KR19990044450A

KR19990044450A - 오디오신호에 보조데이터를 전송하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR19990044450A
Application number: KR1019980701698A
Authority: KR
Inventors: 유. 리 청; 모알레미 캄란; 엘. 워렌 로버트
Original assignee: 워렌 로버트 엘; 솔라나 테크놀로지 디벨롭먼트 코포레이션
Priority date: 1995-09-06
Filing date: 1996-08-20
Publication date: 1999-06-25
Also published as: CA2231239A1; JP2001507875A; CN1198275A; AU707270B2; US5822360A; EP0852086A1; BR9610469A; WO1997009797A1; AU6899596A

Abstract

보조데이터(x(m))는 그 데이터를 유색화 노이즈(y(t))의 형태로 숨겨 놓음으로써 통상의 오디오신호(s(t))에 전송된다. 유색화 노이즈는 기본 오디오신호의 스펙트럼을 모의하는 스프레드 스펙트럼을 갖는다. 전송되는 데이터는 먼저 스프레드 스펙트럼신호(p(n))로 변환된다. 기본 오디오신호는 분광형상을 판단하기 위해 분석된다. 동일한 분광형상은 후에 전송을 위해 기본 오디오신호와 결합되는 스프레드 스펙트럼신호로 분배된다. 분광형상화는, 선형 예측코딩 등의 타임 도메인 모델링과 합성을 이용하거나, 또는 고속 푸리에변환 등의 부대역 코딩기술을 이용함으로써 수행할 수 있다. 복수의 다른 보조정보 스트림을 오디오신호를 통해 전송할 수 있다. 개별적인 스프레드 스펙트럼신호 캐리어의 이득과 유색화 노이즈의 전력을 조절함으로써, 보조정보신호를 기본 오디오신호에서 들을 수 없게 하거나, 또는 가청 임계치 이하나 이상의 어떤 소망하는 레벨로 할 수 있다.

Description

오디오신호에 보조데이터를 전송하기 위한 방법 및 장치

정보를 운반하기 위한 전송채널의 용량은 그 채널의 대역폭에 의해 제한된다. 무선 통신채널의 대역폭이 전자기 스펙트럼의 실체에 의해 제한되기 때문에, 주어진 대역폭의 채널내에서 운반할 수 있는 정보의 양을 증가시키기 위한 기술의 개발이 필요로 되고 있다. 예컨대, 주어진 대역폭 또는 데이터 기억공간내에 데이터를 더 밀어 넣기 위해 디지털 데이터를 압축하는 기술이 알려져 있다.

주어진 대역폭내에서 부가적인 데이터를 통신하기 위한 또 다른 접근방식은, 기본신호 자신의 전송을 역으로 하는 일없이 보조정보를 기본신호와 함께 전송할 수 있는 영역을 식별하려는 것이다. 이러한 기술은 주지의 압축방법과 공동으로 사용될 수 있다. 이러한 기술의 하나는 오디오신호와 더불어 데이터를 전송하는 것이다. 이러한 기술에서는, 오디오 채널의 대역폭은 있는 그대로 남아 있고, 부가적인 정보는 기본 오디오신호의 질을 실질상 열화시키는 일없이 회복할 수 있도록 오디오정보로 채워진다.

오디오 시스템에서 소리를 내는 방법에 따라 통상의 오디오신호에는 고유의 리던던시(redundancy)가 있다. 순각적인 소리압력은 실제의 표현과 인간의 청각 사이의 부정합을 나타내는 오디오신호로서 진폭치 또는 전압에 의해 기록된다. 인간의 귀는 많은 점에서 다소 비선형이지만, 대역통과필터 또는 스펙트럼 분석기의 뱅크(bank)처럼 작용한다. 각 주파수에서, 지각력(知覺力)은 견딜 수 있는 노이즈의 양이 그 신호에 비례하기 때문에 거의 대수이다. 바꾸어 말하면, 일단 신호대 잡음비(SNR)가 소정의 임계치를 넘기만 하면, 그 노이즈는 더 이상 들을 수 없다. 이 SNR 임계치는 전형적으로 40dB 이하이고, 대부분의 가청주파수범위에 걸쳐 유지된다. 그러한 상당히 낮은 SNR 요구는, 그 SNR이 모든 주파수에서 유지되고 있는 한 신호를 운반하는 정보가 인간의 귀에 의해 검지되지 않는 (예컨대, 오디오신호원으로부터 그 소리를 재생하는 트랜스튜서로의) 현존하는 오디오신호 체인을 통과하도록 할 수 있다.

디지털정보를 오디오신호에 묻기 위한 하나의 방법이 미국 특허 제5,319,735호 "묻혀진 시스널링"에 개시되어 있다. 이 특허에는, 묻어야 할 코드 심벌의 시퀀스를 나타내는 코드신호, 오디오신호의 대역폭내나 이하에 놓이는 미리 선택된 시그널링 대역에만 본질적으로 한정되는 주파수 성분을 갖는 코드신호의 발생에 대해 개시되어 있다. 오디오신호는 시그널링대역을 둘러싸는 주파수대역에 걸쳐 연속적으로 주파수분석되고, 코드신호는 각 시간순간에 시그널링대역 바깥쪽에서 본질적으로 대수롭지 않게 작은 주파수성분 레벨을 공급하도록 분석의 함수로서 다이내믹하게 필터링된다. 시그널링대역내의 각 주파수에서, 변형된 코드신호의 주파수성분 레벨은 본질적으로 대응하는 주파수범위의 오디오신호 주파수성분의 레벨의 미리 선택된 몫이다. 변형된 코드신호는 오디오신호와 결합되어 복합 오디오신호를 제공한다. 주파수분석 및 다이내믹 필터링은 큰 뱅크의 대역통과필터를 사용하여 달성된다. 이러한 구조는 대단히 복잡하게 되고, 제한된 실제적인 값을 가질 수 있는 고가의 구현으로 된다.

이것은 통상적인 오디오신호에 데이터를 숨겨 놓기 위한 더 확고한 구조를 제공하는데 유리하다. 이러한 구조는 오디오신호의 질을 실질적으로 변경하는 일없이 복수의 다른 데이터 스트림이 오디오신호를 사용하여 운반될 수 있도록 해야만 한다. 상기 다른 데이터 스트림은 다른 데이터속도로 공급될 수 있어야만 하고, 오디오신호에 가산되기 전에 소수의 방법에 의해 결합될 수 있어야만 한다. 다른 데이터 스트림이나 그 조합도 또한 다른 스트림이 이미 오디오신호에 가산된 후에 "카스케이드(cascade)" 접근방법에 의해 오디오신호에 가산될 수 있어야만 한다. 결합된 데이터 스트림은 다른 레벨에서 (즉, 다른 이득에 따라) 오디오신호에 공급될 수 있어야만 하고, 결합된 스트림의 전력은 오디오신호내의 소망하는 레벨에서 그 결합을 유지하도록 조정가능해야만 한다.

더욱이, 오디오신호에 의해 운반되는 정보의 형태는 가상적으로 제한이 없어야만 한다. 예컨대, 이것은 오디오신호와 전혀 관계가 없는 데이터가 운반되도록 하는데 유효하다. 마찬가지로, 이것은 오디오신호가 적절한 허가 없이 복사되는 것을 막는 복사방지구조를 달성하거나, 혹은 그와 반대로 오디오 프로그램이나 오디오신호와 연관된 다른 정보(예컨대, 비디오 또는 멀티미디어)의 사용을 제어하기 위한 데이터 등과 같이 오디오신호에 부수적인 데이터가 운반되도록 하는데 유효하다. 오디오 프로그램의 이름 및/또는 실행자 등과 같이 오디오신호의 내용을 식별하는 정보, 및 시세연구 또는 상업상의 조회를 위한 폴링정보도 또한 그러한 구조를 이용하여 숨겨 두어도 좋다. 더욱이, 오디오신호에 데이터를 숨겨 놓는데 사용되는 구조는 변조된 캐리어, 변조되지 않은 캐리어(예컨대, 파일로트(pilot))나 이들의 조합을 숨겨 놓을 수 있어야만 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 잇점을 갖는 오디오신호에 히든 정보를 전송하거나 복구하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명은 오디오신호에 데이터를 숨겨 놓는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 현존하는 오디오 채널을 통해 통신되고 있는 기본 오디오신호에 하나 이상의 보조데이터신호를 삽입하기 위한 구조에 관한 것이다. 또한, 오디오신호로부터 숨겨 놓은 데이터를 복구하기 위한 방법 및 장치도 개시된다.

도 1은 본 발명의 히든 데이터 전송시스템의 고수준 블록도,

도 2는 전형적인 전송채널의 모델을 설명하는 블록도,

도 3은 기본적인 백색잡음 히든 데이터 전송엔코더의 블록도,

도 4는 기본적인 백색잡음 히든 데이터 전송디코더의 블록도,

도 5는 오디오신호에 숨겨지는 보조정보의 분광형상화 및 전력조절을 제공하는 히든 데이터 전송엔코더의 LPC 실시예의 블록도,

도 6은 도 5의 엔코더에 의해 출력되는 히든정보를 복구하기 위한 디코더의 블록도,

도 7은 레이크 수신기를 사용하는 히든 데이터 전송디코더의 블록도,

도 8은 오디오신호에 숨겨지는 정보를 분광적으로 형상화하는데 부대역 코딩(subband coding) 및 특히 고속 푸리에변환기술을 사용하는 히든 데이터 전송엔코더의 블록도,

도 9는 도 8의 엔코더를 사용하여 숨겨 놓은 정보를 복구하는데 사용하기 위한 디코더 실시예,

도 10은 오디오신호에 복수의 보조정보신호를 숨겨 놓기 위한 직렬 실시예,

도 11은 오디오신호에 복수의 보조정보신호를 숨겨 놓기 위한 병렬 실시예,

도 12는 오디오신호에 묻혀진 복수의 다른 보조정보신호를 동시에 디코드하기 위한 디코더의 블럭도이다.

발명의 요약

본 발명에 따르면, 수신기와 통신하기 위한 오디오신호의 보조정보를 숨기기 위한 방법이 제공된다. (평탄한 스펙트럼을 갖춘)의사랜덤 노이즈 캐리어가 정보를 운반하는 스프레드 스펙트럼 신호를 제공하도록 보조정보에 의해 변조된다. 오디오신호가 분광 형상을 결정하도록 평가된다.

스프레드 스펙트럼 신호의 캐리어부가 오디오신호의 분광 형상을 시뮬레이션하도록 분광 형상화(예컨대, "유색화")된다. 분광 형상화 캐리어부를 갖춘 스프레드 스펙트럼 신호가 오디오신호의 랜덤 노이즈로서 보조정보를 운반하는 출력신호를 발생시키도록 오디오신호와 결합된다.

실시예의 설명에 있어서, 출력신호는 스프레드 스펙트럼 신호와 오디오신호의 합으로 이루어진다. 보조정보는 변조단계 이전에 FEC를 이용하여 코딩될 수 있다. 이러한 방법에 있어서, 보조정보는 FEC 데이터의 형태로 캐리어를 변조한다.

출력신호로부터 보조정보를 복구하기 위한 방법이 제공되는 바, 여기서 출력신호의 분광 형상이 결정된다. 이 때, 출력신호에 포함된 캐리어를 평탄화(예컨대, "백색화") 하도록 결정된 분광 형상을 기초로 출력신호가 처리된다. 스프레드 스펙트럼 신호는 캐리어부가 백색화된 후 복조된다. 복조는 FEC 데이터를 복구하도록 스프레드 스펙트럼 신호를 디스프레드한다. 이 때, FEC 데이터는 보조정보를 복구하도록 디코드된다. 실시예에 있어서, 보조정보가 FEC 데이터가 아니면, 보조정보가 디스프레드 스프레드 스펙트럼 신호로부터 직접 복구 된다.

