利用短波廣播傳輸數據業務的應用探究

摘要：本文對當前利用短波廣播進行數據傳輸的相關技術和試驗情況進行了梳理，對未來利用短波廣播開展大范圍數據傳輸業務所面臨的問題和發展前景進行了積極思考和展望。

關鍵詞：短波廣播;數據廣播業務;低碼率數據傳輸

中圖分類號：TP391.41 ? ?文獻標識碼：A ? ? ? 文章編號：1007-9416（2020）06-0000-00

0引言

短波廣播主要以天波傳播為主，信號經電離層反射后，可傳播到幾百甚至幾千公里之外，因而短波適于遠距離傳輸，一般用作國際廣播，不過在包括中國在內的一些國土面積較大的國家，短波廣播也是國內廣播覆蓋的重要方式之一。短波廣播自誕生以來一直都只是承擔聲音廣播業務，隨著現代信息技術的快速發展，利用短波廣播開展數據形式的各類業務的廣播服務成為了可能。

1短波廣播開展數據業務傳輸的需要和基礎

1.1傳媒業態發展的必然需要

廣播以聲音傳播為邏輯起點，隨著數字化、信息化技術的進步，已經逐漸演變為“廣播融媒體”，這就需要各類媒體傳輸手段突破原來聲音業務的限制，嘗試和開展更多形式、能夠更好滿足廣大受眾需求的廣播業務。短波廣播作為我國重要的廣播電視基礎設施，也要積極推動數字化進程，開展數字形式的各類業務的研究和試驗工作，增強短波廣播的融合能力，更好適應新時期傳媒業態的發展要求。

1.2挖掘短波資源價值的迫切需求

短波廣播被專家們普遍認為是大規模全球傳輸的最有效途徑。相比其他地面無線廣播方式，短波廣播覆蓋能力極強，單點發射就能實現一個或數個省的普遍覆蓋。相較衛星廣播方式，短波又具有成本低、調動靈活、抗損毀能力強等優勢。目前短波主要還是用于模擬技術體制下的聲音廣播業務，極大地限制了自身的發展，只有通過技術升級，實現數據形式的各類業務的傳輸，才能挖掘出短波資源的巨大價值。

1.3數字廣播技術奠定的技術基礎

DRM（Digital Radio Mondiale）是目前國際通用的，支持短波頻段的數字廣播標準。短波廣播采用數字廣播技術以后，就具備了傳輸數據的基本能力。目前，印度是DRM數字廣播部署規模最大的國家，覆蓋了印度國內近6億人口。我國近幾年也開展了DRM短波數字廣播的試驗和測試工作，具有了一定的試驗播出的能力。數字廣播技術在全球范圍越來越多的應用，為利用短波廣播提供更多類型的數據廣播奠定了堅實的技術基礎。

2短波廣播數據業務傳輸技術和試驗情況

2.1短波廣播數據業務傳輸技術

數字短波廣播DRM標準中規定，DRM廣播主業務信道可以傳輸一個或者多個數據廣播業務。數據廣播按照服務的目的和內容不同可以組成不同的數據應用。當某個業務全部都是數據廣播時，其數據應用的類型可以在快速信息信道（FAC）中通過業務描述字標注[1]，目前標準化的應用類型有電子節目表（EPG），Journaline廣播文本，交通信息服務TMC等[2]。

數據廣播不是單一的一類業務，而是非音頻業務的統稱。數據廣播業務可以是文件和突發的消息，也可以是實時傳輸的線性播放數據，如實時視頻。不同的數據類型對信息的組織和傳輸時延提出不同的要求。

2.2 Journaline數字廣播文本服務試驗

Journaline是專為DRM等數字廣播系統開發的數據傳輸技術標準，可以傳輸文本信息、新聞以及RSS（簡易信息聚合）等內容。Journaline數據服務在印度的DRM數字廣播服務中進行了試驗，在印度當地，與新聞或其他節目同步播出的有翻譯成100多種語言的文本信息，這些文本信息用來介紹正在播出的內容，可以使那些聽不懂節目的旅行者，以及大量無法上網的印度人，都能及時了解最新情況。

2.3 Diveemo小尺寸視頻傳輸試驗

德國Fraunhofer IIS推出了專用于DRM數字廣播小尺寸視頻傳輸服務的Diveemo技術。并聯合相關發射機和接收機廠商開展了Diveemo直播視頻傳輸試驗，實現了BBC新聞視頻通過DRM數字短波廣播通道的實時直播。Diveemo定位于通過短波經濟高效地實現大范圍的教育和信息視頻的廣播，用戶可以通過便捷的移動接收設備獲得小尺寸視頻服務體驗。視頻流可以伴隨一個或多個音頻流，實現多語言支持。圖1為Diveemo接收設備。

