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【专访】地面电视国标几大关键问题探源
发布作者:刘兰兰 鲁晨 文章来源:中广互联独家专访 发布时间:2010-11-08 16:11:00 浏览次数: 字号:
    10月份,我国地面数字电视传输标准DTMB的海外推广传来好消息,“老挝成为海外第一个实际使用中国国标的国家,柬埔寨王国也发布公告将采用该标准”。同月,清华数字电视技术研发中心宋健教授在“2010全球ICT创新周开幕式”上,介绍了我国自主知识产权的地面数字电视标准研究进展,名为“DTMB2”的国标演进新系统现已在研发中。宋健表示,DTMB2支持多业务,具有比较好的普适性,预期在海内外都有较好的应用前景。其后不久,宋健、潘长勇等教授参加中国代表团赴日内瓦出席国际电联会议,力推中国地面数字电视国标进入国际电联,成为国际标准。就在几年前我国地面电视国标正式出台之时,业界对于融合了“单载波”和“多载波”的融合国标方案多有质疑,认为此标准是一个“双黄蛋”,增加了实现的复杂度,并非真正的“融合”。10月下旬,中广互联专访了我国地面数字电视传输领域的领军人物——清华数字电视技术研究中心首席科学家杨知行教授,详细了解了“国标体系”、“海外推广”、“演进系统”等关键问题。在杨教授的娓娓道来中,我们心头的疑问得到了答案。
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  清华数字电视技术研究中心首席科学家杨知行教授
 
    地面国标是“真融合”,不是“双黄蛋”
  欧洲DVB-T标准的调制方式是COFDM,是一种编码的正交频分复用调制方式,这种调制方式有一个缺陷:由于数据和同步交叉在一起,相互依赖,很难处理。数字信号传输最核心的技术之一是同步,必须先有同步,才能定义数据。COFDM把同步插入数据中,接收端先要得到数据,才能提取同步,这种关系造成了此种方式的不确定性。针对此方法的弱点,清华数字电视技术研究中心提出了一种原创性的方法,把同步集中地放到信号帧头上作为OFDM调制方式必要的保护间隔,数据帧体中不再插入同步导频,这样使同步和数据分开,互相独立。这个创新性的调制方式定名为TDS-OFDM,这种方式的处理速度比COFDM快10倍多。速度快带来的好处是移动性能好、延迟小,并且数据中不再插入不带数据信息的同步导频,因此传输的有效数据率提高10%左右。清华数字电视技术研究中心对这个技术体系申请了专利,该专利的权利要求多达60条,被中国专利局评价为基础性发明专利。以此为帧结构的地面数字多媒体/电视广播传输系统,即常说的DMB-T,是清华大学参与地面数字电视国标融合的方案。众所周知,地面数字电视国标DTMB是清华DMB-T方案的帧结构TDS-OFDM技术、上海交大ADTB-T方案的单载波技术和广科院TIMI方案的LDPC纠错编码技术的融合方案。
  现在很多人认为地面国标有两个核,这是一种误解。事实上,地面国标是“真融合”,不是“双黄蛋”。地面国标解决了一个重大的技术难题。过去,一个单载波标准和一个多载波标准是没法融合的,但是地面国标采用TDS-OFDM帧结构就把二者融合了。“单载波调制的数据帧体和多载波调制的数据帧体的差别仅仅在于数据帧体的子载波数的差异,选用子载波数为1即单载波,选用子载波数为3780即多载波,标准的其它系统参数都是统一的,如帧结构统一、系统参数统一、传输码率统一、信号定时统一、信号带宽统一、功能模块统一(包括:扰码、纠错编码、映射、交织、PN序列等),当时我们各方都同意叫做称为六统一。”杨知行教授说。