분광 형상을 결정하도록 오디오신호를 평가하는 단계는 오디오신호의 분광 형상을 결정하도록 선형예측코딩(LPC) 기술과 같은 타임 도메인 모델링을 이용할 수 있다. LPC는 예컨대 오디오신호의 전력을 감소시키기 위해 이용될 수 있는 예측 이득을 제공하기 때문에 특히 유용하다. 이러한 실시예에 있어서, LPC 계수가 스프레드 스펙트럼 신호의 캐리어를 분광 형상화하는데 이용하기 위해 제공된다. 디코더에서 보조정보를 복구하는데 이용하기 위한 출력신호의 분광형상을 결정하기 위해, 상대 LPC 계수가 출력신호의 분광 형상으로부터 독립적으로 유도될 수 있다. 대응 LPC 계수는 캐리어를 백색화 하도록 출력신호를 처리하는데 이용하기 위해 제공된다.

스프레드 스펙트럼 신호의 전력은 출력신호와 결합되기 전에 조절될 수 있다. 조절은, 예컨대 오디오신호의 가청 임계(예컨대, 실질적으로 청취할 수 없게 만드는) 이하의 스프레드 스펙트럼 신호를 표현하도록 이용될 수 있다. 또한, 조절은 부가적 양식에서 들을 수 있는 스프레드 스펙트럼 신호를 표현하도록 이용될 수 있고, 예컨대 디지탈 오디오 테이프상에 기록된 오디오신호의 성공적인 복사의 질이 각 새로운 복사에 따라 더욱 낮아지게 된다.

또한, 오디오신호상의 다수의 보조정보 신호를 숨길 수 있게 된다. 이를 달성하기 위해, 다수의 의사랜덤 노이즈 캐리어가 다수의 스프레드 스펙트럼 신호를 제공하도록 보조정보 신호에 의해 변조된다. 오디오신호의 분광 형상을 시뮬레이션 하도록 캐리어가 분광 형상화된다. 분광 형상화 캐리어가 출력신호를 발생시키도록 오디오신호와 결합된다. 하나의 실시예에 있어서, 각 캐리어는 오디오신호와 결합되기 이전에 개별적으로 분광 형상화된다. 다른 실시예에 있어서, 캐리어는 그들이 분광 형상화되기 전에 결합되고, 결합된 캐리어는 오디오신호와 결합되기 전에 그룹으로서 분광 형상화된다. 복합 실시예에 있어서, 다른 캐리어가 분광 형상화되기 전에 결합됨과 더불어 오디오신호와 결합됨에 따라 소정의 캐리어가 오디오신호와 결합되기 전에 개별적으로 분광 형상화된다.

다수의 보조정보 신호가 숨겨진 출력신호로부터 보조정보를 복구하기 위하여 출력신호의 분광 형상이 결정된다. 포함된 스프레드 스펙트럼 신호의 캐리어부를 백색화하기 위해 분광 형상을 기초로 출력신호가 처리된다. 원하는 스프레드 스펙트럼 신호는 캐리어부가 백색화된 후 복조된다. 스프레드 스펙트럼 신호는 운반된 보조정보를 복구하도록 복조 동안 디스프레드된다.

의사랜덤 노이즈는 수신기에 대해 안전한 통신을 제공하도록 암호적으로 발생될 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 안전한 암호 키가 송신기와 수신기의 양쪽에 제공될 수 있다. 키는 DES(data encryption standard)와 같은 잘 알려진 암호 알고리즘에 따라 의사랜덤 노이즈 캐리어를 발생시키도록 이용된다. 송신기와 수신기의 양쪽에서 동일한 키를 갖추지 않으면, 송신기와 수신기에서 동일한 의사랜덤 노이즈 캐리어를 발생시킬 수 없게 된다. 따라서, 적절한 키가 없으면, 수신기에서 보조정보를 복구하는데 필요한 특정 의사랜덤 노이즈 캐리어는 유도할 수 없게 된다. 이러한 사실은 적절한 키에 따른 권한이 없는 제3자들에 의해 보조정보의 복구가 불가능하게 된다. 개인 및 공공 키 구조를 포함하는 다른 알려진 암호 알고리즘은 의사랜덤 노이즈 캐리어를 암호화하는데 이용할 수 있다.

수신기에 대해 통신을 위한 오디오신호의 보조정보를 숨기기 위한 장치가 제공된다. 장치는 보조정보의 데이터 스트림을 정보를 운반하는 스프레드 스펙트럼 신호로 변환하는 수단을 포함한다. 수단은 그 분광 형상을 결정하도록 오디오신호를 평가하기 위해 제공된다. 평가수단에 응답하는 수단은 오디오신호의 분광 형상을 시뮬레이션하도록 스프레드 스펙트럼 신호의 캐리어부를 분광 형상화한다. 분광 형상화 캐리어부를 갖춘 스프레드 스펙트럼 신호는 오디오신호의 실질적인 랜덤 노이즈로서의 보조정보를 운반하는 출력신호를 발생시키도록 오디오신호와 결합된다. 임의적으로, 수단이 오디오신호의 원하는 레벨(예컨대, 가청 임계 아래)에서 스프레드 스펙트럼 신호를 표현하도록 결합수단 이전에 스프레드 스펙트럼 신호의 전력을 조절하기 위해 제공될 수 있다. 또한, 임의적으로, 수단이 보조정보를 스프레드 스펙트럼 신호로 변환시키기 전에 FEC 코드를 이용하여 보조정보를 코딩하기 위해 제공될 수 있다.

하나의 실시예에 있어서, 평가수단은 오디오신호를 수신하도록 결합되면서 그로부터 LPC 계수를 발생시키는 LPC 프로세서를 구비한다. 캐리어부를 분광 형상화하기 위한 수단은 LPC 계수에 응답하는 LPC 필터를 구비한다.

오디오신호의 보조정보의 다중 스트림을 운반하기 위한 다른 실시예에 있어서, 평가수단은 수신기에 결합된 부대역 분석기를 구비하여 오디오신호의 스펙트럼을 평가한다. 캐리어부를 분광 형상화하기 위한 수단은 캐리어부를 처리하기 위한 부대역 분석기에 응답하는 부대역 필터를 구비한다. 실시예에 있어서, 부대역 분석기는 제1고속 퓨리에변환(FFT) 프로세서를 구비한다. 부대역 필터는 캐리어부를 처리하기 위한 제2FFT 프로세서를 구비할 뿐만 아니라 제1 및 제2FFT 프로세서로부터의 FFT 출력을 주파수 중량화하기 위한 중량화수단과, 분광 형상화 캐리어부를 제공하도록 중량화수단의 출력을 처리하기 위한 제3역FFT 프로세서를 구비한다.

결합된 오디오신호와 스프레드 스펙트럼 신호를 포함하는 출력신호로부터 보조정보를 복구하기 위한 장치가 제공된다. 이러한 장치는 출력신호의 분광 형상을 결정하기 위한 수단을 포함한다. 수단이 출력신호에 포함된 스프레드 스펙트럼 신호의 캐리어부를 백색화 하도록 결정수단에 의해 결정된 분광 형상을 기초로 출력신호를 처리하기 위해 제공된다. 수단이 스프레드 스펙트럼 신호를 얻음과 더불어 디스프레드하고 데이터 스트림을 복구하도록 캐리어부가 백색화된 후, 스프레드 스펙트럼 신호를 보조하기 위해 제공된다.

분광 형상화가 엔코더에서 선형 에측 코딩을 이용하여 수행되는 실시예에 있어서, 디코더는 출력신호를 수신하고 그로부터 LPC 계수를 발생시키도록 결합된 LPC 프로세서를 구비할 수 있다. 유용하게, LPC 계수는 엔코더와 독립적으로 디코더에서 유도되고, 따라서 엔코더로부터 디코더로 계수를 통신할 필요가 없다. 스프레드 스펙트럼 신호의 캐리어부를 백색화하기 위해 디코더는 국부적으로 유도된 LPC 계수에 응답하는 LPC 필터를 구비할 수 있다. 이러한 LPC 필터의 이용은 상기한 유용한 예측 이득을 제공한다.

엔코더가 FEC 코드를 이용하여 보조정보를 코드함에 있어 디코더는 FEC 디코더를 포함한다. FEC 디코더는 보조정보를 제공하기 위해 결정수단에 의해 복구된 데이터 스트림을 디코드한다.

엔코더가 분광 형상화를 제공하도록 부대역 분석기와 부대역 필터를 이용하는 실시예에 있어서, 디코더는 대응하는 소자를 포함한다. 특히, 부대역 분석기는 출력신호의 스펙트럼을 수신 및 평가하기 위해 결합된다. 부대역 필터는 부대역 분석기에 의해 평가된 스펙트럼에 응답하여 캐리어부를 백색화하도록 출력신호를 처리하기 위해 제공된다. 특정 실시예에 있어서, 디코더에 이용된 부대역 분석기는 FFT 프로세서를 구비할 수 있다. 디코더에서의 부대역 필터는 다른 FFT 출력의 산물을 수신하는 역FFT 프로세서와 함께, 부대역 분석기의 출력에 따른 산물을 형성하도록 다중화된 출력을 갖춘 FFT 프로세서를 구비할 수 있다.

디코더는 오디오신호의 유색 노이즈로서 숨겨진 스프레드 스펙트럼 신호에 의해 운반된 보조정보를 복구하기 위해 제공된다. 스프레드 스펙트럼 신호는 오디오신호에 포함된 오디오 정보의 분광 형상을 시뮬레이션하는 분광 형상을 갖춘 캐리어를 포함한다. 수단이 오디오 정보의 분광 형상을 결정하기 위해 제공된다. 캐리어를 백색화하기 위해 결정수단에 의해 결정된 분광 형상을 기초로 오디오신호가 처리된다. 수단이 스프레드 스펙트럼 신호를 복구하도록 백색화 캐리어를 복조하기 위해 제공된다. 복구된 스프레드 스펙트럼 신호가 디스프레드 되고, 이 때 보조정보를 복구하도록 복조된다. 캐리어의 백색화는 LPC 기술을 이용하여 달성될 수 있다.

디코더는 스프레드 스펙트럼 신호의 각 캐리어상에 운반된 다수의 보조정보 신호 중 원하는 하나를 복구하도록 설계될 수 있다. 모든 캐리어는 오디오 정보의 분광 형상을 시뮬레이션 하도록 분광 형상화된다. 디코더에서의 복조수단은 보조정보 신호의 대응하는 하나의 복구를 가능하게 하도록 복조를 위한 캐리어의 원하는 하나를 선택하기 위한 수단을 포함한다. 각 정보신호에 대해, 분리 복조기(그리고, 필요하면, FEC 디코더)가 제공된다. 분광 형상화를 제거하기 위한 구성요소(예컨대, "백색화 회로")는 디코더에서 모든 보조정보 신호에 의해 할당될 수 있다.

또한 본 발명은 레이크 수신기를 이용하여 실행되는 디코더를 제공한다. 이러한 디코더는 기본 백색 노이즈 스프레드 스펙트럼 엔코더, 예컨대 백색(비유색화된) 노이즈로서의 오디오신호의 보조정보를 제공하는 엔코더로부터 수신된 신호를 디코딩하기 위해 특히 유용하다. 디코더의 백색화수단은 스프레드 스펙트럼 신호의 심볼간 간섭을 야기시킨다. 레이크 수신기는 백색화수단으로부터 오디오신호를 수신한다. 레이크 수신기는 심볼간 간섭을 감소시킴에 따라 스프레드 스펙트럼 신호를 복구하도록 수신된 오디오신호를 복조한다. 복구된 스프레드 스펙트럼 신호는 보조정보를 복구하도록 디스프레드 된다.

