地面國標是“真融合”,不是“雙黃蛋”
歐洲DVB-T標準的調制方式是COFDM,是一種編碼的正交頻分復用調制方式,這種調制方式有一個缺陷:由于數據和同步交叉在一起,相互依賴,很難處理。數字信號傳輸最核心的技術之一是同步,必須先有同步,才能定義數據。COFDM把同步插入數據中,接收端先要得到數據,才能提取同步,這種關系造成了此種方式的不確定性。針對此方法的弱點,清華數字電視技術研究中心提出了一種原創(chuàng)性的方法,把同步集中地放到信號幀頭上作為OFDM調制方式必要的保護間隔,數據幀體中不再插入同步導頻,這樣使同步和數據分開,互相獨立。這個創(chuàng)新性的調制方式定名為TDS-OFDM,這種方式的處理速度比COFDM快10倍多。速度快帶來的好處是移動性能好、延遲小,并且數據中不再插入不帶數據信息的同步導頻,因此傳輸的有效數據率提高10%左右。清華數字電視技術研究中心對這個技術體系申請了專利,該專利的權利要求多達60條,被中國專利局評價為基礎性發(fā)明專利。以此為幀結構的地面數字多媒體/電視廣播傳輸系統(tǒng),即常說的DMB-T,是清華大學參與地面數字電視國標融合的方案。眾所周知,地面數字電視國標DTMB是清華DMB-T方案的幀結構TDS-OFDM技術、上海交大ADTB-T方案的單載波技術和廣科院TIMI方案的LDPC糾錯編碼技術的融合方案。
現在很多人認為地面國標有兩個核,這是一種誤解。事實上,地面國標是“真融合”,不是“雙黃蛋”。地面國標解決了一個重大的技術難題。過去,一個單載波標準和一個多載波標準是沒法融合的,但是地面國標采用TDS-OFDM幀結構就把二者融合了?!皢屋d波調制的數據幀體和多載波調制的數據幀體的差別僅僅在于數據幀體的子載波數的差異,選用子載波數為1即單載波,選用子載波數為3780即多載波,標準的其它系統(tǒng)參數都是統(tǒng)一的,如幀結構統(tǒng)一、系統(tǒng)參數統(tǒng)一、傳輸碼率統(tǒng)一、信號定時統(tǒng)一、信號帶寬統(tǒng)一、功能模塊統(tǒng)一(包括:擾碼、糾錯編碼、映射、交織、PN序列等),當時我們各方都同意叫做稱為六統(tǒng)一。”楊知行教授說。
單載波和多載波工作方式是DTMB標準生成330種工作模式的7個可選項(映射、交織、糾錯、PN旋轉、幀頭長度、單多、插入導頻)中的一個可選項,不能稱之為“雙黃蛋”,更不能說成兩個方案。楊知行教授舉例說,歐洲的標準有多達400種組合工作模式,其中也有子載波數可選項,如2K和8K,沒有人因此把歐標DVB-T叫做“雙黃蛋”吧。因此說國標DTMB是單、多載波兩個系統(tǒng)的混合是不對的。當然,COFDM的多載波方案沒有辦法兼容單載波方案,其子載波數不能選為1,這是因為它受到數據幀體中的同步導頻子載波的限制。清華原創(chuàng)的TDS-OFDM幀結構有個很獨特的地方:數據幀體采用多載波調制,同步幀頭采用單載波調制,所以TDS-OFDM本身就有單載波調制和多載波調制兩部分,把多載波調制幀體的子載波數選為1,就成為了單載波調制。DTMB系統(tǒng)的其他部分都是一樣的,不帶來資源的浪費,是真正的融合。“如果不是TDS-OFDM的這種幀結構的特點,是沒法做出來的”,所謂融合方案,最重要的就是這個TDS-OFDM幀結構。數據幀體的子載波數。楊知行教授強調,“單多載波融合是不需要多消耗資源的,所謂兩個系統(tǒng)做在一起,要加個開關的說法,完全是不對的”。
國標的海外推廣之路
