無(wú)標(biāo)題文檔清華大學(xué)《時(shí)域同步正交頻分復(fù)用數(shù)字傳輸技術(shù)(TDS-OFDM)》
寬帶無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)是信息技術(shù)發(fā)展的重要前沿領(lǐng)域，它對(duì)于重大產(chǎn)業(yè)的升級(jí)換代（如數(shù)字電視）和形成新的產(chǎn)業(yè)生長(zhǎng)點(diǎn)（如無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)）具有重要的意義。近年來(lái)，編碼的正交頻分復(fù)用技術(shù)（C-OFDM）成為寬帶傳輸領(lǐng)域普遍采用的核心技術(shù)。這一技術(shù)是被國(guó)外專(zhuān)利嚴(yán)密保護(hù)的。在國(guó)際電聯(lián)推出的三個(gè)數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)中，采用C-OFDM的歐洲D(zhuǎn)VB-T標(biāo)準(zhǔn)為大多數(shù)國(guó)家采用，并已侵蝕到我國(guó)市場(chǎng)。如果采用國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，僅我國(guó)現(xiàn)有的4億臺(tái)電視機(jī)更新?lián)Q代就可能要付出數(shù)百億元的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)使用費(fèi)。
數(shù)字電視傳輸有三大標(biāo)準(zhǔn)：衛(wèi)星傳輸、有線(xiàn)傳輸和地面?zhèn)鬏?。其中地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)是最基本的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗粌H技術(shù)含量最高，也是受眾最多的大眾傳媒標(biāo)準(zhǔn)。更為重要的是，地面無(wú)線(xiàn)傳輸關(guān)乎國(guó)家安全和民族利益，尤其是在遭遇戰(zhàn)爭(zhēng)、災(zāi)難等意外情況下更是如此。要保證“永不消逝的電波”和民族產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，必須研制出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)，才不會(huì)受制于人。 從世界范圍看，以數(shù)字電視為代表的廣播電視技術(shù)的數(shù)字化，是自上世紀(jì)末通信技術(shù)數(shù)字化以來(lái)，全球信息革命的不可阻擋的新浪潮。從模擬電視到數(shù)字電視，各國(guó)都設(shè)立了技術(shù)轉(zhuǎn)換的時(shí)間表。美國(guó)在2006年將完成轉(zhuǎn)換，歐洲定在2008年，日本預(yù)計(jì)要到2012年。我國(guó)宣布將在2008年奧運(yùn)會(huì)期間播出數(shù)字電視并將于2015年關(guān)閉模擬電視網(wǎng)絡(luò)。
我國(guó)是模擬彩電消費(fèi)和生產(chǎn)的世界頭號(hào)大國(guó)。模擬電視數(shù)字化的技術(shù)革命，是變大國(guó)為強(qiáng)國(guó)的重大機(jī)遇。我國(guó)政府敏銳地認(rèn)識(shí)到模擬電視數(shù)字化的技術(shù)革命，是我國(guó)電視產(chǎn)業(yè)變電視生產(chǎn)大國(guó)為電視強(qiáng)國(guó)的重大機(jī)遇，為此，國(guó)家設(shè)立了高新技術(shù)重大專(zhuān)項(xiàng)并成立了國(guó)家數(shù)字電視工作領(lǐng)導(dǎo)小組，決心用自主創(chuàng)新的技術(shù)發(fā)明自主制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這樣不僅可以形成保護(hù)我國(guó)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)壁壘，同時(shí)還能占領(lǐng)無(wú)線(xiàn)寬帶傳輸領(lǐng)域的技術(shù)制高點(diǎn)，為我國(guó)自主研發(fā)新一代無(wú)線(xiàn)寬帶通信系統(tǒng)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
為國(guó)家和民族利益做貢獻(xiàn)、服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)是清華大學(xué)的一貫傳統(tǒng)。1999年7月，清華大學(xué)微波與數(shù)字通信技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與幾位校友在美國(guó)硅谷創(chuàng)辦的凌訊科技公司聯(lián)合，組建了清華大學(xué)數(shù)字電視傳輸技術(shù)研發(fā)中心。在學(xué)校“985”計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目的支持下，在一批前瞻性研究成果的基礎(chǔ)上，借鑒國(guó)際現(xiàn)有的美國(guó)、歐洲和日本三種標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，力求推出具有領(lǐng)先的系統(tǒng)性能、鮮明的應(yīng)用特點(diǎn)和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系的數(shù)字電視地面無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，作為我國(guó)自主數(shù)字電視地面?zhèn)鞑ゼ夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)的重要基礎(chǔ)。但是，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的難度很大，必須在技術(shù)上另辟蹊徑。本項(xiàng)技術(shù)（即TDS－OFDM技術(shù)）的關(guān)鍵意義正是在于它突破了目前國(guó)際上流行的C-OFDM技術(shù)壁壘并在技術(shù)性能上超越了C-OFDM技術(shù)。