레이크 수신기 실시예에서의 백색화수단은 오디오신호를 수신하고 그로부터 LPC 계수를 발생시키도록 결합된 LPC 프로세서를 구비할 수 있다. 차수 N의 LPC 필터는 오디오신호를 수신하기 위해 제공된다. LPC 필터는 오디오신호의 스펙트럼을 백색화하기 위해 LPC 계수에 응답한다. 레이크 수신기는 N탭 또는 "핑거"를 구비하고, 여기서 N은 LPC 필터의 차수와 거의 동일하다. 각 핑거는 수신된 오디오신호를 복조할 때 스프레드 스펙트럼 신호의 다른 다중 경로를 처리함으로써 그로부터 보조정보를 얻기 위해 심볼간 간섭을 감소시킴에 따라 스프레드 스펙트럼 신호를 복구한다. 본 실시예에 있어서 레이크 수신기는 레이크 수신기 탭의 중량을 동적으로 변화시키기 위해 LPC 계수에 응답하는 수단을 구비한다.

본 발명은 오디오신호를 운반하도록 설계된 물리적인 채널내에 히든 채널을 창조하는데 인간의 청각의 제한을 이용한다. 전송용 오디오신호의 후속의 변조는 상당히 무위미하다. 히든 보조정보를 운반하도록 본 발명에 따라 처리된 후의 오디오신호를 전송하는데, 잘 알려진 AM, FM, BPSK(binary phase-shift keying), QPSK(quadrature phase-shift keying), QAM(quadrature amplitude modulation) 등의 다레벨 변조기술, 및 다른 알려진 변조기술을 이용할 수 있다. 보조정보는 오디오 데이터와 관계를 갖거나, 또는 갖지 않는 어떤 소망하는 데이터로 구성할 수 있다. 예컨대, 텍스트 데이터, 제어데이터, 및 다른 관계가 없는 데이터를 오디오신호로 운반할 수 있다. 게다가, 또는 택일적으로, 오디오신호 및/또는 그 내용을 식별하는 데이터, 시세연구 및 상업상의 조회 데이터뿐만 아니라 복사보호 데이터를 본 발명의 기술을 이용하여 운반할 수 있다. 따라서, 본 발명은 오디오신호에 숨겨 놓을 수 있는(예컨대, 들리지 않게 운반할 수 있는) 데이터의 형태에 관해 어떤 방법으로도 제한하지 않는다는 것을 인식해야만 한다.

숨겨지는 보조정보에 대한 캐리어로서 사용하기에 가장 좋은 종류의 신호는 랜덤 노이즈(random noise)형상의 신호이다. 랜덤 노이즈는 다른 상관 노이즈보다 지각있게 견디기 더 쉽다.

의사랜덤 노이즈는 전형적으로 스프레드 스펙트럼(spread spectrum) 통신시스템에 사용된다. 이러한 시스템은 예컨대 -20dB의 소망하는 캐리어대 잡음비(CNR)에서 데이터를 확실하게 전송하기 위해 본 발명에 따라 사용된다. 높은 처리이득, 즉 시그널링속도와 신호대역폭간의 비율은 낮은 CNR을 극복하는데 필요하다. 그러므로, 전형적인 스프레드 스펙트럼 시스템에서는 정보속도가 매우 낮은 바, 전형적으로는 20kHz 대역폭 오디오 채널에 걸쳐 100bps(bits per second)이하이다. 스프레드 스펙트럼 시스템에 사용되는 의사랜덤(pseudorandom: PN) 캐리어는 평탄한 (백색) 스펙트럼을 갖는다. 따라서, 처리이득이 더 높아지지 않는 한 분광 계곡에서 필요한 SNR을 유지하기가 어렵다. 이러한 문제를 극복하기 위해, 본 발명은 오디오 스펙트럼의 것과 정합하도록 PN 스펙트럼을 적응적으로 형상화한다. 이러한 기술은 보조정보가 상당히 높은 데이터속도로 오디오신호에 숨겨지는 것을 가능하게 한다.

"유색화 노이즈(colored noise)" 캐리어신호를 발생하기 위한 본 발명에 따른 PN 스펙트럼의 적응적 형상화는, 예컨대 데이터가 숨겨지는 오디오신호로부터 유도되는 선형 예측코딩(linear predictive coding: LPC) 필터를 통해 백색 PN 노이즈를 통과시킴으로써 달성할 수 있다. 이 PN 노이즈의 시퀀스는 오디오신호의 스펙트럼을 정합하기 위해 LPC 필터에 의해 형상화되고 있는 캐리어신호로서 작용한다. 주입된 노이즈신호 자신이 오디오신호와 유사한 분광 형상을 가질 수 있기 때문에, 거의 완벽한 역 LPC 필터를 수신기에서 추정할 수 있다.

LPC 필터를 적용하는 이익은 방해하는 신호, 이 경우 오디오신호의 평탄화 또는 "백색화(whitening)" 효과이다. 선형 예측처리는 예측 오차가 대단히 평탄한 스펙트럼을 갖도록 하기 위해 신호의 예측가능한 부분을 제거한다. 이러한 형태의 노이즈는, 수신기에서 에러의 확률을 줄이기 위해 보조정보에 전형적으로 제공될 수 있는 FEC(forward error correction)의 성능을 상당히 향상시킨다.

LPC 실시예의 또 다른 이익은, 전송채널 왜곡도 백색화처리를 통해 LPC 필터에 의해 보상할 수 있다는 것이다. 실제로, 수신기에서 역 LPC 필터는 송신 LPC 필터 및 채널필터에 의해 형성되는 복합필터에 대한 자동 등화기(automatic equal izer)로서 동작한다. LPC의 또 다른 이익은, 예컨대 오디오신호의 전력을 줄이는데 유용한 예측이득을 제공한다는 것이다.

LPC에 의해 제공되는 타임 도메인 모델링 및 합성 대신에 부대역 코딩을 사용하는 변형 실시예도 개시되어 있다. 부대역 코딩을 이용하는 발명을 실현하기 위해서, 고속 푸리에변환(fast Fourier transform: FFT) 기술을 이용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 HDT(hidden data transport) 시스템을 간단화된 형태로 나타낸 것이다. 기본 오디오신호는 단자(10)를 통해 HDT 엔코더(16) 및 가산회로(18)를 포함하는 엔코더(14)로 입력된다. HDT 엔코더(16)는 단자(12)를 통해 오디오신호에 숨겨지는 보조데이터를 수신한다.

기본 오디오신호 s(t)는 HDT 엔코더(16)에 의해 분석되어 분광 형상화 요구(spectral shaping requirement)를 판정한다. 단자(12)를 통해 입력되는 보조데이터 x(m)은 변조되어 전송전에 가산기(18)에서 기본 오디오신호 s(t)에 더해지는 유색화 노이즈신호 d(t)를 생성한다. d(t)의 신호전력은 s(t)에서의 전력의 분수(fraction)를 작게 하도록 조절된다. 복합신호 y(t) = s(t) + d(t)는 송신기(22)를 매개해서 일반적으로 도면부호 20이 병기된 채널을 거쳐 송신된다. 도 1에서는 무선채널에 대해 설명하고 있지만, 유선채널(예컨대, 전기적으로 도전성이 있는 케이블이나 광섬유 케이블)도 사용할 수 있다. 본 발명은 또한 오디오 재생 기술분야에서 잘 알려진 테이프 및 컴팩트 디스크 등과 같은 자기 또는 광학 매체 등에 기록되는 오디오신호에도 적용할 수 있다.

수신기(24)는 y´(t) = s´(t) + d´(t)로 나타낸 송신된 신호의 복제물(replica)을 생성한다. 기본 오디오신호 s´(t)가 보조데이터를 마스크하기 때문에, 보조데이터 d´(t)는 숨겨져 들을 수 없게 된다. 신호를 듣는 사용자는 통상의 오디오 s´(t)는 들을 수 있지만, d´(t)의 존재는 감지하지 못한다. HDT 디코더(26)는 수신된 신호 y´(t)로부터 보조데이터신호 x(m)을 x´(m)으로 복구하게 된다.

송신기(22), 수신기(24) 및 이들이 통신하는 전파매체를 한데 모아 채널(20)이라 부르고 있다. 이 채널은 아날로그 또는 디지털전송의 어떤 형태를 이용하여 가상적으로 오디오신호를 운반할 수 있다. 또, 이 전송은 압축되거나 압축되지 않은 포맷(format)으로 행할 수 있다. 여기서 예로 들고 있는 것은, AM 또는 FM방송, 위성전송, 케이블 텔레비전, 카세트 테이프, 컴팩트 디스크 등이다.

도 2는 전송채널(20)의 모델이다. 이 채널은 "채널 노이즈"라고 부르는 부가 노이즈 g(t)를 갖는 선형 채널 필터(30: H(z))에 의해 간단히 모델링된다. 도 2의 실시예에서는, 채널 노이즈는 가산기(32)를 통해 선형 채널 필터(30)의 출력에 가산된다.

선형 채널 필터 H(z)는 양질의 오디오를 통과시키기에 충분한 넓은 대역폭을 갖는 명목상의 저역통과특성을 가지리라고 기대된다. 전송채널의 출력은 y´(t) = s´(t) + d´(t) + g´(t)이다. 성분 s´(t)와 d´(t)는 각각 입력 s(t)와 d(t)에 대한 채널의 응답이다.

도 3은 보조정보가 비유색화 노이즈(즉, 스프레드 스펙트럼 캐리어의 분광 형상화가 없는 노이즈)로서의 오디오신호상으로 운반되도록 하는 기본적인 백색노이즈 HDT 엔코더를 나타낸다. 보조정보를 운반하는데 비유색화 노이즈를 이용함으로써, 도 5, 6과 관련하여 후에 더 상세히 설명하는 바와 같이 유색화 노이즈를 이용하여 얻을 수 있는 것보다도 더 낮은 성능을 제공한다. 그렇지만, 도 3에 나타낸 바와 같은 기본적인 엔코더는 간단하고 수월한 구현을 가능하게 한다.

도 3의 엔코더(16)는 단자(40)를 통해 오디오 입력 s(t)를 수신한다. 이 입력은 가산회로(52)를 통해 스프레드 스펙트럼신호의 형태로 있는 보조정보에 가산된다. 오디오 입력은 어떤 알려진 신호결합회로를 이용하여 보조정보를 운반하는 스프레드 스펙트럼신호와 결합될 수 있다는 점을 인식해야만 한다.

오디오신호와 함께 전송되는 보조정보는 단자(42)를 통해 FEC(forward error correcting) 엔코더(44)로 입력된다. 이러한 FEC 엔코더는 이 기술분야에서 잘 알려져 있다. FEC 엔코드된 데이터는, 이후 승산기(46)를 통해 통상의 의사랜덤 시퀀스 발생기(48)로부터 출력되는 의사랜덤 노이즈 시퀀스와 승산된다. PN 발생기(48)는, 예컨대 피드백 시프트 레지스터회로나 다른 잘 알려진 키 및 발생기회로에 기초를 둘 수 있다. 발생기의 출력 PN(n)은, 예컨대 +1이나 -1의 값을 취할 수 있다. PN(n)의 장기의 전력스펙트럼은 평탄(즉, "백색")하다.

