KR20130114682A - 인핸스드 시그마-델타 변조의 수행 - Google Patents
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Abstract
전반적으로, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 기법들이 설명된다. 예를 들어, 예측 필터 유닛, 증폭기, 오버샘플링 유닛 및 시그마-델타 변조 유닛을 포함하는 장치가 그 기법들을 구현할 수도 있다. 예측 필터 유닛은 입력 신호에 대해 예측 필터링을 수행하여 필터링된 신호를 생성하고, 입력 신호의 에너지와 필터링된 신호의 에너지의 함수로서 예측 이득의 추정치를 산출한다. 증폭기는 필터링된 신호를 수신하고, 예측 이득에 기초하여 그 필터링된 신호를 증폭하여 증폭된 신호를 생성한다. 오버샘플링 유닛은 증폭된 신호를 수신하고, 오버샘플링 레이트에 따라 오버샘플리을 수행하여 오버샘플링된 신호를 생성한다. 시그마-델타 변조 유닛은 오버샘플링된 신호를 수신하고, 시그마-델타 변조를 수행하여 피변조 신호를 생성한다.
Description
본 개시물은 신호들의 인코딩에 관한 것으로, 더 구체적으로는 시그마-델타 변조를 이용한 신호들의 인코딩에 관한 것이다.
일반적으로, 시그마-델타 변조 (sigma-delta modulation : SDM) 는 펄스-밀도 변조 (pulse-density modulation : PDM) 를 이용하여 아날로그 신호들과 같은 고해상도 신호들을 디지털 신호들과 같은 저해상도 신호들로 인코딩하는 프로세스를 지칭한다. PDM 은 아날로그 신호들이 디지털 데이터로 표현되어 펄스-밀도 변조로부터 생성된 신호가 그의 상대적 비트 밀도를 통해 아날로그 신호의 진폭을 표현하도록 하는 변조 형태이다. 시그마-델타 복조는 저해상도 디지털 신호로부터 아날로그 신호를 복원하는 역 프로세스를 지칭한다. 통상, 시그마-델타 변조 및 복조는, 몇 가지 예들을 들면, 아날로그-대-디지털 컨버터들 (ADC's), 디지털-대-아날로그 컨버터들 (DAC's), 주파수 합성기들, 스위칭-모드 파워 서플라이들, 클래스-D 증폭기들용의 제어 회로들 및 모터 제어들에 의해 채용된다.
시그마-델타 변조기는 적분기 유닛과 양자화기 유닛의 선형 조합으로서 구성되며, 여기서 적분기 유닛의 출력은 양자화기 유닛의 입력에 공급된다. 양자화기 유닛의 출력은 시그마-델타 변조기의 출력 신호이다. 이 출력은 또한 적분기 유닛의 입력에 공급되는 출력을 갖는 합산 유닛에 출력 신호를 역공급하는 피드백 루프의 일부이다. 이 합산 유닛, 적분기 유닛 및 양자화기 유닛은 통상 1 차 시그마-델타 변조기라고 지칭되는 것을 형성한다. 합산 유닛 앞에 추가적인 적분기 유닛들을 인-라인으로 추가하면, 합산 유닛 앞에 인-라인으로 추가된 각각의 추가적인 적분기에 대해 하나씩 차수 (order) 가 증가한다.
시그마-델타 변조기의 출력 신호에 대해, 90 내지 100 dB SNR 과 같은 희망 신호-대-잡음 비 (SNR) 를 달성하기 위해, 시그마-델타 변조기는 두 가지 방식들로 변형될 수도 있다. 제 1 방식에 있어서, 시그마-델타 변조기의 차수가 증가할 수도 있지만, 차수를 4 차 또는 5 차 이상으로 증가시키면, 일반적으로, 불안정한 시그마-델타 변조기가 초래된다. 제 2 방식에 있어서, 시그마-델타 변조기의 오버샘플링 레이트 (OSR) 가 증가할 수도 있다. 그러나, 시그마-델타 변조기의 OSR 을 증가시키면, 입력 신호를 정확히 나타내는 데 필요한 비트들의 수가 증가한다. 비트들의 수를 증가시키는 것은, 시그마-델타 변조기들이 모바일 폰들에서 아날로그-대-디지털 (A/D) 컨버터들 또는 디지털-대-아날로그 (D/A) 컨버터들에 채용될 수도 있는 무선 채널과 같은 제한적 대역폭 채널을 통해 출력 신호를 통신하는 시그마-델타 변조기 애플리케이션들에 있어서 상당한 고려대상이 될 수도 있다. 비트들의 증가는 더 큰 무선 채널 대역폭을 소비할 수도 있다.
