一种运用在应急广播的RDS数据帧的封装设计

【本文献信息】黄耀明.一种运用在应急广播的RDS数据帧的封装设计[J].广播与电视技术，2018,Vol.45(9).一种运用在应急广播的

RDS数据帧的封装设计

黄耀明

（广西广播电视技术中心，广西 530022）

【摘 要】调频RDS广播是应急广播的一种重要方式，如何设计好调频应急广播运行技术方案对于应急广播的有效推广至关重要。本文介绍了一种运用在调频应急广播上的数据帧封装设计，是对调频应急广播实际应用的一个可行性建议。【关键词】应急广播，调频副载波，数据封装，单元校验 TN943.4 【文献标识码】 B 【DOI 10.16171/j.cnki.rtbe.2018009018【中图分类号】 编码】Design of RDS Data Frame Encapsulation for Emergency Broadcasting

Huang Yaoming

（Guangxi Radio and Television Technology Center, Guangxi 530022, China）

Abstract FM RDS broadcasting is an important way of emergency broadcasting. How to design an operation scheme of FM emergency

broadcasting is very important for the effective promotion of emergency broadcasting. This paper introduces a design of data frame encapsulation used in FM emergency broadcasting. It is feasible for practical application of FM emergency broadcasting.Keywords Emergency broadcasting, FM subcarrier, Data encapsulation, Element check

RDS的应急广播就是利用FM广播副载波携带应急广播指令

0 引言

应急广播是指当发生重大自然灾害、突发事件、公共卫生与社会安全等突发公共危机时，政府及相关部门通过广播方式向公众提供应急信息的一种应急手段，在第一时间把灾害消息或灾害可能造成的危害传递到民众手中，让人民群众在第一时间知道发生了什么事情，应该怎么撤离、避险，将生命财产损失降到最低。

调频广播建设早，技术成熟，覆盖面广，利用当前已有调频广播资源建立基于调频广播的应急广播体系对防灾预警、抢险救灾、发布公告、指导救援方面发挥巨大作用。

RDS 是由欧洲广播联盟（EBU）于1984年提出的技术标准，该技术充分利用了现有调频的带宽，不需要分配专门的带宽，57kHz的副载波信号叠加在调频节目频段上，接收机在接收音频信号的同时可收到数字信号。一般我们说的基于

数据的一种应急广播方式。RDS广播方案也是当前主流的调频应急广播技术方案。国家新闻出版广电总局广播科学研究院（以下均称为广科院）还发布了《调频副载波应急广播技术规范》的征求意见稿。

1 RDS数据帧的设计

1.1 RDS帧的数据结构

根据GB/T 15770-1995标准，RDS基带编码结构中最大单元称为“组”，每组包含4个各为26bit块，每块包含16bit信息字和10bit校验字。图1是标准中描述的基带编码结构。

每个数据帧由4个块 block组成，每个块由16bits信息位+10bits校验位组成。见表1。

RDS数据帧很短，数据传输效率较低，一条报文信息需要多个数据帧数据进行组合传输。在极限情况下，除去校验字，

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无线覆盖Wireless Coverage ︳

1.2 RDS数据帧传输与封装设计

1帧＝4块＝104位块1块2块3块4RDS传输有效码率较低，调频电波开路传输环境无法保障，低传输码率和高误码率导致业务报文传输的总体效率低下，为保障RDS信息传输的

校验字＋偏置字校验字＝10位1块＝26位信息字信息字＝16位mmmmmmmmmmmmmmmm1514131211109876543210可靠性和准确性，提高数据的传输效率和改善容错能力，一般采取冗余传输的策略来应对善丢包及误码的现象。

210c9ccccccccc876543即将待传输的报文信息切成小块在规定时间段内多次循环发送，让终端重复接收的方式来保证RDS数据的接收

图1󰀡󰀡RDS基带编码的结构表1󰀡󰀡数据帧结构BLOCK1󰀡󰀡A（2bytes）PI码BLOCK2󰀡󰀡B（2bytes）标识码BLOCK3󰀡󰀡C（2bytes）信息BLOCK4󰀡󰀡D（2bytes）信息质量，为之设计的RDS数据封装和传输方案思路见图2。

