杨知行:地面数字电视技术及标准演进

2012-03-22 10:19:00来源:中广互联 热度:
CCBN中国国际广播影视发展论坛(INTERNATIONAL BROADCASTING DEVELOPMENT FORUM,简称CCBN-BDF)于2012年3月19日-2012年3月23日在北京召开。其中2012年3月19日在北京国际会议中心召开启动仪式暨系列专题会议。

由CCBN组委会主办、中广互联协办的CCBN-BDF系列专题论坛将于21-23日在国展办公楼(原称“综合楼”)二层举办。

在“DTV传输与测试”分论坛上,数字电视国家工程实验室、清华大学杨知行教授做了题为《地面数字电视技术及标准演进》的报告。


图为:数字电视国家工程实验室、清华大学杨知行教授

以下为演讲实录:

杨知行:各位来宾,跟大家共同探讨一下我们地面电视的一些情况,这个题目大家原来很感兴趣,现在的范围是越来越小了,这个圈子很小了,也就是说大部分人差不多都比较认识了,我今天重点想介绍这么几个问题;

第一,我想介绍一下这个标准,我们最近在国外推广有什么样的进展。
第二,现在国外纷纷推出二代标准,所以关于二代标准的问题我也做一些简单的介绍;
最后想借这个机会来宣传一下我的工程学习三个课题。30分钟时间,先说地面标准,去年12月6号,国际电联通过中国DTMB标准为国际电联的第四个标准。这个过程是非常短的,在国际电联是非常快的一个过程。像日本这个标准它仅仅用了5年的时间,那么中国我们从2010年6月开始成立这个专家组开始活动,一直到2012年12月就通过了,这是非常快速的进程。

那么这个事情对于国家数字电视领导小组5个部门非常齐心协力的做,所以给我一个很大的感触,如果我们国家集中心力做某一件事,实际上中国的力量是很大的。再好的东西都被消耗掉了。国际电联的行为标准在推广上非常有意思的,左边的这张表非常有意思,这是国际电联1306号这个文件建议书里有这样的一张表,这张表是为了给选择标准的用户的一个参考,在这个参考里面,你们看出来非常有意思,就是说如果你想在一定的文献情况下,特定的文献情况下,你要最高的传输马力吗?你想选美国标准还是中国标准呢?你最好选欧洲、日本中国的,你要组建单频网是你必要的要求吗?你就选欧洲、日本或者中国的,等等。这里面唯一有一点,就是日本人特别欣赏的,就是说如果你想要有不同质量的分支传输的功能的话,就只有日本人这个标准了。它还有把6兆带宽分解13段,其中拿出500块带宽可以兼容手机,这就是它使数据可以有独立解码的,这个只有日本。如果你要这个功能只能选日本标准,针对这个,所以中国DTMB标准多了一个演进,叫E-DTMB,这是香港电视台提出的,香港用中国标准的,一个频道里有一个高清两个标清,他们希望能不能在这个基础上再加一点数据广播?不影响现有的用户。在这么一个前提下,我们做了一个E-DTMB。这个E-DTMB补充齐了以后,你们再来看这张表就对中国非常有利了,可以说中国是国际电联给用户选择这些项目里,中国标准是覆盖最全面的,你要什么中国都有,所以这样子在4个标准里面,中国标准首先是最好的。那么E-DTMB实际上不改动国标,也不改动现有的网上设备,只是在数据前面先加一块数字信号进去,有IP接口的,这个E- DTMB在香港电视台做过测试,目前产业化工作正进行中。如果用E- DTMB的话,那么原来的高清还是保证你的马力,同时有600克的数据信心。那么这个高清和数据接收信号,它的接收灵敏度大概差15个DB以上,这就是为了弥补固定接收和移动接收它们之间的差别,这就满足移动将来在室内能够接收。

