楊知行和中國地面數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)測試樣機(jī),。 (資料圖片)
人物小傳:
楊知行,清華大學(xué)電子工程系教授,北京數(shù)字電視國家工程實(shí)驗(yàn)室主任,是我國地面數(shù)字電視廣播國家標(biāo)準(zhǔn)化第一起草人。他長期從事通信與廣播領(lǐng)域傳輸技術(shù)的科研和教學(xué),,在我國數(shù)字電視,、遙感衛(wèi)星,、光纖和數(shù)字微波通信等重大工程作出了突出貢獻(xiàn),。
數(shù)字電視國家工程實(shí)驗(yàn)室主任楊知行留著雪白的小平頭,,身板挺直,笑瞇瞇地穿著藏藍(lán)色夾克走在清華校園里,,稍不留神就錯(cuò)過了,。
但是,全世界大約20億人都要感謝這位71歲的老人,。正是他主持研究的“數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)(DTMB)”讓一半中國人和其他13個(gè)國家和地區(qū)的觀眾能看到清晰的地面數(shù)字電視,。
2011年,這項(xiàng)技術(shù)成為國際標(biāo)準(zhǔn),,被譽(yù)為“全球數(shù)字電視發(fā)展40年的重大里程碑事件”,,并于2016年榮獲國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
在一片空白中研發(fā)技術(shù)
倒數(shù)40年,,楊知行是研究數(shù)字微波通信的,,把國內(nèi)技術(shù)帶到了堪比諾基亞的水平;倒數(shù)20年,,他打破外國對遙感衛(wèi)星接收技術(shù)的壟斷,,同等產(chǎn)品價(jià)格只要國外的三分之一;從1999年起,,他又開始研究地面數(shù)字電視傳輸,。
從衛(wèi)星到電視,技術(shù)差異也有天上地下那么大嗎,?楊知行哈哈一笑,,“一點(diǎn)也不大,很容易,,都是機(jī)會(huì)罷了”,。
說這話的底氣,來自于他的研究生涯總是不斷從一片空白中樹起一座座技術(shù)和市場的高峰,。
1965年,,楊知行從湖南永州祁陽一中考入清華大學(xué)無線電系。這是一個(gè)有著悠久歷史的專業(yè),,新中國的第一臺(tái)電視廣播發(fā)射機(jī)和電視接收機(jī)就出自這里,。由于趕上特殊年代,楊知行跟著清華搬遷到了綿陽分校,,畢業(yè)留校,,直到1978年才重回北京。那時(shí)他開始參與研究數(shù)字微波傳輸系統(tǒng),。當(dāng)年從川西向上海輸送油氣的川滬線,,沿途通信就采用了老師帶著楊知行研究的技術(shù),。
到上個(gè)世紀(jì)90年代,楊知行所在團(tuán)隊(duì)的數(shù)字微波技術(shù)已經(jīng)全國領(lǐng)先,,在世界上也與當(dāng)時(shí)諾基亞的水平相當(dāng),。
正在此時(shí),中科院來了一項(xiàng)新任務(wù)——研制遙感衛(wèi)星接收器,。
“當(dāng)時(shí)遙感衛(wèi)星的接收解調(diào)設(shè)備全靠進(jìn)口,,每一個(gè)衛(wèi)星要買一套設(shè)備,還非常貴,�,!睏钪谢貞浾f,中科院希望清華數(shù)字微波團(tuán)隊(duì)能夠研制出中國自己的遙感衛(wèi)星接收解調(diào)器,。清華數(shù)字微波團(tuán)隊(duì)只給了楊知行3個(gè)碩士研究生,,而且他們還是臨時(shí)編制,接收解調(diào)器研制成功之后就解散,。
一年之后,,接收解調(diào)器研制成功,中科院又提出了新的要求,,說一個(gè)衛(wèi)星配一套接收解調(diào)器太浪費(fèi),,希望做成通用的接收解調(diào)器。
