楊知行：在一片空白中樹起技術高峰

　　楊知行和中國地面數字電視傳輸標準測試樣機。 （資料圖片）

　　人物小傳：

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

　　數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“數字電視地面廣播傳輸系統（DTMB）”讓一半中國人和其他13個國家和地區的觀眾能看到清晰的地面數字電視。

　　2011年，這項技術成為國際標準，被譽為“全球數字電視發展40年的重大里程碑事件”，并于2016年榮獲國家科技進步一等獎。

　　在一片空白中研發技術

　　倒數40年，楊知行是研究數字微波通信的，把國內技術帶到了堪比諾基亞的水平；倒數20年，他打破外國對遙感衛星接收技術的壟斷，同等產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字電視傳輸。

　　從衛星到電視，技術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無線電系。這是一個有著悠久歷史的專業，新中國的第一臺電視廣播發射機和電視接收機就出自這里。由于趕上特殊年代，楊知行跟著清華搬遷到了綿陽分校，畢業留校，直到1978年才重回北京。那時他開始參與研究數字微波傳輸系統。當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。

　　到上個世紀90年代，楊知行所在團隊的數字微波技術已經全國領先，在世界上也與當時諾基亞的水平相當。

　　正在此時，中科院來了一項新任務——研制遙感衛星接收器。

　　“當時遙感衛星的接收解調設備全靠進口，每一個衛星要買一套設備，還非常貴。”楊知行回憶說，中科院希望清華數字微波團隊能夠研制出中國自己的遙感衛星接收解調器。清華數字微波團隊只給了楊知行3個碩士研究生，而且他們還是臨時編制，接收解調器研制成功之后就解散。

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

　　當時國外已經有類似設備，但國內沒有樣機，也沒有材料。楊知行的臨時團隊也解散了，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器，簡單好用，且價格只有進口設備的三分之一。這項技術打破了國際上對遙感衛星接收技術的壟斷，獲得了國家發明二等獎，一度成為國內市面上軍用、民用遙感衛星接收解調器的唯一供貨商。

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

　　作為傳輸系統研發專家，楊知行感到光纖通信的發展取決于光電器件，系統搭建不是核心技術。“遙感衛星功成名就，光纖通信挑戰不夠。”他渴望一個新的研究方向。他一直認為工程學科的科研應該選擇重大產業領域，才會擁有太平洋一般廣闊的市場，同時在這個領域一定要攻占技術最前沿，登上技術的珠穆朗瑪峰，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。

　　標準是占領市場最有力武器

　　1999年，機會來了——有一位在美國工作的清華畢業生帶回了蜂窩式地面數字電視傳輸方案，希望結合歐美標準優點，研制出中國自己的標準。清華將這一任務交給了楊知行。

　　“我感覺這就是自己期待已久的點。”楊知行說，“電視機是國家關心、老百姓需要的重點產業，當時占信息產業的比重超過40%，適逢數字電視取代模擬電視的變革時代，如果能制定優于歐美方案的標準，就是掌握了最前沿的技術，讓我國企業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，在數字電視時代前的黑白、彩色電視兩個階段，中國的電視標準都是選用歐洲的標準，沒有自主的核心技術知識產權，國內相關產業一直都只能賺取加工費。

　　1999年，國家數字電視領導小組成立，提出中國數字電視要自主制定標準。

　　接受任務后，楊知行認真比較了歐美標準的優缺點。當時，美國的數字電視標準采用全時域的信號處理方式，歐洲標準則采用全頻域的處理方式。研究每一幀傳輸信息后，楊知行發現美國標準由一個同步信息區域加數據信號區域構成，歐洲標準將同步信息與數據信號穿插在一起構成數字陣列，并在該陣列前方增加了保護間隔以抗多徑干擾。

　　楊知行想到的方案是，把同步信息放進保護間隔區，以提高傳輸效率，因為同步信息傳輸的是已知信號，即使受到干擾也很容易恢復，同時保護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。

　　全新幀結構加上超強糾錯碼，帶來了性能穩定的傳輸效果。2006年DTMB成為強制性國家標準，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，對數字電視信號傳輸極其不利。基本上，能適應香港，全世界其他地方就沒有問題了。當時香港已經決定采用歐洲標準，但同意給楊知行一個機會。歷經3個多月，針對各種應用場景開展各項測試，DTMB在技術上顯示出明顯優勢。

　　“接收信號處理時延僅相當于歐洲標準的二十分之一，在高速行進車上的高清晰度電視接收，歐洲標準要四根天線，美國標準根本無法移動接收，但中國標準只要一根天線。”楊知行特別自豪，“覆蓋相同接收范圍需要的發射功率，歐洲標準要比中國標準大一倍。”

　　2007年，香港宣布放棄歐洲標準采用DTMB標準，團隊成員們對DTMB走向國際市場充滿了信心。從2007年到2009年，在中關村科技園管委會支持下，以清華大學為首，100多家企業參與組建中關村數字電視產業聯盟，開始了在中南美洲的DTMB標準推廣。

　　向海外推廣成為國際標準

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

　　“別看他們不起眼，這可是為中國電視產業阻擋歐洲標準立下大功的機器。”楊知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，這是清華內部的代號”。

　　那是2004年前后，地面數字電視歐洲標準通過國內電視臺，開始在全國11個省市的17個城市推廣。當時DMB-T方案剛成型不久，為了“自主制定標準”，楊知行急忙聯系相關部門和企業，生產出DMB-T專用芯片、廣播發射機和電視機頂盒，在19個省市的31個城市推廣。最終，發現歐洲標準的性能技術、成本都不占優勢。從此，歐洲標準悻然退出。

　　在國內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明顯優于歐洲標準，但古巴卻提出由于帶寬不同，不認可這一測試結果，要求中國團隊在3個月之內修改帶寬。

　　當時，這一突發狀況讓團隊極其被動，DTMB標準已在國內強制性實施，接收芯片已經批量生產，怎么修改？考慮到DTMB未來的國際化之路，團隊日夜攻關，增補了DTMB標準支持多業務廣播和多帶寬可選的功能。

　　帶著新的DTMB增強系統，團隊在委內瑞拉、秘魯等多個國家開展了多輪測試，結果都以顯著優勢勝過國際同類標準，但讓楊知行和團隊成員感到意外的是，多數國家最終沒有選用DTMB標準。“廣播電視標準遴選是國家行為，涉及國家利益，因此我們很難單純依靠技術優勢贏得市場。”楊知行說。

　　幸運的是，此后國家開始更加重視DTMB的對外推廣，國家發改委等8部門聯合組建了DTMB海外推廣工作組，推動DTMB成為國際標準的工作也提上日程。2009年，國家發改委批復由清華大學牽頭籌建數字電視國家工程實驗室，負責數字電視海外推廣應用和技術演進研究。

　　此后，楊知行團隊把精力調整到為標準配套研發相關產品上。他們完成了DTMB系統成套的實現技術和算法代碼，并創新實施了一種專利處置與實現技術分離操作的機制，把全部專利貢獻國家的同時，推動我國DTMB產業鏈及專利池建設。

　　現在，DTMB演進技術已趨成熟，于2015年成為國際標準。新技術能廣泛適應4K高清信號傳輸，正在產業化，與歐洲二代標準即將展開新一輪競爭。楊知行充滿期待，“全世界還有數十億人口的廣闊市場，可以做的事情還多著呢”。（經濟日報·中國經濟網記者 佘 穎）