一、背景概述
随着北斗卫星导航系统与卫星通信技术的迅猛发展，通信覆盖范围不断拓展，然而，在弱信号或无信号等恶劣环境下，常规窄带卫星通信容量有限，通常只能支持文本信息传输，难以满足如语音通信等更深层次、更具实时性的通信需求。尤其在海上作业、应急救援、边防巡逻等场景中，语音通信的可靠性和效率至关重要。
在此背景下，磐钴智能依托第二代北斗重大专项的应用推广与产业化，与中山大学CPNT Lab合作，成功研发了超低码率语音算法并获得专利授权。该算法旨在突破窄带卫星通信带宽的瓶颈，实现高质量、高效率、高保真的语音传输，为用户提供稳定可靠的窄带卫星语音通信服务。
二、超低码率语音算法概述
超低码率语音算法是一种专门针对极窄带卫星通信场景精心设计的语音处理技术。通过突破高压缩比的语音编码和解码技术，设计低延时的语音数据调度协议，该算法能够在极低的码率环境中，依然保持语音通信的清晰和稳定，实现用户间点对点连续语音对讲，以及用户和后台间即时回传，为窄带通信场景中的语音通信带来了新的解决方案。
(一)算法亮点
支持256/300/350/400/450/500/550/600/700/800/1200/2400bps十二种超低码率;
在350bps 码率下，语音客观质量评分MOS≥3;
在256/300bps 码率下，语音客观质量评分MOS≥2.8;
在256bps码率下，使用北斗三号五级卡单包可传输56秒语音。
(二)算法服务优势
1.极致压缩比
在采样率设定为8kHz，码率为256bps的情况下，结合北斗三号五级卡(1750字节)的通信资源，该算法能够实现单条报文最长56秒语音的传输。这一极致压缩比的实现，主要得益于对语音信号的高效编码策略。通过对语音信号进行深入分析，去除冗余信息，同时采用先进的编码方式，将语音数据压缩至最小限度，从而在有限的带宽下实现了较长语音片段的传输。
使用256bps通过北斗三号短报文发语音消息流程
2.超快压缩速度
56秒语音，从语音信号输入到完成压缩的整个过程，安卓系统仅需60毫秒。这一超快的压缩速度得益于算法架构的优化。在数据处理过程中，采用了并行的数据处理算法和高效的计算资源调度策略，减少了不必要的计算开销和数据等待时间。这使得语音数据能够在极短的时间内完成压缩处理，为实时语音通信提供有力保障。
3.高保真效果
算法集成了深度学习的语音增强技术，具备强大的语音分辨能力。无论是男声还是女声，都能够清晰分辨，从而准确识别使用者身份。这一高保真效果的实现，基于对语音信号的深度特征提取和智能分析。通过对语音信号中的音色、音调、响度等特征进行精准分析，结合深度学习模型的训练，使得算法能够在复杂环境下准确还原语音信号，提高语音的可懂度和辨识度。
三、关键技术解析
(一)深度学习相结合的语音压缩算法
1.技术原理
将深度学习技术与语音压缩算法相结合，利用深度学习模型对语音信号进行特征学习和模式识别。通过对大量语音数据的训练，模型能够学习到语音信号的内在结构和规律，从而实现更高效的压缩。
2.优势与作用
提高压缩效率，能够在保证语音质量的前提下，大幅度减少数据量，提高传输和存储效率。深度学习模型可以根据不同的语音特征和场景进行自适应调整，更好地适应各种语音信号。通过对语音信号的精细处理，能够保持语音的自然度和可懂度，减少压缩带来的失真。
(二)低码率环境高效可靠语音传输协议优化技术
1.技术原理
(1)基于编码冗余的抗长延时语音传输协议
通过在编码过程中引入适当的冗余信息，提高语音数据在传输过程中的抗干扰能力。当遇到信号衰减或干扰导致部分数据丢失时，接收端能够利用冗余信息进行恢复，有效降低长延时对语音通信的影响。
(2)自适应信道速率的动态分包算法
根据实时信道状况动态调整分包策略。在信道质量较好时，适当增大分包大小，提高传输效率;在信道质量较差时，减小分包大小，降低数据丢失风险，确保语音数据的可靠传输。
(3)基于遗传算法的链路资源智能调度策略
利用遗传算法的优化能力，对链路资源进行智能分配和调度。根据语音数据的优先级、传输需求以及信道状况等因素，合理分配带宽和传输时间，提高整个通信系统的资源利用率和传输效率。
2.优势与作用
这一系列技术的综合应用，有效支持丢包重传机制，确保语音数据的完整性。同时，能够根据用户需求和网络状况动态调整传输参数，适应不同的应用场景，提高了语音传输的可靠性和稳定性，为用户提供了更加流畅的语音通信服务。
四、匹配终端
五、应用前景
搭载了超低码率语音算法的北斗通信终端，在应急通信、灾害救援、电力巡检和海上作业等众多领域具有广阔的应用前景。当常规通信手段失效时，基于北斗三号短报文的语音通信能够为户外人员提供关键的信息交流渠道，超低码率语音算法的加持，显著提升了窄带卫星的通信质量和效率，不仅节约卫星流量，还缩短应急响应时间，保障救援行动的高效开展。此外，该算法提供的高质量、高保真语音传输能力，进一步增强了通信的清晰度和可靠性，为关键任务的执行提供了坚实的通信保障。
磐钴智能首创的超低码率语音算法，凭借卓越性能、创新技术与广阔应用前景，在窄带通信领域占据重要地位，为高效、稳定、高质量的语音通信奠定了坚实基础。作为当前业内最强的超低码率语音算法，磐钴智能诚邀广大开发者在线测试体验，一同探索卫星语音通信技术的无限可能。
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