1.3 RDS数据的收发流程

先将一条完整的业务报文拆分成若干个等长的小单元数据，并给这些单元数据加上用于报文重组的必要标识信息，然后根据每个组合后的单元数据生成对应的校验字段，并将

RDS数据每秒有效载荷传输不过92字节，且按照原标准，每个RDS帧可封装传输8个字节的信息，前两个块为固定开销，有效信息仅为4字节。除去必要的标示位和用于重组数据报文的字节，传输有效载荷还会进一步大幅降低。

综上，为提高数据传输效率，满足应急广播需求，我们不考虑沿用原标准，将4个块重新进行定义，将8字节信息字全部用于应急广播业务。

校验字段附在单元尾部作为传输帧的一部分。封装完后每一个单元数据的长度正好为8字节，即一个RDS数据帧的有效载荷。当我们要传输一段业务报文时，我们将报文按上述方式封装成若干个RDS数据帧后，并进行顺序循环发送。

当终端接收到一个RDS数据帧时，首先进行根据帧尾部的校验字段进校验。如校验通过后将根据头部的标识存入相应的储存区等待重组；如校验不通过则说明传输过程产生误码，丢掉改数据帧，等待下一次循环重新接受该标识数据。

原始业务报文数据单元1数据单元2……数据单元N-1数据单元N标识信息数据单元1标识信息数据单元2……标识信息数据单元N-1标识信息数据单元N标识信息数据单元1校验标识信息数据单元2校验……标识信息数据单元N-1校验标识信息数据单元N校验RDS数据帧1RDS数据帧2……RDS数据帧N-1RDS数据帧N依次循环发送图2 󰀡业务数据的RDS封装设计思路广播与电视技术 〔2018 年·第45卷·第9期〕

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无线覆盖 ︳ Wireless Coverage

接收过程中存储校验正确的RDS帧，

单个帧数据CRC8校验和单个帧数据CRC8校验和数据来源级别数据报数据报当前帧ID总帧数序号4个字节信息数据或填充抛弃校验错误的RDS帧。终端根据单元标识信息数据判断该组报文所有单元是否完整接收，当所有单元数据接收完

帧N(调频副载波指令)至字节7字节4 字节1字节82~0bit7~3bit字节2字节3B0B1B2B3毕，终端将对存储区内的RDS帧数据重组，还原出原始报文，完成一个业务报文的传输。

1.4 帧封装设计的特点

因为对每个数据帧单元单独进行校验，当个别帧出现校验失败时，也会保留该轮正确接收的成果，在下一传输周期只需期待上一周期接收错误的那几帧正确传输即可；即使在误码率较高的

4个字节信息数据或填充RDS应急广播数据报帧2(调频副载波指令)B2差的接收环境下保障RDS数据的接收，相当于增加了调频RDS广播的覆盖范围，相对提高了数据传输系统的可靠性。

至字节7字节4 B3数字证书编号业务数据内容目标区域个数数据报长度数据类型目标区域编码数字签名图3󰀡󰀡应急广播调频副载波传输协议设计

2 RDS帧封装设计的应用

2.1应急广播RDS协议设计

在具体项目的RDS协议设计中，我们参照上文描述的设计思路，同时参照了广科院的《调频副载波应急广播技

数据报数据报当前帧ID总帧数序号字节2字节3字节17~3bit2~0bit数据来源级别单个帧数据CRC8校验和控制指令封装方式，对RDS帧的封装

字节4 至字节7帧1(调频副载波指令)图3是针对我应急广播项目中调频副载波传输协议进行的RDS数据封装设计。每帧的前3字节对原业务数据报文标识进行描述，紧接着是4个字节有效信息，承载着原文数据。最后1个字节是CRC校验码，对该RDS数据帧的前7字节进行校验。每帧的有效载荷为4字节，如原文长度不是4字节的倍数，则在尾帧的4字节信息端内填入3个或2个或1个填充字节，填充直接为0x00。