到现在为止国际电联现在是4个标准,A、B、C、D。A标准是用全时域处理的办法的,现在用的国家并不多,大概6个国家,B系统是欧洲的,它是用全频域处理的。现在世界上大概有64个国家选用这个标准,这是覆盖最大的标准。那么C标准是日本的ISDB-T标准,它不是一个独立标准,它是欧洲标准的一个改进。D,中国的标准,它综合了时域和频域联合处理的优势,由于这个优势造成了中国标准的后发优势,这个后发优势主要体现在四个方面;第一个方面,它比较稳健,同步性能保护得比较好。第二,频谱效率比较高,相比日本和欧洲而言,它的频谱效率大概提高在10%左右。移动性能比较好,这是得益于它的时频域联合起来处理以后,参数刷新比日本、欧洲标准快一倍以上。第四就是覆盖性能好。中国是世界上第一个采用IBBC码放到地面标准里面的。所以它得到了最近三个DB的优势,因此比起欧洲、日本标准而言,中国的标准接收门限仅仅差了一倍,用同样功率发射,它的覆盖范围是扩大了一倍,这是很可观指标。由于这样的后发优势,我们在国外可以说在南美我们真正进行了两年的时间去盯美国、欧洲、日本的标准,去做对比测试,这个对比测试的结果,可以说在四个国家里都是他们独立测试的,中国标准没输过。

这里面唯一有一个指标就是在委内瑞拉的时候,当时测移动性能,日本的移动性能绝对比我们好,因为它只有500克带宽,这项输给日本了,但是我们还是比欧洲好。除了这个指标以外,我们基本都处在最前列,所以中国标准技术第一,就像秘鲁,数字电视委员会向它总统写的报告里提出的,这个结论在国际上得到广泛认可的。这是2007年—2009年,中国标准是最好的标准,大家没有什么异议,可是到2011年我们在埃塞俄比亚进行推广的时候,埃塞俄比亚的领导都已经决定用中国标准的,但是埃塞俄比亚数字委员会的实体抵制,首先拿中国DTMB和欧洲第二代标准DVBT—2的分析报告对比测试,逼得我们没有办法,就把中国的一代标准和欧洲的二代标准在埃塞俄比亚做了一次对比测试,这等于是很不合理的测试,因为这是两代不同的东西。但是测完了以后,发现效果也不错,原因是什么呢?欧洲的标准最大的优势实际上在这一项上,它现在把传输码率传输8兆的传输40MB,埃塞俄比亚测试的时候,一个8兆通道传20套标清,中国最多传12套标清,这一项就输给人家很多,可是除了这一项,后面的数你们看,它的覆盖范围、它的移动性能我们都是非常显著的胜出!这次测试,埃塞俄比亚它用的DVBT-2是在英国伦敦市场上购买的,125英镑一个机顶盒,我说中国的标准达到同样高清晰度的机顶盒大概超不过60英镑,差了一倍以上,埃塞俄比亚8千万人,如果一个机顶盒就差60英镑的话,它要60英镑×2000,等于一个频道的价钱!这一点埃塞俄比亚最后还是选择用中国标准,所以从这个对比测试,终于咱们讲清了一个道理,就是说中国标准作为公益性的,国家基础设施而言,它要照顾到千家万户的话,目前它是国际上最好的地面传输标准。

我们在国外推广,遇到的一个软肋就是中国地面标准用的不太好,当年广电总局工信部都做了大量的努力,特别是广电总局去年年底它已经把300个地级以上的城市都已经覆盖了,完成了它的覆盖,而且准备在今年或者明年很快的时间要把县以上的2千多个城市覆盖,这个规划都很具体,而且全国的公交移动电视原来都用的DVB,现在都在北京、上海都进行改造,这个改造都改成了国标,这些都是做了大量的努力。但是,我们在国外讲的时候,这一块覆盖我能讲清楚,可是人家一个问题问得我就哑口无言,人家说中国现在有多少地面数字电视的终端?我就说不出这个数来了!这个确实中国的地面数字电视的终端数还需要政府加大力度来沟通。