  单载波和多载波工作方式是DTMB标准生成330种工作模式的7个可选项(映射、交织、纠错、PN旋转、帧头长度、单多、插入导频)中的一个可选项,不能称之为“双黄蛋”,更不能说成两个方案。杨知行教授举例说,欧洲的标准有多达400种组合工作模式,其中也有子载波数可选项,如2K和8K,没有人因此把欧标DVB-T叫做“双黄蛋”吧。因此说国标DTMB是单、多载波两个系统的混合是不对的。当然,COFDM的多载波方案没有办法兼容单载波方案,其子载波数不能选为1,这是因为它受到数据帧体中的同步导频子载波的限制。清华原创的TDS-OFDM帧结构有个很独特的地方:数据帧体采用多载波调制,同步帧头采用单载波调制,所以TDS-OFDM本身就有单载波调制和多载波调制两部分,把多载波调制帧体的子载波数选为1,就成为了单载波调制。DTMB系统的其他部分都是一样的,不带来资源的浪费,是真正的融合。“如果不是TDS-OFDM的这种帧结构的特点,是没法做出来的”,所谓融合方案,最重要的就是这个TDS-OFDM帧结构。数据帧体的子载波数。杨知行教授强调,“单多载波融合是不需要多消耗资源的,所谓两个系统做在一起,要加个开关的说法,完全是不对的”。
  国标的海外推广之路
  2007年6月,在中关村科技园区管委会的支持下,中关村数字电视产业联盟成立,杨知行教授任该联盟主席,联盟常务理事单位主要是从事数字电视标准研发和生产的单位,联盟所作的最有实质意义的工作就是把国标向海外推广。2007年12月-2009年12月,中国地面国标参与南美测试,与欧洲、日本、美国等国际同类标准一起评测,终于得到南美国家普遍认可“中国标准技术第一”的评价。
  南美测试的第一站在古巴,与欧洲的标准比较,中国胜出。古巴方面说:看来中国标准有性能优势,但这次测试不算数,因为南美国家的地面电视都是6MHz带宽,而中国标准用8MHz带宽的系统来测,带宽不同不好比较,希望3个月内中国标准拿出6MHz带宽的系统设备来再次测试。中关村管委会对这个项目给予了大力的支持,杨知行教授马上组织清华、海尔、北广、同方、算通等单位加班加点把8MHz带宽的系统改成6MHz带宽的系统,再拿回古巴去准备测试的时候,古巴数字电视委员会负责人告知,现在中国标准有个更值得去的地方——委内瑞拉。
  到了委内瑞拉,该国的一位部长宽慰我们说,很欢迎中国到委内瑞拉来参与测试地面数字电视标准,虽然你们可能会比欧洲的差一些,但我们最后选取标准不会把测试结果作为唯一条件的。委内瑞拉按照国际电联的测试规范对欧标DVB-T、日标ISDB-T和国标DTMB进行了比较严格的对比测试,在所有条件都相同的情况下,对比测试了固定接收电平余量、移动接收的时间比例、室内接收的屋内深度、室内抗家电干扰能力、室外抗摩托车干扰数量等五项性能,结果显示中国标准五项胜过欧洲,四项胜过日本,名声大震,为国标(DTMB)参与国际市场竞争迈出了坚实的第一步。曾经宽慰过我们的那位部长拿着测试报告说:真没有想到中国标准有这么好的性能。
  委内瑞拉测试完之后,海外推广团队又去参与了秘鲁的测试。当时参与测试的有中国标准、美国标准、欧洲标准、日本标准、还有巴西-日本标准(巴西在日本标准的基础上作了一点修改)。选择了三个不同的场地按照国际电联的测试规范进行了马拉松式的对比测试,:一个是利马(像香港一样的海滨大都市),一个是海拔3500米的高原城市库斯科(玛雅文化就在此),还有一个是亚马孙流域热带雨林。在这三个地方的测试中,美国、巴西-日本、欧洲、日本等标准相继退出第一方阵,中国标准胜出,秘鲁数字电视委员会在呈交总统的报告里载明“中国标准第一”。然而,在巴西、日本联合施加强力政治和经济的压力和诱惑下,犹豫半年多后,最终选择了巴西-日本标准,中国标准在南美首失“街亭”。
  之后国标又参与了尼加拉瓜的国标测试,中国标准的性能依然领先。
  2009年12月,国标再次参与了古巴的地面国标测试,大胜日本-巴西标准,欧洲参与测试的团队已经认可中国标准领先,但提出了欧洲第二代标准DVB-T2的性能可能优于中国DTMB。此行,国标推广人员得知了南美的两个标准选择原则:第一要遵从WTO基本原则,即优先选择国际标准,可是中国标准至今还不是国际标准;第二标准要具有成熟性,相比之下中国标准尚未得到充分应用。目前,古巴地面国标的选择还没有确定下来。
  由于委内瑞拉国内政府体制调整,以及种种复杂的政治经济因素,最后选用了巴西-日本标准。杨教授坦言,在南美的教训非常深刻。
  通过这些年参与国标海外推广工作,杨教授发现“老牌的资本主义国家在推广他们标准的时候,所下的力气不是我们能想象的”,而我们国家在这方面没经验。现在是新经济时代,“标准圈地”是政治经济手段。特别是地面电视标准,一旦实施后几十年都难以改变,伴随标准的技术、产品、服务、金融都将带动输出。真不应该把国标海外推广单纯看成是个商业行为。
