利用短波广播传输数据业务的应用探究

摘要：本文对当前利用短波广播进行数据传输的相关技术和试验情况进行了梳理，对未来利用短波广播开展大范围数据传输业务所面临的问题和发展前景进行了积极思考和展望。

关键词：短波广播;数据广播业务;低码率数据传输

中图分类号：TP391.41    文献标识码：A       文章编号：1007-9416（2020）06-0000-00

0引言

短波广播主要以天波传播为主，信号经电离层反射后，可传播到几百甚至几千公里之外，因而短波适于远距离传输，一般用作国际广播，不过在包括中国在内的一些国土面积较大的国家，短波广播也是国内广播覆盖的重要方式之一。短波广播自诞生以来一直都只是承担声音广播业务，随着现代信息技术的快速发展，利用短波广播开展数据形式的各类业务的广播服务成为了可能。

1短波广播开展数据业务传输的需要和基础

1.1传媒业态发展的必然需要

广播以声音传播为逻辑起点，随着数字化、信息化技术的进步，已经逐渐演变为“广播融媒体”，这就需要各类媒体传输手段突破原来声音业务的限制，尝试和开展更多形式、能够更好满足广大受众需求的广播业务。短波广播作为我国重要的广播电视基础设施，也要积极推动数字化进程，开展数字形式的各类业务的研究和试验工作，增强短波广播的融合能力，更好适应新时期传媒业态的发展要求。

1.2挖掘短波资源价值的迫切需求

短波广播被专家们普遍认为是大规模全球传输的最有效途径。相比其他地面无线广播方式，短波广播覆盖能力极强，单点发射就能实现一个或数个省的普遍覆盖。相较卫星广播方式，短波又具有成本低、调动灵活、抗损毁能力强等优势。目前短波主要还是用于模拟技术体制下的声音广播业务，极大地限制了自身的发展，只有通过技术升级，实现数据形式的各类业务的传输，才能挖掘出短波资源的巨大价值。

1.3数字广播技术奠定的技术基础

DRM（Digital Radio Mondiale）是目前国际通用的，支持短波频段的数字广播标准。短波广播采用数字广播技术以后，就具备了传输数据的基本能力。目前，印度是DRM数字广播部署规模最大的国家，覆盖了印度国内近6亿人口。我国近几年也开展了DRM短波数字广播的试验和测试工作，具有了一定的试验播出的能力。数字广播技术在全球范围越来越多的应用，为利用短波广播提供更多类型的数据广播奠定了坚实的技术基础。

2短波广播数据业务传输技术和试验情况

2.1短波广播数据业务传输技术

数字短波广播DRM标准中规定，DRM广播主业务信道可以传输一个或者多个数据广播业务。数据广播按照服务的目的和内容不同可以组成不同的数据应用。当某个业务全部都是数据广播时，其数据应用的类型可以在快速信息信道（FAC）中通过业务描述字标注[1]，目前标准化的应用类型有电子节目表（EPG），Journaline广播文本，交通信息服务TMC等[2]。

数据广播不是单一的一类业务，而是非音频业务的统称。数据广播业务可以是文件和突发的消息，也可以是实时传输的线性播放数据，如实时视频。不同的数据类型对信息的组织和传输时延提出不同的要求。

2.2 Journaline数字广播文本服务试验

Journaline是专为DRM等数字广播系统开发的数据传输技术标准，可以传输文本信息、新闻以及RSS（简易信息聚合）等内容。Journaline数据服务在印度的DRM数字广播服务中进行了试验，在印度当地，与新闻或其他节目同步播出的有翻译成100多种语言的文本信息，这些文本信息用来介绍正在播出的内容，可以使那些听不懂节目的旅行者，以及大量无法上网的印度人，都能及时了解最新情况。

2.3 Diveemo小尺寸视频传输试验

德国Fraunhofer IIS推出了专用于DRM数字广播小尺寸视频传输服务的Diveemo技术。并联合相关发射机和接收机厂商开展了Diveemo直播视频传输试验，实现了BBC新闻视频通过DRM数字短波广播通道的实时直播。Diveemo定位于通过短波经济高效地实现大范围的教育和信息视频的广播，用户可以通过便捷的移动接收设备获得小尺寸视频服务体验。视频流可以伴随一个或多个音频流，实现多语言支持。图1为Diveemo接收设备。

