一、背景概述

隨著北斗衛星導航系統與衛星通信技術的迅猛發展，通信覆蓋范圍不斷拓展，然而，在弱信號或無信號等惡劣環境下，常規窄帶衛星通信容量有限，通常只能支持文本信息傳輸，難以滿足如語音通信等更深層次、更具實時性的通信需求。尤其在海上作業、應急救援、邊防巡邏等場景中，語音通信的可靠性和效率至關重要。

在此背景下，磐鈷智能依托第二代北斗重大專項的應用推廣與產業化，與中山大學CPNT Lab合作，成功研發了超低碼率語音算法并獲得專利授權。該算法旨在突破窄帶衛星通信帶寬的瓶頸，實現高質量、高效率、高保真的語音傳輸，為用戶提供穩定可靠的窄帶衛星語音通信服務。

二、超低碼率語音算法概述

超低碼率語音算法是一種專門針對極窄帶衛星通信場景精心設計的語音處理技術。通過突破高壓縮比的語音編碼和解碼技術，設計低延時的語音數據調度協議，該算法能夠在極低的碼率環境中，依然保持語音通信的清晰和穩定，實現用戶間點對點連續語音對講，以及用戶和后臺間即時回傳，為窄帶通信場景中的語音通信帶來了新的解決方案。

（一）算法亮點

• 支持256/300/350/400/450/500/550/600/700/800/1200/2400bps十二種超低碼率；
• 在350bps 碼率下，語音客觀質量評分MOS≥3；
• 在256/300bps 碼率下，語音客觀質量評分MOS≥2.8；
• 在256bps碼率下，使用北斗三號五級卡單包可傳輸56秒語音。

（二）算法服務優勢

1.極致壓縮比

在采樣率設定為8kHz，碼率為256bps的情況下，結合北斗三號五級卡（1750字節）的通信資源，該算法能夠實現單條報文最長56秒語音的傳輸。這一極致壓縮比的實現，主要得益于對語音信號的高效編碼策略。通過對語音信號進行深入分析，去除冗余信息，同時采用先進的編碼方式，將語音數據壓縮至最小限度，從而在有限的帶寬下實現了較長語音片段的傳輸。

使用256bps通過北斗三號短報文發語音消息流程

2.超快壓縮速度

56秒語音，從語音信號輸入到完成壓縮的整個過程，安卓系統僅需60毫秒。這一超快的壓縮速度得益于算法架構的優化。在數據處理過程中，采用了并行的數據處理算法和高效的計算資源調度策略，減少了不必要的計算開銷和數據等待時間。這使得語音數據能夠在極短的時間內完成壓縮處理，為實時語音通信提供有力保障。

3.高保真效果

算法集成了深度學習的語音增強技術，具備強大的語音分辨能力。無論是男聲還是女聲，都能夠清晰分辨，從而準確識別使用者身份。這一高保真效果的實現，基于對語音信號的深度特征提取和智能分析。通過對語音信號中的音色、音調、響度等特征進行精準分析，結合深度學習模型的訓練，使得算法能夠在復雜環境下準確還原語音信號，提高語音的可懂度和辨識度。

三、關鍵技術解析

（一）深度學習相結合的語音壓縮算法

1.技術原理

將深度學習技術與語音壓縮算法相結合，利用深度學習模型對語音信號進行特征學習和模式識別。通過對大量語音數據的訓練，模型能夠學習到語音信號的內在結構和規律，從而實現更高效的壓縮。

2.優勢與作用

提高壓縮效率，能夠在保證語音質量的前提下，大幅度減少數據量，提高傳輸和存儲效率。深度學習模型可以根據不同的語音特征和場景進行自適應調整，更好地適應各種語音信號。通過對語音信號的精細處理，能夠保持語音的自然度和可懂度，減少壓縮帶來的失真。

（二）低碼率環境高效可靠語音傳輸協議優化技術

1.技術原理

（1）基于編碼冗余的抗長延時語音傳輸協議

通過在編碼過程中引入適當的冗余信息，提高語音數據在傳輸過程中的抗干擾能力。當遇到信號衰減或干擾導致部分數據丟失時，接收端能夠利用冗余信息進行恢復，有效降低長延時對語音通信的影響。

（2）自適應信道速率的動態分包算法

根據實時信道狀況動態調整分包策略。在信道質量較好時，適當增大分包大小，提高傳輸效率；在信道質量較差時，減小分包大小，降低數據丟失風險，確保語音數據的可靠傳輸。

（3）基于遺傳算法的鏈路資源智能調度策略

利用遺傳算法的優化能力，對鏈路資源進行智能分配和調度。根據語音數據的優先級、傳輸需求以及信道狀況等因素，合理分配帶寬和傳輸時間，提高整個通信系統的資源利用率和傳輸效率。

2.優勢與作用

這一系列技術的綜合應用，有效支持丟包重傳機制，確保語音數據的完整性。同時，能夠根據用戶需求和網絡狀況動態調整傳輸參數，適應不同的應用場景，提高了語音傳輸的可靠性和穩定性，為用戶提供了更加流暢的語音通信服務。

四、匹配終端

五、應用前景

搭載了超低碼率語音算法的北斗通信終端，在應急通信、災害救援、電力巡檢和海上作業等眾多領域具有廣闊的應用前景。當常規通信手段失效時，基于北斗三號短報文的語音通信能夠為戶外人員提供關鍵的信息交流渠道，超低碼率語音算法的加持，顯著提升了窄帶衛星的通信質量和效率，不僅節約衛星流量，還縮短應急響應時間，保障救援行動的高效開展。此外，該算法提供的高質量、高保真語音傳輸能力，進一步增強了通信的清晰度和可靠性，為關鍵任務的執行提供了堅實的通信保障。

磐鈷智能首創的超低碼率語音算法，憑借卓越性能、創新技術與廣闊應用前景，在窄帶通信領域占據重要地位，為高效、穩定、高質量的語音通信奠定了堅實基礎。作為當前業內最強的超低碼率語音算法，磐鈷智能誠邀廣大開發者在線測試體驗，一同探索衛星語音通信技術的無限可能。