2007年6月,在中關村科技園區(qū)管委會的支持下,中關村數字電視產業(yè)聯盟成立,楊知行教授任該聯盟主席,聯盟常務理事單位主要是從事數字電視標準研發(fā)和生產的單位,聯盟所作的最有實質意義的工作就是把國標向海外推廣。2007年12月-2009年12月,中國地面國標參與南美測試,與歐洲、日本、美國等國際同類標準一起評測,終于得到南美國家普遍認可“中國標準技術第一”的評價。
南美測試的第一站在古巴,與歐洲的標準比較,中國勝出。古巴方面說:看來中國標準有性能優(yōu)勢,但這次測試不算數,因為南美國家的地面電視都是6MHz帶寬,而中國標準用8MHz帶寬的系統(tǒng)來測,帶寬不同不好比較,希望3個月內中國標準拿出6MHz帶寬的系統(tǒng)設備來再次測試。中關村管委會對這個項目給予了大力的支持,楊知行教授馬上組織清華、海爾、北廣、同方、算通等單位加班加點把8MHz帶寬的系統(tǒng)改成6MHz帶寬的系統(tǒng),再拿回古巴去準備測試的時候,古巴數字電視委員會負責人告知,現在中國標準有個更值得去的地方——委內瑞拉。
到了委內瑞拉,該國的一位部長寬慰我們說,很歡迎中國到委內瑞拉來參與測試地面數字電視標準,雖然你們可能會比歐洲的差一些,但我們最后選取標準不會把測試結果作為唯一條件的。委內瑞拉按照國際電聯的測試規(guī)范對歐標DVB-T、日標ISDB-T和國標DTMB進行了比較嚴格的對比測試,在所有條件都相同的情況下,對比測試了固定接收電平余量、移動接收的時間比例、室內接收的屋內深度、室內抗家電干擾能力、室外抗摩托車干擾數量等五項性能,結果顯示中國標準五項勝過歐洲,四項勝過日本,名聲大震,為國標(DTMB)參與國際市場競爭邁出了堅實的第一步。曾經寬慰過我們的那位部長拿著測試報告說:真沒有想到中國標準有這么好的性能。
委內瑞拉測試完之后,海外推廣團隊又去參與了秘魯的測試。當時參與測試的有中國標準、美國標準、歐洲標準、日本標準、還有巴西-日本標準(巴西在日本標準的基礎上作了一點修改)。選擇了三個不同的場地按照國際電聯的測試規(guī)范進行了馬拉松式的對比測試,:一個是利馬(像香港一樣的海濱大都市),一個是海拔3500米的高原城市庫斯科(瑪雅文化就在此),還有一個是亞馬孫流域熱帶雨林。在這三個地方的測試中,美國、巴西-日本、歐洲、日本等標準相繼退出第一方陣,中國標準勝出,秘魯數字電視委員會在呈交總統(tǒng)的報告里載明“中國標準第一”。然而,在巴西、日本聯合施加強力政治和經濟的壓力和誘惑下,猶豫半年多后,最終選擇了巴西-日本標準,中國標準在南美首失“街亭”。
之后國標又參與了尼加拉瓜的國標測試,中國標準的性能依然領先。
2009年12月,國標再次參與了古巴的地面國標測試,大勝日本-巴西標準,歐洲參與測試的團隊已經認可中國標準領先,但提出了歐洲第二代標準DVB-T2的性能可能優(yōu)于中國DTMB。此行,國標推廣人員得知了南美的兩個標準選擇原則:第一要遵從WTO基本原則,即優(yōu)先選擇國際標準,可是中國標準至今還不是國際標準;第二標準要具有成熟性,相比之下中國標準尚未得到充分應用。目前,古巴地面國標的選擇還沒有確定下來。
由于委內瑞拉國內政府體制調整,以及種種復雜的政治經濟因素,最后選用了巴西-日本標準。楊教授坦言,在南美的教訓非常深刻。
通過這些年參與國標海外推廣工作,楊教授發(fā)現“老牌的資本主義國家在推廣他們標準的時候,所下的力氣不是我們能想象的”,而我們國家在這方面沒經驗?,F在是新經濟時代,“標準圈地”是政治經濟手段。特別是地面電視標準,一旦實施后幾十年都難以改變,伴隨標準的技術、產品、服務、金融都將帶動輸出。真不應該把國標海外推廣單純看成是個商業(yè)行為。
