地面數(shù)字電視傳輸標準：徹底擺脫專利費

　　我國是電視產(chǎn)銷世界第一大國，擁有4億多臺電視機，電視機的年生產(chǎn)量達近5000萬臺。上世紀末，全球開始數(shù)字電視革命，這是我國發(fā)展產(chǎn)業(yè)難得的歷史機遇，也是對我國能否自主發(fā)展數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)的嚴峻考驗。

　　如果像韓國采用美國地面數(shù)字電視傳輸標準那樣，每臺電視機交專利費30美元，那么我國現(xiàn)有電視機的數(shù)字化換代就需向國外交納高達120億美元的專利費，我國的電視產(chǎn)業(yè)就將重蹈DVD產(chǎn)業(yè)的覆轍。

　　可見，盡快制定具有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字電視標準迫在眉睫，這關系到中國數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2006年8月1日，我國數(shù)字電視傳輸領域的首個強制性國家標準--數(shù)字電視地面?zhèn)鬏攪覙藴?GB20600-2006，英文簡稱為DTMB)正式實施，這也意味著我國電視產(chǎn)業(yè)告別了"打工仔"時代，不再受制于國外標準。

自主研發(fā)形成專利

　　"趁數(shù)字電視革命的機遇，突破無線寬帶傳輸技術的瓶頸，如：寬帶傳輸?shù)念l域多載波技術、高速移動使傳輸信道特性快速時變的信道估計技術、大范圍覆蓋造成長延時多徑干擾的均衡技術，形成我國自主的基礎性發(fā)明專利，基于這些基礎性發(fā)明專利制定我國地面數(shù)字電視傳輸標準。這樣，我國不僅不用向國外交專利費，還可以收國外產(chǎn)品進入中國市場的專利費。"清華大學數(shù)字電視傳輸技術研發(fā)中心主任楊知行對我國地面數(shù)字電視標準的出臺有著深刻的理解。

　　他在接受《中國電子報》記者采訪時表示，這些發(fā)明技術從數(shù)字電視領域成功切入后，將廣泛促進信息傳輸領域的相關技術優(yōu)化升級。電視機換代，城市應急視頻系統(tǒng)、軍用移動視頻網(wǎng)的推廣應用都具有潛在巨大的經(jīng)濟、社會、軍事效益；多種新業(yè)務的開拓將促進相關領域行業(yè)結(jié)構(gòu)升級及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，促進電信、電視、數(shù)據(jù)三網(wǎng)融合。

　　為此，我國政府用15億元資金設立了數(shù)字電視研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化專項，被納入到國家"十五"高新技術12個重大專項之列。由國家發(fā)改委、信息產(chǎn)業(yè)部、國家廣電總局、科技部、國家質(zhì)檢總局等五部委成立了數(shù)字電視國家領導小組。數(shù)字電視國家領導小組第一次會議就明確表示，一定要自主制定數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇藴?而不是選用國外國標準)。

起了個大早，趕了個晚集

　　早在1994年，國際上數(shù)字電視傳輸標準研發(fā)工作剛剛起步。在科技部的支持下，我國以葉培大院士為首對數(shù)字電視技術進行了戰(zhàn)略性研究。

　　1996年，緊跟國際上兩大標準--美國ATSC和歐洲的DVB-T的出臺，科技部設立了數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)研發(fā)重大項目，項目掛靠國家廣播科學研究院(簡稱廣科院)，成立數(shù)字電視總體組(簡稱總體組)，浙江大學和西安電子科技大學分別跟蹤研發(fā)了美國的ATSC和歐洲的DVB-T標準樣機。國家廣電總局出資1個多億元采用廣科院和總體組做出的跟蹤方案樣機進行了國慶50周年大典數(shù)字電視轉(zhuǎn)播。

　　1999年，國家發(fā)改委設立了數(shù)字電視研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化專項，地面數(shù)字電視相關研究轉(zhuǎn)入標準研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作。專項資金除部分給總體組用作研發(fā)經(jīng)費，還在北京、上海和深圳建立了3個地面數(shù)字電視廣播試驗城市。每個試驗城市都獲得一筆經(jīng)費用于購買廣播設備和總體組的樣機。