승산기(46)의 출력은 변조된 PN 시퀀스 p(n)이다. 보통 PN(n)의 샘플링속도나 "칩속도"는 FEC 엔코더(44)의 출력 z(l)의 심벌속도보다 더 높다. 따라서, G》1, 여기서 G = n/l은 처리이득("스프레딩비(spreading ratio)")이다. 도 3에 나타낸 x(m)으로부터 p(n)으로의 신호처리는 통상의 직접 시퀀스 스프레드 스펙트럼 변조를 구비하고 있다.

변조된 PN 시퀀스 p(n)은, 신호를 오디오신호와 결합하기 위해 아날로그형태 d(t)로 변환하는 D/A컨버터(50)로 입력된다. 그후, 오디오신호는 채널을 통해 도 4의 엔코더로 통신된다.

도 4에 나타낸 디코더에서, 보조정보를 운반하는 오디오신호는 단자(60)를 통해 A/D컨버터(62)로 입력된다. 또, 오디오신호는 라인(72)을 통해 전형적으로 증폭기와 소리의 재생을 위한 스피커(또는 다른 트랜스듀서)를 포함할 수 있는 통상의 오디오처리회로로 직접 출력된다. 보조정보를 포함하는 노이즈는, 인간에게 충분히 들리지 않도록 낮은 오디오출력신호의 레벨에 있다. 따라서, 보조정보는 오디오신호내에 숨겨져서 거기에 있지만, 청취자는 이것을 들을 수 없다.

A/D컨버터(62)는 입력신호를 엔코더에서 사용된 것과 동일한 의사랜덤 시퀀스 PN(n)을 가지고 승산기(64)에서 결합하기 위한 디지털 도메인으로 변환한다. 의사랜덤 시퀀스는 엔코더에서의 PN 시퀀스 발생기(48)와 동일한 PN 시퀀스 발생기(66)에 의해 공급된다. 회로(64)에 의해 수행되는 승산은, 이후 적분/덤프회로(integration and dump circuit; 68)에 의해 통상의 방법으로 디스프레드(despread)되는 스프레드 스펙트럼신호를 복조한다. 디스프레드된 출력 z´(l)은 FEC 엔코드된 보조정보를 갖는다. 이 정보는 복구된 보조정보 x´(m)를 출력하기 위해 FEC 디코더(70)에 의해 디코드된다.

도 3의 엔코더에 의해 공급되는 백색노이즈신호 대신에 유색화 노이즈신호를 사용함으로써, 기본 오디오신호에 들을 수 없게 가산될 수 있는 노이즈의 양을 약 10∼20dB정도 증가시킬 수 있다. 본 발명에 따른 유색화 노이즈 HDT 엔코더의 예를 도 5에 나타내고 있다. 이 도면에 나타낸 실시형태는, 그 스펙트럼을 판단하기 위해 디지털 도메인에서의 오디오정보를 분석하고,동일한 스펙트럼을 갖는 보조데이터를 유색화하며, 복합신호가 아날로그 도메인으로 거꾸로 변환되기 전에 오디오 데이터를 유색화된 보조데이터와 디지털적으로 결합한다. 그렇지만, 이것은 단지 제출된 실시예의 일례에 지나지 않는다는 것을 인식해야만 한다. 이 처리는 디지털이나 아날로그 도메인에서 달성할 수 있고, 그 신호는 본 발명을 이용하는 시스템의 특별한 요구에 따라 디지털 또는 아날로그신호로서 전송될 수 있다. 따라서, 도 5, 6에서의 A/D컨버터 및 D/A컨버터의 설치는, 본 발명에 따른 처리가 나타낸 바와 같이 발생해야 한다는 제안을 의미하는 것은 아니다.

오디오신호는 단자(80)를 통해 도 5의 엔코더로 입력된다. 오디오신호 x(m)와 함께 전송되는 보조데이터는 단자(82)를 통해 FEC 엔코더(86)로 입력된다. FEC 코딩은 데이터의 보전을 확실히 하여 코드화된 심벌 z(l)을 발생하기 위해 사용된다. 정보비트의 수와 심벌의 수 사이의 비는 R = m/l이다. 여기서, m은 x(m)에 대한 샘플링속도를 나타낸다.

PN 시퀀스 발생기(92)는, 예컨대 +1이나 -1의 값을 취할 수 있는 PN 캐리어 PN(n)을 공급한다. 이것은 장기의 백색 전력스펙트럼을 제공한다. PN(n)은 변조된 PN 시퀀스 p(n)을 발생하기 위해 승산기(90)에서 z(l)과 승산된다.

PN 변조된 신호 p(n)의 평탄한 스펙트럼은 LPC 합성필터(94)에 의한 분광형상화를 받는다. 이 분광형상화는 PN 변조된 신호를 응답 1/A(z)을 갖는 필터(94)를 통과시킴으로써 적용된다. 여기서,

A(z) = 1 - (a₁z^-1+ a₂z^-2+ … + a_Nz^-N)

이고, a_i´는 N차 LPC필터의 계수이다.

분광형상화를 위해 사용되는 LPC 필터의 계수는 LPC 분석회로(88)에 의한 오디오신호로부터 유도되는 계수에 따른다. LPC 분석은, 「Durbin's recursion discussed by L. Rabiner and R. Schafer」, 「Digital Processing of Speech Signals, Prentice-Hall, 1978, Chapter 8.3.2, pp. 411-413」 등과 같은 신호스펙트럼을 분석하기 위한 알려진 어떤 방법을 적용할 수 있다.

LPC 분석을 위한 차수 N은 기본 오디오의 스펙트럼을 정확하게 모델링하는데 필요한 만큼 크게 만들고 있다. 예컨대, 약 5∼50 사이의 차수가 LPC 분석에 적당하다. 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 인식할 수 있는 바와 같이, 차수 N은 신호의 대역폭에 의존하게 된다. 따라서, 예컨대 전형적인 전화대역폭의 경우는, n이 약 5∼20의 범위에서 선택되게 된다. LPC 필터 계수는 기본 오디오내에 있는 음악이나 음성의 변화를 추적하는데 필요한 만큼 자주 갱신된다.

LPC 합성 필터(94)의 출력은 변조된 유색화 노이즈 시퀀스 p_c(n)이다. 노이즈전력은 전력평가/제어회로(96) 및 승산기(98)를 통해 소망하는 레벨로 조절된다. 예컨대, 오디오신호상에 들을 수 없는 노이즈로서 운반되는 보조정보를 갖고자 하는 경우에는, 노이즈전력은 가청 임계치 이하로 떨어지도록 조절된다. 다른 응용예에서는, 노이즈전력을 가청 임계치 이상으로 설정하도록 해도 좋다. 예컨대, 디지털 오디오 테이프(DAT)용의 복사방지구조에서는, 복사가 이루어질 때마다 노이즈신호를 디지털 오디오에 가산하도록 해도 좋다. 주어진 횟수의 복사후에, 누적하는 노이즈가 기록의 질을 들을 수 있게 떨어뜨릴 수 있도록 해도 좋다. 또한, 오디오신호에 소정량의 간섭을 도입하도록 해도 좋다. 이 경우, 전력평가/제어회로(96)는 오디오신호에 소망하는 양(가청 임계치 이상)의 노이즈를 도입하도록 조절하게 된다.

필터(94)로부터 출력되는 각 의사랜덤 프레임의 경우에는, 기본 오디오신호 s(n)에서의 평균전력 및 p_c(n)에서의 평균전력이 전력평가/제어회로(96)에 의해 측정된다. 적당한 스케일링 f(l)은, 들리는 임계치 이하 등의 소망하는 전력레벨에서 출력신호전력 d(t)을 유지하기 위해 승산기(98)를 통해 p_c(n)에 인가된다. 보조정보를 들리지 않게 하기 위해서, 오디오정보에 대한 보조정보의 비율은 전형적으로 진폭면에서는 1:100 또는 전력면에서는 1:10,000(40dB)이다. 전력조절된 유색화 PN 노이즈신호 d(n)은, 복합 출력신호 y(n)을 생성하기 위해 가산기(100)를 통해 기본 오디오신호 s(n)에 가산된다. 출력신호 y(n)은, 기본 오디오신호 s(t) 대신에 전송하기 위해 D/A컨버터(102)를 통해 아날로그신호 y(t)로 변환할 수 있다.

추측이지만, 도 5의 엔코더를 실현하는 실제적인 설계예는 단자(82)를 통해 입력되는 보조정보에 대해 30bps(m=30Hz)의 입력데이터속도를 사용할 수 있다. FEC 엔코더속도는 R = l/2(l=60Hz)이다. 상기 설계예에 대한 처리이득(스프레드비)은 G = 500(27dB)이다. 의사랜덤 샘플링속도(칩주파수)는 n = 30kHz이다. LPC 예측 차수는 N = 10이다. 채널은 작은 주파수왜곡을 갖는 대역폭의 적어도 15kHz를 갖는다고 가정한다.

설계예에서는, 엔코더는 BPSK(binary phase-shift keying)를 이용한다. 이 실시예에서는, x(m), z(l), PN(n) 및 p(n)은 2진 신호로, x(m) = {0, 1}, z(l) = {-1, +1}, PN(n) = {-1, +1} 및 p(n) = {-1, +1}이다. FEC 엔코더는 x(m)의 입력샘플마다 z(l)의 2개의 샘플을 발생한다. 인터리버가 FEC 엔코더의 내부에 적용될 수 있기 때문에, 이들은 인접한 샘플일 필요는 없다. PN 프레임은 PN(n)의 500 PN 칩(샘플)의 그룹으로서 정의된다. z(l)의 각 샘플마다 PN 프레임에서의 PN(n)의 500 칩이 z(l)과 승산된다. 바꾸어 말하면, PN 프레임에서의 500 샘플의 부호는 z(l) = -1일 때에만 변화된다. 결과적인 BPSK 변조된 PN 신호 p(n)은 백색노이즈 스펙트럼을 갖는다. 소망하는 분광형상화는 p_c(n)을 생성하기 위해 p(n)을 1/A(z)를 통과시킴으로써 얻어진다.

이상의 설계예에서는 (신호를 방해하는) 기본 오디오를 노이즈신호보다도 (예컨대, 20dB정도) 강하게 하고 있지만, 처리이득은 매우 높다. R = 1/2 및 G = 500의 경우, 실효 처리이득은 1,000(30dB)이다. 노이즈밀도에 관한 유효한 비트 에너지(Eb/No)는 BPSK 스그널링에 매우 알맞은 30 - 20 = 10dB이다.

이상의 예에서 언급한 특정의 파라미터는 단지 설명을 목적으로 하고 있다는 것을 인식해야만 한다. 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 알 수 있는 바와 같이, 특수한 구현에 다른 파라미터를 사용하도록 해도 좋다.

도 6은 도 5의 엔코더로부터 출력되는 신호에 대한 디코더를 나타내고 있다. 디코더는 단자(110)를 통해 y´(t)를 수신한다. 엔코더에서 LPC 합성필터(94)에 의해 가해지는 분광형상화를 행하지 않고 p(n)을 복구하기 위해서는, 디코더가 LPC 필터 계수를 갖지 않으면 안된다. 그렇지만, LPC 차수 N이 고정되어 디코더에 알려질지라도 이들 계수는 엔코더에 의해 송신되지 않는다. 대신에, 디코더는 LPC 필터를 평가하기 위해 LPC 분석기(116)를 이용하여 수신된 신호에 대해 그 자신의 LPC 분석을 행한다. 평가로부터 유도되는 계수는, 엔코더에서의 LPC 합성필터(94)의 역인 LPC 예측필터(114)로 입력된다. s´(t)가 수신된 신호의 지배적인 성분이고 s(t)의 복제물이며, 평균화처리가 (넓은 분석창을 제공하는) LPC 분석에 끼여 있기 때문에, 평가된 LPC 계수 a´₁, a´₂, …, a´_N을 엔코더에서 사용되는 LPC 계수 a₁, a₂, …, a_N에 아주 근접하게 할 수 있다.