針對(duì)C-OFDM的全頻域信號(hào)處理導(dǎo)致數(shù)據(jù)和同步互相依賴(lài)需用復(fù)雜算法、循環(huán)前綴技術(shù)損失頻譜效率、高功率同步導(dǎo)頻有損系統(tǒng)功率效率等問(wèn)題。我們運(yùn)用最新的時(shí)變系統(tǒng)框架理論和軟硬平臺(tái)循環(huán)驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)方法，經(jīng)過(guò)六年的艱苦探索和創(chuàng)新研究，原創(chuàng)性地提出了時(shí)域同步的正交頻分復(fù)用數(shù)字傳輸技術(shù)（TDS-OFDM）。用時(shí)-頻域綜合處理方式解決了同步和數(shù)據(jù)相互獨(dú)立問(wèn)題（專(zhuān)利號(hào)：ZL00123597.4），簡(jiǎn)單方便地實(shí)現(xiàn)了快速碼字捕獲和穩(wěn)健的同步跟蹤，形成了與歐、日多載波技術(shù)不同的自主核心技術(shù)，在寬帶傳輸領(lǐng)域的調(diào)制技術(shù)上取得了一次重大突破；用PN序列填充技術(shù)取代循環(huán)前綴，提高了頻譜效率（專(zhuān)利：ZL01130659.9），這項(xiàng)發(fā)明已成為三種保護(hù)間隔填充技術(shù)之一，這也是學(xué)術(shù)上的一個(gè)重大突破；發(fā)明了—種獨(dú)特的循環(huán)PN序列設(shè)置取代了高功率同步導(dǎo)頻，同時(shí)提高了同步信號(hào)的魯棒性和系統(tǒng)功率效率（專(zhuān)利號(hào)：ZL01124144.6），通過(guò)正交相關(guān)和付立葉變換實(shí)現(xiàn)快速信道估計(jì)，使系統(tǒng)信號(hào)捕獲和信道估計(jì)時(shí)間由其他標(biāo)準(zhǔn)的約200ms和1ms分別降低到2ms和0.6ms左右。提高了系統(tǒng)移動(dòng)接收性能。支持高清電視移動(dòng)接收的性能達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。與絕對(duì)時(shí)間同步的幀結(jié)構(gòu)的新型技術(shù)方便自動(dòng)喚醒功能設(shè)置達(dá)到省電目的，支持便攜接收，并特別有利于單頻網(wǎng)同步設(shè)備簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)。國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局根據(jù)“和已有技術(shù)相比有實(shí)質(zhì)性改進(jìn)或根本不同”的原則確認(rèn)上述三項(xiàng)專(zhuān)利（共71項(xiàng)權(quán)利要求）為基礎(chǔ)性發(fā)明專(zhuān)利，其中一項(xiàng)基礎(chǔ)性系統(tǒng)框架發(fā)明（專(zhuān)利號(hào)：ZL00123597.4）的權(quán)利要求共60條，并已經(jīng)在美國(guó)獲得保護(hù)，（美國(guó)授權(quán)專(zhuān)利號(hào)：PCT/US01/26565）。
基于TDS-OFDM的地面數(shù)字多媒體/電視傳輸系統(tǒng)（DMB-T）是一種全新的傳輸體制，15項(xiàng)已授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利共138項(xiàng)權(quán)利要求，具有完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系。信息產(chǎn)業(yè)部和廣電總局聯(lián)合推薦DMB-T方案以信息文稿《中國(guó)的地面數(shù)字多媒體電視廣播系統(tǒng)的發(fā)展》通報(bào)到國(guó)際電聯(lián)，ITU-R為此專(zhuān)門(mén)建立了一個(gè)有76個(gè)代表成員參加的Email Reflector跟蹤關(guān)注其發(fā)展。這是我國(guó)首次在國(guó)際上宣示我國(guó)數(shù)字電視的水平和參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的信心，得到極好的國(guó)際影響。