　　2001年，數(shù)字電視國家領導小組委托國家廣電總局在全國范圍內(nèi)征集地面數(shù)字電視廣播傳輸標準方案，并對收集到的5個標準方案進行測試。它們分別是清華的DMB-T方案，數(shù)字電視總體組的單載波VSB方案和多載波COFDM方案，以及廣科院的QAM方案和電子科技大學的OFDM方案。2002年4月，根據(jù)當時的測試結(jié)果，全國廣電標委會組織的測試組和監(jiān)理組認為：被測設備的整體性能與制定我國地面數(shù)字電視傳輸標準的要求尚有相當?shù)牟罹唷Ｓ斜匾趪覕?shù)字電視研究開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化領導小組的領導下，組織國內(nèi)產(chǎn)學研和使用部門聯(lián)合研究開發(fā)真正具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的系統(tǒng)及其設備。

　　據(jù)此，國家數(shù)字電視領導小組決定成立數(shù)字電視標準化工作組，并委托國家知識產(chǎn)權(quán)局對國內(nèi)5個方案進行知識產(chǎn)權(quán)評估。在檢索大量文獻和研究相關國內(nèi)外專利的基礎上，國家知識產(chǎn)權(quán)局于2002年9月30日形成了《數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敿夹g方案專利評估報告》。報告給出了對5個方案的總體評價。

　　2003年年初，國家數(shù)字電視領導小組決定委托中國工程院對清華DMB-T和上海交大ADTB這兩個方案進行性能評估。中國工程院以信息與電子工程學部主任陸建勛院士為評估組組長，組成了一個由40人組成的專家評估團，章之儉總工為測試組組長，童志鵬院士為監(jiān)理組組長。

　　清華大學數(shù)字電視傳輸技術研發(fā)中心主任楊知行回憶當時情形時表示："2003年中，評估測試報告的結(jié)論是：清華設備和交大設備的性能均達到地面數(shù)字電視傳輸標準的基本需求；總體技術性能上清華系統(tǒng)優(yōu)于交大系統(tǒng)；在技術創(chuàng)新點上，清華系統(tǒng)具有更大優(yōu)勢。"

　　2003年10月，國家發(fā)改委設立地面數(shù)字電視傳輸標準研發(fā)項目，由中國工程院常務副院長鄔賀銓院士任項目負責人，清華大學、上海交通大學、廣播科學院、北京航天航空大學、西安交通大學、北京大學、北京郵電大學、西安電子科技大學、成都科技大學、國防科技大學、浙江大學等11家單位參加。該項目成立數(shù)字電視地面?zhèn)鬏攪覙藴侍貏e工作組，在清華DMB-T、上海交大ADTB、廣科院TIMI三個標準方案的基礎上共同研發(fā)多載波和單載波融合方案。

　　2006年6月，全國廣播電視標準化技術員委員會組織地面數(shù)字電視傳輸標準測試組針對特別工作組提供的標準發(fā)射機和清華提供的基于頻域均衡標準接收機組成的地面數(shù)字電視傳輸標準系統(tǒng)進行了標準測試，測試結(jié)論是：被測試系統(tǒng)能夠基本滿足地面數(shù)字電視廣播的技術要求，信道編碼和時域同步技術具有先進性，高、低碼率模式下，總體性能多載波工作模式優(yōu)于單載波工作模式，一致性測試認定的參數(shù)和功能與標準征求意見稿一致，實現(xiàn)了標準征求意見稿198種工作模式中的36種，已實現(xiàn)的工作模式傳輸碼率范圍涵蓋4.813M至32.486Mbps，單、多載波實現(xiàn)功能重復，并可互為替代。

　　與此同時，針對我國地面數(shù)字電視廣播實際應用及產(chǎn)業(yè)化需求，上海高清數(shù)字科技產(chǎn)業(yè)有限公司、上海交通大學、上海奇普科技有限公司等單位研制出了一套國際領先的ADTB-T地面數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)技術，克服了單載波系統(tǒng)高速度移動接收和單頻組網(wǎng)的國際性難題。

　　2006年8月，以ADTB-T地面數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)技術為基礎，融合清華大學、廣播科學研究院等多家研究單位技術成果的《數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制》標準，簡稱"中國地面數(shù)字電視傳輸標準"，標準編號"GB 20600-2006"；2007年8月，中國地面數(shù)字電視傳輸標準正式強制性實施。

