2008年6月9日20时15分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭，成功将“中星9号”广播电视直播卫星送入太空。经过一个月左右的在轨调试工作，中星9号顺利交付使用。根据有关安排，我国将首先利用卫星直播手段作为“十一五”期间广播电视“村村通”工程的主要建设手段，通过直播卫星向偏远地区的广大人民群众提供高质量、内容丰富的广播电视节目和信息服务。同时，在我国的卫星直播系统中，也将首次采用我国自主研发的卫星信号传输技术体制“先进卫星广播系统（ABS-S）”。作为参与该技术体制研究工作的技术人员，我们认为ABS-S在技术研究和产业基础准备过程中对如何发挥自主创新优势，服务民族产业方面进行了有益的探索。我们希望能够通过本文对其中的点滴收获进行小结，和广大的广播电视科研工作人员进行交流。 1、坚持自主创新、发挥技术优势 2005年初，我国决定发射广播电视专用直播卫星，开展卫星直播业务。总局高度重视此项工作。考虑到前期在广播电视卫星应用中遇到的一些问题和直播卫星的应用需求，为了能够在技术体制上既充分发挥直播卫星的能力，同时又能够为广播电视安全播出提供可靠保障，总局提出了自主研究卫星直播传输技术体制的要求，并多次组织有关专家对项目的必要性和可行性进行充分论证。在研究论证的基础上，总局自筹经费开展了我国卫星直播专用信号传输技术体制科技专项研究，由广科院承担具体科研工作。根据总局领导的有关要求，项目组在一开始就确立了项目必须具备“自主创新、适用可行、先进安全、研用结合”的核心原则。 如何在安全、可行的前提下，体现自主创新，是该项工作面临的一项挑战。在项目启动初期，代表卫星传输技术国际最新水平的新一代卫星广播技术标准DVB-S2刚刚发布，这为该项技术研究工作提出更高的要求。项目组将研究目标确定为在消化、吸收国际最新标准设计思路优点的基础上，通过自主研发的技术手段达到同等、甚至更高的技术水平。经过严格的仿真计算分析，我们了解了国际最新标准的优势与特点，同时也分析了其中有待改进的方面，确定了符合中国国情的技术路线。 例如，在信道编码技术上，DVB-S2通过一些增强手段弥补了设计缺陷，但在达到性能要求的同时，增加了复杂度与实现成本；而且，在调制方式和帧结构设计方面的不足也影响了系统整体性能优化和灵活性，不能很好地满足我国直播卫星技术条件要求。而基于我们前期在信道编码技术等方面的研究工作和技术积累，通过有针对性的技术攻关，完全可以提出更好的技术方案。 为此，项目组明确了“优化系统，重点突破”的自主创新思路。广科院为项目组建了强有力的技术队伍，并在总局支持下给予了充分的条件保障。基于前期在信道编码等方面的多年研究工作基础和技术积累，通过技术攻关，项目组在2005年底提出了基于自主核心技术的卫星直播传输技术体制ABS-S。该方案在信道编码、比特交织、调制和帧结构设计等方面实现了技术突破，所采用的新技术手段保证了我国卫星直播系统具有更好的传输性能、灵活性和更低的实施成本，其创新与优势主要体现在： （1）ABS-S在信道编码的设计上比DVB-S2更加优化。在ABS-S中，仅使用LDPC作为信道编码，而没有采用BCH作为外码，提高了传输效率，同时仍然实现了10-7以下的差错平底，这充分体现了技术水平与技术优势。 （2）ABS-S的LDPC码型设计在性能与复杂度之间进行了更好的折中，在性能相当的前提下，ABS-S的码长还不到DVB-S2的四分之一，这一优化工作大大降低了ABS-S的实现难度，并缩短了信号传输延时。 （3）ABS-S采用了更为合理、更为高效的传输帧结构。该结构使得接收机能够具有更好的同步搜索性能，同时还可以实现不同编码调制方式的无缝衔接，提供了更大的业务配置灵活性，特别是能够更好地适应未来直播卫星或接收机技术的进步。同时，ABS-S帧结构在设计上还可以支持不同长度的导频信号的插入，以适应不同的高频头器件特性。 （4）ABS-S在比特交织和符号映射等信号处理环节上同样采用了独特的技术，这些技术能够充分发挥LDPC编码的优势，进一步优化整个系统的性能，体现了合理设计、全局优化的设计理念。 ABS-S完全基于自主知识产权的技术构建而成。在ABS-S中，共包含八项专利技术，这些专利技术涵盖了卫星信号传输的帧结构、信道编码和调制方式。国家专利局于2008年3月26日向社会公开了与ABS-S技术体制有关的八项专利。