전반적으로, 본 개시물은 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 기법들을 설명한다. 본 개시물에서 설명되는 시그마-델타 변조는, 몇몇 예들에서, 그것이 종래의 시그마-델타 변조에 의해 생성되는 것보다 더 우수한 신호-대-잡음 비 (SNR) 를 갖는 신호를 제공할 수도 있다는 점에서, 인핸스드인 것으로 간주될 수도 있다. 몇몇 예들에서, 본 개시물에서 설명되는 시그마-델타 변조는, 몇몇 종래의 시그마-델타 변조기들에 비해, 인핸스드 시그마-델타 변조기의 복잡도를 실질적으로 증가시키지 않으면서 SRN 을 증가시킬 수도 있다. 본 개시물에서 설명되는 시그마-델타 변조기는, 주어진 순서로 구성된다면, 인핸스드 및 종래의 시그마-델타 변조기들 양측 모두가 동일한 OSR 을 채용할 때, 동일한 차수의 종래의 시그마-델타 변조기들에 비해, 생성된 신호의 SNR 을 개선할 수도 있다. 이러한 점에서, 본 개시물에서 설명되는 바와 같이 구성된 시그마-델타 변조기는 유사한 종래의 시그마-델타 변조기들에 비해 인핸스드인 것으로 간주될 수도 있다.
일 예에서, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 방법은, 장치를 사용하여, 예측 필터를 입력 신호에 적용하여 그 입력 신호로부터 필터링된 신호를 생성하는 단계, 및 입력 신호의 에너지와 필터링된 신호의 에너지의 함수로서 예측 이득의 추정치를 산출하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한, 장치를 사용하여, 예측 이득의 추정치에 기초하여 그 필터링된 신호를 증폭하여 증폭된 신호를 생성하는 단계, 장치를 사용하여, 오버샘플링 레이트에 따라 그 증폭된 신호를 오버샘플링하여 오버샘플링된 신호를 생성하는 단계, 및 오버샘플링된 신호에 대해 시그마-델타 변조를 수행하여 피변조 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
다른 예에서, 장치는, 입력 신호에 대해 예측 필터링을 수행하여 필터링된 신호를 생성하고 입력 신호의 에너지와 필터링된 신호의 에너지의 함수로서 예측 이득의 추정치를 산출하는 예측 필터 유닛, 및 필터링된 신호를 수신하고 예측 이득에 기초하여 필터링된 신호를 증폭하여 증폭된 신호를 생성하는 증폭기를 포함한다. 장치는, 증폭된 신호를 수신하고 오버샘플링 레이트에 따라 오버샘플링을 수행하여 오버샘플링된 신호를 생성하는 오버샘플링 유닛, 및 오버샘플링된 신호를 수신하고 시그마-델타 변조를 수행하여 피변조 신호를 생성하는 시그마-델타 변조 유닛을 또한 포함한다.
다른 예에서, 장치는 입력 신호에 대해 예측 필터링을 수행하여 필터링된 신호를 생성하고 입력 신호의 에너지와 필터링된 신호의 에너지의 함수로서 예측 이득의 추정치를 산출하는 수단, 및 예측 이득에 기초하여 필터링된 신호를 증폭하여 증폭된 신호를 생성하는 수단을 포함한다. 장치는, 증폭된 신호에 대해 오버샘플링 레이트에 따라 증폭된 신호에 대해 오버샘플링을 수행하여 오버샘플링된 신호를 생성하는 수단, 및 오버샘플링된 신호에 대해 시그마-델타 변조를 수행하여 피변조 신호를 생성하는 수단을 또한 포함한다.
다른 예에서, 컴퓨터 판독가능 저장 매체는, 프로그래밍가능 프로세서로 하여금, 예측 필터를 입력 신호에 적용하여 입력 신호로부터 필터링된 신호를 생성하게 하고, 입력 신호의 에너지와 필터링된 신호의 에너지의 함수로서 예측 이득의 추정치를 산출하게 하고, 예측 이득의 추정치에 기초하여 필터링된 신호를 증폭하여 증폭된 신호를 생성하게 하고, 오버샘플링 레이트에 따라 증폭된 신호를 오버샘플링하여 오버샘플링된 신호를 생성하게 하고, 오버샘플링된 신호에 대해 시그마-델타 변조를 수행하여 피변조 신호를 생성하게 하는 명령들로 인코딩된다.