  地面国标演进系统的研发
  杨教授组织实验室对欧标二代DVB-T2的性能开展仿真,仿真结果表明其指标确实比国标DTMB更好,已经成为欧标争夺国外市场的杀手锏,国标DTMB的性能指标介于欧标一代DVB-T和二代DVB-T2之间。在国家标准委等政府部门的支持下,杨教授带领实验室承担的DTMB国标技术演进与新标准研究项目现已突破了关键技术,完成了系统软件仿真和系统硬件测试,其总体性能指标已超越国外最新一代地面数字电视传输标准,将继续占领数字电视传输领域的世界制高点。
  杨教授说,地面国标演进系统主要是针对国标在国外推广的需求而研发的,那么国标演进系统和国标DTMB是否兼容呢?“不兼容,二者是两个相对独立的系统”。杨教授表示,在三网融合政策出台后,预计到2015年会有大量模拟频率空置下来,这部分频率可以用于开展三网融合相关的增值业务,但需要一个效率更高、性能更好、使用更灵便的标准。
  那么,是否两代标准的不兼容会影响产业的升级呢?杨教授说,从应用的角度看,地面国标演进系统作为新一代标准即使在国内应用也不会去取代国标DTMB,因为二者是不同的运营模式,一个是公益广播的模式,一个是三网融合的多业务应用模式。杨教授表示,虽然国标演进系统和国标DTMB相对独立,但是“基础性的发明、核心技术,是要坚持的,国标演进系统还是要保证完整的自主知识产权,把国标DTMB的核心的、基础性的发明涵盖在里面,还要继续占领性能国际领先这个制高点”,一定要保证最主要的几个技术指标领先,比如频谱效率,接收灵敏度和移动性能等。现在国标演进系统已经可以在硬件平台上测试部分性能指标了。
  国标在国内应用欠佳
  关于国标的一个重要问题在于,已经确立的强制性国家标准,在自己国家的应用却不好。在上海、北京等地的公交车上都还在用欧标的地面电视,“这个已经有违中国《标准法》了”。因为,按照《标准法》的规定,非强制性国家标准的产品是不能在本国使用和销售的。
  杨知行教授告诉我们,这也是委内瑞拉改变选择的理由之一。委内瑞拉相关政府官员曾表示,“中国标准确实很好,我们确实想用,可是你们也应该用”。对此表态,参与国标海外推广的工作人员无法做出有力的回应。
  香港从2007年12月到2009年的12月的两年时间内,地面国标建成了6个主发射台和6个辅助发射站组成的世界先进的广播单频网,人口覆盖率达到了85%。香港DTMB用户渗透率已超过60%,200多款终端产品在市场销售,已经形成了比较规范的市场竞争,因此抱怨“国标不能用,不成熟,都不应该是理由”。
  “国家”标准争取成为“国际”标准
  国标海外推广还有一个现实问题就是“国际标准”这个身份,各国都会优选国际电联承认的国际标准。去年,由国家发改委委托国标委成立了一个国际标准工作推进专家组,杨知行教授任专家组组长。今年10月,专家组派出精兵强将出席国际电联会议,提出了修改地面数字电视国际标准建议书,经过努力,中国DTMB标准初步取得了地面数字电视国际标准代号的D系统(美国ATSC标准代号A系统,欧洲DVB-T标准代号B系统,日本ISDB-T标准代号C系统)。杨教授说,中国标准有望正式变成D系统,会争取尽快进入到国际标准。
  就在本文即将截稿之际,传来消息,在11月25日举行的北京数字电视国家工程实验室成果汇报会上,杨知行教授介绍,“随着我国自主知识产权的地面数字电视传输标准DTMB标准在国际电联取得地面数字电视标准的D系统代号,DTMB标准有望成为该领域继美、欧、日之后的第四个国际标准”。
  采访当中,杨知行教授表示希望在明年清华大学百年校庆的时候正式展出国标演进系统,我们衷心祝福杨教授研发顺利。在他身上,我们看到了一位清华学者朴素和刻苦钻研的学风。杨教授告诉我们,虽然做地面电视标准研发,不会给清华大学带来很大的经济效益,学校毕竟不以盈利为目的,只要是能加强地面国标的国外推广的工作,清华都会不遗余力地去做。

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