但是这里面用的最好的是香港,这次我们在国际电联通过很顺利,主要是得益于香港的报告。香港它是2007年12月31号播出的,到2010年12月基本上它就超过100多万用户了,截止到目前大概60%以上的用户都适应了DTMB的地面标准,而且在香港市面上有200多种终端设备在市场销售,所以这个市场非常规范,而且他们单频网报告在国际电联引起了非常好的影响,使一批国家成立了一个跟踪小组来考察香港单频网的设计方案。

在国外,通过我们这些年的努力,在国际上我们说中国标准作为基础设施最好的标准以外,也开始有一些国家开始采用中国标准,用的最好的就是老挝。老挝大概去年5月份开始建设,到年底就有3万个用户,截止到目前已经5万用户了,那么这3万用户的时候基本上就开始盈利了,而且这45套节目里面有11套是直接转播中国电视节目的,其中里面大量的电视剧都是中国的电视,所以你现在到老挝,如果你们去看电视节目就像在中国看电视差不了多少。这样子就通过标准的出口,就带动了技术、标准、产品、金融,因为钱也是中国人现贷款的,还有文化产品节目还有管理的理念几乎都是从中国过去的,而且同样这个模式也在柬埔寨、中国普天黄浩东高工要来讲这个题目,现在是中国普天在做这件事。

今天古巴和中国政府之间签了一个协议,也全部采用中国地面数字电视标准,埃塞俄比亚工程也在实施中。截止到目前,我们有10多个企业在亚非拉20多个国家里同时在推进中国DTMB的标准,所以中国DTMB标准在国际上推广还是有相当的发展空间的。

关于标准最新的进展我就汇报到这些。下面我想介绍一下一些标准的演进情况。因为对美国和欧洲而言,它的标准是1996年开始的,到现在15、16年了,他们都纷纷的来进行第二代标准的研究,其中美国的做法是非常现实的,它不叫第二代,它现在先做一个ATSC,它原来不支持标清,原来美国的标准只支持高清,只支持在室外接收,又不接受单频网也不接收移动,所以它现在为了弥补这块缺陷,它在ATSC基础上发展了兼容性的演进标准,这个图上可以看到底下这一小块就跟我们DTMB的思路是一样的,它就把固定接收和移动接收以及手机接收串起来,变成一体了。它的第二代标准也在考虑中,美国的第二代标准就是ATSC3.0版本,目前还在需求的调研当中。

欧洲标准本身并不大,但是它的标准一定要在国外推广,要在国外推广受到阻碍的时候,它一定在变,不像美国也不像中国,它自己有一个庞大的市场。所以欧洲立刻就推出了第二代标准,第二代标准和第一代标准完全的不兼容,它主要做了四个方面的改进。第一,原来我们第一代标准里最高的调制方式现在更进一步引入了256度这样的高效率调整模式,同时把它里面的导频大量筛减,来提高频谱效率,它的频谱效率在一代和二代之间等于提高了30%,它的最高马力达到50兆在8兆带宽里,所以这一条目前是二代标准里面影响是非常大的一项指标。

第二,它选用了IDVC码,来改善了大的门限。原来一代的时候中国的标准比欧洲的DVB-T好三倍的门限,现在它比我们的DTVB好一个DB,所以它拿到了4个以上接收门限的好处。这个对于欧洲标准而言,这是突飞猛进的收获,它的接收灵敏度也是目前这四个标准里面最低的。

第三,使用多层超帧。这个超帧本来是中国标准的专利,可是中国标准只是放了这个标准,并没有对它做出定义,超帧做什么用?结果欧洲二代标准把这个超帧做了定义,变成了欧洲标准的知识产权了。这一条我们要改起来是非常容易的。