다른 예에서, 방법은, 장치를 사용하여, 인핸스드 시그마-델타 변조를 이용하여 변조된 피변조 신호를 수신하는 단계, 및 장치를 사용하여, 피변조 신호에 대해 시그마-델타 복조를 수행하여 피복조 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 방법은, 장치를 사용하여, 다운샘플링 레이트에 따라 피복조 신호를 다운샘플링하여 다운샘플링 신호를 생성하는 단계, 장치를 사용하여, 결정된 예측 이득에 기초하여 다운샘플링 신호에 대해 역 증폭을 수행하여 비증폭된 신호를 생성하는 단계, 및 장치를 사용하여, 비증폭된 신호에 대해 역 예측 필터링을 수행하여 복원 신호를 생성하는 단계를 또한 포함한다.
다른 예에서, 장치는, 피변조 신호를 수신하고 시그마-델타 복조를 수행하여 피복조 신호를 생성하는 시그마-델타 복조 유닛, 및 피복조 신호를 수신하고 다운샘플링 레이트에 따라 다운샘플링을 수행하여 다운샘플링 신호를 생성하는 다운샘플링 유닛을 포함한다. 장치는, 다운샘플링 신호를 수신하고 결정된 예측 이득에 기초하여 다운샘플링 신호에 대해 역 증폭을 수행하여 비증폭된 신호를 생성하는 역 증폭 유닛, 및 비증폭된 신호에 대해 역 예측 필터링을 수행하여 복원 신호를 생성하는 역 예측 필터 유닛을 또한 포함한다.
다른 예에서, 장치는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 이용하여 변조된 피변조 신호를 수신하는 수단, 및 피변조 신호에 대해 시그마-델타 복조를 수생하여 피복조 신호를 수생하는 수단을 포함한다. 장치는, 다운샘플링 레이트에 따라 피복조 신호를 다운샘플링하여 다운샘플링 신호를 생성하는 수단, 결정된 예측 이득에 기초하여 다운샘플링 신호에 대해 역 증폭을 수행하여 비증폭된 신호를 생성하는 수단, 및 비증폭된 신호에 대해 역 예측 필터링을 수행하여 복원 신호를 생성하는 수단을 또한 포함한다.
다른 예에서, 컴퓨터 판독가능 저장 매체는, 프로그래밍가능 프로세서로 하여금, 인핸스드 시그마-델타 변조를 이용하여 변조된 피변조 신호를 수신하게 하고, 피변조 신호에 대해 시그마-델타 복조를 수행하여 피복조 신호를 생성하게 하고, 다운샘플링 레이트에 따라 피복조 신호를 다운샘플링하여 다운샘플링 신호를 생성하게 하고, 결정된 예측 이득에 기초하여 다운샘플링 신호에 대해 역 증폭을 수행하여 비증폭된 신호를 생성하게 하고, 비증폭된 신호에 대해 역 예측 필터링을 수행하여 복원 신호를 생성하게 하는 명령들로 인코딩된다.
하나 이상의 예들의 세부사항들은 첨부한 도면 및 아래의 설명에서 설명된다. 다른 특징들, 목적들, 및 이점들은 설명과 도면, 및 청구범위로부터 명백해질 것이다.
도 1 은 본 개시물에서 설명되는 인핸스되는 시그마-델타 변조 및 복조 기법들을 구현하는 예시적 시스템을 예시한 블록도이다.
도 2 는 도 1 의 인핸스드 시그마-델타 변조 유닛을 보다 상세히 예시한 블록도이다.
도 3 은 도 1 의 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛을 보다 상세히 예시한 블록도이다.
도 4 는 본 개시물의 기법들과 일치하는 예시적 시스템의 예시적 동작을 예시한 플로우차트이다.
도 5 는 도 1 의 예에 도시된 인핸스드 시그마-델타 변조 유닛의 다른 예시적 구현예를 예시한 블록도이다.
도 6 은 도 1 의 예에 도시된 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛의 다른 예시적 구현예를 예시한 블록도이다.