일단 LPC 예측필터 A´(z) = [1 - (a´₁z^-1+ a´₂z^-2+ … + a´_Nz^-N)에 대한 계수가 발견되기만 하면, 샘플링된 수신신호 y´(n)는 y˝(n) = s˝(n) + p´(n) + g´(n)을 생성하기 위해 필터링된다. LPC 합성필터 1/A(z)과 채널응답 H(z)의 결합된 영향이 LPC 예측필터 A´(z)에 의해 소거되기 때문에, p´(n)은 p(n)의 근접한 복제물이다. s˝(n) 및 g´(n)은 모두 s´(n) 및 g(n)이 A´(z)에 의해 각각 필터링된 때의 예측오차이다. g´(n)의 영향은 높은 처리이득으로 인하여 대부분 무시할 수 있다. A´(z)는 s˝(n)이 평탄한 백색 스펙트럼을 가질 수 있도록 s´(n)에서의 리던던시의 대부분을 제거한다. 또, s˝(n)의 전력은 LPC 필터 A´(z)의 전형적으로 큰 예측이득에 의해 낮아지게 된다. 따라서, s˝(n) + g´(n)은 그 자신이 백색노이즈 스펙트럼을 갖는 p´(n)에 대한 백색노이즈간섭이 된다.

p´(n)으로부터 보조데이터를 복구하기 위한 나머지 단계는, 도 4의 시퀀스 스프레드 스펙트럼 복조기에 사용되는 것과 유사하다. 엔코더에서 사용되는 PN 시퀀스와 동기화되는 동일한 PN 시퀀스가 PN 발생기(118)와 승산기(120)를 이용하여 y˝(n)과 승산된다. 적분/덤프회로는 z´(l)을 디스프레드하여 복구하고 s˝(n) + g´(n)에서의 많은 전력을 적분해내는 가산기(122)와 스위치(124)를 갖추고 있다. 설명되는 실시예에서는, PN 시퀀스의 상관특성은 z´(l)을 생성하기 위해 p(n)에서의 500칩 전부의 구조적인 가산을 허용한다. 이 예에서는, 스위치(124)는 60Hz의 속도에서 절환되고, z´(l)은 30bps에서 x´(m)을 확실히 디코드하기 위해 R=1/2을 갖는 간단한 FEC 디코더를 위하여 충분히 높은 약 14dB(5:1)의 SNR을 갖는다. 신호가 z´(l)인 경우의 신호대 잡음비는 처리이득 G = n/l에 의해 향상된다. 최후로, FEC 디코더(126)가 보조데이터 x´(m)의 신뢰할 수 있는 평가를 하는데 필요한 에러상관(error correction)을 수행한다.

도 7은 레이크 수신기(rake receiver)를 사용하는 디코더의 실시예를 나타내고 있다. 이 디코더는 도 3에 나타낸 형태의 백색노이즈 엔코더에 의해 생성되는 기본 오디오신호로부터 보조정보를 디코딩하는데 유용하다. 유색화되지 않은 백색노이즈신호는 적당한 분광형상화를 받은 유색화된 노이즈신호보다 주어진 전력레벨에 대해 더 들을 수 있어도, (예컨대, 도 3의 엔코더에 의해 제공되는 것과 같은) 백색노이즈 시그널링의 성능은 LPC 필터와 레이크 수신기의 조합에 의해 상당히 향상시킬 수 있다. 이것은, 기본 오디오신호의 간섭전력을 줄이기 위해 유색화 노이즈의 경우에서보다 수신기에서의 LPC 예측이득에 의존하는 더 낮은 노이즈전력을 사용함으로써 달성된다. 그렇지만, LPC 예측필터 A(z)는 기본 오디오의 스펙트럼을 백색화하는 중에 노이즈신호를 형상화하게 된다. A(z)에 의해 도입되는 심벌간의 간섭은, 일반적으로 도 7에서 도면부호 142가 병기된, A(z)의 각 계수를 다중 경로 성분으로서 처리하는 레이크 수신기에 의해 극복된다.

도 7은 레이크 수신기(142)와 함께 LPC 분석기(136)과 LPC 필터(138)를 갖춘 LPC 예측필터를 사용하는 그러한 디코더를 나타내고 있다. 레이크 수신기(142)의 탭 또는 "핑거(finger)"의 수는 LPC 필터의 차수 N과 거의 매치하지 않으면 안된다. 각 핑거는 PN 발생기(140)로부터 PN(n) 시퀀스를 수신하는 승산기(146)를 포함하고, 탭 웨이트(tap weight)는 각 승산기(146)로부터의 출력에 각 탭 웨이트를 곱하는 승산기(147)로부터 형성된다.

개시된 디코더는 결합기(150)에서 각 핑거로부터의 에너지를 전부 합하는 간단한 결합방법을 이용한다. 이것은, 탭 웨이트를 1, 예컨대 a˝₀=1, a˝₁=1, …, a˝_N=1로 설정함으로써 달성된다. LPC 계수에 따라 각 핑거의 웨이트를 다이내믹하게 변화시키는 더 최적의 결합방법도 실현할 수 있다. 예컨대, a˝₀=1, a˝₁은 LPC 계수 a´₁와 같게 설정할 수 있고, a˝₂는 LPC 계수 a´₂와 같게 설정할 수 있으며, … 등등과 같이 설정할 수 있다. 여기서, LPC 계수 a´₁, a´₂, …, a´_N은 LPC 분석기(136)에 의해 국부적으로 계산된 계수이다.

결합기(150)보다 앞에서, 각 핑거에 대해 가중치가 부여된 출력은 도 6의 구성요소 122 및 124에 대응하는 회로(148)를 이용하여 적분되고 덤프된다. 결합기(150)의 출력은 원래의 보조정보 데이터가 FEC 엔코드된 것으로 가정하여 FEC 디코더(152)에서 디코드된다. 보조정보를 배색노이즈로서 포함하고 단자(130)에서 수신되는 오디오신호는 통상의 오디오처리를 위해 라인(134)을 통해 출력된다.

유색화 노이즈의 변형예에서는, 분광형상화는 선형 예측코딩 대신에 부대역 코딩기술에 의해 제공된다. 여기에 사용되는 바와 같이, 부대역 코딩이란 변환코딩을 포함하는 것을 의미한다. 분광형상화를 위해 부대역 코딩을 사용하는 엔코더의 예는 도 8에 나타내어져 있다. 대응하는 디코더는 도 9에 나타내어져 있다.

도 8의 엔코더에서는 LPC 필터가 고속 푸리에변환(FFT)동작으로 대체된다. LPC 분석 대신에 기본 오디오의 FFT가 FFT(166)에 의해 계산된다. 이것은, 기본 오디오의 것과 매치하기 위해 PN 노이즈신호를 형상화하는데 사용할 수 있는 기본 오디오의 분광형상 정보를 제공한다. 도 5의 LPC 합성필터는, 승산기(176)에 의해 수행되는 주파수 웨이팅에 의해 추종되고, 역FFT 프로세서(178)에 의해 수행되는 역FFT 동작에 의해 추종되는 FFT(174)로 대체된다. 도 5의 실시예에서와 마찬가지로, 오디오입력은 입력단자(160)를 통해 D/A컨버터(164)에 의해 수신되고, 가산기(180)에서 유색화 노이즈와 가산되는 출력은 역FFT 프로세서(180)로부터 출력된다. 보조정보 데이터는 단자(162)를 통해 FEC 엔코더(168)로 입력된다. FEC 엔코더의 출력은 승산기(170)에서 PN 발생기(172)로부터의 의사랜덤 시퀀스와 결합된다. 유색화 노이즈와 결합된 오디오신호는 통신채널상으로의 전송을 위해 D/A컨버터(182)에 의해 아날로그신호로 변환된다. 상술한 실시예와 관련하여 언급한 바와 같이, FEC 엔코더는 임의이고, A/D나 D/A컨버터는 오디오신호가 수신되는 특수한 형태나 출력하려고 하는 형태에 따라 필요할 수도 있고, 필요치 않을 수도 있다.

도 9의 디코더는 단자(190)를 통해 도 8의 엔코더로부터의 출력을 수신한다. 필요한 경우, A/D컨버터(192)는 아날로그입력을 형상화 FFT(196: FFTs) 및 분석 FFT(198: FFTa)에 의해 처리하기 위해 디지털신호로 변환한다. 이들 FFT의 출력은 역FFT 프로세서(202)로의 입력을 위해 승산기(200)에 의해 결합된다. 결과적인 백색화된 스프레드 스펙트럼신호는 PN 발생기(206), 승산기(204) 및 적분/덤프회로(208)를 이용하여 변조된다. FEC 디코더(210)는 필요한 경우 전방 에러정정 디코딩을 제공한다. 오디오신호 및 잡음의 형태로 운반되는 보조정보를 포함하는 수신신호는 라인(194)을 통해 통상의 오디오처리회로로 출력된다.

분석 FFT(198)의 길이는 기본 오디오신호의 스펙트럼을 확실히 평가할 만큼 충분히 길지 않으면 안된다는 점에 주의해야만 한다. 그렇지만, 노이즈 형상화 FFT(196)의 길이는 분석 FFT와 같은 길이로 할 필요는 없다. 더 짧은 길이를 요구하는 경우에는, FIR(finite impulse response) 필터가 많은 계산적인 페널티없이 노이즈 형상화동작을 대체할 수 있다. FIR 필터는 「Oppenheim & Schafer, Digital Signal Processing, Chapter 5.6」에 개시되어 있는 것과 같은 어떤 잘 알려진 필터설계기술을 이용하여 분석 FFT의 결과로부터 다이내믹하게 설계되어도 좋다.

본 발명의 기술은 동일한 오디오신호에 복수의 다른 보조정보신호를 통신하는데 사용할 수 있다. 이를 위한 엔코더의 일실시예가 도 10에 나타내어져 있다. 이 카스케이드된 실시예에서는, 오디오신호는 단자(220)를 통해 입력된다. 제1엔코더(222)는 단자(224)를 통해 입력되는 제1보조정보신호를 결합기(228)를 매개한 오디오신호에 가산하는 HDT 엔코더(226)를 포함하고 있다. 엔코더(222)의 출력은 채널(230)을 통해 다른 엔코더(232)와 통신하게 된다. 이 엔코더는 엔코더(222)와 동일하게 할 수 있고, 단자(234)를 통해 입력되는 제2보조정보신호를 제1보조정보신호를 이미 포함하고 있는 오디오신호에 가산한다. 엔코더(232)의 출력은, 채널(240)을 통해 엔코더(222,232)와 동일하게 할 수 있는 후속의 엔코더(242)와 통신하게 된다. 엔코더(242)는 단자(244)를 통해 제3보조정보신호를 수신하고, 이 신호를 제1 및 제2보조정보신호를 이미 포함하고 있는 오디오신호에 가산한다. 엔코더(242)의 출력은 채널(250)을 통해 통신된다.

소정 개수의 보조정보신호는, 도 10에 나타낸 바와 같이 카스케이드된 엔코더를 이용하여 결합할 수 있다. 각 HDT 엔코더(226)는, 각 보조정보신호가 오디오신호에 가산될 때의 전력레벨을 개별적으로 제어하기 위해, (도 5에 나타낸 구성요소 96과 같은) 전력제어회로를 포함할 수 있다.