當(dāng)時(shí)國外已經(jīng)有類似設(shè)備,,但國內(nèi)沒有樣機(jī),,也沒有材料。楊知行的臨時(shí)團(tuán)隊(duì)也解散了,,3個(gè)研究生只有一個(gè)還在,。楊知行另行招收研究生,很快做出了通用的接收解調(diào)器,,簡單好用,,且價(jià)格只有進(jìn)口設(shè)備的三分之一。這項(xiàng)技術(shù)打破了國際上對遙感衛(wèi)星接收技術(shù)的壟斷,,獲得了國家發(fā)明二等獎(jiǎng),,一度成為國內(nèi)市面上軍用、民用遙感衛(wèi)星接收解調(diào)器的唯一供貨商,。
此后,,楊知行團(tuán)隊(duì)又研究過模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)和數(shù)字光纖通信系統(tǒng),11公里的模擬電視光纖傳輸技術(shù)和2.5Gb/s光纖通信技術(shù)分別被華為以40萬元和50萬元買走,,模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)第一年銷量就突破2000萬元,,2.5Gb/s光纖通信技術(shù)成為華為公司光纖通信部門的第一項(xiàng)起步技術(shù)。
作為傳輸系統(tǒng)研發(fā)專家,,楊知行感到光纖通信的發(fā)展取決于光電器件,系統(tǒng)搭建不是核心技術(shù)�,!斑b感衛(wèi)星功成名就,,光纖通信挑戰(zhàn)不夠�,!彼释粋(gè)新的研究方向,。他一直認(rèn)為工程學(xué)科的科研應(yīng)該選擇重大產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,才會(huì)擁有太平洋一般廣闊的市場,,同時(shí)在這個(gè)領(lǐng)域一定要攻占技術(shù)最前沿,,登上技術(shù)的珠穆朗瑪峰,才會(huì)有動(dòng)力,、有底氣,。但這個(gè)方向究竟在哪里,他一時(shí)也沒有找到,。
標(biāo)準(zhǔn)是占領(lǐng)市場最有力武器
1999年,,機(jī)會(huì)來了——有一位在美國工作的清華畢業(yè)生帶回了蜂窩式地面數(shù)字電視傳輸方案,希望結(jié)合歐美標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)點(diǎn),,研制出中國自己的標(biāo)準(zhǔn),。清華將這一任務(wù)交給了楊知行。
“我感覺這就是自己期待已久的點(diǎn),�,!睏钪姓f,“電視機(jī)是國家關(guān)心,、老百姓需要的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè),,當(dāng)時(shí)占信息產(chǎn)業(yè)的比重超過40%,適逢數(shù)字電視取代模擬電視的變革時(shí)代,,如果能制定優(yōu)于歐美方案的標(biāo)準(zhǔn),,就是掌握了最前沿的技術(shù),讓我國企業(yè)擁有國際市場競爭最有力的武器”,。
長期以來,,中國的彩電制造量和保有量都是世界第一。然而,,在數(shù)字電視時(shí)代前的黑白,、彩色電視兩個(gè)階段,中國的電視標(biāo)準(zhǔn)都是選用歐洲的標(biāo)準(zhǔn),,沒有自主的核心技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán),,國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)一直都只能賺取加工費(fèi)。
1999年,,國家數(shù)字電視領(lǐng)導(dǎo)小組成立,,提出中國數(shù)字電視要自主制定標(biāo)準(zhǔn),。
