清华大学杨知行:地面数字电视标准及技术发展

CCBN2010 数字电视中国峰会（CDTS）将于 2010年3月21日在北京五洲大酒店举办。CDTS由CCBN 组委会主办，国家广电总局《广播电视信息》杂志社独家承办，会议已经成功举办三届，得到了国家广电总局、国家广电总局无线电台管理局、中国有线、国家广电总局广播科学研究院以及各地方有线电视及数字电视领域的高层管理人员的大力支持，成为了CCBN的重点活动之一 。DVBCN数字电视中文网做为本届论坛的直播媒体，专题全程播报本次论坛。

以下为清华大学数字电视传输技术研发中心首席科学家杨知行演讲，题为“中国地面数字电视标准及技术发展”。

　　杨知行：谢谢大会给安排这么一个报告，让我有机会来给大家汇报一下国标在出台以后究竟有些什么样的新的发展和动向。

　　我的报告分两个部分，一个是产业的进展，第二部分我想介绍标准在技术方面一些新的发展。

　　前面很多人都说过了，对于地面数字电视的标准在国内应用的情况，基本上产业化是成熟的，市场已经开始了。广电总局现在也有一个比较切实、可行的计划，也就是在今后2、3年里面，将会覆盖到县以上的城市。那么，基本上地面覆盖的问题就大部分都解决了。

　　那么，在工信部方面，也在计划出台谢院长刚才说的情况，大概在2012年以后，要求市场上销售的电视机都必须具备能够接收TDMB的信号功能。这就意味着，在将来我们国家的5亿台的电视机，都将装上这个，这对于产业界显然是一个很大的鼓励。当然，现在的接收机已经在全国规模推广，可是这个规模目前还是远远不够，但是在工信部的标准出台以后，那么将来可以预见接收机将会有一个井喷式的发展。

　　实际上现在用得最好的还是香港，香港一开始准备是用DVBT的，04年中期，经过了6个多月的测试，决定采用中国的标准。他们的领导人很重视，所以在07 年10月31日他们的领导是亲自到场的。

　　他们经过了2年的努力，到09年的12月份，他们已经发展到有106万DTMB的用户，渗透率达到了46%了。所以，现在有很强烈的呼声，说2012年要关闭模拟电视。这是很重要的事情，因为关闭了模拟电视之后，数字电视的频道才可以释放出来。

　　另外，地面电视标准在扩展性应用方面得到了比较充分的表现，特别是在有一些公司拿地面广播电视倒过来用，等于是把发射站变成一个手持的设备，可以作为当兵的设备。实际上它是把信源的采集和收看节目的人，双方都在高速移动当中来进行的。所以，这样的系统特别适合于公安的应用，因此在04年雅典奥运的时候，这个系统第一次出现在了应用当中。那么，经过了这么多年下来以后，最近一些年我们国家发生的一些重大的事件当中，实际上这个系统都用到了。目前，在这个领域这个标准也是应用得非常活跃。

　　我们为了把这个国标进一步在国外推广，我们组建了一个中关村数字产业联盟，这包括了研发单位、生产单位，直接代表了我们国家的产业水平。这个联盟在国外推广的时候，在这个联盟体里面组建了一个开发小组，完成了6兆系统的开发，建设了从接收机到发射机一整套的产品都完成了。

　　那么，这个设备我们在国外推广的过程中，第一站是07年12月在古巴，在古巴测试的时候，当时我们的6兆的系统没有出来，因为时间的原因我们就拿了8兆的系统去了。从表上看，我们和国外的测试是很吃亏的，因为发现功率相同，我们的码率是24兆，而人家是18兆，在这种情况下，我们还是以41：13的胜出率，我们还是明显我优胜的。但是完了之后几家都不承认，说你这是拿柚子和橘子比较。我们去欧洲测试的时候，测完了以后他们感觉到很不好意思，他们承认表现好一点，但是不能算数，因为你赶紧做出6兆的系统再说。后来，我们在3个月之内，在联盟体里面把6兆的系统搞出来，再拿出古巴去，古巴说你先不要到我们这里了，你们先到欧洲吧，所以我们进行比较严格的测试是委内瑞拉，实际说我们利用中国、委内瑞拉和欧洲的标准都是非常严格的。而且这个测试结果相对来说指标比较平衡，大家的速率都差不多，但是唯一的一个重点是日本为了躲避干扰而往外面偏了128K，但是日本人说改不过来了。所以，加了注解，即使日本人赢了也不算数。但是我们这样比的结果，日本人的标准移动性真的是比较好的。所以，我们在移动这一项输给了日本以外，其他的我们都是赢的。所以，在委内瑞拉的测试，直接奠定了在南美认为中国的标准是第一的。到了08年12月在秘鲁测试的时候，把这5个标准合在一起，在秘鲁测试花的时间非常长，它分别在亚马逊的热带丛林和3500米以上高原差距很大的地方进行测试。测试的结果，基本上在利马测试的时候，很多还是比较好的，只是淘汰了美国和巴西两个方案。那么到了高原上的时候，我们基本上就进到了第一集团了，到了热带雨林的时候我们就突出出来了，就是中国标准一枝独秀了。所以，在这5个标准比较当中，秘鲁在数字电视委员会给它的总统报告里面，明确地提出了在5个标准的技术上的比较，中国是第一的。