도 11에 나타낸 예에서는, 분리된 보조정보신호가 분광형상화를 위해 그룹으로서 결합되는 대응하는 스프레드 스펙트럼신호를 제공하도록 처리된다. 특히, 기본 오디오신호는 단자(260)를 통해 (구현예에 따라 사용될 필요가 없는) A/D컨버터(262)로 입력되고, 그 스펙트럼은 LPC분석기(264)에 의해 분석된다. 제1보조정보신호(또는 신호그룹)는 단자(280)를 통해 선택의 FEC 엔코더(282)로 입력된다. 단자(280)를 통해 입력되는 신호는 개별적인 스트림 또는 개별적인 스트림의 조합일 수 있고, 데이터 및/또는 동기화정보를 구비할 수 있다. 각 스트림은 스프레드 스펙트럼 캐리어상에 변조될 수 있고, 변조되지 않은 캐리어는 예컨대 파일로트신호로서 전송할 수도 있다는 점에 주의해야만 한다. 이러한 파일로트신호는, 획득 및 추적, 복조기 동기화, PN 시퀀스 동기화 및/또는 FEC 동기화를 포함하는 디코더에서의 각종의 동기화 목적에 유용하다.

단자(280)에서 입력된 신호는 PN 발생기(284) 및 승산기(286)를 이용하여 스프레드 스펙트럼 형태로 변환된다. 다른 데이터 스트림의 조합을 구비할 수도 있는 제2보조정보신호는 단자(290)를 통해 선택의 FEC 엔코더(292)로 입력된다. 이 신호는 PN 발생기(294) 및 승산기(296)에 의해 스프레드 스펙트럼 포맷으로 변환된다. (다른 데이터 스트림의 조합을 구비할 수 있는) 제N보조정보신호는 단자(300)를 통해 선택의 FEC 엔코더(302)로 입력되어 PN 발생기(304) 및 승산기(306)에 의해 스프레드 스펙트럼신호로 변환된다. 제2 및 제N스프레드 스펙트럼신호는 결합기(298)에서 결합되고, 이들은 결합기(288)에서 제1스프레드 스펙트럼신호와 결합된다.

PN 발생기(284,294,304)는 모두 같은 데이터속도나 다른 데이터속도로 동작할 수 있다. 예컨대, 단자(280,290,300)로 입력되는 데이터가 다른 속도로 공급되는 경우에는, PN 발생기는 디코더에서 보조정보신호를 구별한다고 하는 의미로서 다른 속도로 공급해도 좋다. PN 발생기 전부가 동일한 데이터속도로 동작하는 경우는, 잘 알려진 스프레드 스펙트럼 복조기술에 따라 디코더에서 다른 입력데이터 스트림을 구별하는 것을 촉진하기 위해 그들의 PN 시퀀스를 서로에 관해 모두 직각으로 하는 것이 바람직하다.

각 경로에서 대응하는 스프레드 스펙트럼의 이득을 조절하기 위해 승산기(286,296,306)중의 어느 하나 또는 전부의 다음에 가변이득 스테이지를 설치할 수 있다. 이러한 이득스테이지(287,297,307)은 도 11에 나타내어져 있다. 소망하는 레벨에서 오디오신호에 다른 보조정보신호를 공급하도록 하기 위해서, 소정 경로의 이득을 다른 어떤 경로의 이득에 기초해서 조절할 수 있다. 각 경로에서 보조정보신호 사이의 총 결합신호이득의 할당은, 다수의 스트림 사이의 상대적인 신호강도를 설정 및 유지하여 각 경로에서 이득을 조절하기 위한 적당한 이득 스테이지 287, 297 및/또는 307을 독립적으로 조절할 수 있는 이득분석/제어 프로세서(309)에 의해 제공된다. 제어입력(310)은 데이터 스트림 사이의 상대적인 신호강도의 수동 또는 다이내믹 조절을 가능하게 하도록 공급된다. 예컨대, 수동 조절은 장치의 설치시에 효과적일 수 있다. 또한, 수동 조절에 부가하여, 다이내믹 조절은 시스템의 동작중에 제공할 수 있다.

결합기(288)로부터 출력되는 결합되고 이득조절된 스프레드 스펙트럼신호는, 기본 오디오신호의 분광형상을 모의하기 위해 LPC 합성필터(266)에 분광적으로 형상화된다. 결과적인 유색화 노이즈출력은 (필요한 경우) 컨버터(270)에서의 D/A변환을 위해 결합기(268)에서 기본 오디오신호와 결합된다. 도 11에 나타낸 바와 같은 LPC 분석 및 필터링 대신에, 부대역 코딩이나 대역통과필터링 등의 어떤 다른 적당한 분광형상화기술을 사용할 수 있다는 점을 인식해야만 한다.

도 5의 전력평가/제어회로(96)와 같은 전력 제어회로(도시하지 않음)는 LPC 합성 필터(266)의 출력에서 그룹으로서의 모든 보조정보 신호의 전력을 제어하도록 도 11의 엔코더에 이용될 수 있다. 이러한 전력제어회로는 결합된 보조정보 신호를 원하는 레벨, 즉 가청 임계 이하 또는 이상의 특정 레벨에서 오디오신호에 부가되도록 할 수 있다.

도 10 및 도 11에 도시된 양 엔코더에 의해 제공된 결합된 신호는 도 6에 도시된 형태의 디코더를 이용하여 복구될 수 있다. 도 6의 디코더는 보조정보 신호의 원하는 하나를 복구하도록 필요한 PN 시퀀스에 따라 PN 발생기(118)를 제공하는 선택 제어회로(128)를 포함한다. 예컨대, 도 1의 단자(290)에 입력되는 보조정보를 복구하도록 요구된다면, 도 6의 선택제어회로(128)가 의사랜덤 시퀀스(PN₂)를 발생시키는데 필요한 정보를 갖춘 PN발생기(118)를 제공하고, 이는 도 11의 엔코더에서의 PN 발생기(294)에 의해 출력되는 시퀀스이다.

도 6의 디코더는 기본 오디오신호에 의해 운반된 다수의 보조정보 신호를 동시에 디코드 하도록 도 12에 도시된 바와 같이 변형될 수 있다. 특히, 단자(320)를 통해 도 12의 디코더는 유색 노이즈로서의 숨겨진 보조정보 신호를 갖춘 기본 오디오신호를 수신한다. 필요하다면, 입력신호 y´(t)가 A/D콘버터(322)에 의해 디지탈 도메인으로 변환된다. 결과적인 신호 y´(n)은 도 9의 FFT 프로세서(196, 198,202)에 의해 도시된 바와 같은 부대역 코딩에 의해, 오디오신호 대역폭 내의 주파수 필터링을 위한 밴드패스 필터의 뱅크를 제공하는 것에 의해, 또는 소정의 다른 적절한 분광 형상화나 필터링 구조에 의해 도 6의 소자(114,116)에 의해 도시된 바와 같이 LPC 분석 및 예측과 같은 소정의 가능한 기술을 이용하는 백색화이다.

도 12의 디코더는 다수의 스테이지(332,342,352)를 포함하고, 각각 백색입력신호 y˝(n)을 수신한다. 각 스테이지는 다수의 보조정보 신호중 하나를 복구하기 위한 PN발생기(326,336,346)를 포함한다. PN 발생기는 소정의 다양한 기술을 이용하는 신호 사이에서 구별될 수 있다. 예컨대, 다른 PN시퀀스가 각 보조정보 신호를 위해 이용될 수 있거나 다른 PN율이 신호를 구별하도록 이용될 수 있다. 동일한 PN율이 다른 보조정보 신호에 대해 이용된다면, 이용된 PN 시퀀스는 신호 구별과 복구를 용이하게 하도록 서로에 대해 모두 직교로 되는 것이 바람직하다.

각 PN 발생기로부터 출력되는 PN시퀀스는 백색화 오디오신호 y˝(n)을 수신하는 각 승산기(328,338,348)에 입력된다. 각 승산기로부터 출력되는 결과는 대응하는 보조정보 신호를 출력하는 각 스프레드 스펙트럼 복조기(330,340,350)에 입력된다. 특히, 스테이지(332)는 PN 시퀀스 PN(A)를 이용하여 복구된 보조정보 신호 "A"를 출력하고, 스테이지(342)는 시퀀스 PN(B)를 이용하여 보조정보 신호 "B"를 출력하며, 스테이지(352)는 시퀀스 PN(N)을 이용하여 보조정보 신호 "N"을 출력한다. 복조기(330,340,350)는 도 6에 도시된 "적분/덤프" 구성요소(122,124)와 동일한 것과 같은 소정의 적절한 스프레드 스펙트럼 복조기를 구비하여 이루어질 수 있다. FEC 디코딩과 같은 복조기로부터 출력되는 신호의 소정의 더욱 요구된 처리는 통상적인 방법으로 제공된다.

도면에 도시된 다양한 다른 엔코더와 디코더는 하나의 오디오신호상에 묻혀진 다중 데이터 스트림을 처리하도록 간단히 변형될 수 있다. 예컨대, 도 3의 엔코더는 다수의 스테이지를 제공할 수 있고, 각각 결합기(52)에 대해 다른 보조정보 스트림을 출력하기 위해 분리 PN 발생기(48)와, 증산기(46) 그리고 필요하다면 A/D컨버터(50)를 제공할 수 있다. 소정의 요구된 A/D변환은 결합기 이후에 양자택일적으로 제공된다. 도 4의 디코더는 기본 오디오신호와 함께 운반된 다른 보조정보 신호를 복구하기 위해 PN 발생기(68)와 증산기(64) 및 적분/덤프 스테이지(68)를 갖춘 다수의 대응하는 스테이지를 제공한다. 또한, 소정의 필요한 이득 및 전력제어 구성요소는 기본 오디오신호내의 원하는 레벨에서 보조정보 신호를 제공하도록 다양한 엔코더 스테이지에 포함된다.

본 발명은 오디오신호의 보조정보를 전송하기 위한 방법 및 장치를 제공함을 알 수 있다. 보조정보는 유색 노이즈로서 전송되고, 이는 기본 오디오신호의 분광 형상을 시뮬레이션 하도록 분광 형상화된다. 분광 형상화는 소정 수의 수단에 의해 제공될 수 있고, LPC 필터링과 부대역 코딩기술을 포함한다. PN 발생기는 연속적으로 분광 형상화되는 스프레드 스펙트럼 신호의 형태로 보조정보 신호를 제공하는데 이용될 수 있다. 보조정보의 안전한 전송을 제공하기 위해 PN 발생기는 암호화적으로 잠겨지고, 따라서 대응 PN 시퀀스는 대응하는 암호 키 없이는 디코더에서 발생될 수 없게 된다.