도 7 내지 도 10 은 본 개시물에서 설명되는 기법들을 구현하는 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛에 의해 출력된 복원 신호의 신호-대-잡음 비 (SNR) 를 나타내는 다양한 그래프들을 예시한 도들이다.
도 2 는 도 1 의 인핸스드 시그마-델타 변조 유닛을 보다 상세히 예시한 블록도이다.
도 3 은 도 1 의 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛을 보다 상세히 예시한 블록도이다.
도 4 는 본 개시물의 기법들과 일치하는 예시적 시스템의 예시적 동작을 예시한 플로우차트이다.
도 5 는 도 1 의 예에 도시된 인핸스드 시그마-델타 변조 유닛의 다른 예시적 구현예를 예시한 블록도이다.
도 6 은 도 1 의 예에 도시된 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛의 다른 예시적 구현예를 예시한 블록도이다.
도 7 내지 도 10 은 본 개시물에서 설명되는 기법들을 구현하는 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛에 의해 출력된 복원 신호의 신호-대-잡음 비 (SNR) 를 나타내는 다양한 그래프들을 예시한 도들이다.
도 1 은 본 개시물에서 설명되는 바와 같은 인핸스드 시그마-델타 변조 및 복조 기법들을 구현하는 예시적 시스템 (10) 을 예시한 블록도이다. 도 1 의 예에서, 시스템 (10) 은 소스 디바이스 (12) 및 수신 디바이스 (14) 를 포함한다. 소스 디바이스 (12) 및 수신 디바이스 (14) 에 대해 설명되고 있지만, 본 기법들은 시그마-델타 변조 및/또는 시그마-델타 복조를 수행할 수 있는 임의의 디바이스에 의해 구현될 수도 있다. 이러한 이유로, 본 기법들은 본 개시물에서 설명되는 예들로 제한되어서는 안 된다.
전술한 바와 같이, 소스 디바이스 (12) 는 시그마-델타 변조를 수행할 수 있거나 또는 시그마-델타 변조 및 시그마-델타 복조 양측 모두를 수행할 수 있는 임의의 디바이스를 나타낼 수도 있지만, 예시를 위해, 소스 디바이스 (12) 는 소위 "스마트 폰들" 로서 구성될 수도 있는, 모바일 폰과 같은, 휴대용 핸드셋 디바이스를 나타낸다. 소스 디바이스 (12) 는 그것이 수신 디바이스 (14) 에 전송되는 콘텐츠 또는 신호들을 소싱하거나 이와 다르게 생성 또는 제공하기 때문에 소스 디바이스라고 지칭된다.
수신 디바이스 (14) 는 마찬가지로 시그마-델타 복조를 수행할 수 있거나 또는 시그마-델타 복조 및 시그마-델타 변조 양측 모두를 수행할 수 있는 임의의 디바이스를 나타낼 수도 있지만, 역시, 예시를 위해, 도 1 에서 수신 디바이스 (14) 는 소위 "스마트 폰" 으로서 구성된 모바일 전화와 같은 휴대용 핸드셋 디바이스를 나타낸다. 수신 디바이스 (14) 는, 대안으로, 휴대용 미디어 플레이어, 개인 비디오 리코더 디바이스, 오디오 플레이백 디바이스, 또는 본 개시물에서 설명되는 기법들과 일치하는 방식으로 신호 (25) 를 수신할 수 있고 그리고 신호 (25) 를 복원할 수 있는 임의의 다른 디바이스를 나타낼 수도 있다. 수신 디바이스 (14) 는 그것이 소스 디바이스 (12) 및/또는 다른 소스 디바이스들에 의해 소싱된 신호들을 수신하기 때문에 수신 디바이스라고 지칭된다. 소스 디바이스 (12) 및 수신 디바이스 (14) 라고 지칭되고 있지만, 이들 디바이스들은 일반적으로 동일한 기능들을 수행할 수도 있는데, 이는 도 1 의 예에서 소스 디바이스 (12) 가 신호들을 소싱하는 경우와는 상이한 상황에서, 그 경우와 동일한 방식으로 수신 디바이스 (14) 가 신호들을 소싱할 수도 있다는 것을 의미한다. 마찬가지로, 소스 디바이스 (12) 는, 이러한 상이한 상황에서, 수신 디바이스 (14) 가 도 1 의 예에서 신호들을 수신하는 경우와 동일한 방식으로 신호들을 수신할 수도 있다.
