地面數字電視傳輸標準：徹底擺脫專利費

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

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

　　可見，盡快制定具有自主知識產權的數字電視標準迫在眉睫，這關系到中國數字電視產業的發展。2006年8月1日，我國數字電視傳輸領域的首個強制性國家標準--數字電視地面傳輸國家標準(GB20600-2006，英文簡稱為DTMB)正式實施，這也意味著我國電視產業告別了"打工仔"時代，不再受制于國外標準。

自主研發形成專利

　　"趁數字電視革命的機遇，突破無線寬帶傳輸技術的瓶頸，如：寬帶傳輸的頻域多載波技術、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明專利，基于這些基礎性發明專利制定我國地面數字電視傳輸標準。這樣，我國不僅不用向國外交專利費，還可以收國外產品進入中國市場的專利費。"清華大學數字電視傳輸技術研發中心主任楊知行對我國地面數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，這些發明技術從數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化升級。電視機換代，城市應急視頻系統、軍用移動視頻網的推廣應用都具有潛在巨大的經濟、社會、軍事效益；多種新業務的開拓將促進相關領域行業結構升級及產品的更新換代，促進電信、電視、數據三網融合。

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

起了個大早，趕了個晚集

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

　　1996年，緊跟國際上兩大標準--美國ATSC和歐洲的DVB-T的出臺，科技部設立了數字電視地面廣播系統研發重大項目，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周年大典數字電視轉播。

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

　　2001年，數字電視國家領導小組委托國家廣電總局在全國范圍內征集地面數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，根據當時的測試結果，全國廣電標委會組織的測試組和監理組認為：被測設備的整體性能與制定我國地面數字電視傳輸標準的要求尚有相當的差距。有必要在國家數字電視研究開發及產業化領導小組的領導下，組織國內產學研和使用部門聯合研究開發真正具有我國自主知識產權的系統及其設備。

　　據此，國家數字電視領導小組決定成立數字電視標準化工作組，并委托國家知識產權局對國內5個方案進行知識產權評估。在檢索大量文獻和研究相關國內外專利的基礎上，國家知識產權局于2002年9月30日形成了《數字電視地面傳輸技術方案專利評估報告》。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，童志鵬院士為監理組組長。

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

　　2003年10月，國家發改委設立地面數字電視傳輸標準研發項目，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。該項目成立數字電視地面傳輸國家標準特別工作組，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字電視傳輸標準測試組針對特別工作組提供的標準發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字電視傳輸標準系統進行了標準測試，測試結論是：被測試系統能夠基本滿足地面數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于單載波工作模式，一致性測試認定的參數和功能與標準征求意見稿一致，實現了標準征求意見稿198種工作模式中的36種，已實現的工作模式傳輸碼率范圍涵蓋4.813M至32.486Mbps，單、多載波實現功能重復，并可互為替代。

　　與此同時，針對我國地面數字電視廣播實際應用及產業化需求，上海高清數字科技產業有限公司、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地面數字電視傳輸系統技術，克服了單載波系統高速度移動接收和單頻組網的國際性難題。

　　2006年8月，以ADTB-T地面數字電視傳輸系統技術為基礎，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《數字電視地面廣播傳輸系統幀結構、信道編碼和調制》標準，簡稱"中國地面數字電視傳輸標準"，標準編號"GB 20600-2006"；2007年8月，中國地面數字電視傳輸標準正式強制性實施。

突破融合的技術瓶頸

　　行業內人士一般都明白，美國ATSC單載波系統和歐洲DVB-T多載波系統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"融合就是兩個系統加一個開關"等說法。

　　2004年至2006年，數字電視地面傳輸國家標準特別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選項在一個系統內承載，從而實現了方案融合。同歐洲DVB-T標準的多載波數有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。它僅涉及系統需要的很多數據處理環節中的一個具體操作環節的兩種可選參數，其他系統參數，包括糾錯編碼、交織、定時同步、幀結構、信號帶寬與成形等系統內外參數對單、多載波工作模式都是統一的，它們只是在同一個技術和知識產權平臺上的兩種可選的工作模式。

　　它的技術依據是TDS-FOM，它本身就是一個時域單載波和頻域多載波融合的調制方式，它的多載波幀體都是數據信號，可以分別加載到多個子載波上，也不排斥全部幀體數據都加載到一個子載波上。國標DTMB的TDS-OFDM不同于歐洲DVB-T的C-OFDM，其原創性不僅為單、多載波系統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、多載波調制的區別僅在調制部分。1.單、多載波選項僅在數據幀體部分才有效，數據幀頭都是采用單載波調制作為訓練序列；2.在幀體數據部分均沒有已知離散信息，只用相同方法保護的系統信息；3.標準采用統一的信道編碼方式--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、多載波調制的區別僅在調制部分，而單、多載波數字調制技術的區別僅在于所用載波數的區別，因此完全可以使用同樣的接收辦法來實現國標中單、多載波的接收。而目前，上海高清早已開發出了全模式的調制器，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權

