让中国标准引领中国产业走出去

记国家科技进步一等奖项目“DTMB系统国际化和产业化的关键技术及应用”

记者 刘蔚如


获得科技进步一等奖后,杨知行教授和潘长勇研究员合影。

  登上人民大会堂的领奖台之前的十几天,71岁的清华大学电子系教授杨知行再一次结束了尼泊尔、柬埔寨、老挝之行。十年间,他早已数不清多少次为了项目奔赴海外。而这项由杨知行领衔的清华大学数字电视中心团队完成的“DTMB系统国际化和产业化的关键技术及应用”项目,在1月9日召开的2016年度国家科技奖励大会上荣获了科技进步一等奖。

  DTMB是中国数字电视强制性国家标准,其第一起草人正是杨知行。2011年底,在杨知行等人的努力下,DTMB正式成为国际电联标准,与美、欧、日等标准共同构成地面数字电视四大国际标准,被国际电联誉为“1972-2012年全球数字电视发展四十年的一个重大里程碑事件”。

  “对于应用科学来说,标准就是一种前沿技术。这种技术的竞争不凭借论文,而是凭借市场,以占领市场为目标,标准就是其中制胜的武器。”秉持这样的信念,杨知行带领着团队走上了DTMB系统的国际化和产业化之路,这一路虽走得艰辛,但他们从未退缩。

“在国民经济主战场打一个翻身仗”

  长期以来,中国的彩电制造量和保有量都是世界第一,然而在数字电视时代前的黑白、彩色电视两个阶段,中国的电视标准都是选用欧洲的标准,没有自主的核心技术知识产权,国内的相关产业一直都只能赚取加工费。1996年,美国和欧洲相继建立了各自的数字电视标准,使得美、欧的标准成为了数字电视领域最早的两个国际标准。1999年,国家数字电视领导小组成立,提出中国数字电视要自主制定标准。

 杨知行与师生进行技术攻关。

  “电视是国家重要的产业领域,适逢数字电视取代模拟电视的变革时代,如果把我们掌握的通信技术应用到数字电视领域,一定能够做出国际领先的成果,将会给我国的相关产业带来发展机遇。”回想起投身这一项目的缘起,杨知行依然很激动地说:“我们做应用科学研究的,应该要在国民经济的主战场打一个翻身仗!”

  于是,以杨知行为代表的一批清华人,开始了数字电视标准的研究工作,然而从起步开始,他们就面临着困境。团队成员潘长勇曾对杨知行说:“我本来做遥感卫星领域的事情做得挺好,科研经费也稳定,您却让我来做这个事情,经费没有,文章不好发,还一天到晚要被派出去。”虽然只是句玩笑,却也真实的反映了他们曾面临的困难。直到2003年清华大学信息技术研究院成立,时任清华大学副校长龚克组建了由杨知行作为学术带头人的数字电视技术研究中心,部分电子系教师和海内外引进人才组成了中心团队,学校投入了985二期经费支持,开启了团队攻关的征程。

  当时,美国的数字电视标准采用了全时域的信号处理方式,而欧洲标准采用了全频域的处理方式,两者各有优劣。“这时我们就充分发挥了后发优势,看到了这两种标准的优势和缺陷,于是采用了时域和频域信号协同处理的方式,创新出‘时域同步帧头+频域数据帧体’的TDS-OFDM信号帧结构,在避免缺陷的同时,将欧、美标准的优势结合了起来。”杨知行说。这种信号处理方式大幅提高了频谱效率、同步性能和信道估计精度,多项专利被国家知识产权局评估为基础性发明,成为学术界公认的一种新型OFDM技术体制,丰富和完善了多载波传输理论。此外,杨知行和团队还发明了一种适用于复杂的地面数字电视传输环境的LDPC纠错编码专利技术,成为国际上第一个在数字电视领域采用LDPC码的标准,不仅大幅度提升了系统的接收性能,更引领了后来标准的技术方向。

  2006年,国务院批准颁布了这一标准。由于采用了最新的关键核心技术,这一具有完全自主知识产权的中国DTMB标准的系统频谱效率、信号接收性能、移动接收性能、同等功率覆盖范围等各方面都明显优于其他标准。

探索具有示范效应的国际化推广模式

  标准的意义在于应用,因此,成为国家标准对于杨知行和团队来说,只是万里长征走出了第一步,让DTMB走向国际,是他们更大的心愿。

  很快,DTMB与欧洲标准在香港有了第一次碰撞。历经三个多月,针对各种应用场景进行了各项测试,DTMB在技术上显示出了明显优势。2007年,香港宣布放弃欧洲标准采用DTMB标准,这使得团队成员们对DTMB走向国际市场充满了信心。于是从2007年到2009年,在中关村科技园管委会的支持下,以清华大学为首,由100多家企业参与组建了中关村数字电视产业联盟,开始了在中、南美洲的DTMB标准推广。

杨知行和他的学生们在实验室共享研究成果的喜悦。

  没想到第一站在古巴的测试就给团队出了一个大难题。测试结果同香港一样,DTMB明显优于欧洲标准,但古巴却提出由于带宽不同,不认可这一测试结果,要求中国团队在3个月之内修改带宽。DTMB标准已在国内强制性实施,接收芯片已经批量生产,再做修改谈何容易!但是考虑到DTMB未来的国际化之路,团队日夜攻关,提出了一系列创新技术,成功研制了DTMB增强系统,增补了DTMB标准支持多业务广播和多带宽可选的功能。

