟蹤靈敏度要優于GPS采用的TMBOC調制。二是引入了導頻信道，改用純鎖相環后擴大了信號的牽入范圍，提高了弱信號跟蹤能力，避免了導航電文翻轉帶來的問題，可得到更高的碼跟蹤精度。三是在頻率結構上選擇了比傳統導航信號更高的帶寬，帶寬的增加可提高信號的均方根帶寬，從而提高信號的碼跟蹤精度。四是在擴頻碼的改進上引入了更長的碼長和更高的碼速率，提高了擴頻碼的自互相關特性、跟蹤精度及導航信號的測距精度。

2.3 對抗干擾性能的影響

導航信號在傳播過程中易受背景噪聲干擾和電磁干擾的影響。隨著GNSS的廣泛應用，對導航信號抗干擾性能的研究越發重視起來。信號干擾可以分為壓制式干擾和欺騙式干擾兩種。壓制式干擾一般采用窄帶干擾，其中心頻點位于導航信號功率譜峰值點，干擾效果明顯；欺騙式干擾一般采用匹配譜干擾，通過干擾機發射具有與導航信號相同或相似的功率譜密度的信號，從而誤導導航接收機。因此，可以從信號的抗窄帶干擾性能和抗匹配干擾性能來具體分析信號的抗干擾能力[27-29]。

信號的子載波頻率、擴頻碼速率以及信號的調制方式都會對其抗干擾性能產生影響。通常用品質因數Q表征信號的抗干擾能力，品質因數Q越高，表明信號的抗干擾性能越好。由于窄帶干擾可視為一個頻率在中心頻點的單頻干擾，因此可以將抗窄帶干擾的品質因數表示為

Q=(Rc/S(fJ))-1

(4)

式中：fJ為干擾信號的頻率；Rc為擴頻碼速率；S(fJ)為干擾信號等效基帶信號的歸一化功率譜密度。由于匹配譜干擾信號的功率譜密度與有用信號相似，因此，可以將信號的抗匹配干擾的品質因數表示為

(5)

式中：f為有用信號的頻率；S(f)為有用信號的功率譜密度[29-30]。由式(4)～(5)可知，信號的抗窄帶干擾性能與信號的擴頻碼速率、調制信號的類型有關，而信號的抗匹配干擾能力與擴頻碼速率、子載波頻率和調制信號的類型有關。

北斗B1C信號采用了MBOC調制，其抗干擾能力與BPSK和BOC調制相比得到提高，同時，擴頻碼速率的提高也使信號的抗干擾能力增強。此外，北斗信號通過對擴頻碼增加子碼的方式提高了信號的抗窄帶干擾能力。由于子碼的周期長于主碼周期，使信號頻譜的譜線間隔縮短，每條譜線的功率密度下降，功率譜更接近連續譜。由于窄帶干擾僅能與幾條譜線重合，因此信號的抗窄帶干擾能力增強。

2.4 對抗多徑性能的影響

多徑指接收機除接收到衛星信號的直射波外，還接收到該直射波的一份甚至多份反射波的現象。在空間和時間上均不呈相關性的多徑誤差是GNSS特別是差分GNSS的主要誤差源，因此，衛星信號抗多徑性能的好壞是影響GNSS接收機定位性能的重要因素。目前，衡量抗多徑性能的指標主要有多徑誤差包絡(MEE)、多徑誤差包絡面積和多徑平均誤差等參量。

多徑誤差包絡表達式為

(6)

式中：a0,τ0為直達信號的幅度和時延；a1,τ1分別為多徑信號的幅度和時延；d為相關器間隔；S(f)為信號的功率譜密度[30-32]。由式(6)可知，衛星信號的多路徑效應與載波頻率、擴頻碼速率和數據調制方式等信號的結構與參數有很大的關聯。

從載波頻率的選擇來看，高頻率的載波使北斗信號的波長僅約為19 cm，使得任何大于幾厘米的金屬物體均可產生多徑效應，但這是由于多種條約、規定的限制引起的，北斗信號與GPS信號相比并沒有明顯差異；北斗B2，B3頻點均采用了10.23 Mcps的碼速率，是傳統新號碼速率的10倍，而分層結構的引入和碼長的增加都極大地改善了北斗信號擴頻碼的自互相關特性，極大提高了北斗信號的抗多徑性能；北斗B1C信號采用MBOC調制，與BPSK調制的信號相比，具有更尖銳的自相關函數主峰，相關特性更好，抗多徑性能會有所提高。

2.5 對兼容性和互操作性的影響

系統的互操作性指綜合利用多個全球導航衛星系統、區域衛星導航系統、增強衛星導航系統及相應服務，從而在用戶層面獲得比單獨使用一種服務更好的導航定位能力。北斗B1頻點與GPS L1C和Galileo E1 OS頻點相同，北斗B2，B3頻段均與GPS和Galileo有部分重合。頻段的重疊和部分重合大大增強了系統的互操作性。對于開放服務而言，頻譜的重疊能夠為各導航系統提供更好的導航性能。但對于授權服務而言，在僅能使用本國導航系統的情況下，頻譜的重疊會導致不同導航系統之間相互干擾，影響導航系統性能，可能會給國家安全帶來不利影響，因此需要研究各導航系統的兼容性。

