一種在Odd-DFT域?qū)胝倚盘?hào)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明屬于信號(hào)處理與通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Odd-DFT域的正弦信號(hào)參數(shù) 估計(jì)方法，其用于基于Odd-DFT分析和基于MDCT分析的處理與應(yīng)用系統(tǒng)，尤其是音頻信號(hào) 處理與編解碼系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】：
[0002] 參數(shù)估計(jì)是一個(gè)基本的信號(hào)處理問(wèn)題，廣泛應(yīng)用于諸如信號(hào)通訊、儀器儀表、醫(yī)療 診斷和音頻處理等領(lǐng)域。雖然現(xiàn)在已經(jīng)有很多種低復(fù)雜度的參數(shù)估計(jì)方法[1]_[5]，但是 它們中的絕大多數(shù)并不適用于基于MDCT分析的音頻信號(hào)處理系統(tǒng)。這是因?yàn)檫@些參數(shù)估 計(jì)算法所使用的信號(hào)分析過(guò)程，如線性預(yù)測(cè)分析、子空間分解、以及離散傅立葉變換（DFT) 等，與音頻信號(hào)處理系統(tǒng)中所使用的MDCT分析不同。這樣的信號(hào)分析過(guò)程需要額外的系統(tǒng) 開(kāi)銷(xiāo)，使得整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜度增加。
[0003] 為了解決上述問(wèn)題，近十年以來(lái)，出現(xiàn)了兩類(lèi)適用于音頻信號(hào)處理系統(tǒng)的低復(fù)雜 度正弦信號(hào)參數(shù)估計(jì)算法。
[0004]一類(lèi)算法直接使用音頻系統(tǒng)中的MDCT系數(shù)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)[6]，這樣的方法避免了 額外的信號(hào)分析過(guò)程，而估計(jì)算法本身的復(fù)雜度也不高，這樣就能以非常低的系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)獲 得所需的參數(shù)估計(jì)值。但是由于MDCT系數(shù)會(huì)受到信號(hào)相位的調(diào)制，尤其是在有噪條件下， 這種由相位帶來(lái)的調(diào)制直接影響到估計(jì)算法的精度，使得這類(lèi)使用MDCT系數(shù)進(jìn)行頻率估 計(jì)的算法精度有限。盡管近年來(lái)出現(xiàn)了一些MDCT域參數(shù)估計(jì)的改進(jìn)算法[7]-[9]，但是這 些方法都無(wú)法避免相位的影響。分析表明[10]，這些MDCT域的算法在有噪條件下的均方誤 差（MSE)性能類(lèi)似，基本都離參數(shù)估計(jì)的理論下界一一克拉美羅界（CRB)有點(diǎn)遠(yuǎn)，大約10dB 以上。
[0005] 另一類(lèi)算法借助于Odd-DFT分析來(lái)實(shí)現(xiàn)面向音頻處理系統(tǒng)的低復(fù)雜度參數(shù)估計(jì) [11]，[12]。利用Odd-DFT系數(shù)與MDCT系數(shù)之間易于轉(zhuǎn)換的特性，一方面在Odd-DFT±或進(jìn) 行參數(shù)估計(jì)，能夠有效地避免相位的影響；另一方面通過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算就能將〇dd-DFT系數(shù)轉(zhuǎn) 換成MDCT系數(shù)，滿(mǎn)足整個(gè)音頻系統(tǒng)關(guān)于復(fù)雜度的要求。但是現(xiàn)有的Odd-DFT域的參數(shù)估計(jì) 方法是以近似擬合函數(shù)為基礎(chǔ)的，這種擬合函數(shù)的精度有限，使得算法的估計(jì)精度不高，甚 至還不如MDCT域的方法。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0019] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種在Odd-DFT域?qū)胝倚?號(hào)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)的方法。該方法僅使用幾個(gè)〇dd-DFT系數(shù)即可實(shí)現(xiàn)信號(hào)頻率、幅度和相位 的高精度估計(jì)，具有較低的算法復(fù)雜度；同時(shí)由于從〇dd-DFT系數(shù)到MDCT系數(shù)的轉(zhuǎn)換復(fù)雜 度很低，該方法的系統(tǒng)復(fù)雜度也較低。所提出的方法支持音頻處理系統(tǒng)中最廣泛使用的正 弦窗條件，可用于單頻正弦信號(hào)和頻域可分離的多頻正弦信號(hào)在有噪條件下的參數(shù)估計(jì)。
[0020] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
[0021] 一種在〇dd-DFT域?qū)胝倚盘?hào)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)的方法，包括以下步驟：
[0022] 1)獲取含噪正弦信號(hào)一個(gè)分析幀的Odd-DFT變換系數(shù)，記做Xjk)，其中，k= 〇, 1，…，N為子帶索引，N為變換的子帶數(shù)；
[0023] 2)查找所述一個(gè)分析幀的Odd-DFT變換系數(shù)X。(k)幅度的極大值及其所在的子 帶位置，分別記做|x。(Pl)I和？1，得到有效的正弦信號(hào)分量的頻率粗估計(jì)值/w，其中i= 1，…，1，1為檢測(cè)到的極大值的個(gè)數(shù)；
[0024]3)根據(jù)與所述極大值|\(?1)I相鄰的系數(shù)值和XjPi+l)，使用決策算法 得到分支決策參數(shù)λi;
[0025] 4)使用所述得到的分支決策參數(shù)λi，按照對(duì)應(yīng)的頻率修正算法，計(jì)算每一個(gè)極大 值所對(duì)應(yīng)正弦頻率分量的頻率修正參數(shù)$，得到頻率的精估計(jì)值/%
[0026]5)根據(jù)所述得到的頻率值^，按照幅度與相位估計(jì)方法，得到每一個(gè)極大值所對(duì) 應(yīng)正弦頻率分量的幅度值義和相位值$。
[0027] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟1)中，具體步驟如下：
[0028]101)給定采樣頻率為fs的時(shí)域含噪正弦信號(hào)樣本X(η)，取連續(xù)2N個(gè)點(diǎn)作為一幀 信號(hào)；
[0029] 102)對(duì)所述一幀信號(hào)加窗，窗函數(shù)為h(n)，得到加窗的時(shí)域樣本x(n)h(n);
[0030]103)對(duì)所述加窗的時(shí)域樣本X(n)h(η)，計(jì)算其Odd-DFT系數(shù)X。(k)，得到含噪正弦 信號(hào)一個(gè)分析幀的〇dd-DFT變換系數(shù)。
[0031] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟101)中，所述給定采樣頻率為匕的時(shí)域含噪正弦 信號(hào)樣本X(η)是實(shí)信號(hào)，考慮實(shí)信號(hào)的〇dd-DFT系數(shù)具有對(duì)稱(chēng)性，一幀信號(hào)取2N個(gè)樣本 點(diǎn)，Odd-DFT變換的子帶數(shù)取前N個(gè)。
[0032] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟102)中，窗信號(hào)h(η)為正弦窗，其表達(dá)式如下：
[0034] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟103)中，計(jì)算所述加窗的時(shí)域樣本x(n)h(n)的 Odd-DFT系數(shù)X。(k)，其計(jì)算公式如下：
[0036] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟2)中，具體步驟如下：
[0037] 201)設(shè)定正弦分量檢測(cè)門(mén)限Xth，對(duì)所述一個(gè)分析幀的Odd-DFT變換系數(shù)XQ(k)幅 度值進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理的結(jié)果為(k)，其