现有的音频带宽扩展根据针对音频类型的不同被分成了源滤波器模型和频率域模型。本文主要研究针对类音乐信号的频率域带宽扩展方法,该方法利用高低频信号间存在相关性且人耳对低频信号较为敏感的原理,编码时将信号分为高低频两部分对低频信号进行精细编码,而高频部分只获取少量用于解码时重建高频信号的附加信息;编码时将低频频域信号映射到对应高频位置,再通过附加参数对高频频域信号进行调整得到最终的重建信号。显然,这种映射是基于高低频信号间具有线性或准线性关系的,但是已知音频信号具有时变特性。因此,会出现当高低频信号间相关性强的时候重建音质较好,而当相关性变弱,重建音质将会明显下降的现象。为了解决这个问题,使高低频间相关性变弱还能保持较高的重建音质。本文建立了基于MDCT非线性映射的带宽扩展框架,主要工作如下:（1）针对传统频域率模型使用QMF变换导致编码复杂度较高的情况,提出使用基于MDCT线性映射的模型,提高编码稳定性,降低编码复杂度。同时,在进行时频变换前,将输入信号先通过LP分析生成激励信号,减少编码码率;（2）通过分析重建高频信号音质的影响因素,提出基于欧式距离的相关性定量计算方法和基于对数谱失真的重建音质度量方法,通过对这两种方法建模,验证其准确性以及规律。同时可以用来指导重建高频精细结构的低频结构选择;（3）从传统非线性映射函数引入,分析其在非盲带宽扩展技术中不适用的原因,提出基于音调调整的非线性映射模型。与传统算法对比主观音质提高6.8%客观音质提高6.0%;（4）结合上述研究,重新构成基于MDCT非线性映射的带宽扩展框架。实验结果表明,本文方法与SBR方法相比主观音质提高2.5%,客观音质提高12.2%,且码率下降40.1%。与FBWE方法相比观音质提高13.3%,客观音质提高23.5%。与目前重建音质最好的e SBR方法相比,虽然音质略低,但码率下降62.9%。