突破融合的技術瓶頸

　　行業(yè)內(nèi)人士一般都明白，美國ATSC單載波系統(tǒng)和歐洲D(zhuǎn)VB-T多載波系統(tǒng)是兩個不同技術路線的兩種標準，單載波和多載波在性能上都有各自的特點。所以地面數(shù)字電視標準確定為單、多載波融合方案(簡稱地標)后，就有了"地標是單、多載波兩個系統(tǒng)的一種拼接"，"一個蘋果和一個梨放在一個籃子"或者"融合就是兩個系統(tǒng)加一個開關"等說法。

　　2004年至2006年，數(shù)字電視地面?zhèn)鬏攪覙藴侍貏e工作組的主要研究成果之一就是解決了單載波和多載波作為一個參數(shù)選項在一個系統(tǒng)內(nèi)承載，從而實現(xiàn)了方案融合。同歐洲D(zhuǎn)VB-T標準的多載波數(shù)有2K和8K兩個選項類似，地標的多載波選項有4K和1K兩個選項。它僅涉及系統(tǒng)需要的很多數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)中的一個具體操作環(huán)節(jié)的兩種可選參數(shù)，其他系統(tǒng)參數(shù)，包括糾錯編碼、交織、定時同步、幀結(jié)構(gòu)、信號帶寬與成形等系統(tǒng)內(nèi)外參數(shù)對單、多載波工作模式都是統(tǒng)一的，它們只是在同一個技術和知識產(chǎn)權(quán)平臺上的兩種可選的工作模式。

　　它的技術依據(jù)是TDS-FOM，它本身就是一個時域單載波和頻域多載波融合的調(diào)制方式，它的多載波幀體都是數(shù)據(jù)信號，可以分別加載到多個子載波上，也不排斥全部幀體數(shù)據(jù)都加載到一個子載波上。國標DTMB的TDS-OFDM不同于歐洲D(zhuǎn)VB-T的C-OFDM，其原創(chuàng)性不僅為單、多載波系統(tǒng)融合提供了技術基礎，還將為多媒體信息廣播預留了時、頻二維分割的功能擴展空間。

　　上海高清在國標中，由于以下三個原因使單、多載波調(diào)制的區(qū)別僅在調(diào)制部分。1.單、多載波選項僅在數(shù)據(jù)幀體部分才有效，數(shù)據(jù)幀頭都是采用單載波調(diào)制作為訓練序列；2.在幀體數(shù)據(jù)部分均沒有已知離散信息，只用相同方法保護的系統(tǒng)信息；3.標準采用統(tǒng)一的信道編碼方式--低密度檢驗碼LDPC。

　　上海高清總裁助理王堯接受《中國電子報》記者采訪時表示："由于單、多載波調(diào)制的區(qū)別僅在調(diào)制部分，而單、多載波數(shù)字調(diào)制技術的區(qū)別僅在于所用載波數(shù)的區(qū)別，因此完全可以使用同樣的接收辦法來實現(xiàn)國標中單、多載波的接收。而目前，上海高清早已開發(fā)出了全模式的調(diào)制器，以及同樣基于均衡器的單、多載波全模式融合接收機。"

　　當然，基于融合方案的DTMB標準確有一些冗余的瑕疵，受各種因素限制，特別工作組沒辦法進行理想優(yōu)化。希望地標接受市場應用選擇，在用戶選擇中進一步分離冗余的瑕疵突顯其先進的特色。國標頒布以來，許多試用城市在國標工作模式的選擇上意見高度一致說明："市場選擇"有可能輕松超越"學術之爭"。

具有完整的自主知識產(chǎn)權(quán)

　　除單載波(C=1)選項的"雙導頻插入"技術這一冗余的選項被韓國三星公司獲得中國專利授權(quán)以外，國標的自主知識產(chǎn)權(quán)是完整的。不存在專利受控國外的問題。 基于清華大學職務發(fā)明專利的清華DMB-T方案已經(jīng)過國家知識產(chǎn)權(quán)局2003年和2005年兩輪評估，都確認為基礎性的創(chuàng)新方案，沒有發(fā)現(xiàn)需要向國外專利交費的問題。在清華DMB-T方案的基礎上，國標吸收了廣科院TIMI方案和上海交大ADTB方案的特色技術，主要有4點改動：在C=3780的基礎上增加C=1選項；改RS和卷積組合糾錯編碼為LDPC糾錯碼；重新定義和設計系統(tǒng)信息；增加一種幀頭格式和4QAM-NR、32QAM兩種調(diào)制方式。以上改動有的是公開技術，有的已被清華大學或上海交大申請的專利所保護。

