楊知行：在一片空白中樹起技術(shù)高峰

　　楊知行和中國地面數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)測試樣機(jī)。 （資料圖片）

　　人物小傳：

　　楊知行，清華大學(xué)電子工程系教授，北京數(shù)字電視國家工程實驗室主任，是我國地面數(shù)字電視廣播國家標(biāo)準(zhǔn)化第一起草人。他長期從事通信與廣播領(lǐng)域傳輸技術(shù)的科研和教學(xué)，在我國數(shù)字電視、遙感衛(wèi)星、光纖和數(shù)字微波通信等重大工程作出了突出貢獻(xiàn)。

　　數(shù)字電視國家工程實驗室主任楊知行留著雪白的小平頭，身板挺直，笑瞇瞇地穿著藏藍(lán)色夾克走在清華校園里，稍不留神就錯過了。

　　但是，全世界大約20億人都要感謝這位71歲的老人。正是他主持研究的“數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)（DTMB）”讓一半中國人和其他13個國家和地區(qū)的觀眾能看到清晰的地面數(shù)字電視。

　　2011年，這項技術(shù)成為國際標(biāo)準(zhǔn)，被譽(yù)為“全球數(shù)字電視發(fā)展40年的重大里程碑事件”，并于2016年榮獲國家科技進(jìn)步一等獎。

　　在一片空白中研發(fā)技術(shù)

　　倒數(shù)40年，楊知行是研究數(shù)字微波通信的，把國內(nèi)技術(shù)帶到了堪比諾基亞的水平；倒數(shù)20年，他打破外國對遙感衛(wèi)星接收技術(shù)的壟斷，同等產(chǎn)品價格只要國外的三分之一；從1999年起，他又開始研究地面數(shù)字電視傳輸。

　　從衛(wèi)星到電視，技術(shù)差異也有天上地下那么大嗎？楊知行哈哈一笑，“一點也不大，很容易，都是機(jī)會罷了”。

　　說這話的底氣，來自于他的研究生涯總是不斷從一片空白中樹起一座座技術(shù)和市場的高峰。

　　1965年，楊知行從湖南永州祁陽一中考入清華大學(xué)無線電系。這是一個有著悠久歷史的專業(yè)，新中國的第一臺電視廣播發(fā)射機(jī)和電視接收機(jī)就出自這里。由于趕上特殊年代，楊知行跟著清華搬遷到了綿陽分校，畢業(yè)留校，直到1978年才重回北京。那時他開始參與研究數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)。當(dāng)年從川西向上海輸送油氣的川滬線，沿途通信就采用了老師帶著楊知行研究的技術(shù)。

　　到上個世紀(jì)90年代，楊知行所在團(tuán)隊的數(shù)字微波技術(shù)已經(jīng)全國領(lǐng)先，在世界上也與當(dāng)時諾基亞的水平相當(dāng)。

　　正在此時，中科院來了一項新任務(wù)——研制遙感衛(wèi)星接收器。

　　“當(dāng)時遙感衛(wèi)星的接收解調(diào)設(shè)備全靠進(jìn)口，每一個衛(wèi)星要買一套設(shè)備，還非常貴�！睏钪�行回憶說，中科院希望清華數(shù)字微波團(tuán)隊能夠研制出中國自己的遙感衛(wèi)星接收解調(diào)器。清華數(shù)字微波團(tuán)隊只給了楊知行3個碩士研究生，而且他們還是臨時編制，接收解調(diào)器研制成功之后就解散。

　　一年之后，接收解調(diào)器研制成功，中科院又提出了新的要求，說一個衛(wèi)星配一套接收解調(diào)器太浪費，希望做成通用的接收解調(diào)器。

　　當(dāng)時國外已經(jīng)有類似設(shè)備，但國內(nèi)沒有樣機(jī)，也沒有材料。楊知行的臨時團(tuán)隊也解散了，3個研究生只有一個還在。楊知行另行招收研究生，很快做出了通用的接收解調(diào)器，簡單好用，且價格只有進(jìn)口設(shè)備的三分之一。這項技術(shù)打破了國際上對遙感衛(wèi)星接收技術(shù)的壟斷，獲得了國家發(fā)明二等獎，一度成為國內(nèi)市面上軍用、民用遙感衛(wèi)星接收解調(diào)器的唯一供貨商。

　　此后，楊知行團(tuán)隊又研究過模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)和數(shù)字光纖通信系統(tǒng)，11公里的模擬電視光纖傳輸技術(shù)和2.5Gb/s光纖通信技術(shù)分別被華為以40萬元和50萬元買走，模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)第一年銷量就突破2000萬元，2.5Gb/s光纖通信技術(shù)成為華為公司光纖通信部門的第一項起步技術(shù)。

