北斗接口文件.pdf

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北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件公开服务信号（2.1版）中国卫星导航系统管理办公室二一六年十一月2016中国卫星导航系统管理办公室BDS-SIS-ICD-2.12016-11I目录1声明.12文件范畴.13北斗系统概述.13.1空间星座.13.2坐标系统.23.3时间系统.24信号规范.34.1信号结构.34.2信号特性.44.2.1载波频率.44.2.2调制方式.44.2.3极化方式.44.2.4载波相位噪声.54.2.5用户接收信号电平.54.2.6信号复用方式.54.2.7卫星信号工作带宽及带外抑制.54.2.8杂散.64.2.9信号相关性.64.2.10星上设备时延差.64.3测距码特性.62016中国卫星导航系统管理办公室BDS-SIS-ICD-2.12016-11II5导航电文.95.1导航电文概述.95.1.1导航电文划分.95.1.2导航电文信息类别及播发特点.95.1.3导航电文数据码纠错编码方式.125.2D1导航电文.155.2.1D1导航电文上调制的二次编码.155.2.2D1导航电文帧结构.165.2.3D1导航电文详细结构编排.175.2.4D1导航电文内容和算法.215.3D2导航电文.405.3.1D2导航电文帧结构.405.3.2D2导航电文详细结构编排.415.3.3D2导航电文内容和算法.646缩略语.732016中国卫星导航系统管理办公室BDS-SIS-ICD-2.12016-1111声明声明北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件（以下简称ICD）由中国卫星导航系统管理办公室发布，中国卫星导航系统管理办公室对本文件保留最终解释权。

2文件范畴文件范畴本ICD定义了北斗卫星导航系统空间星座和用户终端之间公开服务信号B1I和B2I的相关内容。

其中，B2I信号将随着全球系统建设逐步被性能更优的信号取代。

3北斗系统概述北斗系统概述3.1空间星座空间星座北斗卫星导航系统简称北斗系统，英文缩写为BDS，其空间星座由5颗地球静止轨道（GEO）卫星、27颗中圆地球轨道（MEO）卫星和3颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星组成。

GEO卫星轨道高度35786千米，分别定点于东经58.75度、80度、110.5度、140度和160度；MEO卫星轨道高度21528千米，轨道倾角55度；IGSO卫星轨道高度35786千米，轨道倾角55度。

2016中国卫星导航系统管理办公室BDS-SIS-ICD-2.12016-1123.2坐标系统坐标系统北斗系统采用2000中国大地坐标系（CGCS2000）。

CGCS2000大地坐标系的定义如下：

原点位于地球质心；Z轴指向国际地球自转服务组织（IERS）定义的参考极（IRP）方向；X轴为IERS定义的参考子午面（IRM）与通过原点且同Z轴正交的赤道面的交线；Y轴与Z、X轴构成右手直角坐标系。

CGCS2000原点也用作CGCS2000椭球的几何中心，Z轴用作该旋转椭球的旋转轴。

CGCS2000参考椭球定义的基本常数为：

长半轴：

a=6378137.0m地球（包含大气层）引力常数：

=3.9860044181014m3/s2扁率：

f=1/298.257222101地球自转角速度：

e=7.292115010-5rad/s3.3时间系统时间系统北斗系统的时间基准为北斗时（BDT）。

BDT采用国际单位制（SI）秒为基本单位连续累计，不闰秒，起始历元为2006年1月1日协调世界时（UTC）00时00分00秒，采用周和周内秒计数。

BDT通过UTC（NTSC）与国际UTC建立联系，BDT与UTC的偏差保持在100纳秒以内（模1秒）。

BDT与UTC之间的闰秒信息在导航电文中播报。

2016中国卫星导航系统管理办公室BDS-SIS-ICD-2.12016-1134信号规范信号规范4.1信号结构信号结构B1、B2信号由I、Q两个支路的“测距码+导航电文”正交调制在载波上构成。

B1、B2信号表达式分别如下：

）tfsin（2（t）D（t）CA）tf2cos（t）D（t）CAtSjQB11jQB1jQB1QB1jB1I1jB1IjB1IB1Ij1B（）（）tfsin（2（t）D（t）CA）tf2cos（t）D（t）CAtSjQB22jQB2jQB2QB2jB2I2jB2IjB2IB2Ij2B（）（式中：