　　2005年1月，清華大學向國家發(fā)改委、信息產(chǎn)業(yè)部、國家廣電總局、科技部、國標委發(fā)出清校函[2005]5號鄭重承諾："在國家未來制定的數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇藴手校膊捎们迦A大學的專利，我校將全部向國家提供。"

　　同年3月，清華等11家單位簽署了《關于中國數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇藴始夹g共享協(xié)議》，各方鄭重承諾："在中國數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇藴蕦陌l(fā)射機和接收機所使用到的技術中，源自各方的專利和技術不論多少均貢獻給國家，組成本標準的專利池"。

　　2006年，清華大學向中國工程院提交的43項發(fā)明專利都是清華大學的職務發(fā)明專利，其中29項發(fā)明專利全面保護了國標的信號格式和系統(tǒng)方案及其實現(xiàn)技術，20項發(fā)明專利全面保護了國標的接收機實現(xiàn)技術和接收系統(tǒng)方案。楊知行表示:"沒有任何單位或個人能夠干預清華大學對這些專利所具有的完整、獨立的處置權(quán)。"

　　在單載波方面，上海高清及其關聯(lián)企業(yè)在國標知識產(chǎn)權(quán)體系上，上海交大擁有完整的國標地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)的專利。上海高清、上海奇普擁有完整的國標地面數(shù)字電視接收系統(tǒng)的專利。上海高清是完全的國有企業(yè)，上海奇普是上海高清絕對控股的國內(nèi)企業(yè)，公司股東完全同意國家對國標產(chǎn)業(yè)化的要求。上海高清、上海交大、上海奇普獨立地掌握國標的核心專利及關鍵技術，對國標的發(fā)射及接收系統(tǒng)擁有完整的專利保護。 產(chǎn)業(yè)化已具備強制實施條件

　　在1999-2006年漫長而艱苦的地面數(shù)字電視傳輸標準研發(fā)過程中，清華大學數(shù)字電視傳輸技術研發(fā)中心的清華團隊在清華大學重點學科建設項目資助下負責DMB-T系統(tǒng)研發(fā)與性能測試，Legend Silicon Corp.在清華大學幫助下多次融進風險資金專注開發(fā)DMB-T芯片。國標頒布以后，清華大學在自有的軟件仿真和硬件實現(xiàn)平臺上優(yōu)化了自己的算法和實現(xiàn)技術。Legend Silicon Corp.全力投入國標接收芯片的量產(chǎn)經(jīng)營。

　　Legend Silicon Corp.符合國標的接收芯片8913在國內(nèi)首先流片成功，清華大學符合國標的發(fā)射機調(diào)制器支持北廣、吉兆、東芝等公司生產(chǎn)出國標發(fā)射機，符合國標的接收機算法和實現(xiàn)技術提供上海復旦大學、復旦微納電子公司和深圳力合微電子公司開發(fā)國標接收專用芯片。它們分別計劃今年年底前量產(chǎn)國標接收芯片。今年6月復旦微納電子公司已經(jīng)成功開發(fā)出國標接收芯片"中視二號FDC1101"。

　　今年3月，香港用單頻組網(wǎng)方式系統(tǒng)嚴格地測試了國標DTMB和歐標DVB-T在香港地區(qū)內(nèi)的覆蓋和接收效果。測試結(jié)果證明，國標DTMB明顯優(yōu)于歐標DVB-T。同時，國內(nèi)外生產(chǎn)國標關鍵部件和收、發(fā)設備的數(shù)十個企業(yè)在香港展示產(chǎn)品證明國標的產(chǎn)業(yè)化已滿足國標工程實施的需求。香港ATV和TVB兩個無線電視臺已經(jīng)播出國標DTMB電視信號，香港政府決定采用國標10月正式播出，計劃年內(nèi)達到20萬臺接收終端(包括機頂盒和數(shù)字電視機)。