　　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以外，國標的自主知識產權是完整的。不存在專利受控國外的問題。 基于清華大學職務發明專利的清華DMB-T方案已經過國家知識產權局2003年和2005年兩輪評估，都確認為基礎性的創新方案，沒有發現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信息；增加一種幀頭格式和4QAM-NR、32QAM兩種調制方式。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，清華大學向國家發改委、信息產業部、國家廣電總局、科技部、國標委發出清校函[2005]5號鄭重承諾："在國家未來制定的數字電視地面傳輸標準中，凡采用清華大學的專利，我校將全部向國家提供。"

　　同年3月，清華等11家單位簽署了《關于中國數字電視地面傳輸標準技術共享協議》，各方鄭重承諾："在中國數字電視地面傳輸標準對應的發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項發明專利都是清華大學的職務發明專利，其中29項發明專利全面保護了國標的信號格式和系統方案及其實現技術，20項發明專利全面保護了國標的接收機實現技術和接收系統方案。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。"

　　在單載波方面，上海高清及其關聯企業在國標知識產權體系上，上海交大擁有完整的國標地面數字電視發射系統的專利。上海高清、上海奇普擁有完整的國標地面數字電視接收系統的專利。上海高清是完全的國有企業，上海奇普是上海高清絕對控股的國內企業，公司股東完全同意國家對國標產業化的要求。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，對國標的發射及接收系統擁有完整的專利保護。 產業化已具備強制實施條件

　　在1999-2006年漫長而艱苦的地面數字電視傳輸標準研發過程中，清華大學數字電視傳輸技術研發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系統研發與性能測試，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平臺上優化了自己的算法和實現技術。Legend Silicon Corp.全力投入國標接收芯片的量產經營。

　　Legend Silicon Corp.符合國標的接收芯片8913在國內首先流片成功，清華大學符合國標的發射機調制器支持北廣、吉兆、東芝等公司生產出國標發射機，符合國標的接收機算法和實現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國標接收專用芯片。它們分別計劃今年年底前量產國標接收芯片。今年6月復旦微納電子公司已經成功開發出國標接收芯片"中視二號FDC1101"。

　　今年3月，香港用單頻組網方式系統嚴格地測試了國標DTMB和歐標DVB-T在香港地區內的覆蓋和接收效果。測試結果證明，國標DTMB明顯優于歐標DVB-T。同時，國內外生產國標關鍵部件和收、發設備的數十個企業在香港展示產品證明國標的產業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，計劃年內達到20萬臺接收終端(包括機頂盒和數字電視機)。

　　截至目前，十家省市電視臺已經采用國標DTMB試播，其中某些城市已完成30個國標發射機的招標和數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成為推動中國地面數字電視產業化的重要技術力量及產業基地。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主管部門制定地面數字電視配套標準；另一方面是通過聯合國內外的產業伙伴，加快國標核心技術的產業化，完善國標產業鏈、設計國標全業務解決方案。

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

　　在今年3月份的CCBN展會上，上海高清推出了國內第一臺國標全模式調制器，國標新品包括MOD1000國標地面數字電視單點單載波調制器，MOD2000國標地面數字電視全模式調制器，MOD3000國標地面數字電視單頻網調制器。目前，包括北廣科技、北京吉兆、東芝等發射機企業已經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也已實質性啟動。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射設備已商業運營近2年。

　　另外，上海高清把觸角伸向農村市場，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通過有線網絡，能收看到多達五六十套的電視節目；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目，而且收看效果很差。因此，做數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目的人在家能夠看到五六十套電視節目。我們開發的數字電視技術，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。"

　　出于這樣的戰略考慮，上海高清公司利用國標技術，已經在全國10多個省市自治區的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過了近2年的運行考驗，系統穩定可靠，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搭建。

　　與此同時，凌訊與國標發端設備廠家北京吉兆、北廣、凱騰四方、數碼視線、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，均已完成了國標產業化的需求。在國標接收機方面，凌訊產品與接收機廠家合作開發出不同形式的終端產品。終端產品形式包括一體機、機頂盒(固定和車載)、計算機相關接收終端(USB DTV接收棒和PC機內置接收卡)、便攜設備(PMP等便攜式終端)。合作廠家包括長虹、創維、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業化的推進工作，但在國標實施初期，相關企業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自己的業務特點正確選擇國標的應用工作模式，引導生產企業分階段、分層次實現其他工作模式。