上角标j：

表示卫星编号；AB1I：

表示B1I信号振幅；AB2I：

表示B2I信号振幅；AB1Q：

表示B1Q信号振幅；AB2Q：

表示B2Q信号振幅；CB1I：

表示B1I信号测距码；CB2I：

表示B2I信号测距码；CB1Q：

表示B1Q信号测距码；CB2Q：

表示B2Q信号测距码；DB1I：

表示调制在B1I测距码上的数据码；DB2I：

表示调制在B2I测距码上的数据码；DB1Q：

表示调制在B1Q测距码上的数据码；DB2Q：

表示调制在B2Q测距码上的数据码；f1：

表示B1信号载波频率；2016中国卫星导航系统管理办公室BDS-SIS-ICD-2.12016-114f2：

表示B2信号载波频率；B1I：

表示B1I信号载波初相；B2I：

表示B2I信号载波初相；B1Q：

表示B1Q信号载波初相；B2Q：

表示B2Q信号载波初相。

4.2信号特性信号特性4.2.1载波频率载波频率B1I信号和B2I信号的载波频率在卫星上由共同的基准时钟源产生。

其中，B1I信号的标称载波频率为1561.098MHz，B2I信号的标称载波频率为1207.140MHz。

4.2.2调制方式调制方式卫星发射信号采用正交相移键控（QPSK）调制。

4.2.3极化方式极化方式卫星发射信号为右旋圆极化（RHCP）。

天线轴比如表4-1所示。

表4-1卫星天线轴比卫星类型天线轴比GEO天线轴比小于2.9dB，范围：

10。

MEO天线轴比小于2.9dB，范围：

15。

IGSO天线轴比小于2.9dB，范围：

10。

2016中国卫星导航系统管理办公室BDS-SIS-ICD-2.12016-1154.2.4载波相位噪声载波相位噪声未调制载波的相位噪声功率谱密度指标（单边带）如下：

-60dBc/Hzf010Hz-75dBc/Hzf0100Hz-80dBc/Hzf01kHz-85dBc/Hzf010kHz-95dBc/Hzf0100kHz其中，f0指B1I信号或B2I信号的载波频率。

4.2.5用户接收信号电平用户接收信号电平当卫星仰角大于5度，在地球表面附近的接收机右旋圆极化天线为0dB增益时，卫星发射的导航信号到达接收机天线输出端的I支路最小保证电平为-163dBW。

4.2.6信号复用方式信号复用方式信号复用方式为码分多址（CDMA）。

4.2.7卫星信号工作带宽及带外抑制卫星信号工作带宽及带外抑制

（1）工作带宽（1dB）：

4.092MHz（以B1I信号载波频率为中心）；20.46MHz（以B2I信号载波频率为中心）。

工作带宽（3dB）：

16MHz（以B1I信号载波频率为中心）；36MHz（以B2I信号载波频率为中心）。

2016中国卫星导航系统管理办公室BDS-SIS-ICD-2.12016-116

（2）带外抑制：

15dB，f030MHz。

f0指B1I信号或B2I信号的载波频率。

4.2.8杂散杂散卫星信号工作带宽（1dB）内，带内杂波与未调制载波相比至少抑制50dB。

4.2.9信号相关性信号相关性

（1）B1、B2信号I、Q支路的4路测距码相位差（包含发射通道时延差）随机抖动小于1纳秒

（1）。

（2）B1I、B2I信号载波与其载波上所调制的测距码间起始相位差随机抖动小于3

（1）（相对于载波）。

（3）I、Q支路载波相位调制正交性小于5

（1）。

4.2.10星上设备时延差星上设备时延差星上设备时延指从卫星的时间基准到发射天线相位中心的时延。

基准设备时延含在导航电文的钟差参数a0中，不确定度小于0.5纳秒

（1）。

B1I、B2I信号的设备时延与基准设备时延的差值分别由导航电文中的TGD1和TGD2表示，其不确定度小于1纳秒

（1）。

4.3测距码特性测距码特性B1I和B2I信号测距码（以下简称CB1I码和CB2I码）的码速率为2.046Mcps，码长为2046。

2016中国卫星导航系统管理办公室BDS-SIS-ICD-2.12016-117CB1I码和CB2I码均由两个线性序列G1和G2模二加产生平衡Gold码后截短1码片生成。