2.4美国国土安全部面向北极地区的数据传输试验

美国国土安全部2018年4月发布了通过DRM数字短波远距离传输数据信息的技术报告[3]，详细介绍了海岸警卫队的研究开发中心面向北极地区开展的短波数据广播试验，试验为期一年，利用单个DRM发射机向通信基础设施缺乏的北极地区提供航行安全信息。DRM数字短波从岸到船广播有关信息，实现了详细天气图、天气预报、冰川地图、导航信息、重要通知等信息的及时发送，为在北极地区进行航海活动的船舶提供进一步的安全保障。最终试验结果表明，短波广播是一种极其有效的，可低成本覆盖海洋等大面积区域的传输方式，并能实现航海安全信息等数据信息的有效传播。图2为试验中传输的天气预报信息。

2.5我国在短波数据传输方面的相关试验

我国是短波大国，一直以来都高度重视和密切关注短波技术的发展，相关播出机构和科研院校，在短波数字化以及短波数据传输等方面开展了大量的研究和试验工作。比如，通过优化信道编码大幅提升了DRM数字短波的传输能力，实现了低码率监控视频的实时传输。利用圖像压缩技术，提高视频图像编码的效率，压缩比达到300：1，在16Kb/s 的短波信道中实现了一定尺寸视频的实时传输 [4]。这些试验结果为利用短波开展视频等多媒体信息的大范围广播提供了充分的试验依据。

4短波广播数据业务传输面临的主要技术瓶颈

4.1短波广播的数据传输能力较弱

在现有的DRM数字广播标准中，短波广播可以选择多种带宽模式，最大带宽为20kHz，经过试验测试，在20kHz带宽播出模式下，实际数据传输码率只能达到最大的45kbps左右，这个码率可以适用于声音、文本、图片以及极低码率视频信息的传输，但对于其他大码率数据业务，特别是对实时性要求较高的业务，就很难满足实际应用要求，对数字短波业务的扩展造成了极大的技术制约。

4.2短波广播的接收稳定性较差

短波广播通过电离层反射的天波形式传播。由于电离层随着四季和昼夜的交替都会产生相应的变化，影响电波的反射，因此天波传播稳定性较差。在模拟播出时，主要体现为声音忽高忽低，主观收听效果差，升级为数字播出后，得益于数字广播的各类保护纠错技术，业务接收的稳定性和主观效果明显提升，但在反射电波波动较大时，也会出现业务间歇性中断的现象。接收稳定性的提升也是短波数据广播发展需要解决的重要问题。

4.3短波广播数据业务应用场景有待拓展

在城市区域内，有多种能实现较高质量声音和图像等多媒体信息传输的手段，而数字短波广播传输能力相对较弱，更加适合于远距离大范围的低码率数据广播覆盖。因此，短波数据广播极有可能在应对城市以外区域的大范围普遍数据服务需求时，或者是在一些突发应急的特殊情况下，才能发挥其他技术手段不可替代的重要作用。积极开展针对短波数据业务应用场景的研究和相关试验工作，也将极大地促进数字短波的未来发展。

短波广播数据业务的发展面临着诸多问题和挑战，不过在已有数字广播技术和大量试验成果的基础上，通过优化编码和升级接收技术等方式还可以进一步提升短波传输能力和接收稳定性，充分发挥短波数字广播的资源价值，促进短波广播数据业务应用领域的逐步拓展。

5结语

综上所述，随着短波数字广播技术的不断发展和应用规模的逐步扩大，短波数据业务传输也有了较为成熟的技术，很多国家也开展了相关的试验工作和实际应用。依照当前标准的数字短波广播的数据业务综合传输能力还相对较弱，在一定程度上限制了数字短波广播的融合发展和应用创新。但随着相关技术的不断升级和标准体系的不断优化，相信数字短波广播可以逐渐承载更多形式多样、内容丰富的数据业务，使短波这种传统的广播资源，在更为广阔的应用领域中发挥更加重要的作用。

参考文献

[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] 王晓日，慕晓冬，柯冰，等.低比特率远程监控视频压缩编码方法[J].价值工程，2013，32（26）：179-180.

收稿日期：2020-04-30

作者簡介：张轩（1982—），男，山西忻州人，硕士研究生，高级工程师，研究方向：广播电视技术。