　　前面我说在古巴测试人家不认账，后来古巴又把欧洲和巴西的标准在古巴做了一次专门的测试，这次测试实际上是针对巴西这个标准的。那么，你们从这个数据上慢慢看的话可以看出来，实际上巴西的标准做得不清楚，它和中国的标准在同样条件下测试，电瓶的容量差10个dB左右。总体来说，我们从07年12月一直到现在，下个月我们还要到玻利维亚，一路在国外跟国外的标准进行对比测试，几个测试结果我们基本上还是取得了比较好的表现。

　　客观地说，欧洲的标准还是全世界的主流标准，现在有60个国家在采用，美国的标准有5个，日本的标准通过最近2年的努力也已经发展到5个了，当然中国的标准只有1个，当然我们香港和澳门是可以独立选择标准的，但是它们是另算两个地区。全世界如果按国家不算地区的话，大概193多个国家，如果这193个国家把已经选定和已经应用的标准的国家除外，还有2/3的国家的地面数字标准还在待定当中，所以还有我们的发展空间。当然现在非常快，目前各个国家都在非常激烈地在竞争地盘，用国外普遍的一个词叫做标准的圈地运动，这项运动实际上影响是非常大的。

　　因为我们国家是有5亿台的电视机的保有量，每一年生产的电视机是8000万台，那么8000万台有4000万是要出口国外的，可是我们国家的电视出口都是用到了别人的标准，因此首先你要交高额的电视专利的费用，这给我们国家电视的推广带来了很大的麻烦。因为大家知道，电视机的利润率是非常低的，所以十几美元的专利费对于它来讲是非常致命的。第二，也因为高端的要收专利费，低端的电视机又遭到了国外多次反倾销的诉讼。这两头在挤压我们的电视产业，所以我们国家非常重视这个问题，所以我们国家的领导人看到了这一点，在鼓励认真抓好这件事，能够形成一个有示范效应的推广模式。国务院的领导说，推进工作不是一个单位的事，应该是各个部门来协调，特别是主管部门应该牵头来协调这项工作。所以，现在国内也在组织这样的一些发展、推广的工作。

　　国内的情况我就汇报这些，下面我再说一下标准技术上的比较动向。一个最大的动向，现在几个标准都在开始弄二代的标准，像[FS:Page]美国标准。美国标准原来基本上就是高清的固定接收，现在在08年12月31日推出了一个新的标准，叫做ATSC-MH，也就是说移动和手持的地面标准也要兼顾，因此出台了一个新的标准。欧洲在08年4月份的时候推出了DVB-2，这标准在欧洲推出以后，到去年的3月份已经推到了国际电联，预计今年4月份开的国际电联的会议，将会讨论欧洲二代的标准。那么，欧洲提出二代的标准，主要发生了一些什么样的新的变化呢？它的基本情况是这样的。从商业的角度上来看，它的好处就是一个是它的频谱小比 DVBT大有提高，最多的模式提高了30%。就是它原来最高的码率，DVBT是21兆左右。那么，它现在提高最高的码率到了50兆了，这和我们有线的 DVBC原来的码率差不多。如果把数据提高到有线的数据标准，它将提高到非常高的标准。那么DVC-2修改的标准是把单载波改成了多载波，就是在有线里面也用SDF。DVB-2不兼容DVBT，但是它可以保持原来的覆盖特性，保持原来的天线和基本都是可以兼容的，原来可以照顾到的业务都是可以照顾到的。

　　第三点是一个增强型的单频码，这是世界性的难题。实际上用天线来解决单频码，我认为这是一个非常大的改变。它兼顾到了管道，但是兼顾多媒体的业务。大家认为中国的标准肯定在技术上不行，欧洲开始拿T2跟我们叫板，如果你们需要一个技术好的标准，你们就应该采用DVBT-2，那么南美说是不是你们认为DVB 不行？实际上为什么要做T-2？我觉得英国没有标清没有高清，所以它要换高清，它就用了T-2了。DVBT-2并不是一个空中楼阁，它还是很快要使用的，特别是在英国、意大利、芬兰这几个国家，都已经在开始考虑试播这样的制式了。那么这中间我们从技术上来看，这是原来我在很多的展会上讲过的导频的分布，导频的分布DVBT-2右上角这个图想说明什么问题？欧洲的标准只能拿来时分，而不能频分，原因是它把同步信号插在数据里面，它的黑点都是同步信号。那么多的同步信号，怎么可能分清哪几个码在播哪个节目的呢？它的T-2就改成了下面的这种，出现了一个新的选项，可见它和我们国标里面采用的同步和数据，怎么样个摆布的方法有一点类似。因此，它提出了欧洲的标准不仅可以时分，还可以频分，而且是二维的分布的多载波的方案。