地面國標演進系統(tǒng)的研發(fā)
楊教授組織實驗室對歐標二代DVB-T2的性能開展仿真,仿真結果表明其指標確實比國標DTMB更好,已經成為歐標爭奪國外市場的殺手锏,國標DTMB的性能指標介于歐標一代DVB-T和二代DVB-T2之間。在國家標準委等政府部門的支持下,楊教授帶領實驗室承擔的DTMB國標技術演進與新標準研究項目現已突破了關鍵技術,完成了系統(tǒng)軟件仿真和系統(tǒng)硬件測試,其總體性能指標已超越國外最新一代地面數字電視傳輸標準,將繼續(xù)占領數字電視傳輸領域的世界制高點。
楊教授說,地面國標演進系統(tǒng)主要是針對國標在國外推廣的需求而研發(fā)的,那么國標演進系統(tǒng)和國標DTMB是否兼容呢?“不兼容,二者是兩個相對獨立的系統(tǒng)”。楊教授表示,在三網融合政策出臺后,預計到2015年會有大量模擬頻率空置下來,這部分頻率可以用于開展三網融合相關的增值業(yè)務,但需要一個效率更高、性能更好、使用更靈便的標準。
那么,是否兩代標準的不兼容會影響產業(yè)的升級呢?楊教授說,從應用的角度看,地面國標演進系統(tǒng)作為新一代標準即使在國內應用也不會去取代國標DTMB,因為二者是不同的運營模式,一個是公益廣播的模式,一個是三網融合的多業(yè)務應用模式。楊教授表示,雖然國標演進系統(tǒng)和國標DTMB相對獨立,但是“基礎性的發(fā)明、核心技術,是要堅持的,國標演進系統(tǒng)還是要保證完整的自主知識產權,把國標DTMB的核心的、基礎性的發(fā)明涵蓋在里面,還要繼續(xù)占領性能國際領先這個制高點”,一定要保證最主要的幾個技術指標領先,比如頻譜效率,接收靈敏度和移動性能等。現在國標演進系統(tǒng)已經可以在硬件平臺上測試部分性能指標了。
國標在國內應用欠佳
關于國標的一個重要問題在于,已經確立的強制性國家標準,在自己國家的應用卻不好。在上海、北京等地的公交車上都還在用歐標的地面電視,“這個已經有違中國《標準法》了”。因為,按照《標準法》的規(guī)定,非強制性國家標準的產品是不能在本國使用和銷售的。
楊知行教授告訴我們,這也是委內瑞拉改變選擇的理由之一。委內瑞拉相關政府官員曾表示,“中國標準確實很好,我們確實想用,可是你們也應該用”。對此表態(tài),參與國標海外推廣的工作人員無法做出有力的回應。
香港從2007年12月到2009年的12月的兩年時間內,地面國標建成了6個主發(fā)射臺和6個輔助發(fā)射站組成的世界先進的廣播單頻網,人口覆蓋率達到了85%。香港DTMB用戶滲透率已超過60%,200多款終端產品在市場銷售,已經形成了比較規(guī)范的市場競爭,因此抱怨“國標不能用,不成熟,都不應該是理由”。
“國家”標準爭取成為“國際”標準
國標海外推廣還有一個現實問題就是“國際標準”這個身份,各國都會優(yōu)選國際電聯承認的國際標準。去年,由國家發(fā)改委委托國標委成立了一個國際標準工作推進專家組,楊知行教授任專家組組長。今年10月,專家組派出精兵強將出席國際電聯會議,提出了修改地面數字電視國際標準建議書,經過努力,中國DTMB標準初步取得了地面數字電視國際標準代號的D系統(tǒng)(美國ATSC標準代號A系統(tǒng),歐洲DVB-T標準代號B系統(tǒng),日本ISDB-T標準代號C系統(tǒng))。楊教授說,中國標準有望正式變成D系統(tǒng),會爭取盡快進入到國際標準。