这一事实有力说明八项专利已经通过国家专利局内部的严格审核，是对ABS-S技术体制自主创新性的充分肯定与认可。 2、坚持实事求是、确保完成质量 在技术研究阶段，ABS-S的性能主要是通过软件仿真获得并优化改进的。为实际验证技术研究的成果，验证系统的可行性，广科院还专门组建了功能样机开发、验证测试等的课题小组，以确保项目高质量完成。2006年1月25日，项目组顺利完成了以FPGA（现场可编程逻辑阵列）作为核心处理器件的ABS-S功能样机的开发，并向各级领导和主管部门进行了系统端到端的汇报演示。 2006年2月到7月间，基于上述功能样机，项目组与中央电视台、无线局等单位共同对ABS-S系统进行了验证性测试，并与国际标准DVB-S、DVB-S2进行了对比测试。经过实验室内以及利用现有Ku频段通信卫星进行的开路现场测试，对四大类、二十余项指标的详细测试结果均表明ABS-S系统完全达到了设计目标要求，具体体现在： （1）ABS-S明显优于目前普遍使用的DVB-S系统，在同等信号传输能力条件下，ABS-S载噪比门限要求比DVB-S低1.5到2分贝；在同等信道条件下，ABS-S的信号传输能力高于DVB-S系统20-25%； （2）ABS-S在性能上与DVB-S2基本相当，载噪比门限相差约0.1-0.3分贝，接近理论极限，而传输能力则略高于DVB-S2；同时，ABS-S的复杂度远低于DVB-S2，更加易于实现； （3）ABS-S适应我国卫星直播业务开展的要求，提供了40余种不同的配置方案，可以最大限度地发挥系统能力，满足不同业务和应用的需求。 3、坚持研用结合、构建产业基础 确保“研用结合”是本项目成败的另一关键，即在完成研究工作的同时，能够提供出相应关键器件及设备产品，推进产业化工作顺利进行。 在产业基础准备工作方面，我们摆脱了原有的研究、鉴定、转让、开发的传统模式。首先，我们对卫星直播整个链路中的关键器件、设备产品等进行了认真地梳理和分析，明确了可以利用的现有条件和需要重点攻关的关键产品。进一步，在对不同产品特点、研发周期需求和产业发展情况调研分析的基础上，适时地采取灵活多样的方式与产业界伙伴建立合作，实现了产业化工作“确保成功、实事求是、重点倾斜、合理布局”的总体思路。 例如，针对专用解调芯片设计难度高、周期长的特点，同时考虑到国内相关企业当时尚不具备确保产品开发工作按期完成的技术实力，因此我们设计了“两步走”的方案，在确保项目成功进行的同时，积极推动芯片设计、生产的本地化。我们在项目启动初期就选择了有实力的芯片设计企业参与研发，保证了芯片按时、一次研制成功。 而作为上行系统关键设备的调制器，其性能要求高，产品稳定性和可靠性要求高，品牌信赖度高，同时需求量又很小。因此，我们通过委托开发的方式进行产品研制。这充分发挥了调制器产品研制企业的在射频信号处理、产品可靠性设计等方面的技术基础优势，充分利用了已有的成熟技术平台和企业良好的信誉度，保证了产品质量，满足了“村村通”卫星上行平台建设工作的要求。 和广大卫星直播用户直接相关的接收机产品需求量大，成本控制要求严格，同时国内已具有良好的产业基础。因此，我们在该产品上则采取了开放的合作方式，在项目进行中期即与国内多家有技术实力的企业开展合作，有计划地扶持帮助国内接收机生产企业开发出符合特定功能和性能要求的接收机产品样机，保证了产品的开发进度和规模化生产能力。 在“鑫诺二号”卫星出现故障后，在总局的指导下和兄弟单位的帮助下，广科院充分利用这段时间进一步在深度和广度两个方面继续做好产业基础准备工作。2007年3月中国国际广播电视信息网络展览会期间，在总局的统一组织下，ABS-S技术和产品第一次面向行业和社会进行了全面的展示。 2007年7月13日，在长春、云山、至立等中央领导同志来总局召开会议时，总局领导对ABS-S技术和产品进行了详细的汇报演示，得到了中央领导同志的充分肯定。 ABS-S技术的研究工作实现了技术成果和项目运行机制两个方面的创新，标志着我国的广播电视技术从引进、沿用国外标准或成果，到自主研发、自主创新的历史性转变。总局张海涛副局长在科技委七届四次会议上的讲话中指出该技术成果是：“建国以来广电系统第一次自主研发的、具有自主知识产权的重要系统技术标准”。这是对该项工作的肯定，同时也激励着我们继续沿着坚持自主创新，服务民族产业的道路不断探索下去。
|