DMB-T專(zhuān)用芯片目前已經(jīng)可以在國(guó)內(nèi)批量生產(chǎn)和相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備在國(guó)內(nèi)外相關(guān)大型企業(yè)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化并形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，經(jīng)國(guó)家有關(guān)專(zhuān)業(yè)部門(mén)的測(cè)試和評(píng)估證明：技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到了國(guó)內(nèi)外同類(lèi)技術(shù)的領(lǐng)先水平；經(jīng)與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)技術(shù)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，現(xiàn)有北京、天津、廣州、河南、河北、江西等19個(gè)省、自治區(qū)的25個(gè)城市成功進(jìn)行運(yùn)營(yíng)性試用，已經(jīng)取得了過(guò)億元的顯著經(jīng)濟(jì)效益和有國(guó)際重大影響的社會(huì)效益。2005年2月4日，對(duì)于廣州增城市正果鎮(zhèn)畬族村榕樹(shù)冚村這個(gè)7戶(hù)人家的小山村來(lái)說(shuō)，是個(gè)大喜的日子。增城市地面數(shù)字電視廣播站的建立和清華數(shù)字電視地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)的應(yīng)用，使村民們不僅結(jié)束了看電視“雪花飄”的現(xiàn)狀，節(jié)目?jī)?nèi)容也由原來(lái)的1套增至6套。利用我校研制的地面數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)，廣州市解決了大山中的零散居民家庭看電視的難題，以最低的成本和最好的效果使“村村通”變成了“戶(hù)戶(hù)通”。
以TDS-OFDM技術(shù)為核心的DMB-T方案全部電路與算法分別固化在一塊發(fā)送信道處理專(zhuān)用芯片和一塊接收信道處理專(zhuān)用芯片上。自2001年第一塊DMB-T實(shí)驗(yàn)測(cè)試芯片開(kāi)發(fā)成功以來(lái)，已取得了試驗(yàn)、試產(chǎn)和量產(chǎn)等四代芯片的成功。2005年1月，由凌訊公司、我校和復(fù)旦大學(xué)聯(lián)合完成的基于我校DMB-T技術(shù)的中國(guó)第一塊擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“中視一號(hào)”數(shù)字電視地面?zhèn)鬏斝酒趶?fù)旦大學(xué)問(wèn)世，被稱(chēng)為“中國(guó)數(shù)字電視百萬(wàn)門(mén)級(jí)專(zhuān)用集成電路自主設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的重大突破”。
從1999年7月采用TDS－OFDM技術(shù)的DMB-T方案提出至今，在6年的時(shí)間里，DMB-T經(jīng)過(guò)方案論證、系統(tǒng)仿真、專(zhuān)家評(píng)估三個(gè)層次的理論分析，功能、測(cè)試、優(yōu)化平臺(tái)的三代樣機(jī)研發(fā)，在密集樓群、中小城市、現(xiàn)代化都市的三類(lèi)場(chǎng)地試驗(yàn)，全國(guó)廣電標(biāo)委會(huì)、國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局、中國(guó)工程院的三個(gè)專(zhuān)業(yè)部門(mén)評(píng)估測(cè)試，測(cè)試、試驗(yàn)、試用、量產(chǎn)的四代專(zhuān)用芯片開(kāi)發(fā)，廣播發(fā)射系統(tǒng)、機(jī)頂盒和電視機(jī)、測(cè)試儀器三種系統(tǒng)設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化，以及全國(guó)十幾個(gè)省市的試驗(yàn)應(yīng)用，其技術(shù)優(yōu)越性經(jīng)受了種種考驗(yàn)。
綜上所述，時(shí)域同步正交頻分復(fù)用數(shù)字傳輸技術(shù)是經(jīng)過(guò)充分驗(yàn)證、有重大應(yīng)用前景的廣播與通信領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)明，是我國(guó)自主創(chuàng)新的寬帶傳輸基礎(chǔ)性核心技術(shù)，也是我國(guó)專(zhuān)利戰(zhàn)略、標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)略的成功典型。三項(xiàng)基礎(chǔ)性發(fā)明及其15個(gè)已獲授權(quán)的發(fā)明專(zhuān)利構(gòu)成的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系是我國(guó)自主制定數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)的技術(shù)基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)，現(xiàn)已在中國(guó)工程院的組織下形成采用了本項(xiàng)重大發(fā)明技術(shù)的中國(guó)地面數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)建議方案，這將是我國(guó)電視設(shè)備從“中國(guó)制造”邁向“中國(guó)創(chuàng)造”的一個(gè)里程碑，也是我國(guó)建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的成功范例。(編輯 文清)