G1和G2序列分别由两个11级线性移位寄存器生成，其生成多项式为：

G1（X）=1+X+X7+X8+X9+X10+X11G2（X）=1+X+X2+X3+X4+X5+X8+X9+X11G1和G2的初始相位为：

G1序列初始相位：

01010101010G2序列初始相位：

01010101010CB1I码和CB2I码发生器如图4-1所示。

图4-1CB1I码和CB2I码发生器示意图通过对产生G2序列的移位寄存器不同抽头的模二加可以实现G2序列相位的不同偏移，与G1序列模二加后可生成不同卫星的测距码。

G2序列相位分配如表4-2所示。

2016中国卫星导航系统管理办公室BDS-SIS-ICD-2.12016-118表4-2G2序列相位分配编号卫星类型测距码编号G2序列相位分配1GEO卫星1132GEO卫星2143GEO卫星3154GEO卫星4165GEO卫星5186MEO/IGSO卫星6197MEO/IGSO卫星71108MEO/IGSO卫星81119MEO/IGSO卫星92710MEO/IGSO卫星103411MEO/IGSO卫星113512MEO/IGSO卫星123613MEO/IGSO卫星133814MEO/IGSO卫星143915MEO/IGSO卫星1531016MEO/IGSO卫星1631117MEO/IGSO卫星174518MEO/IGSO卫星184619MEO/IGSO卫星194820MEO/IGSO卫星204921MEO/IGSO卫星2141022MEO/IGSO卫星2241123MEO/IGSO卫星235624MEO/IGSO卫星245825MEO/IGSO卫星255926MEO/IGSO卫星2651027MEO/IGSO卫星2751128MEO/IGSO卫星286829MEO/IGSO卫星296930MEO/IGSO卫星306102016中国卫星导航系统管理办公室BDS-SIS-ICD-2.12016-119续表4-2G2序列相位分配编号卫星类型测距码编号G2序列相位分配31MEO/IGSO卫星3161132MEO/IGSO卫星328933MEO/IGSO卫星3381034MEO/IGSO卫星3481135MEO/IGSO卫星3591036MEO/IGSO卫星3691137MEO/IGSO卫星3710115导航电文导航电文5.1导航电文概述导航电文概述5.1.1导航电文划分导航电文划分根据速率和结构不同，导航电文分为D1导航电文和D2导航电文。

D1导航电文速率为50bps，并调制有速率为1kbps的二次编码，内容包含基本导航信息（本卫星基本导航信息、全部卫星历书信息、与其它系统时间同步信息）；D2导航电文速率为500bps，内容包含基本导航信息和增强服务信息（北斗系统的差分及完好性信息和格网点电离层信息）。

MEO/IGSO卫星的B1I和B2I信号播发D1导航电文，GEO卫星的B1I和B2I信号播发D2导航电文。

5.1.2导航电文信息类别及播发特点导航电文信息类别及播发特点导航电文中基本导航信息和增强服务信息的类别及播发特点见表5-1，其中电文的具体格式编排、详细内容及算法说明见后续章节内容。

2016中国卫星导航系统管理办公室BDS-SIS-ICD-2.12016-1110表5-1D1、D2导航电文信息类别及播发特点电文信息类别比特数播发特点帧同步码（Pre）11每子帧重复一次。

基本导航信息，所有卫星都播发子帧计数（FraID）3周内秒计数（SOW）20本卫星基本导航信息整周计数（WN）13D1:

在子帧1、2、3中播发，30秒重复周期。

D2:

在子帧1页面110的前5个字中播发，30秒重复周期。

更新周期:

1小时。

用户距离精度指数（URAI）4卫星自主健康标识（SatH1）1星上设备时延差（TGD1,TGD2）20时钟数据龄期（AODC）5钟差参数（toc,a0,a1,a2）74星历数据龄期（AODE）5星历参数（toe,A,e,n,M0,0,i0,IDOT,Cuc,Cus,Crc,Crs,Cic,Cis）371电离层模型参数（n,n,n=03）64页面编号（Pnum）7D1:

在第4和第5子帧中播发。

D2:

在第5子帧中播发。

历书信息历书参数（toa,A,e,M0,0,i,a0,a1）176D1:

在子帧4页面124、子帧5页面16中播发，12分钟重复周期。

D2:

在子帧5页面3760、95100中播发，6分钟重复周期。

更新周期:

小于7天。

历书周计数（WNa）8D1:

在子帧5页面78中播发，12分钟重复周期。

D2:

在子帧5页面3536中播发，6分钟重复周期。

更新周期:

小于7天。

卫星健康信息（Heai,i=130）9302016中国卫星导航系统管理办公室BDS-SIS-ICD-2.12016-1111续表5-1D1、D2导航电文信息类别及播发特点电文信息类别比特数播发特点与其它系统时间同步信息与UTC时间同步参数（A0UTC,A1UTC,tLS,tLSF,WNLSF,DN）88D1:

在子帧5页面910中播发，12分钟重复周期。

D2:

在子帧5页面101102中播发，6分钟重复周期。

更新周期:

小于7天。

基本导航信息，所有卫星都播发与GPS时间同步参数（A0GPS,A1GPS）30与Galileo时间同步参数（A0Gal,A1Gal）30与GLONASS时间同步参数（A0GLO,A1GLO）30基本导航信息页面编号（Pnum1）4D2:

在子帧1全部10个页面中播发。

完好性、差分信息、格网点电离层信息只由GEO卫星播发完好性及差分信息页面编号（Pnum2）4D2:

在子帧2全部6个页面中播发。

完好性及差分自主健康信息（SatH2）2D2:

在子帧2全部6个页面中播发。

更新周期:

3秒。

北斗完好性及差分信息卫星标识（BDIDi,i=130）130D2:

在子帧2全部6个页面中播发。

更新周期:

3秒。

北斗卫星完好性及差分信息用户差分距离误差指数（UDREIi,i=118）418D2:

在子帧2中播发。

更新周期:

3秒。

区域用户距离精度指数（RURAIi,i=118）418D2:

在子帧2、3中播发。

更新周期:

18秒。

等效钟差改正数（ti,i=118）1318格网点电离层信息电离层格网点垂直延迟（d）9320D2:

在子帧5页面113，6173中播发。

更新周期:

6分钟。

电离层格网点垂直延迟误差指数（GIVEI）43202016中国卫星导航系统管理办公室BDS-SIS-ICD-2.12016-11125.1.3导航电文数据码纠错编码方式导航电文数据码纠错编码方式导航电文采取BCH（15,11,1）码加交织方式进行纠错。

BCH码长为15比特，信息位为11比特，纠错能力为1比特，其生成多项式为g（X）=X4+X+1。

导航电文数据码按每11比特顺序分组，对需要交织的数据码先进行串/并变换，然后进行BCH（15,11,1）纠错编码，每两组BCH码，按1比特顺序进行并/串变换，组成30比特码长的交织码，其生成方式见图5-1。

图5-1导航电文纠错编码示意图BCH（15,11,1）编码框图如图5-2所示。

其中，4级移位寄存器的初始状态为全0，门1开，门2关，输入11比特信息组X，然后开始移位，信息组一路经或门输出，另一路进入g（X）除法电路，经11次移位后11比特信息组全部送入电路，此时移位寄存器内保留的即为校验位，最后门1关，门2开，再经过4次移位，将移位寄存器的校验位全部输出，与原先的11比特信息组成一个长为15比特BCH码。

门1开，门2关，送入下一个信息组重复上述过程。

2016中国卫星导航系统管理办公室BDS-SIS-ICD-2.12016-1113图5-2BCH（15,11,1）编码框图接收机接收到数据码信息后按每1比特顺序进行串/并变换，进行BCH（15,11,1）纠错译码，对交织部分按11比特顺序进行并/串变换，组成22比特信息码，其生成方式见下图5-3。

图5-3导航电文纠错译码示意图BCH（15,11,1）译码框图见图5-4，其中，初始时移位寄存器清零，BCH码组逐位输入到除法电路和15级纠错缓存器中，当BCH码的15位全部输入后，纠错信号ROM表利用除法电路的4级移位寄存器的状态D3、D2、D1、D0查表，得到15位纠错信号与15级纠错缓存器里的值模二加，最后输出纠错后的信息码组。