接受任務(wù)后,楊知行認(rèn)真比較了歐美標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)缺點(diǎn),。當(dāng)時(shí),,美國的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)采用全時(shí)域的信號處理方式,歐洲標(biāo)準(zhǔn)則采用全頻域的處理方式,。研究每一幀傳輸信息后,,楊知行發(fā)現(xiàn)美國標(biāo)準(zhǔn)由一個(gè)同步信息區(qū)域加數(shù)據(jù)信號區(qū)域構(gòu)成,歐洲標(biāo)準(zhǔn)將同步信息與數(shù)據(jù)信號穿插在一起構(gòu)成數(shù)字陣列,,并在該陣列前方增加了保護(hù)間隔以抗多徑干擾,。
楊知行想到的方案是,把同步信息放進(jìn)保護(hù)間隔區(qū),,以提高傳輸效率,,因?yàn)橥叫畔鬏數(shù)氖且阎盘枺词故艿礁蓴_也很容易恢復(fù),,同時(shí)保護(hù)間隔又解決了多徑干擾問題,,這就是DTMB傳輸方案。同時(shí),,楊知行還首次將一種LDPC檢驗(yàn)碼用于電視傳輸方案中,,形成了一套新的糾錯(cuò)編碼方案。
全新幀結(jié)構(gòu)加上超強(qiáng)糾錯(cuò)碼,,帶來了性能穩(wěn)定的傳輸效果,。2006年DTMB成為強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn),第一站就選擇在香港測試,。
這是一場硬仗,,香港是全世界多徑干擾最密集的地方,不光高樓林立,、道路狹窄,,同時(shí)由于臨海,海浪也是反射點(diǎn),,對數(shù)字電視信號傳輸極其不利,。基本上,,能適應(yīng)香港,,全世界其他地方就沒有問題了。當(dāng)時(shí)香港已經(jīng)決定采用歐洲標(biāo)準(zhǔn),,但同意給楊知行一個(gè)機(jī)會(huì),。歷經(jīng)3個(gè)多月,針對各種應(yīng)用場景開展各項(xiàng)測試,,DTMB在技術(shù)上顯示出明顯優(yōu)勢,。
“接收信號處理時(shí)延僅相當(dāng)于歐洲標(biāo)準(zhǔn)的二十分之一,,在高速行進(jìn)車上的高清晰度電視接收,歐洲標(biāo)準(zhǔn)要四根天線,,美國標(biāo)準(zhǔn)根本無法移動(dòng)接收,,但中國標(biāo)準(zhǔn)只要一根天線,�,!睏钪刑貏e自豪,“覆蓋相同接收范圍需要的發(fā)射功率,,歐洲標(biāo)準(zhǔn)要比中國標(biāo)準(zhǔn)大一倍,。”
2007年,,香港宣布放棄歐洲標(biāo)準(zhǔn)采用DTMB標(biāo)準(zhǔn),,團(tuán)隊(duì)成員們對DTMB走向國際市場充滿了信心。從2007年到2009年,,在中關(guān)村科技園管委會(huì)支持下,,以清華大學(xué)為首,100多家企業(yè)參與組建中關(guān)村數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,,開始了在中南美洲的DTMB標(biāo)準(zhǔn)推廣,。
向海外推廣成為國際標(biāo)準(zhǔn)
在清華大學(xué)FIT樓的數(shù)字電視技術(shù)研究中心里,有幾臺(tái)裝在玻璃柜里的黑色樣機(jī),,上面寫著“DMB—T”字樣,。還有十幾臺(tái)摞在一起的灰白色機(jī)頂盒,已經(jīng)落上了灰塵,。
“別看他們不起眼,,這可是為中國電視產(chǎn)業(yè)阻擋歐洲標(biāo)準(zhǔn)立下大功的機(jī)器�,!睏钪幸埠镁脹]見這些老伙伴了,,一見面還有些激動(dòng),“看,,那時(shí)還叫DMB-T,,這是清華內(nèi)部的代號”。