　　作為傳輸系統(tǒng)研發(fā)專家，楊知行感到光纖通信的發(fā)展取決于光電器件，系統(tǒng)搭建不是核心技術(shù)�！斑b感衛(wèi)星功成名就，光纖通信挑戰(zhàn)不夠。”他渴望一個新的研究方向。他一直認(rèn)為工程學(xué)科的科研應(yīng)該選擇重大產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，才會擁有太平洋一般廣闊的市場，同時在這個領(lǐng)域一定要攻占技術(shù)最前沿，登上技術(shù)的珠穆朗瑪峰，才會有動力、有底氣。但這個方向究竟在哪里，他一時也沒有找到。

　　標(biāo)準(zhǔn)是占領(lǐng)市場最有力武器

　　1999年，機(jī)會來了——有一位在美國工作的清華畢業(yè)生帶回了蜂窩式地面數(shù)字電視傳輸方案，希望結(jié)合歐美標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)點，研制出中國自己的標(biāo)準(zhǔn)。清華將這一任務(wù)交給了楊知行。

　　“我感覺這就是自己期待已久的點。”楊知行說，“電視機(jī)是國家關(guān)心、老百姓需要的重點產(chǎn)業(yè)，當(dāng)時占信息產(chǎn)業(yè)的比重超過40%，適逢數(shù)字電視取代模擬電視的變革時代，如果能制定優(yōu)于歐美方案的標(biāo)準(zhǔn)，就是掌握了最前沿的技術(shù)，讓我國企業(yè)擁有國際市場競爭最有力的武器”。

　　長期以來，中國的彩電制造量和保有量都是世界第一。然而，在數(shù)字電視時代前的黑白、彩色電視兩個階段，中國的電視標(biāo)準(zhǔn)都是選用歐洲的標(biāo)準(zhǔn)，沒有自主的核心技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)，國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)一直都只能賺取加工費。

　　1999年，國家數(shù)字電視領(lǐng)導(dǎo)小組成立，提出中國數(shù)字電視要自主制定標(biāo)準(zhǔn)。

　　接受任務(wù)后，楊知行認(rèn)真比較了歐美標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)缺點。當(dāng)時，美國的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)采用全時域的信號處理方式，歐洲標(biāo)準(zhǔn)則采用全頻域的處理方式。研究每一幀傳輸信息后，楊知行發(fā)現(xiàn)美國標(biāo)準(zhǔn)由一個同步信息區(qū)域加數(shù)據(jù)信號區(qū)域構(gòu)成，歐洲標(biāo)準(zhǔn)將同步信息與數(shù)據(jù)信號穿插在一起構(gòu)成數(shù)字陣列，并在該陣列前方增加了保護(hù)間隔以抗多徑干擾。

　　楊知行想到的方案是，把同步信息放進(jìn)保護(hù)間隔區(qū)，以提高傳輸效率，因為同步信息傳輸?shù)氖且阎�信號，即使受到干擾也很容易恢復(fù)，同時保護(hù)間隔又解決了多徑干擾問題，這就是DTMB傳輸方案。同時，楊知行還首次將一種LDPC檢驗碼用于電視傳輸方案中，形成了一套新的糾錯編碼方案。

　　全新幀結(jié)構(gòu)加上超強(qiáng)糾錯碼，帶來了性能穩(wěn)定的傳輸效果。2006年DTMB成為強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，第一站就選擇在香港測試。

　　這是一場硬仗，香港是全世界多徑干擾最密集的地方，不光高樓林立、道路狹窄，同時由于臨海，海浪也是反射點，對數(shù)字電視信號傳輸極其不利�；�本上，能適應(yīng)香港，全世界其他地方就沒有問題了。當(dāng)時香港已經(jīng)決定采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)，但同意給楊知行一個機(jī)會。歷經(jīng)3個多月，針對各種應(yīng)用場景開展各項測試，DTMB在技術(shù)上顯示出明顯優(yōu)勢。

　　“接收信號處理時延僅相當(dāng)于歐洲標(biāo)準(zhǔn)的二十分之一，在高速行進(jìn)車上的高清晰度電視接收，歐洲標(biāo)準(zhǔn)要四根天線，美國標(biāo)準(zhǔn)根本無法移動接收，但中國標(biāo)準(zhǔn)只要一根天線�！睏钪�行特別自豪，“覆蓋相同接收范圍需要的發(fā)射功率，歐洲標(biāo)準(zhǔn)要比中國標(biāo)準(zhǔn)大一倍�！�

　　2007年，香港宣布放棄歐洲標(biāo)準(zhǔn)采用DTMB標(biāo)準(zhǔn)，團(tuán)隊成員們對DTMB走向國際市場充滿了信心。從2007年到2009年，在中關(guān)村科技園管委會支持下，以清華大學(xué)為首，100多家企業(yè)參與組建中關(guān)村數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，開始了在中南美洲的DTMB標(biāo)準(zhǔn)推廣。

