摘要：本文對當(dāng)前利用短波廣播進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)南嚓P(guān)技術(shù)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(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)所面臨的問題和發(fā)展前景進行了積極思考和展望。

關(guān)鍵詞：短波廣播;數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù);低碼率數(shù)據(jù)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(jīng)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(nèi)的一些國土面積較大的國家，短波廣播也是國內(nèi)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(dān)聲音廣播業(yè)務(wù)，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，利用短波廣播開展數(shù)據(jù)形式的各類業(yè)務(wù)的廣播服務(wù)成為了可能。

1短波廣播開展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸?shù)男枰突A(chǔ)

1.1傳媒業(yè)態(tài)發(fā)展的必然需要

廣播以聲音傳播為邏輯起點，隨著數(shù)字化、信息化技術(shù)的進步，已經(jīng)逐漸演變?yōu)椤皬V播融媒體”，這就需要各類媒體傳輸手段突破原來聲音業(yè)務(wù)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(yè)務(wù)。短波廣播作為我國重要的廣播電視基礎(chǔ)設(shè)施，也要積極推動數(shù)字化進程，開展數(shù)字形式的各類業(yè)務(wù)的研究和試驗工作，增強短波廣播的融合能力，更好適應(yīng)新時期傳媒業(yè)態(tài)的發(fā)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(guī)模全球傳輸?shù)淖钣行緩健Ｏ啾绕渌孛鏌o線廣播方式，短波廣播覆蓋能力極強，單點發(fā)射就能實現(xiàn)一個或數(shù)個省的普遍覆蓋。相較衛(wèi)星廣播方式，短波又具有成本低、調(diào)動靈活、抗損毀能力強等優(yōu)勢。目前短波主要還是用于模擬技術(shù)體制下的聲音廣播業(yè)務(wù)，極大地限制了自身的發(fā)展，只有通過技術(shù)升級，實現(xiàn)數(shù)據(jù)形式的各類業(yè)務(wù)的傳輸，才能挖掘出短波資源的巨大價值。

1.3數(shù)字廣播技術(shù)奠定的技術(shù)基礎(chǔ)

DRM（Digital Radio Mondiale）是目前國際通用的，支持短波頻段的數(shù)字廣播標準。短波廣播采用數(shù)字廣播技術(shù)以后，就具備了傳輸數(shù)據(jù)的基本能力。目前，印度是DRM數(shù)字廣播部署規(guī)模最大的國家，覆蓋了印度國內(nèi)近6億人口。我國近幾年也開展了DRM短波數(shù)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(shù)字廣播技術(shù)在全球范圍越來越多的應(yīng)用，為利用短波廣播提供更多類型的數(shù)據(jù)廣播奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

2短波廣播數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸技術(shù)和試驗情況

2.1短波廣播數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸技術(shù)

數(shù)字短波廣播DRM標準中規(guī)定，DRM廣播主業(yè)務(wù)信道可以傳輸一個或者多個數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)廣播按照服務(wù)的目的和內(nèi)容不同可以組成不同的數(shù)據(jù)應(yīng)用。當(dāng)某個業(yè)務(wù)全部都是數(shù)據(jù)廣播時，其數(shù)據(jù)應(yīng)用的類型可以在快速信息信道（FAC）中通過業(yè)務(wù)描述字標注[1]，目前標準化的應(yīng)用類型有電子節(jié)目表（EPG），Journaline廣播文本，交通信息服務(wù)TMC等[2]。

數(shù)據(jù)廣播不是單一的一類業(yè)務(wù)，而是非音頻業(yè)務(wù)的統(tǒng)稱。數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù)可以是文件和突發(fā)的消息，也可以是實時傳輸?shù)木€性播放數(shù)據(jù)，如實時視頻。不同的數(shù)據(jù)類型對信息的組織和傳輸時延提出不同的要求。

2.2 Journaline數(shù)字廣播文本服務(wù)試驗

Journaline是專為DRM等數(shù)字廣播系統(tǒng)開發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)標準，可以傳輸文本信息、新聞以及RSS（簡易信息聚合）等內(nèi)容。Journaline數(shù)據(jù)服務(wù)在印度的DRM數(shù)字廣播服務(wù)中進行了試驗，在印度當(dāng)?shù)?，與新聞或其他節(jié)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(nèi)容，可以使那些聽不懂節(jié)目的旅行者，以及大量無法上網(wǎng)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(shù)字廣播小尺寸視頻傳輸服務(wù)的Diveemo技術(shù)。并聯(lián)合相關(guān)發(fā)射機和接收機廠商開展了Diveemo直播視頻傳輸試驗，實現(xiàn)了BBC新聞視頻通過DRM數(shù)字短波廣播通道的實時直播。Diveemo定位于通過短波經(jīng)濟高效地實現(xiàn)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(shè)備獲得小尺寸視頻服務(wù)體驗。視頻流可以伴隨一個或多個音頻流，實現(xiàn)多語言支持。圖1為Diveemo接收設(shè)備。

