目前数字语音信号主要分为两种,即窄带语音信号和宽带语音信号。当前的电话网络中,传输的语音信号一般都是窄带的,其可懂性和自然度较差。在不改变现有网络和设备的情况下,可以通过语音带宽扩展重建高频信号,得到宽带语音信号,从而改善语音质量。本文主要研究现有的带宽扩展算法,包括激励信号扩展和频谱包络扩展方法。给出基于GMM模型的带宽扩展系统的设计和仿真,提出一种新的激励产生方法。同时首次将小波变换应用于带宽扩展,给出基于小波变换重构宽带信号的方法。本文的主要工作如下:(1)研究语音信号产生过程及其数字模型,主要介绍浯音的源-滤波器模型,给出带宽扩展基本方法。(2)介绍语音信号的一些分析技术,主要阐述了语音信号的线性预测分析原理,同时给出语音信号小波分析的基础知识。(3)根据语音信号产生的源-滤波器模型,研究现有的带宽扩展算法,包括激励信号和包络扩展的各种算法。(4)基于GMM模型设计了一种带宽扩展系统,并提出一种新的激励扩展算法。另外,提出一种基于小波变换的带宽扩展算法。(5)通过实验比较了原始算法和改进算法的性能,对这两种算法进行客观和主观测试评价,并给出分析结果。