一种在Odd-DFT域对含噪正弦信号进行参数估计的方法_2

文档序号:9647374阅读:来源:国知局
计算公式如下:
[0039] 202)检测所述(k)的极大值及其所在的子带位置,得到有效的X。(k)幅度极大 值及其所在的子带位置,分别记做|X。(Pl)I和Pl,则每一fPl位置处对应着一个有效的正 弦信号分量;
[0040] 203)根据所述有效的Xjk)幅度极大值所在的子带位置Pl,得到有效的正弦信号 分量的频率粗估计值/^,其计算公式如下:
[0042] 本发明进一步的改进在于,步骤3)中,具体步骤如下:
[0043] 301)对所述每一个Pl位置所对应的有效的正弦频率分量,计算其邻频系数比αρ 其计算公式如下:
[0045] 302)设定切换范围参数γ,且0<γ〈1,计算左切换阈值α^和右切换阈值aR, 其计算公式如下:
[0047] 得到相应的ajPα淑值,当〇彡γ〈1时,α>aR,当γ= 〇时取等号;
[0048] 303)根据所述计算得到的邻频系数比ai、左切换阈值α^和右切换阈值aR,得到 分支决策参数λi,其决策算法如下:
[0050] 本发明进一步的改进在于,步骤4)中,具体步骤如下:
[0051] 401)对所述每一个Pl位置所对应的有效的正弦频率分量,根据所述得到的分支决 策参数λ;,计算频率修正参数,
[0052]402)根据所述得到的频率修正参数|和所述频率的粗估计值,计算频率的精 估计值j;,其计算公式如下:
[0054] 本发明进一步的改进在于,步骤401)中,计算频率修正参数$的方法如下:

[0061] 本发明进一步的改进在于,步骤5)中,具体步骤如下:
[0062] 501)对所述每一个Pl位置所对应的有效的正弦频率分量,根据所述极大值所在位 置 ?1及其对应的所述频率精估计值Z,得到幅度的估计值j,其计算公式如下:
[0064] 502)对所述每一个Pl位置所对应的有效的正弦频率分量,根据所述极大值所在位 置?1及其对应的所述频率精估计值f,得到相位的估计值6,其计算公式如下:
[0065]
[0066] 与现有的正弦信号参数估计方法相比,本发明具有以下有益效果:
[0067] 1、与经典的正弦参数估计方法相比,本发明公开的方法能有效地与高品质语音音 频处理系统所采用的MDCT变换框架结合起来,通过时域信号一Odd-DFT变换一MDCT变换 的方式,仅需要很小的系统开销;
[0068] 2、与目前已有的MDCT域正弦参数估计方法相比,本发明公开的方法能够克服在 MDCT域进行参数估计时相位信息的影响,从而大大地提高了估计结果的精度和稳定度; [0069] 3、与目前已有的Odd-DFT域正弦参数估计方法相比,本发明公开的方法建立在更 精确的正弦信号〇dd-DFT分析的基础上,得到的估计结果接近克拉美罗界,极大地提高了 参数估计的精度。
【附图说明】:
[0070] 图1为Odd-DFT域正弦信号参数估计流程示意图;
[0071] 图2为使用Odd-DFT分析的音频信号处理系统框图;
[0072] 图3为不同频率下的频率估计误差性能对比图;
[0073] 图4为不同信噪比条件下的频率估计误差性能对比图;
[0074] 图5为幅度与相位估计的性能对比图。
【具体实施方式】:
[0075] 下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明,所述是对本发明的解释 而不是限定。
[0076] 实施例一 :0dd-DFT域正弦信号参数估计方法一一普通模式
[0077] 如图1所示系统的整体流程,普通模式的Odd-DFT域正弦信号参数估计方法中,切 换范围参数γ= 0. 2,此模式的估计算法包括以下步骤:
[0078] 1)获取正弦信号一个分析帧的Odd-DFT变换系数,记做XQ(k),其中,k=0,1,"·,Ν 为子带索引,Ν为变换的子带数。具体步骤如下:
[0079] 101)给定采样频率为匕的时域含噪正弦信号样本χ(η),考虑到χ(η)是实信号,其 Odd-DFT系数具有对称性,取连续2Ν个点作为一帧信号,Odd-DFT变换的子带数取前Ν个;
[0080] 102)对所述一帧信号加窗,窗函数h(η)为正弦窗,其表达式如下:
[0082] 得到加窗的时域样本X(n)h(η);
[0083]103)对所述加窗的时域样本x(n)h(η),计算其Odd-DFT系数X(j(k),计算公式如 下:
[0085] 2)查找所述一个分析帧的Odd-DFT变换系数X。(k)幅度的极大值及其所在的子带 位置,分别记做IX。(Pl)I和?1,得到频率的粗估计值其中,i= 1,…,1,1为检测到的极 大值的个数。具体步骤如下:
[0086] 201)设定正弦分量检测门限Xth,对所述一个分析帧的Odd-DFT变换系数XQ(k)幅 度值进行预处理,预处理的结果为(k),其计算公式如下:
[0088] 202)检测所述(k)的极大值及其所在的子带位置,得到有效的X。(k)幅度极大 值及其所在的子带位置,分别记做|X。(Pl)I和Pl,其中i= 1,…,1,1为检测到的极大值的 个数,则每一个Pl位置处对应着一个有效的正弦信号分量。