한편, 본 발명은 그 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은, 오디오신호에 데이터를 숨겨 놓는 방법 및 장치, 현존하는 오디오 채널을 통해 통신되고 있는 기본 오디오신호에 하나 이상의 보조데이터신호를 삽입하기 위한 구조, 및 오디오신호로부터 숨겨 놓은 데이터를 복구하기 위한 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

Claims

캐리어부 상의 정보를 운반하는 스프레드 스펙트럼신호를 제공하도록 보조정보에 의해 의사랜덤 노이즈 캐리어를 변조하는 단계와;

분광 형상의 근사를 얻도록 타임 도메인 모델링을 이용하여 오디오신호를 평가하는 단계 및;

상기 오디오신호의 분광 형상을 시뮬레이션 하도록 상기 스프레드 스펙트럼 신호의 캐리어부를 분광적으로 형상화하기 위해 상기 타임 도메인 모델링에 응답하는 타임 도메인 합성을 이용하는 단계를 구비하여 이루어져,

상기 오디오신호의 운반되어진 상기 보조정보를 포함하는 유색 노이즈신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 오디오신호의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 오디오신호의 원하는 레벨에서 제공하도록 상기 유색 노이즈 신호의 전력을 조절하는 단계와;

상기 오디오신호의 노이즈로서 상기 보조정보를 운반하는 출력신호를 발생시키도록 상기 전력 조절된 유색 노이즈 신호와 상기 오디오신호를 결합하는 단계를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 오디오신호의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
분광 형상을 근사하도록 타임 도메인 모델링을 이용하는 수신된 오디오신호를 평가하는 단계와;

포함된 유색 노이즈신호를 백색화 하도록 결정된 근사 분광 형상을 기초로 수신된 오디오신호를 처리하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 청구항 제1항의 유색 노이즈신호를 운반하는 수신된 오디오신호로부터 보조정보를 복구하기 위한 방법.
제3항에 있어서, 상기 수신된 오디오신호가 상기 유색 노이즈신호와 상기 오디오신호의 합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 보조정보를 복구하기 위한 방법.
제3항에 있어서, 상기 타임 도메인 모델링이 분광적으로 형상화함과 더불어백색화단계 동안 LPC계수를 제공하도록 선형예측코딩(LPC)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 보조정보를 복구하기 위한 방법.
제5항에 있어서, 상기 분광적으로 형상화하는 단계 동안 이용된 LPC계수의 유도와 독립적으로 상기 백색화단계가 상기 수신된 오디오신호로부터 유도되는 동안 LPC 계수가 이용되는 것을 특징으로 하는 보조정보를 복구하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 다수의 보조정보 신호가 상기 오디오신호상으로 전송되고,

상기 방법이,

다수의 스프레드 스펙트럼 신호를 제공하도록 상기 보조정보 신호에 의해 다수의 의사랜덤 노이즈 캐리어를 변조하는 단계와;

상기 오디오신호의 분광 형상을 시뮬레이션하도록 상기 캐리어를 분광적으로 형상화하는 단계 및;

상기 오디오신호의 유색 노이즈로서 상기 보조정보 신호를 운반하는 출력신호를 발생시키도록 분광 형상화 캐리어와 상기 오디오신호를 결합하는 단계를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 오디오신호의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
제7항에 있어서, 상기 각 캐리어가 상기 오디오신호와 결합되기 이전에 개별적으로 분광적으로 형성화되는 것을 특징으로 하는 오디오신호의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
제7항에 있어서, 상기 캐리어가 상기 분광적으로 형상화하는 단계전에 결합되고, 상기 결합된 캐리어가 상기 오디오신호와 결합되기 전에 그룹으로서 분광적으로 형상화되는 것을 특징으로 하는 오디오신호의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
제7항에 있어서, 상기 캐리어의 적어도 하나가 상기 오디오신호와 결합되기 전에 개별적으로 분광적으로 형상화되고,

상기 캐리어의 적어도 다른 2개가 상기 분광적으로 형상화되는 단계 전에 결합되어 상기 오디오신호와 결합되기 이전에 그룹으로서 분광적으로 형상화되는 것을 특징으로 하는 오디오신호의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
제7항에 있어서, 상기 분광 형상화 캐리어가 상기 오디오신호와 결합되어, 상기 오디오신호가 미리 상기 분광 형상화 캐리어의 적어도 다른 하나와 결합된 후 상기 분광 형상화 캐리어의 적어도 하나가 상기 오디오신호와 결합되는 것을 특징으로 하는 오디오신호의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
제7항에 있어서, 수신기 기능을 동기화하기 위해 파일럿 신호로서의 변조나 비변조 의사랜덤 노이즈 캐리어의 적어도 하나를 제공하는 단계를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 오디오신호의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
제7항에 있어서, 상기 오디오신호와 결합되기 전에 상기 분광 형상화 캐리어의 적어도 하나의 이득을 조절하는 단계를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 오디오신호의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
제13항에 있어서, 상기 오디오신호의 원하는 레벨에서 그룹을 제공하도록 그룹으로서의 분광 형상화 캐리어의 전력을 조절하기 위한 단계를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 오디오신호의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
제7항에 있어서, 분광 형상화 캐리어의 적어도 첫번째 하나의 이득을 결정하는 단계와;

적어도 하나의 첫번째 분광 형상화 캐리어를 위해 결정된 이득에 응답하여 적어도 두번째 하나의 분광 형상화 캐리어의 이득을 조절하는 단계를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 오디오신호의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
제15항에 있어서, 상기 오디오신호의 원하는 레벨에서 그룹을 제공하도록 그룹으로서의 적어도 상기 제1 및 제2분광 형상화 캐리어의 전력을 조절하는 단계를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 오디오신호의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
제7항에 있어서, 상기 분광 형상화 캐리어의 적어도 2개가 다른 데이터율로 제공되는 것을 특징으로 하는 오디오신호의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
분광 형상을 근사하도록 상기 출력신호를 평가하는 단계와;

상기 유색 노이즈를 백색화 하도록 결정된 근사 분광 형상을 기초로 출력신호를 처리하는 단계 및;

운반된 보조정보를 복구하도록 상기 유색 노이즈가 백색화된 후 원하는 스프레드 스펙트럼 신호를 복조하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 청구항 제7항의 출력신호로부터 상기 보조정보를 복구하기 위한 방법.
제18항에 있어서, 상기 다수의 스프레드 스펙트럼 신호가 상기 출력신호로부터 동시에 복조되는 것을 특징으로 하는 보조정보를 복구하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 수신기에 대해 상기 보조정보의 안정된 통신을 제공하도록 암호 키에 따라 상기의사랜덤 노이즈 캐리어가 암호적으로 발생되어지는 것을 특징으로 하는 오디오신호의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
캐리어부 상의 보조정보를 전송하는 다수의 스프레드 스펙트럼 신호를 제공하도록 상기 보조정보신호의 적어도 하나의 다른 하나에 의해 각 다수의 의사랜덤 노이즈 캐리어를 변조하는 단계와;

분광 형상을 평가하도록 부대역 분석을 이용하는 상기 오디오신호를 평가하는 단계;

상기 오디오신호의 분광 형상을 시뮬레이션 하도록 상기 스프레드 스펙트럼신호의 캐리어부를 분광 형상화하기 위해 상기 부대역 분석에 응답하여 상기 다수의 스프레드 스펙트럼 신호를 부대역 필터링하는 단계 및;

상기 오디오신호의 유색 노이즈로서의 상기 보조정보신호를 운반하는 출력신호를 발생시키도록 분광 형상화 캐리어와 상기 오디오신호를 결합하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 오디오신호의 다수의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
제21항에 있어서, 상기 평가 및 부대역 필터링단계가 각각 고속퓨리에변환(FFT) 분석과 필터링을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 오디오신호의 다수의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
제21항에 있어서, 상기 각 캐리어가 상기 오디오신호와 결합되기 이전에 개별적으로 분광 형상화되는 것을 특징으로 하는 오디오신호의 다수의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
제21항에 있어서, 상기 캐리어가 상기 분광 형상화단계 전에 결합되고, 상기 결합된 캐리어가 상기 오디오신호와 결합되기 이전에 그룹으로서 분광 형상화되는 것을 특징으로 하는 오디오신호의 다수의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
제21항에 있어서, 상기 캐리어의 적어도 하나가 상기 오디오신호와 결합되기 전에 개별적으로 분광 형상화되고,

상기 캐리어의 적어도 다른 2개가 상기 분광 형상화단계 전에 결합됨과 더불어 상기 오디오신호와 결합되기 전에 그룹으로서 분광 형상화되는 것을 특징으로 하는 오디오신호의 다수의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
제21항에 있어서, 상기 오디오신호가 상기 분광 형상화 캐리어의 적어도 다른 하나와 미리 결합된 후 상기 분광 형상화 캐리어의 적어도 하나가 상기 오디오신호와 결합되는 것을 특징으로 하는 오디오신호의 다수의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
제21항에 있어서, 수신기 기능을 동기화하는데 이용하기 위한 파일럿 신호로서의 변조 및 비변조된 의사랜덤 노이즈의 적어도 하나를 제공하는 단계를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 오디오신호의 다수의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
제21항에 있어서, 상기 오디오신호와 결합되기 이전에 상기 분광 형상화 캐리어의 적어도 하나의 이득을 조절하는 단계를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 오디오신호의 다수의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
제28항에 있어서, 상기 오디오신호의 원하는 레벨에서 그룹을 제공하도록 그룹으로서의 분광 형상화 캐리어의 전력을 조절하는 단계를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 오디오신호의 다수의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
제21항에 있어서, 적어도 첫번째 하나의 분광 형상화 캐리어의 이득을 결정하는 단계와;

적어도 하나의 제1분광 형상화 캐리어를 위해 결정된 이득에 응답하여 적어도 두번째 하나의 분광 형상화 캐리어의 이득을 조절하는 단계를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 오디오신호의 다수의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
제30항에 있어서, 상기 오디오신호의 원하는 레벨에서 그룹을 제공하도록 그룹으로서의 적어도 상기 제1 및 제2분광 형상화 캐리어의 전력을 조절하는 단계를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 오디오신호의 다수의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
제21항에 있어서, 적어도 2개의 상기 분광 형상화 캐리어가 다른 데이터율로 제공되는 것을 특징으로 하는 오디오신호의 다수의 보조정보를 전송하기 위한 방법.
분광 형상을 근사하도록 상기 출력신호를 평가하는 단계와;

상기 유색 노이즈를 백색화 하도록 결정된 근사 분광 형상을 기초로 출력신호를 처리하는 단계 및;

운반된 보조정보를 복구하도록 상기 유색 노이즈가 백색화된 후, 원하는 스프레드 스펙트럼 신호를 복조하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 청구항 제21항의 출력신호로부터 보조정보를 복구하기 위한 방법.
제33항에 있어서, 다수의 상기 스프레드 스펙트럼 신호가 상기 출력신호로부터 동시에 복조되는 것을 특징으로 하는 출력신호로부터 보조정보를 복구하기 위한 방법.
상기 보조정보의 데이터 스트림을 상기 정보를 운반하는 스프레드 스펙트럼 신호로 변환하기 위한 수단과;

분광 형상의 근사를 얻도록 타임 도메인 모델링을 이용하는 상기 오디오신호를 평가하기 위한 수단 및;

상기 오디오신호의 분광 형상을 시뮬레이션 하도록 상기 스프레드 스펙트럼 신호의 캐리어부를 분광 형상화하기 위해 상기 평가수단에 응답하는 타임 도메인 합성기를 구비하여 구성되어,

상기 오디오신호의 운반되어진 상기 보조정보를 포함하는 유색 노이즈신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 수신기에 대한 통신용 오디오신호의 보조정보를 전송하기 위한 장치.
제35항에 있어서, 상기 오디오신호의 노이즈로서 상기 보조정보를 운반하는 출력신호를 발생시키도록 상기 유색 노이즈신호와 상기 오디오신호를 결합하기 위한 수단을 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 수신기에 대한 통신용 오디오신호의 보조정보를 전송하기 위한 장치.
제36항에 있어서, 상기 오디오신호의 원하는 레벨에서 제공하도록 상기 결합수단 이전에 상기 유색 노이즈 신호의 전력을 조절하기 위한 수단을 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 수신기에 대한 통신용 오디오신호의 보조정보를 전송하기 위한 장치.
제35항에 있어서, 상기 평가수단이 상기 오디오신호를 수신하도록 결합되고, 그로부터 LPC계수를 발생시키는 선형예측코딩(LPC) 프로세서로 이루어지고,