도 1 의 예에서, 소스 디바이스 (12) 는 오디오 입력 유닛 (16) 및 아날로그-대-디지털 컨버터 유닛 (18)("A-대-D 컨버터 유닛 (18)") 을 포함한다. 오디오 입력 유닛 (16) 은, 마이크로폰 또는 다른 오디오 감응 하드웨어 유닛과 같은, 아날로그 오디오 신호들을 수신하는 임의의 타입의 유닛 또는 디바이스를 나타낼 수도 있다. 아날로그-대-디지털 컨버터 유닛 (18) 은, 오디오 입력 유닛 (16) 을 통해 수신된 것들과 같은 아날로그 신호들을 대응하는 디지털 신호들로 변환하도록 구성된, 전자적 하드웨어 유닛과 같은, 유닛을 나타낸다. 소스 디바이스 (12) 는 도 1 의 예에 명시적으로 도시된 것들 이외에도 다수의 다른 유닛들, 모듈들 또는 콤포넌트들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 예시의 용이성을 위해 도 1 의 예에는 도시되어 있지 않지만, 소스 디바이스 (12) 는 하나 이상의 무선 주파수 (RF) 안테나들, 하나 이상의 송신기 유닛들, 하나 이상의 수신 유닛들, 하나 이상의 디지털 신호 프로세싱 (DSP) 유닛들, 하나 이상의 프로세서들, 하나 이상의 그래픽 프로세서 유닛들, 하나 이상의 카메라들 혹은 다른 이미지 또는 비디오 캡처 디바이스들, 청각적 및/또는 시각적 장비를 소스 디바이스 (12) 에 커플링하기 위한 헤드셋들 또는 헤드폰들 또는 다른 형태의 접속부를 수용하기 위한 하나 이상의 입력단들, 하나 이상의 메모리들, 및 하나 이상의 저장 디바이스들을 포함할 수도 있다.
도 1 의 예에서는 오디오에 대해 설명되고 있지만, 인핸스드 시그마-델타 변조 및 복조 기법들은 비디오, 이미지 및 스피치 매체들을 포함하는 다른 타입들의 매체들에 대해 구현될 수도 있다. 일반적으로, 본 개시물의 시그마-델타 변조 및 복조 기법들은 시그마-델타 변조 또는 복조의 임의의 종래의 용도에 적응 및 적용될 수도 있다.
수신 디바이스 (14) 는 오디오 출력 유닛 (20) 및 디지털-대-아날로그 컨버터 유닛 (22)("D-대-A 컨버터 유닛 (22)") 을 포함하며, 이들은 전자적 하드웨어 유닛에 의해 형성될 수도 있다. 오디오 출력 유닛 (20) 은, 스피커, 헤드셋, 헤드폰들과 같은, 아날로그 오디오 신호들을 출력하는 임의의 타입의 유닛 또는 디바이스, 또는 임의의 다른 타입의 오디오 출력 디바이스 또는 유닛을 나타낼 수도 있다. 디지털-대-아날로그 컨버터 유닛 (22) 은 소스 디바이스 (12) 로부터 수신된 것들과 같은 디지털 신호들을, 오디오 출력 유닛 (20) 이 수신 디바이스 (14) 의 사용자에 의한 소비용으로 출력할 수도 있는 대응하는 아날로그 신호들로 변환하는 유닛을 나타낸다. 수신 디바이스 (14) 는 도 1 의 예에 명시적으로 도시된 것들 이외에도 다수의 다른 유닛들, 모듈들 또는 콤포넌트들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 예시의 용이성을 위해 도 1 의 예에는 도시되어 있지 않지만, 수신 디바이스 (14) 는 하나 이상의 RF 안테나들, 하나 이상의 송신기 유닛들, 하나 이상의 수신 유닛들, 하나 이상의 디지털 신호 프로세싱 (DSP) 유닛들, 하나 이상의 프로세서들, 하나 이상의 그래픽 프로세서 유닛들, 하나 이상의 카메라들 혹은 다른 이미지 또는 비디오 캡처 디바이스들, 청각적 및/또는 시각적 장비를 수신 디바이스 (14) 에 커플링하기 위한 헤드셋들 또는 헤드폰들 또는 다른 형태의 접속부를 수용하기 위한 하나 이상의 입력단들, 하나 이상의 메모리들, 및 하나 이상의 저장 디바이스들을 포함할 수도 있다.