　　截至目前，十家省市電視臺已經(jīng)采用國標DTMB試播，其中某些城市已完成30個國標發(fā)射機的招標和數(shù)萬臺接收終端的訂貨。

　　伴隨著國標頒布，上海高清等單位已經(jīng)成為推動中國地面數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)化的重要技術力量及產(chǎn)業(yè)基地。從去年8月份以來，上海高清的核心工作包括一方面積極配合行業(yè)主管部門制定地面數(shù)字電視配套標準；另一方面是通過聯(lián)合國內(nèi)外的產(chǎn)業(yè)伙伴，加快國標核心技術的產(chǎn)業(yè)化，完善國標產(chǎn)業(yè)鏈、設計國標全業(yè)務解決方案。

　　王堯表示："國標發(fā)射端設備方面，上海高清早已經(jīng)研制開發(fā)出完全符合國標的、支持單載波/多載波/單載波和多載波結(jié)合的各種調(diào)制器。"

　　在今年3月份的CCBN展會上，上海高清推出了國內(nèi)第一臺國標全模式調(diào)制器，國標新品包括MOD1000國標地面數(shù)字電視單點單載波調(diào)制器，MOD2000國標地面數(shù)字電視全模式調(diào)制器，MOD3000國標地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)調(diào)制器。目前，包括北廣科技、北京吉兆、東芝等發(fā)射機企業(yè)已經(jīng)與上海高清合作完成了設備集成。上海高清與北廣科技等單位的全面技術授權(quán)也已實質(zhì)性啟動。迄今為止，在上海、湖南、山東、安徽、河南等地，采用單載波技術的發(fā)射設備已商業(yè)運營近2年。

　　另外，上海高清把觸角伸向農(nóng)村市場，上海高清總裁夏平建接受《中國電子報》記者采訪時表示："中國目前有3.49億戶家庭，其中1/3通過有線網(wǎng)絡，能收看到多達五六十套的電視節(jié)目；而其余2/3的家庭只能通過無線方式收看到五六套模擬電視節(jié)目，而且收看效果很差。因此，做數(shù)字電視國標推廣的時候，從市場的角度必須要考慮一個問題，是讓只能看到五六套節(jié)目的人在家能夠看到五六十套電視節(jié)目。我們開發(fā)的數(shù)字電視技術，是去做錦上添花的事，還是做雪中送炭的事？我們決定先做雪中送炭的事。"

　　出于這樣的戰(zhàn)略考慮，上海高清公司利用國標技術，已經(jīng)在全國10多個省市自治區(qū)的20余個地市得到應用，在安徽鳳陽、河南安陽、上海崇明、湖南株洲等地更是經(jīng)過了近2年的運行考驗，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，受到了基層廣電和廣大老百姓的熱烈歡迎。目前又有100多家省市廣電部門和上海高清及其合作伙伴建立了合作關系，將采用此項技術進行系統(tǒng)搭建。

　　與此同時，凌訊與國標發(fā)端設備廠家北京吉兆、北廣、凱騰四方、數(shù)碼視線、德國RS、大連東芝、大連UBS等合作；國標測試設備方面，與德國RS及日本芝測等廠家合作，均已完成了國標產(chǎn)業(yè)化的需求。在國標接收機方面，凌訊產(chǎn)品與接收機廠家合作開發(fā)出不同形式的終端產(chǎn)品。終端產(chǎn)品形式包括一體機、機頂盒(固定和車載)、計算機相關接收終端(USB DTV接收棒和PC機內(nèi)置接收卡)、便攜設備(PMP等便攜式終端)。合作廠家包括長虹、創(chuàng)維、康佳、海信、海爾、TCL、上廣電、力合、同方、安彩、九洲、同洲等50多家。

　　可以看到，國標的兩大制定方都進行了產(chǎn)業(yè)化的推進工作，但在國標實施初期，相關企業(yè)同時希望有關政府主管部門加緊配套標準制定，積極引導國標用戶根據(jù)自己的業(yè)務特點正確選擇國標的應用工作模式，引導生產(chǎn)企業(yè)分階段、分層次實現(xiàn)其他工作模式。