[0089] 203)根据所述有效的XQ(k)幅度极大值所在的子带位置Pl,得到所述有效的正弦 信号分量的频率粗估计值,其计算公式如下:
[0091]3)根据与所述极大值|\(?1)I相邻的系数值和XjPi+l),使用决策算法 得到分支决策参数λ;。具体步骤如下:
[0092] 301)对所述每一个Pl位置所对应的有效的正弦频率分量,计算其邻频系数比αρ 其计算公式如下:
[0094] 302)设定切换范围参数γ=0. 2,计算左切换阈值α^和右切换阈值aR,其计算 公式如下:
[0096] 得到相应的和aR的值。
[0097] 303)根据所述计算得到的邻频系数比ai、左切换阈值和右切换阈值aR,得到 分支决策参数λi,其决策算法如下:
[0099] 4)使用所述得到的分支决策参数λi,按照对应的频率修正算法,计算每一个极大 值所对应正弦频率分量的频率修正参数4 :,得到频率的精估计值/'。具体步骤如下:
[0100] 401)对所述每一个Pl位置所对应的有效的正弦频率分量,根据所述得到的分支决 策参数λ;,计算频率修正参数其计算方法如下:
[0107] 402)根据所述得到的频率修正参数(|和所述频率的粗估计值/α;,计算频率的精 估计值$,其计算公式如下:
[0109] 5)根据所述得到的频率值$,按照幅度与相位估计方法,得到每一个极大值所对 应正弦频率分量的幅度值4和相位值具体步骤如下:
[0110] 501)对所述每一个Pl位置所对应的有效的正弦频率分量,根据所述极大值所在位 置?1及其对应的所述频率精估计值I,得到幅度的估计值其计算公式如下:
[0112] 502)对所述每一个Pl位置所对应的有效的正弦频率分量,根据所述极大值所在位 置?1及其对应的所述频率精估计值得到相位的估计值4,其计算公式如下:
[0113]
[0114] 实施例二:0dd-DFT域正弦信号参数估计方法--低复杂度模式
[0115] 使用低复杂度模式的〇dd-DFT域正弦信号参数估计方法时,切换范围参数γ=0, 在这种情况下,频率的精估计过程得到简化,降低了算法的复杂度。系统的整体流程与图1 所示一致,但其中的步骤3)和步骤4)与普通模式下的不同。低复杂度模式包括以下步骤:
[0116] 1)获取正弦信号一个分析帧的〇dd-DFT变换系数,记做XQ(k),其中,k= 0, 1,"·,Ν 为子带索引,Ν为变换的子带数。具体步骤如下:
[0117] 101)给定采样频率为匕的时域含噪正弦信号样本x(n),考虑到χ(η)是实信号,其 Odd-DFT系数具有对称性,取连续2Ν个点作为一帧信号,Odd-DFT变换的子带数取前Ν个, 即k= 0, 1,…,N-1 〇
[0118] 102)对所述一帧信号加窗,窗函数h(n)为正弦窗,其表达式如下:
[0120] 得到加窗的时域样本X(n)h(η);
[0121] 103)对所述加窗的时域样本x(n)h(η),计算其Odd-DFT系数X(j(k),计算公式如 下:
[0123] 2)查找所述一个分析帧的Odd-DFT变换系数X。(k)幅度的极大值及其所在的子带 位置,分别记做|X。(Pl)I和?1,其中,i= 1,…,1,1为检测到的极大值的个数,得到频率的 粗估计值又,。具体步骤如下:
[0124] 201)设定正弦分量检测门限Xth,对所述一个分析帧的Odd-DFT变换系数XQ(k)幅 度值进行预处理,预处理的结果为(k),其计算公式如下:
[0126] 202)检测所述Χ_(1〇的极大值及其所在的子带位置,得到有效的XQ(k)幅度极大 值及其所在的子带位置,分别记做|X。(Pl)I和Pl,其中i= 1,…,1,1为检测到的极大值的 个数,则每一个Pl位置处对应着一个有效的正弦信号分量。
[0127] 203)根据所述有效的XQ(k)幅度极大值所在的子带位置Pl,得到所述有效的正弦 信号分量的频率粗估计值,其计算公式如下:
[0129]3)根据与所述极大值|\(?1)I相邻的系数值和XjPi+Ι),使用简化的决 策算法得到分支决策参数λi,其决策算法如下:
[0130] 对所述每一个Pi位置所对应的有效的正弦频率分量,
[0131]若Ixjpri)| 彡|父>「1)|,则λι= 1;
[0132] 若IX。(ρ「1)I〈IX。(ρ「1)I,则λi= 2 ;
[0133] 4)使用所述得到的分支决策参数λi,按照对应的频率修正算法,计算每一个极大 值所对应正弦频率分量的频率修正参数4,得到频率的精估计值$。具体步骤如下:
[0134] 401)对所述每一个Pl位置所对应的有效的正弦频率分量,根据所述得到的分支决 策参数λ;,计算频率修正参数其计算方法如下:
[0139] 402)根据所述得到的频率修正参数@和所述频率的粗估计值,计算频率的精 估计值其计算公
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