일반적으로, 아날로그-대-디지털 컨버터 (18) 는 시그마-델타 변조 (SDM) 라고 지칭되는 프로세스를 이용하여 아날로그 신호들을 디지털 신호들로 변환한다. 시그마-델타 변조는 펄스 밀도 변조 (PDM) 를 이용하여 아날로그 신호들과 같은 고해상도 신호들을 디지털 신호들과 같은 저해상도 신호들로 인코딩하는 것을 수반한다. PDM 은 아날로그 신호들이 디지털 데이터로 표현되어, 펄스 밀도 변조로부터 생성된 신호가 그의 상대적 비트 밀도를 통해 아날로그 신호의 진폭을 표현하도록 하는 변조 형태를 지칭한다. 본 개시물 전반에서는 A-대-D 컨버터들을 참조하여 설명되고 있지만, 시그마-델타 변조는, 몇 가지 예들을 들면, 주파수 합성, 스위칭-모드 파워 서플라이들, 클래스-D 증폭기들용의 제어 회로들 및 모터 제어들의 사례들을 포함하는 다수의 다른 사례들에서 채용될 수도 있다.
시그마-델타 변조를 구현하는 시그마-델타 변조기는 일반적으로 적분기 유닛과 양자화기 유닛의 선형 조합으로서 구성되며, 여기서 적분기 유닛의 출력은 양자화기 유닛의 입력 내에 공급된다. 양자화기 유닛의 출력은 시그마-델타 변조기의 출력 신호이다. 이 출력은 또한 적분기 유닛의 입력에 공급되는 출력을 갖는 합산 유닛에 출력 신호를 역공급하는 피드백 루프의 일부이다. 이 합산 유닛, 적분기 유닛 및 양자화기 유닛은 통상 1 차 시그마-델타 변조기라고 지칭되는 것을 형성한다. 합산 유닛 앞에 추가적인 적분기 유닛들을 인-라인으로 추가하면, 합산 유닛 앞에 인-라인으로 추가된 각각의 추가적인 적분기에 대해 하나씩 차수 (order) 가 증가한다.
시그마-델타 변조에 의해 출력된 주어진 디지털 신호의 품질 또는 정확도를 측정하는 한 가지 방식은 이 출력 신호의 신호-대-잡음 비 (SNR) 를 모니터링하는 것이다. 일반적으로, 시그마-델타 변조 유닛에 의해 출력된 신호에 대해 90 내지 100 데시벨 (dBs) 의 SNR 은 대부분의 애플리케이션들에 대해, 즉 이 예에 있어서는 아날로그-대-디지털 변환에 대해, 허용 가능한 것으로 간주된다. 시그마-델타 변조기의 출력 신호에 대한 이 SNR 을 달성하기 위해, 시그마-델타 변조기는 두 가지 방식들로 변형될 수도 있다. 제 1 방식에 있어서, 시그마-델타 변조기의 차수가 증가할 수도 있지만, 차수를 4 차 또는 5 차 이상으로 증가시키면, 일반적으로, 아날로그 또는 다른 고해상도 신호를 저해상도 디지털 신호로 정확하게 감축할 수 없는 불안정한 시그마-델타 변조기가 초래된다. 이 맥락에서의 차수는 적분 유닛 및 양자화 유닛을 포함하는 피드백 루프에 앞선 적분 유닛들의 수를 지칭하며, 여기서 단일 적분 유닛을 갖는 피드백 루프는 1 의 차수로 지칭되고, 피드백 루프 앞에 놓이는 각각의 추가 적분 유닛은 차수를 1 씩 증가시킨다.
제 2 방식에 있어서, 시그마-델타 변조기의 오버샘플링 레이트 (OSR) 가 증가할 수도 있다. 그러나, 시그마-델타 변조기의 OSR 을 증가시키면, 입력 신호를 정확히 나타내는 데 필요한 비트들의 수가 증가한다. 비트들의 수를 증가시키는 것은, 도 1 의 제시된 예에서의 경우와 같이, 예컨대 시그마-델타 변조기들이 모바일 폰들 또는 다른 모바일 컴퓨팅 디바이스들에서 아날로그-대-디지털 (A/D) 컨버터들 또는 디지털-대-아날로그 (D/A) 컨버터들에 채용될 때, 무선 채널을 통해 출력 신호를 통신하는 시그마-델타 변조기 애플리케이션들에 있어서 상당한 고려대상이 될 수도 있다. 비트들의 증가는 더 큰 채널 대역폭, 예컨대 모바일 디바이스의 경우에 있어서의 무선 채널 대역폭을 소비할 수도 있다. 일반적으로, 시그마-델타 변조기들에 대한 4 차 또는 5 차 설계 제한으로 인해 시스템 엔지니어들 또는 다른 시스템 설계자들에 의해서는 이 제 2 방식이 선택된다.