那是2004年前后,,地面數(shù)字電視歐洲標(biāo)準(zhǔn)通過國內(nèi)電視臺(tái),,開始在全國11個(gè)省市的17個(gè)城市推廣。當(dāng)時(shí)DMB-T方案剛成型不久,,為了“自主制定標(biāo)準(zhǔn)”,,楊知行急忙聯(lián)系相關(guān)部門和企業(yè),生產(chǎn)出DMB-T專用芯片,、廣播發(fā)射機(jī)和電視機(jī)頂盒,,在19個(gè)省市的31個(gè)城市推廣,。最終,發(fā)現(xiàn)歐洲標(biāo)準(zhǔn)的性能技術(shù),、成本都不占優(yōu)勢,。從此,歐洲標(biāo)準(zhǔn)悻然退出,。
在國內(nèi)尚且被打了個(gè)措手不及,,總算是成功守住了陣地,DTMB在國際上的推廣就更加坎坷了,。
2008年,,在古巴的測試中,DTMB明顯優(yōu)于歐洲標(biāo)準(zhǔn),,但古巴卻提出由于帶寬不同,,不認(rèn)可這一測試結(jié)果,要求中國團(tuán)隊(duì)在3個(gè)月之內(nèi)修改帶寬,。
當(dāng)時(shí),,這一突發(fā)狀況讓團(tuán)隊(duì)極其被動(dòng),DTMB標(biāo)準(zhǔn)已在國內(nèi)強(qiáng)制性實(shí)施,,接收芯片已經(jīng)批量生產(chǎn),,怎么修改?考慮到DTMB未來的國際化之路,,團(tuán)隊(duì)日夜攻關(guān),,增補(bǔ)了DTMB標(biāo)準(zhǔn)支持多業(yè)務(wù)廣播和多帶寬可選的功能。
帶著新的DTMB增強(qiáng)系統(tǒng),,團(tuán)隊(duì)在委內(nèi)瑞拉,、秘魯?shù)榷鄠(gè)國家開展了多輪測試,結(jié)果都以顯著優(yōu)勢勝過國際同類標(biāo)準(zhǔn),,但讓楊知行和團(tuán)隊(duì)成員感到意外的是,,多數(shù)國家最終沒有選用DTMB標(biāo)準(zhǔn)�,!皬V播電視標(biāo)準(zhǔn)遴選是國家行為,,涉及國家利益,因此我們很難單純依靠技術(shù)優(yōu)勢贏得市場,�,!睏钪姓f。
幸運(yùn)的是,,此后國家開始更加重視DTMB的對外推廣,,國家發(fā)改委等8部門聯(lián)合組建了DTMB海外推廣工作組,推動(dòng)DTMB成為國際標(biāo)準(zhǔn)的工作也提上日程。2009年,,國家發(fā)改委批復(fù)由清華大學(xué)牽頭籌建數(shù)字電視國家工程實(shí)驗(yàn)室,,負(fù)責(zé)數(shù)字電視海外推廣應(yīng)用和技術(shù)演進(jìn)研究。
此后,,楊知行團(tuán)隊(duì)把精力調(diào)整到為標(biāo)準(zhǔn)配套研發(fā)相關(guān)產(chǎn)品上,。他們完成了DTMB系統(tǒng)成套的實(shí)現(xiàn)技術(shù)和算法代碼,并創(chuàng)新實(shí)施了一種專利處置與實(shí)現(xiàn)技術(shù)分離操作的機(jī)制,,把全部專利貢獻(xiàn)國家的同時(shí),,推動(dòng)我國DTMB產(chǎn)業(yè)鏈及專利池建設(shè)。
現(xiàn)在,,DTMB演進(jìn)技術(shù)已趨成熟,,于2015年成為國際標(biāo)準(zhǔn),。新技術(shù)能廣泛適應(yīng)4K高清信號傳輸,,正在產(chǎn)業(yè)化,與歐洲二代標(biāo)準(zhǔn)即將展開新一輪競爭,。楊知行充滿期待,,“全世界還有數(shù)十億人口的廣闊市場,可以做的事情還多著呢”,。(經(jīng)濟(jì)日報(bào)·中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng)記者 佘 穎)