系統之間的兼容性指當多個導航信號在同一頻段同時工作時，導航信號之間的干擾對單獨存在導航信號的系統性能影響在可接受的指標之內，即其他導航信號不影響有用信號的性能。目前，國際上主要利用等效載噪比衰減量或譜分離系數來評估衛星導航信號的兼容性。通常譜分離系數可以表示為

(7)

式中：SX(f)和SI(f)分別為歸一化的有用信號和干擾信號的功率譜密度；KX,I為兩信號之間的功率譜密度分離度，即譜分離系數。等效載噪比衰減量與譜分離系數成正比關系[33-37]。由式(7)可知，譜分離系數越大，兩個信號頻譜的重疊部分越多，相互間的干擾也越嚴重。北斗B1C信號選擇了與GPS L1C和Galileo E1 OS信號相同的頻點，使三種信號具有高度的互操作性，而B1C信號采用的QMBOC的調制方式使其頻譜與采用的TMBOC和CBOC調制的另外兩種信號頻譜的譜分離系數較小，因此B1C信號同樣具有很高的兼容性，為差分定位、多頻組合理論等的實際應用提供了良好的基礎。

2.6 對接收性能的影響

北斗三代衛星導航系統采用新的信號體制，對于信號的測距精度、抗干擾和抗多徑能力都有所改善。但從信號的接收來看，新的信號體制也會帶來新的問題，需要改善地面段和用戶段的接收方法來提高北斗衛星導航系統的接收性能[38-39]。

一是多峰性問題。北斗B1C信號的數據和導頻信道分別采用BOC(1,1)和QMBOC(6,1,4/33)進行調制，其中QMBOC(6,1,4/33)可視為BOC(1,1)和BOC(6,1)的復合調制。由于BOC 調制信號的自相關函數存在多個副峰，信號在跟蹤過程中易發生誤鎖現象，由此導致跟蹤模糊的問題。

二是子碼符號翻轉問題。北斗信號采用了分層結構的擴頻碼，其中每個擴頻碼的子碼碼片覆蓋一個主碼周期。子碼的存在使信號的導頻信道在接收過程中出現符號翻轉問題，但不會影響數據信道。由于數據信道以與子碼相同的速率播發導航電文，因此符號翻轉問題也存在于數據信道中。

三是計算復雜度問題。北斗信號的擴頻碼主碼長度是傳統信號擴頻碼長度的10倍，在捕獲和跟蹤過程中，碼長的增加意味著更高的計算復雜度，硬件資源大量消耗。目前接收機采用的FPGA資源很難滿足這種計算量。

3 北斗衛星導航系統發展展望

北斗三代衛星導航系統目前已經基本建成并投入使用，北斗系統的未來發展與應用，必然會與通信技術、計算機技術、航空航天技術等相關領域的發展和突破息息相關[40-41]。可以預測，未來北斗衛星導航系統的發展有以下趨勢：

(1) 信號波形的設計需要在測距性能、兼容性和設備復雜度之間進行權衡。波形設計必將越來越靈活，也會越來越復雜。面對頻譜擁擠的現狀，可能會出現多電平、多相位的符號調制，在提高信號的測距精度的同時避免信號間譜峰的重疊干擾。

(2) 擴頻碼的設計需要在碼相關特性和捕獲性能之間進行權衡。而對于一些具有良好自互相關特性的擴頻碼結構而言，需要捕獲算法的進步來提高接收效率。

(3) 接收機技術的發展是適應北斗信號體制優勢、實現市場化應用的重要一步，對于新信號體制中存在的問題，如BOC調制帶來的多峰性問題、分層碼結構帶來的符號翻轉問題等，都需要從接收機層面改進傳統算法，從而提高信號的跟蹤精度，發揮新信號體制具備的優勢。

(4) 頻率結構設計需要在頻譜的已占用情況和系統的兼容性與互操作性之間進行綜合考慮。隨著無線電技術的發展，授權信號的載波頻段將會逐漸發展到S頻段和C頻段上來，以避免頻譜擁擠和兼容性問題，提高系統的安全性和穩健性。

另外，多系統的融合發展是未來北斗系統發展的必然趨勢，在與其他衛星導航系統兼容的基礎上，北斗系統會逐漸加強與移動通信、互聯網、物聯網等信息平臺的聯系，跟蹤5G、人工智能等新技術的發展，融入到國家定位、導航與授時(PNT)體系的建設中來。

4 結 束 語

新信號體制下的北斗系統的建成和投入使用會給衛星導航各領域的研究和應用帶來新一輪熱潮。北斗衛星導航系統采用的新信號體制既會使系統的測距精度、抗多徑和抗干擾能力得到提高，也會帶來各種問題，需要通過系統內各部分的協調配合來解決，已成為國內外競相研究的焦點。隨著GNSS技術的不斷發展和硬件水平的提高，北斗系統的信號體制結構必然會被不斷地改進和升級，衛星導航信號的潛在性能將會得到更好的發揮，其在系統建設、應用推廣和產業化中的重要地位也將不斷提升。