纠错信号的ROM表见表5-2。

2016中国卫星导航系统管理办公室BDS-SIS-ICD-2.12016-1114图5-4BCH（15,11,1）译码框图表5-2纠错信号的ROM表D3D2D1D015位纠错信号0000000000000000000000100000000000000100100000000000000100011000000000010000010000000000000010001010000001000000000110000000000100000011100001000000000010000000000000010001001100000000000000101000000100000000010110000000100000001100000000001000000110101000000000000011100001000000000001111001000000000000每两组BCH（15,11,1）码按比特交错方式组成30比特码长的交织码，30比特码长的交织码编码结构为：

2016中国卫星导航系统管理办公室BDS-SIS-ICD-2.12016-111511X12X21X22X111X112X11P12P21P22P31P32P41P42P其中：

jiX为信息位，i表示第i组BCH码，其值为1或2；j表示第i组BCH码中的第j个信息位，其值为111；miP为校验位，i表示第i组BCH码，其值为1或2；m表示第i组BCH码中的第m个校验位，其值为14。

5.2D1导航电文导航电文5.2.1D1导航电文上调制的二次编码导航电文上调制的二次编码D1导航电文上调制的二次编码是指在速率为50bps的D1导航电文上调制一个Neumann-Hoffman码（以下简称NH码）。

该NH码周期为1个导航信息位的宽度，NH码1比特宽度则与扩频码周期相同。

如图5-5所示，D1导航电文中一个信息位宽度为20毫秒，扩频码周期为1毫秒，因此采用20比特的NH码（0,0,0,0,0,1,0,0,1,1,0,1,0,1,0,0,1,1,1,0），码速率为1kbps，码宽为1毫秒，以模二加形式与扩频码和导航信息码同步调制。

图5-5二次编码示意图2016中国卫星导航系统管理办公室BDS-SIS-ICD-2.12016-11165.2.2D1导航电文帧结构导航电文帧结构D1导航电文由超帧、主帧和子帧组成。

每个超帧为36000比特，历时12分钟，每个超帧由24个主帧组成（24个页面）；每个主帧为1500比特，历时30秒，每个主帧由5个子帧组成；每个子帧为300比特，历时6秒，每个子帧由10个字组成；每个字为30比特，历时0.6秒。

每个字由导航电文数据及校验码两部分组成。

每个子帧第1个字的前15比特信息不进行纠错编码，后11比特信息采用BCH（15,11,1）方式进行纠错，信息位共有26比特；其它9个字均采用BCH（15,11,1）加交织方式进行纠错编码，信息位共有22比特（可参考5.1.3）。

D1导航电文帧结构如图5-6所示。

图5-6D1导航电文帧结构2016中国卫星导航系统管理办公室BDS-SIS-ICD-2.12016-11175.2.3D1导航电文详细结构编排导航电文详细结构编排D1导航电文包含有基本导航信息，包括：

本卫星基本导航信息（包括周内秒计数、整周计数、用户距离精度指数、卫星自主健康标识、电离层延迟模型改正参数、卫星星历参数及数据龄期、卫星钟差参数及数据龄期、星上设备时延差）、全部卫星历书及与其它系统时间同步信息（UTC、其它卫星导航系统）。

整个D1导航电文传送完毕需要12分钟。

D1导航电文主帧结构及信息内容如图5-7所示。

子帧1至子帧3播发基本导航信息；子帧4和子帧5的信息内容由24个页面分时发送，其中子帧4的页面124和子帧5的页面110播发全部卫星历书信息及与其它系统时间同步信息；子帧5的页面1124为预留页面。

图5-7D1导航电文主帧结构与信息内容D1导航电文各子帧格式的编排见图5-85-11。

2016中国卫星导航系统管理办公室BDS-SIS-ICD-2.12016-1118图5-8D1导航电文子帧1信息格式编排AA图5-9D1导航电文子帧2信息格式编排图5-10D1导航电文子帧3信息格式编排2016中国卫星导航系统管理办公室BDS-SIS-ICD-2.12016-1119ii00AA图5-11-1D1导航电文子帧4页面124和子帧5页面16信息格式编排图5-11-2D1导航电文子帧5页面7信息格式编排图5-11-3D1导航电文子帧5页面