  带着新的DTMB增强系统,团队在委内瑞拉、秘鲁等国家进行了一轮又一轮的测试。杨知行至今还清楚地记得,委内瑞拉工信部部长曾在测试前对他说:“你们的技术可能不如欧洲,测试结果大概比不过欧洲、美国和日本”。然而实际上,9个测试点的数据“一边倒的中国赢,而且赢得非常多,优势非常明显”,杨知行回忆说,“所有人都傻眼了,觉得不可思议。”在秘鲁数字电视委员会给总统的报告里,中国标准在技术上取得了第一,这一报告也得到了南美洲各国的普遍认可。

  2年多的时间里,潘长勇几乎每隔2、3个月就去一次南美洲。在秘鲁的测试分别在海滨城市、高原城市、热带雨林地区进行,几个月的测试结束后,潘长勇变得又黑又瘦。虽然已经60多岁,杨知行也没少往南美洲跑,每次都要坐30多个小时的经济舱。

2012年杨知行向到访的刚果金政府代表团介绍中国数字电视标准。

  在这些测试中,DTMB的技术优势得到了充分展现,但让杨知行和团队成员们感到意外的是,多数国家最终却没有选用DTMB标准。“广播电视是政府喉舌和普惠全民的基础设施,其标准遴选是国家行为,涉及国家利益,因此我们很难单纯依靠技术优势赢得市场。”杨知行无奈地说,“我们非常辛苦地做DTMB的国际推广,轰轰烈烈地干,结果却很悲壮。”但这段历程并不是一无所获,国家开始更加重视DTMB的对外推广,国家发改委等8个部门联合组建了DTMB海外推广工作组,推动DTMB成为国际标准的工作也提上日程。

  “国际化包括两方面,一是标准化,二是推广应用。”潘长勇说,“想要国际化,就要成为国际标准。”国际电联的数字电视国际标准建立以来,除了一开始就包括的美国标准和欧洲标准,日本标准是唯一后来加入的,日本人用了将近5年的时间完成。已有的三个国际标准都已在全球范围内进行产业化推广多年, 新兴的DTMB标准与之市场竞争,这种情况下让对方同意接受DTMB标准,无异于“与虎谋皮”。团队成员、电子系教授宋健和信研院研究员潘长勇一起作为主要骨干参与了这一过程,国际会场上的“唇枪舌剑”和会场外的博弈,压力和焦虑伴随着他们。厚积薄发,2011年宋健和潘长勇第三次来到国际电联的会议时,一切终于水到渠成,DTMB标准成为了国际电联正式标准。“标准是一个完整的体系,仅有树干还不行,我们要让它长成参天大树,还需要很多树杈,以及不断向它输送养分。”潘长勇说,“所以我们一直在不断完善DTMB标准体系,以及推动它的演进和发展。”

2015年杨知行在巴基斯坦与巴国家广电局和国家电视台领导交流。

  而在推广应用方面,2009年,国家发改委批复由清华大学牵头筹建数字电视国家工程实验室,负责数字电视海外推广应用和技术演进研究。在工作组的领导下,逐步形成了国家主导和企业主导两种模式,目前在亚、非、拉地区已有14个国家或地区(含中国)采用DTMB标准,覆盖全球近20亿人口。

从标准到产业链

  10多年前开始数字电视标准研究工作时,杨知行并没有料想到,自己会把一个标准做成了产业链,然而在后来一步步的实践中,他和团队真的做到了。

  “再好的技术标准也需要把产品做到有竞争力,才能真正到国际市场上参与竞争。”杨知行说,“但是这件事情技术难度比较高,投入很大,没有企业愿意承担。”这时候,学校和院系的领导给予了团队支持,鼓励他们自己研制产品。“这本来并不是我们擅长的领域,但也只好‘赶鸭子上架’了。”杨知行笑道。

DTMB标准第一起草人杨知行与其团队开发的标准测试样机。

  他们很快就取得了成果,完成了DTMB系统成套的实现技术和算法代码,并创新实施了一种专利处置与实现技术分离操作的机制,把全部专利贡献国家的同时,实现技术和算法代码转让国内外近20家企业,合同金额累计过亿元,推动了我国DTMB产业链及专利池建设。团队还通过自主开发数字电视一体机、机顶盒及其接收专用芯片,多模式地面数字电视发射机及其单频组网设备等DTMB系列产品,实现了DTMB系统产业化和产业链建设并开展市场应用,近3年实现DTMB相关产品的销售额达674亿元。在国内,DTMB标准已强制实施,覆盖全国过半数人口,其接收功能已标配到国内市场销售的电视机,国家广电部门也正在开展全国覆盖工程建设。

  回顾这一过程,杨知行发现他们已经逐步实现了以标准输出为龙头,通过标准带动产品输出,通过产品带动文化出口,集技术、标准、产品、服务、金融、文化为一体的海外推广应用产业链模式。

  能够从最初的种种困境走到今天,杨知行认为离不开信念和团队。他说:“从我的老师吴佑寿院士到我,再到现在挑起重担的宋健和潘长勇,我们都有坚定的信念,要在这条道路上坚持走下去。”而这个团队中的全体成员,也因为这个信念始终牢牢地团结在一起,并在坚持的过程中不断成长。

  过去的10多年,杨知行和团队通过理论创新、技术突破、标准制定、产业化和产业链建设、国内外推广应用,促进我国数字电视行业跨越式跻身世界前列,成功占领了国际同类标准的技术制高点。近年来,欧洲推出了第二代数字电视国际标准,杨知行和团队也创新了DTMB演进系统,于去年成为国际标准,正在产业化和国际化过程中。新一轮的竞争已经开始,杨知行满怀信心地表示:“我们已经抢占了制高点,还要继续坚持不懈做下去,保持在数字电视标准领域的引领地位。”

清华新闻网1月9日电

编辑:常 松

2017年01月09日 18:41:53  清华新闻网

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