상기 타임 도메인 합성기가 상기 LPC계수에 응답하는 LPC필터로 이루어진 것을 특징으로 하는 수신기에 대한 통신용 오디오신호의 보조정보를 전송하기 위한 장치.
분광 형상을 근사하도록 타임 도메인 모델링을 이용하는 수신된 오디오신호를 평가하기 위한 수단과;

포함된 유색 노이즈 신호를 백색화 하도록 결정된 분광 형상을 기초로 수신된 오디오신호를 처리하기 위한 타임 도메인 프로세서 및;

상기 데이터 스트림을 복구하도록 백색 노이즈 신호를 복조하기 위한 수단을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 청구항 제35항의 장치에 의해 제공된 유색 노이즈 신호를 운반하는 수신된 오디오신호로부터 보조정보를 복구하기 위한 장치.
제39항에 있어서, 상기 오디오신호를 평가하기 위한 상기 수단이 상기 오디오신호를 수신하기 위해 결합되고, 그로부터 제1LPC계수를 발생시키는 제1선형예측코딩(LPC) 프로세서로 이루어지고;

상기 타임 도메인 합성기가 상기 제1LPC계수에 응답하는 제1LPC필터로 이루어지며;

상기 수신된 오디오신호를 평가하기 위한 상기 수단이 수신된 오디오신호로부터 제2LPC계수를 발생시키기 위한 제2LPC 프로세서로 이루어고;

상기 타임 도메인 프로세서가 상기 제2LPC계수에 응답하는 제2LPC필터로 이루어진 것을 특징으로 하는 보조정보를 복구하기 위한 장치.
제40항에 있어서, 상기 오디오신호의 원하는 레벨에서 표현되도록 상기 유색 노이즈 신호의 전력을 조절하기 위한 수단을 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 보조정보를 복구하기 위한 장치.
다수의 보조정보 스트림을 스프레드 스펙트럼신호로 변환하기 위한 수단과;

분광 형상의 근사를 얻도록 상기 오디오신호를 평가하기 위한 수단 및;

상기 오디오신호의 분광 형상을 시뮬레이션 하도록 상기 스프레드 스펙트럼 신호의 분광 형상화 캐리어 부분을 위한 상기 평가수단에 응답하는 수단을 구비하여 구성되고;

상기 스프레드 스펙트럼 신호의 조합이 상기 오디오신호의 상기 보조정보를 운반하기 위한 상기 오디오신호의 분광 형상을 시뮬레이션하는 유색 노이즈를 제공하도록 이용되는 것을 특징으로 하는 오디오신호의 다수의 보조정보 스트림을 전송하기 위한 장치.
제42항에 있어서, 상기 오디오신호와 결합되기 전에 상기 적어도 하나의 분광 형상화 캐리어의 이득을 조절하기 위한 수단을 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 오디오신호의 다수의 보조정보 스트림을 전송하기 위한 장치.
제43항에 있어서, 상기 오디오신호의 원하는 레벨에서 그룹을 제공하도록 그룹으로서의 분광 형상화 캐리어의 전력을 조절하기 위한 수단을 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 오디오신호의 다수의 보조정보 스트림을 전송하기 위한 장치.
제42항에 있어서, 상기 오디오신호의 운반되어진 적어도 하나의 제1분광 형상화 캐리어의 이득을 결정하기 위한 수단 및;

상기 적어도 하나의 제1분광 형상화 캐리어를 위해 결정된 이득에 응답하여 상기 오디오신호의 운반되어진 적어도 하나의 제2분광 형상화 캐리어의 이득을 조절하기 위한 수단을 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 오디오신호의 다수의 보조정보 스트림을 전송하기 위한 장치.
상기 오디오신호의 원하는 fp벨에서 그룹을 제공하도록 그룹으로서의 적어도 하나의 상기 제1 및 제2분광 형상화 캐리어의 전력을 조절하기 위한 수단을 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 오디오신호의 다수의 보조정보 스트림을 전송하기 위한 장치.
제42항에 있어서, 상기 오디오신호를 평가하기 위한 상기 수단이 오디오신호 분광형상의 상기 근사를 얻도록 타임 도메인 모델링을 이용하고;

상기 평가수단에 응답하는 상기 수단이 타임 도메인 합성기로 이루어진 것을 특징으로 하는 오디오신호의 다수의 보조정보 스트림을 전송하기 위한 장치.
제42항에 있어서, 상기 오디오신호를 평가하기 위한 상기 수단이 오디오신호 분광 형상의 상기 근사를 얻도록 부대역 분석을 이용하고;

상기 평가수단에 응답하는 상기 수단이 적어도 하나의 부대역 필터로 이루어진 것을 특징으로 하는 오디오신호의 다수의 보조정보 스트림을 전송하기 위한 장치.
제48항에 있어서, 상기 부대역 분석과 부대역 필터가 각각 고속 퓨리에변환(FFT) 분석기와 필터로 이루어진 것을 특징으로 하는 오디오신호의 다수의 보조정보 스트림을 전송하기 위한 장치.
제42항에 있어서, 상기 오디오신호의 원하는 레벨에서 표현되도록 상기 유색 노이즈의 전력을 조절하기 위한 수단을 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 오디오신호의 다수의 보조정보 스트림을 전송하기 위한 장치.
제42항에 있어서, 상기 다수의 보조정보 스트림이 다른 데이터율을 갖추고;

상기 보조정보 스트림을 스프레드 스펙트럼 신호로 변환하기 위한 상기 수단이 다른 정보 스트림을 위한 다른 출력률을 제공하는 의사랜덤 시퀀스 발생기로 이루어진 것을 특징으로 하는 오디오신호의 다수의 보조정보 스트림을 전송하기 위한 장치.
제42항에 있어서, 상기 보조정보 스트림을 스프레드 스펙트럼 신호로 변환하기 위한 상기 수단이 다른 정보 스트림을 위한 직각 의사랜덤 시퀀스를 제공하는 의사랜덤 시퀀스 발생기로 이루어진 것을 특징으로 하는 오디오신호의 다수의 보조정보 스트림을 전송하기 위한 장치.
분광 형상을 근사하도록 타임 도메인 모델링을 이용하여 오디오신호를 평가하기 위한 수단과;

포함된 유색 스프레드 스펙트럼 캐리어를 백색화 하도록 결정된 분광 형상을 기초로 오디오신호를 처리하기 위한 타임 도메인 프로세서 및;

상기 보조정보를 복구하도록 백색화된 캐리어를 복조하기 위한 수단을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 오디오신호의 노이즈로서 전송되고, 상기 오디오신호에 포함된 오디오정보의 분광 형상을 시뮬레이션 하도록 유색화된 캐리어를 포함하는 스프레드 스펙트럼 신호에 의해 운반된 보조정보를 복구하기 위한 방법.
제53항에 있어서, 상기 평가수단이 상기 오디오신호를 수신하도록 결합되고, 그로부터 LPC계수를 발생시키는 선형예측코딩(LPC) 프로세서와;

상기 타임 도메인 프로세서가 상기 LPC계수에 응답하는 LPC 필터로 이루어진 것을 특징으로 하는 보조정보를 복구하기 위한 방법.
제53항에 있어서, 다수의 보조정보 신호가 상기 스프레드 스펙트럼 신호의 각 캐리어상에 운반되고, 상기 모든 캐리어가 상기 오디오정보의 분광 형상을 시뮬레이션 하도록 분광 형상화되고;

상기 복조수단이 적어도 하나의 대응하는 보조정보 신호의 복구를 가능하게 하도록 복조를 위한 적어도 하나의 원하는 캐리어를 선택하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 보조정보를 복구하기 위한 방법.
제53항에 있어서, 다수의 보조정보 신호가 상기 스프레드 스펙트럼 신호의 각 캐리어상에 운반되고, 상기 모든 캐리어가 상기 오디오 정보의 분광 형상을 시뮬레이션 하도록 분광 형상화되고;

상기 복조수단이 상기 보조정보 신호의 동시 복구를 가능하게 하도록 상기 다수의 캐리어를 동시에 복조하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 보조정보를 복구하기 위한 방법.
근사 분광 형상을 결정하도록 상기 오디오신호를 평가하기 위한 수단과;

포함된 유색 스프레드 스펙트럼 캐리어를 백색화 하도록 결정된 분광 형상을 기초로 오디오신호를 처리하기 위한 수단 및;

보조정보 스트림을 복구하도록 백색화된 캐리어를 복조하기 위한 수단을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 오디오신호의 노이즈로서 전송되고, 상기 오디오신호에 포함된 오디오 정보의 분광 형상을 시뮬레이션하도록 유색화된 다수의 캐리어를 포함하는 스프레드 스펙트럼 신호에 의해 운반된 다수의 보조정보 스트림을 복구하기 위한 디코더.
제57항에 있어서, 상기 평가수단이 상기 오디오신호를 수신하도록 결합되고, 그로부터 LPC계수를 발생시키는 선형예측코딩(LPC) 프로세서로 이루어지고;

상기 처리수단이 상기 LPC계수에 응답하는 LPC필터로 이루어진 것을 특징으로 하는 다수의 보조정보 스트림을 복구하기 위한 디코더.
스프레드 스펙트럼 신호의 심볼간 간섭을 생성시키고, 오디오신호의 스펙트럼을 백색화하기 위한 수단과;

상기 백색화수단으로부터 상기 오디오신호를 수신 및 복조하기 위한 레이크 수신기를 구비하여 구성되고;

상기 레이크 수신기가 수신된 오디오신호를 복조할 때 상기 스프레드 스펙트럼 신호의 다른 다중경로를 처리하기 위한 다수의 핑거를 갖춤으로써 그로부터 보조정보 신호를 얻기 위해 감소된 심볼간 간섭에 따라 상기 스프레드 스펙트럼 신호를 복구하는 것을 특징으로 하는 오디오신호의 노이즈로서 전송된 스프레드 스펙트럼 신호에 의해 운반된 보조정보를 복구하기 위한 디코더.
제59항에 있어서, 상기 백색화수단이 상기 오디오신호를 수신하도록 결합되고, 그로부터 LPC계수를 발생시키는 선형예측코딩(LPC) 프로세서와;

상기 오디오신호를 수신하고, 상기 오디오신호의 상기 스펙트럼을 백색화하기 위해 상기 LPC 계수에 응답하는 LPC 필터를 구비하고;

상기 레이크 수신기가 N핑거(여기서 N은 LPC 필터의 차수와 거의 동일)로 이루어진 것을 특징으로 하는 보조정보를 복구하기 위한 디코더.
제59항에 있어서, 상기 백색화수단이 수신기에 결합되고, 상기 오디오신호의 스펙트럼을 평가하는 부대역 분석기와;

이 부대역 분석기에 의해 평가된 스펙트럼에 응답하는 부대역 필터로 이루어진 것을 특징으로 하는 보조정보를 복구하기 위한 디코더.
제59항에 있어서, 상기 각 핑거가 관련된 중량을 갖추고, 상기 레이크 수신기가 상기 레이크 수신기 핑거의 중량을 개별적으로 조절하기 위한 수단을 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 보조정보를 복구하기 위한 디코더.
제62항에 있어서, 상기 레이크 수신기의 중량이 동적으로 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 보조정보를 복구하기 위한 디코더.
제63항에 있어서, 상기 중량이 상기 백색화수단에 의해 발생된 계수에 응답하여 동적으로 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 보조정보를 복구하기 위한 디코더.