　　向海外推廣成為國際標(biāo)準(zhǔn)

　　在清華大學(xué)FIT樓的數(shù)字電視技術(shù)研究中心里，有幾臺裝在玻璃柜里的黑色樣機(jī)，上面寫著“DMB—T”字樣。還有十幾臺摞在一起的灰白色機(jī)頂盒，已經(jīng)落上了灰塵。

　　“別看他們不起眼，這可是為中國電視產(chǎn)業(yè)阻擋歐洲標(biāo)準(zhǔn)立下大功的機(jī)器�！睏钪�行也好久沒見這些老伙伴了，一見面還有些激動，“看，那時還叫DMB-T，這是清華內(nèi)部的代號”。

　　那是2004年前后，地面數(shù)字電視歐洲標(biāo)準(zhǔn)通過國內(nèi)電視臺，開始在全國11個省市的17個城市推廣。當(dāng)時DMB-T方案剛成型不久，為了“自主制定標(biāo)準(zhǔn)”，楊知行急忙聯(lián)系相關(guān)部門和企業(yè)，生產(chǎn)出DMB-T專用芯片、廣播發(fā)射機(jī)和電視機(jī)頂盒，在19個省市的31個城市推廣。最終，發(fā)現(xiàn)歐洲標(biāo)準(zhǔn)的性能技術(shù)、成本都不占優(yōu)勢。從此，歐洲標(biāo)準(zhǔn)悻然退出。

　　在國內(nèi)尚且被打了個措手不及，總算是成功守住了陣地，DTMB在國際上的推廣就更加坎坷了。

　　2008年，在古巴的測試中，DTMB明顯優(yōu)于歐洲標(biāo)準(zhǔn)，但古巴卻提出由于帶寬不同，不認(rèn)可這一測試結(jié)果，要求中國團(tuán)隊在3個月之內(nèi)修改帶寬。

　　當(dāng)時，這一突發(fā)狀況讓團(tuán)隊極其被動，DTMB標(biāo)準(zhǔn)已在國內(nèi)強(qiáng)制性實施，接收芯片已經(jīng)批量生產(chǎn)，怎么修改？考慮到DTMB未來的國際化之路，團(tuán)隊日夜攻關(guān)，增補(bǔ)了DTMB標(biāo)準(zhǔn)支持多業(yè)務(wù)廣播和多帶寬可選的功能。

　　帶著新的DTMB增強(qiáng)系統(tǒng)，團(tuán)隊在委內(nèi)瑞拉、秘魯?shù)榷鄠�國家開展了多輪測試，結(jié)果都以顯著優(yōu)勢勝過國際同類標(biāo)準(zhǔn)，但讓楊知行和團(tuán)隊成員感到意外的是，多數(shù)國家最終沒有選用DTMB標(biāo)準(zhǔn)。“廣播電視標(biāo)準(zhǔn)遴選是國家行為，涉及國家利益，因此我們很難單純依靠技術(shù)優(yōu)勢贏得市場�！睏钪�行說。

　　幸運的是，此后國家開始更加重視DTMB的對外推廣，國家發(fā)改委等8部門聯(lián)合組建了DTMB海外推廣工作組，推動DTMB成為國際標(biāo)準(zhǔn)的工作也提上日程。2009年，國家發(fā)改委批復(fù)由清華大學(xué)牽頭籌建數(shù)字電視國家工程實驗室，負(fù)責(zé)數(shù)字電視海外推廣應(yīng)用和技術(shù)演進(jìn)研究。

　　此后，楊知行團(tuán)隊把精力調(diào)整到為標(biāo)準(zhǔn)配套研發(fā)相關(guān)產(chǎn)品上。他們完成了DTMB系統(tǒng)成套的實現(xiàn)技術(shù)和算法代碼，并創(chuàng)新實施了一種專利處置與實現(xiàn)技術(shù)分離操作的機(jī)制，把全部專利貢獻(xiàn)國家的同時，推動我國DTMB產(chǎn)業(yè)鏈及專利池建設(shè)。

　　現(xiàn)在，DTMB演進(jìn)技術(shù)已趨成熟，于2015年成為國際標(biāo)準(zhǔn)。新技術(shù)能廣泛適應(yīng)4K高清信號傳輸，正在產(chǎn)業(yè)化，與歐洲二代標(biāo)準(zhǔn)即將展開新一輪競爭。楊知行充滿期待，“全世界還有數(shù)十億人口的廣闊市場，可以做的事情還多著呢”。（經(jīng)濟(jì)日報·中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng)記者 佘 穎）