2.4美國國土安全部面向北極地區的數據傳輸試驗

美國國土安全部2018年4月發布了通過DRM數字短波遠距離傳輸數據信息的技術報告[3]，詳細介紹了海岸警衛隊的研究開發中心面向北極地區開展的短波數據廣播試驗，試驗為期一年，利用單個DRM發射機向通信基礎設施缺乏的北極地區提供航行安全信息。DRM數字短波從岸到船廣播有關信息，實現了詳細天氣圖、天氣預報、冰川地圖、導航信息、重要通知等信息的及時發送，為在北極地區進行航?；顒拥拇疤峁┻M一步的安全保障。最終試驗結果表明，短波廣播是一種極其有效的，可低成本覆蓋海洋等大面積區域的傳輸方式，并能實現航海安全信息等數據信息的有效傳播。圖2為試驗中傳輸的天氣預報信息。

2.5我國在短波數據傳輸方面的相關試驗

我國是短波大國，一直以來都高度重視和密切關注短波技術的發展，相關播出機構和科研院校，在短波數字化以及短波數據傳輸等方面開展了大量的研究和試驗工作。比如，通過優化信道編碼大幅提升了DRM數字短波的傳輸能力，實現了低碼率監控視頻的實時傳輸。利用圖像壓縮技術，提高視頻圖像編碼的效率，壓縮比達到300：1，在16Kb/s 的短波信道中實現了一定尺寸視頻的實時傳輸 [4]。這些試驗結果為利用短波開展視頻等多媒體信息的大范圍廣播提供了充分的試驗依據。

4短波廣播數據業務傳輸面臨的主要技術瓶頸

4.1短波廣播的數據傳輸能力較弱

在現有的DRM數字廣播標準中，短波廣播可以選擇多種帶寬模式，最大帶寬為20kHz，經過試驗測試，在20kHz帶寬播出模式下，實際數據傳輸碼率只能達到最大的45kbps左右，這個碼率可以適用于聲音、文本、圖片以及極低碼率視頻信息的傳輸，但對于其他大碼率數據業務，特別是對實時性要求較高的業務，就很難滿足實際應用要求，對數字短波業務的擴展造成了極大的技術制約。

4.2短波廣播的接收穩定性較差

短波廣播通過電離層反射的天波形式傳播。由于電離層隨著四季和晝夜的交替都會產生相應的變化，影響電波的反射，因此天波傳播穩定性較差。在模擬播出時，主要體現為聲音忽高忽低，主觀收聽效果差，升級為數字播出后，得益于數字廣播的各類保護糾錯技術，業務接收的穩定性和主觀效果明顯提升，但在反射電波波動較大時，也會出現業務間歇性中斷的現象。接收穩定性的提升也是短波數據廣播發展需要解決的重要問題。

4.3短波廣播數據業務應用場景有待拓展

在城市區域內，有多種能實現較高質量聲音和圖像等多媒體信息傳輸的手段，而數字短波廣播傳輸能力相對較弱，更加適合于遠距離大范圍的低碼率數據廣播覆蓋。因此，短波數據廣播極有可能在應對城市以外區域的大范圍普遍數據服務需求時，或者是在一些突發應急的特殊情況下，才能發揮其他技術手段不可替代的重要作用。積極開展針對短波數據業務應用場景的研究和相關試驗工作，也將極大地促進數字短波的未來發展。

短波廣播數據業務的發展面臨著諸多問題和挑戰，不過在已有數字廣播技術和大量試驗成果的基礎上，通過優化編碼和升級接收技術等方式還可以進一步提升短波傳輸能力和接收穩定性，充分發揮短波數字廣播的資源價值，促進短波廣播數據業務應用領域的逐步拓展。

5結語

綜上所述，隨著短波數字廣播技術的不斷發展和應用規模的逐步擴大，短波數據業務傳輸也有了較為成熟的技術，很多國家也開展了相關的試驗工作和實際應用。依照當前標準的數字短波廣播的數據業務綜合傳輸能力還相對較弱，在一定程度上限制了數字短波廣播的融合發展和應用創新。但隨著相關技術的不斷升級和標準體系的不斷優化，相信數字短波廣播可以逐漸承載更多形式多樣、內容豐富的數據業務，使短波這種傳統的廣播資源，在更為廣闊的應用領域中發揮更加重要的作用。

參考文獻

[1] ETSI/TS 101-968.Digital Radio Mondiale （DRM）[S].2009.

[2] ETSI/TS 101-756.Digital Audio Broadcasting （DAB）[S].2015.

[3] USCG Research and Development Center （RDC）.HF Digital Radio Mondiale （DRM） Broadcast Summary Report for Long Range Dissemination of ?Maritime Information[R].2018.

[4] 王曉日，慕曉冬，柯冰，等.低比特率遠程監控視頻壓縮編碼方法[J].價值工程，2013，32（26）：179-180.

收稿日期：2020-04-30

作者簡介：張軒（1982—），男，山西忻州人，碩士研究生，高級工程師，研究方向：廣播電視技術。