　　欧洲的业务以前是用了超镜头，实际上超镜头是干什么的？原来不是一个复帧结构，通过超镜头的定义，它可以用一个帧结构的信息的地方，把节目的数据特性在这个地方做标志。所以，把所有的标清、高清都可以放在这里面。中国的标准可以做二维分割的多业务的应用的，可是现在欧洲首先把这个概念用上了，而且把这上面红的、绿的、蓝的，这是不同的节目在频率和时域两个方向怎么分割的一个图。

　　还有就是纠错码。欧洲的标准本来和国标相比，它比我们在灵敏度上差3dB左右，他们自己也承认，所以这是我们在南美可以胜出的最重要的原因。但是，它在二代以后，沿用了LDPC码。我们根据把欧洲二代的标准做了仔细的分析和仿真，我们也把国标按照他的思路做中国的二代标准的话，我要容易得多。这都是中国标准原来有的，我再这样发挥一下。根据这样的原则，我做的这张表，第一代是前面两栏的比较，后面两栏是欧洲标准的二代的特性，第四栏是中国标准第二代的特性。我们同样做的仿真，仿真的结果我还是比较有信心的，中国标准的二代还是可以站在世界技术的制高点。

　　还有一个是SFN的人工多径干扰问题，很多人说你们的单频网为什么是负的，应该是正的。其实就是负的，这就带来的功率损失，这是人工造成的多径干扰，这带来了损失。这是我引用了日本测试时候的结果。如果不是单频码，而是单点的话，它标准的门线可以说是左边这个图的第一个箭头，那么在这个交叠区的地方，至少差了4.6个dB，也就是说这个交叠区所带来的人工多径干扰，造成了4.6个dB的信号弱化。但是，不管是日本标准、欧洲标准，你做单频码这个代价都得付出。

　　中国现在的二代标准，将采用多天线来解决这个单频网的组网问题。根据我们的仿真，将来二代的标准里面，它的单频网和单点发射相比，它组网的争议是 1.6dB，这是两根天线的时候。如果用四根天线做多天线的组合，它可以在任何的区域里面做单频网的组网，因为根据全世界很有名的4C原理，什么叫做4C 原理呢？就是一个地图只要有四种颜色，就可以把各个国家分开了。那么，我们做单频网也一样，我们用四根天线做组合的话，那么单频网的组网，就可以在整个的范围里面进行了。

　　第二，双向很重要，因为特别是在三网融合的体制下，没有双向我觉得单频网还是很短腿的。那么，我们想在第二代标准里面的双向，下行就是广播了，这是大范围的覆盖的。那么，上行将把移动基站做接收点，用移动基站的用户管理和基站的地址、基站的设备构成了上行。一般3、5公里就有一个基站，所以基本上是一个小范围的接入。但是，如果通过移动通信这样的一个现有的系统的话，那么它完全可以构建一个全方位的双向的二代标准。

　　还有一个就是超镜头，我们国标没有把这个超镜头做一个解释，如果我把这个定义下来地它完全可以兼顾数据帧后面的信息，完全可以定义下来。它可以在同一个帧结构里面传输高清的业务、标清的业务、数据广播的业务等等。

　　第二，把帧结构改成互联网的接口，这可以让我们帧体的结构完全是透明的。现在我们只有一个8兆，没有想过往国际上打，我们要变成6、7、8兆，第二要兼容 10兆，这是为了将来的互联网应用，兼容1.7兆是为了扩展业务和DMB的手持业务。

　　国标向二代转移的时候和欧洲标准像二代转移的时候，红色的地方都是改动的，黑色的地方都是原来各自的。从这里可以看出，第一条把频段兼顾得更多了，1.7 兆、6兆、10兆这样的东西，加上了MPEG-2和MPEG-4，我们可能还要加上AVS等等。因为中国标准比欧洲标准一代、二代都有同样的优势，我们是透明传输的，欧洲标准是有格式要求的。因为它的要求TS流的结构是不能变的。所以，我们在数据适配器方面不需要做什么改进。

　　但是第一条到第三条做了这么多的改动，一个是提高频谱效率，第二个是增加可选的方式，到了DVB-2的时候，我不知道它又扩展了什么模式的选择。模式的选择是当你高速移动的时候，你就损失一点效率，当你需要拉10米的天线来做的时候，你就需要选用保护很短，码率就提高了。所以，这样从第三开始，后面的这八行都是为了提高频谱效率。同时，增加了定位，实际上国标原来是放在头上的，现在将定位的系统里面有一个偏序列，实际上是具有定位功能的。国标现在和欧洲标准里面都加了偏序列，所以对于中国标准而言，可能将来定位多天线，这也是第二代标准所要具备的一些功能。

　　从这个表里可以看出，中国标准和欧洲标准，一代我们胜过他了，二代我们同样有信心可以胜过他，当然我们还有很多的构成要做。谢谢各位！进入CCBN2010 数字电视中国峰会（CDTS）专题