第四,用多天线技术来支持单频网。因为单频网原来最大的障碍是人工多晶,造成了门限大概要下降4—5个DB,它现在通过多发天线,使得交叠区域、人工多晶变成了多天线的分支增益,原来是4、5个DB消耗,现在变成了有3个DB以上的增益,这个也是很好的功能。DVBT-2是超越了现有的第一代四个国际标准。针对欧洲第二代标准,中国围绕国外推广的需要,也实时做了一个演进的标准,我们不叫二代,我们在国标基础上的一个改进,中国的二代标准也还在需求的调研当中。为了针对国外推广的需要,我们就在现有国标基础上,这个框里红色的地方都是我要改进的地方,通过这些改进,我可以超过DVBT-2,也就是说我们也增加256的方式,我们的频谱效率就会比DVBT-2高一点,为什么我要比它高一点?因为它还是在数据里插入导频,它的导频有多少比例,就是我比它高多少比例,我很容易超过它。第二,LDPC码,我们现在做了一些改进,比如说提高到16K。同时我们在TBSOFDM这样的结构基础上,我们要做二维动态分配,这是我们中国标准的一个核心专利,同时我们有时域和频域同时处理的方法,我们来支持多天线会比他们来的更简单一点。所以我们现在总理上说,DTMB-A比欧洲DVBT-2相当的有超越。这是仿真的结果,前面两栏的比较我们的优势是十分的明显,但是到了中国的演进标准和欧洲的二代标准相比,虽然还有一点点的优势,但是基本上相当了。

这是实验室的测试结果,现在在北京国家工程实验室里放了一套是应用释放系统,这个应用释放系统在8兆带宽里传4路高清,是可以硬件兼容的,现在新修订的机顶盒里是IPDA的,目前的芯片还有待开发。这后面四个盒子都是高清的解码器,所以中国的DTMB-A和DVB-T2传输的码率在38.6兆左右,数据相当,指标也差不多相当,现在中国缺的是产业化。将来中国的演进标准和欧洲二代标准主要模式,现在欧洲在英国用的主要模式大概在在38.6兆,那么中国的主要模式大概在38.7到38.8兆,刚才看到的演示系统就是38.7、或者38.8兆,这个盒和我们有些电视的传输马力是一样的,有些还高一点,红色的地方是欧洲标准在DVB-T的基础上要加以改进的一些参数,中国标准也一样,从红色字的多少你们就可以看出,中国的标准如果演进标准在一代标准基础上,改进相对欧洲二代标准来讲,要小得多。因此我们说,性能相当或者中国标准好一点,那么复杂度我们可能比欧洲标准要来得简单一些,同时它的兼容性,中国标准的兼容性也会比欧洲的标准的兼容性要好一些,这就是国外标准演进的情况。

最后我想介绍一下工程实验室,本人是数字电视国家工程实验室的主任,它的领导部门是领导小组的5个部门,以发改委为主的有八个部门成立了一个数字电视标准国外推广小组,这个推广小组目前就是我们在国外推广的后台老板,从这个来说,它是我们的支持单位。国家给我们学习的任务是8项,其中最主要的是国标演进系统的开发和国标在国外推广,这两项。针对这两项标准,这个实验室建立了由52个单位组成的产业联盟,这个产业联盟里包括华为、中兴、中国普天等一些大型企业,在联盟的支持下,实验室将建四个平台,一个国际开放实验室来用于国外的推广工作,同时这个实验室将支撑两块业务,一块就是国标演进系统的研发和产业化;另一块就是把国标向国外推进。所以我们在探索一个模式,这个模式把中国的数字电视国标和文化产品相结合的一个向国外推广的模式,而这个模式希望在广电的领导下,我们能够把产业联盟和地方广电局结合起来,一块来做。同时我们也希望在广电总局的指导下,把工程中心正在进行的数字电视演进系统能够加快标准的制定和推广应用。

总之,我们希望在数字电视国家领导小组的领导下,大家齐心协力把数字电视向国外推进的工作能够做的更好,提高我们国家在国外的竞争力和信誉,谢谢!

责任编辑:方珍