B0字节1图4是广科院在《调频副载波应急广播技术规范》（征求意见稿）中设计数据报RDS封装结构图，两种设计主要区别在于每帧尾字节是否有CRC校验。在广科院版本中，没

2~0bit数据来源级别数据报数据报当前帧ID总帧数序号7~3bit字节2字节34个字节信息数据或填充方式进行了修改。

B1B2B3字节8术规范》对通过RDS传输的应急广播

有对帧数据进行校验，只是对整个数据报文包括填充字进行CRC16校验；每帧的有效载荷为5字节，比我方案多一个字节。虽然传输效率较高，由于只对全文进行校验，如校验失败需

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511872*N可变长度48B0B1512文的接收成功率上升。该设计可以在较

字节8情况下，每一周期的数据重传都会使原

CRC1616 无线覆盖Wireless Coverage ︳

首 帧数据来源级别3数据报ID5数据报总帧数8当前序号8五个字节信息数据数据来......源级别3数据报ID5中间帧数据报总帧数8当前序号8五个字节信息数据数据来......源级别3数据报ID5数据报总帧数8尾 帧当前序号8三个字节信息数据或填充24整个数据报文crc16校验和164040重定义PI码BlockB～BlockD重定义PI码BlockB～BlockD重定义PI码BlockB～BlockD图4󰀡󰀡《调频副载波应急广播技术规范》中描述的RDS帧封装设计表2󰀡󰀡数据接收计数表音源FM-RDS调制器99 MHz接收电平（dBuV）SNR（dB）42〜45报文数据发送次数302377301376300373297370298374广科院方案报文接收次数自订方案报文接收次数283RDS数据生成器射频衰减器RDS接收终端56󰀡42〜4538〜394638〜3935〜3642󰀡35〜3631〜3319814279410322242358266报文计数程序分配器上位机软件端场强仪图5󰀡󰀡RDS数据接收测试设备组成框图

39󰀡31〜3329〜313729〜31要期待下一个周期的全报文的正确重传，所以我们认为该方案在传输可靠性上稍有不足，特别在长报文的多帧数据传输以及接收环境较差的情况下，有接收成功率大幅度降低的风险。

个重复传输周期内，仍然可以还原41次原始报文。

2.2设计方案测试对比

为了验证自己的设计是否理论上的优点，我搭建了一个测试环境，进行调频RDS数据接收测试。对不同接收条件下，RDS接收终端在同样时间内接收到的正确报文数量进行一个记录。测试结果仅作为一个数据参考。测试框图见图5，通过调节射频衰减器模拟不同接收电平的环境。

待发送的原报文长度为20字节，RDS单元数据帧为200ms更新一次，每一组测试循环发送持续时间为2分半。

从表2可看出，广科院方案在发送速率上有优势，规定时间内能发送更多的数据；在接收条件较好的情况下，接收到正确报文的次数也更多。但在接收信号信噪比走低的情况下，其接收效果相比自订方案下降的更快。在信号信噪比在31dB以下时，广科院方案即使尝试了374次重发也无法接收到正确的报文信息了；而自订方案通过最小单元校验，在300

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3 结束语

这种RDS帧封装设计，在较差的调频接收环境下，仍然可以保持数据接收能力。对于应急广播系统而言，扩大了调频RDS广播的覆盖范围，增加了数据业务传输的可靠性。这在应急广播系统工程应用中重有着非常重要的意义。

参考文献：

[1]󰀡GB/T󰀡15770-1995.广播数据系统（RDS）技术规范󰀡[S].

作者简介：黄耀明， 1963年9月出生，男，壮族，高级工程师，广西广播电视技术中心总工程师，本科学历，研究方向, 电子信息工程。107