2.4美國國土安全部面向北極地區(qū)的數(shù)據(jù)傳輸試驗

美國國土安全部2018年4月發(fā)布了通過DRM數(shù)字短波遠距離傳輸數(shù)據(jù)信息的技術(shù)報告[3]，詳細介紹了海岸警衛(wèi)隊的研究開發(fā)中心面向北極地區(qū)開展的短波數(shù)據(jù)廣播試驗，試驗為期一年，利用單個DRM發(fā)射機向通信基礎(chǔ)設(shè)施缺乏的北極地區(qū)提供航行安全信息。DRM數(shù)字短波從岸到船廣播有關(guān)信息，實現(xiàn)了詳細天氣圖、天氣預(yù)報、冰川地圖、導(dǎo)航信息、重要通知等信息的及時發(fā)送，為在北極地區(qū)進行航?；顒拥拇疤峁┻M一步的安全保障。最終試驗結(jié)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(qū)域的傳輸方式，并能實現(xiàn)航海安全信息等數(shù)據(jù)信息的有效傳播。圖2為試驗中傳輸?shù)奶鞖忸A(yù)報信息。

2.5我國在短波數(shù)據(jù)傳輸方面的相關(guān)試驗

我國是短波大國，一直以來都高度重視和密切關(guān)注短波技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)播出機構(gòu)和科研院校，在短波數(shù)字化以及短波數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫骈_展了大量的研究和試驗工作。比如，通過優(yōu)化信道編碼大幅提升了DRM數(shù)字短波的傳輸能力，實現(xiàn)了低碼率監(jiān)控視頻的實時傳輸。利用圖像壓縮技術(shù)，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(xiàn)了一定尺寸視頻的實時傳輸 [4]。這些試驗結(jié)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(jù)。

4短波廣播數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸面臨的主要技術(shù)瓶頸

4.1短波廣播的數(shù)據(jù)傳輸能力較弱

在現(xiàn)有的DRM數(shù)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(jīng)過試驗測試，在20kHz帶寬播出模式下，實際數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，特別是對實時性要求較高的業(yè)務(wù)，就很難滿足實際應(yīng)用要求，對數(shù)字短波業(yè)務(wù)的擴展造成了極大的技術(shù)制約。

4.2短波廣播的接收穩(wěn)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(chǎn)生相應(yīng)的變化，影響電波的反射，因此天波傳播穩(wěn)定性較差。在模擬播出時，主要體現(xiàn)為聲音忽高忽低，主觀收聽效果差，升級為數(shù)字播出后，得益于數(shù)字廣播的各類保護糾錯技術(shù)，業(yè)務(wù)接收的穩(wěn)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(xiàn)業(yè)務(wù)間歇性中斷的現(xiàn)象。接收穩(wěn)定性的提升也是短波數(shù)據(jù)廣播發(fā)展需要解決的重要問題。

4.3短波廣播數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用場景有待拓展

在城市區(qū)域內(nèi)，有多種能實現(xiàn)較高質(zhì)量聲音和圖像等多媒體信息傳輸?shù)氖侄?，而?shù)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(shù)據(jù)廣播覆蓋。因此，短波數(shù)據(jù)廣播極有可能在應(yīng)對城市以外區(qū)域的大范圍普遍數(shù)據(jù)服務(wù)需求時，或者是在一些突發(fā)應(yīng)急的特殊情況下，才能發(fā)揮其他技術(shù)手段不可替代的重要作用。積極開展針對短波數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用場景的研究和相關(guān)試驗工作，也將極大地促進數(shù)字短波的未來發(fā)展。

短波廣播數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展面臨著諸多問題和挑戰(zhàn)，不過在已有數(shù)字廣播技術(shù)和大量試驗成果的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化編碼和升級接收技術(shù)等方式還可以進一步提升短波傳輸能力和接收穩(wěn)定性，充分發(fā)揮短波數(shù)字廣播的資源價值，促進短波廣播數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域的逐步拓展。

5結(jié)語

綜上所述，隨著短波數(shù)字廣播技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用規(guī)模的逐步擴大，短波數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸也有了較為成熟的技術(shù)，很多國家也開展了相關(guān)的試驗工作和實際應(yīng)用。依照當(dāng)前標準的數(shù)字短波廣播的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)綜合傳輸能力還相對較弱，在一定程度上限制了數(shù)字短波廣播的融合發(fā)展和應(yīng)用創(chuàng)新。但隨著相關(guān)技術(shù)的不斷升級和標準體系的不斷優(yōu)化，相信數(shù)字短波廣播可以逐漸承載更多形式多樣、內(nèi)容豐富的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，使短波這種傳統(tǒng)的廣播資源，在更為廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮更加重要的作用。

參考文獻

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[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(jiān)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(shù)。