본 개시물에서 설명되는 기법들에 따르면, 아날로그-대-디지털 컨버터 (18) 는 일종의 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행한다. 아날로그-대-디지털 컨버터 (18) 는 이 인핸스드 시그마-델타 변조 (SDM) 기법들의 다양한 양태들을 구현하는 인핸스드 시그마-델타 변조 유닛 (24)("인핸스드 SDM 유닛 (24)") 을 포함한다. 시그마-델타 변조는, 그것이 일반적으로 종래의 시그마-델타 변조기들에 비해 인핸스드 시그마-델타 변조기의 복잡도를 과도하게 증가시키지 않으면서 통상적으로 종래의 시그마-델타 변조를 통해 생성된 것보다 더 우수한 신호-대-잡음 비 (SNR) 를 갖는 신호를 제공한다는 점에서 인핸스드인 것으로 간주될 수도 있다. 주어진 차수의 인핸스드 시그마-델타 변조는, 인핸스드 및 종래의 시그마-델타 변조 양측 모두가 동일한 OSR 에 있을 때, 동일한 차수의 종래의 시그마-델타 변조에 비해, 생성된 신호의 SNR 을 개선할 수도 있다. 이러한 점에서, 몇몇 예들에 있어서, 본 개시물에서 설명되는 시그마-델타 변조 기법들은 유사한 종래의 시그마-델타 변조에 비해 인핸스드인 것으로 간주될 수도 있다.
이들 인핸스드 시그마-델타 변조 기법들을 수행하기 위해, 인핸스드 SDM 유닛 (24) 은 먼저 예측 필터를 입력 신호에 적용하여 입력 신호로부터 필터링된 또는 잔여 신호를 생성한다. 예측 필터링은, 일 예로서, 최소 제곱 평균 (LMS) 알고리즘에 따른 필터링을 수반할 수도 있다. LMS 알고리즘을 이용한 필터링은, 희망 신호와 실제 신호 사이의 차이인 에러 신호의 최소 제곱 평균을 생성하는 것과 관련한 필터 계수들을 찾음으로써 희망 필터를 미믹 (mimic) 하는 데 사용되는 일종의 적응적 필터링으로서 특징지어질 수도 있다. 일반적으로, 이 LMS 예측 필터는 입력 신호의 에너지에 비해 예측 필터로부터 출력된 잔여 신호의 에너지를 낮춘다.
잔여 신호를 생성한 후, 인핸스드 SDM 유닛 (24) 은, 예측 이득이라고 지칭되는 팩터를 적용하여 잔여 신호를 업스케일링함으로써 증폭된 신호를 생성한다. 다시 말해, 인핸스드 SDM 유닛 (24) 은 예측 이득에 기초하여 필터링된 또는 잔여 신호를 증폭하여 증폭된 신호를 생성한다. 인핸스드 SDM 유닛 (24) 은 이 예측 이득 팩터를 잔여 신호의 에너지에 의해 제산되는 입력 신호의 에너지의 함수로서 산출할 수도 있다. 그 후, 이 증폭된 신호는 인핸스드 시그마-델타 변조기 (24) 내에 존재하는 종래의 시그마-델타 변조기로 간주될 수도 있는 것에 전달된다. 그 후, 인핸스드 시그마-델타 변조기 (24) 는 오버샘플링 레이트에 따라 증폭된 신호를 오버샘플링하여 오버샘플링된 신호를 생성하고, 오버샘플링된 신호에 대해 종래의 시그마-델타 변조를 수행하여 피변조 신호를 생성한다. 도 1 의 예에서, 인핸스드 시그마-델타 변조기 (24) 는 채널 (26) 을 통해 수신 디바이스 (14) 에 송신되는 피변조 신호 (25) 로서 이 피변조 신호를 출력한다.
수신 디바이스 (14), 및 더 구체적으로는 디지털-대-아날로그 컨버터 (22) 는 또한 본 개시물에서 설명되는 기법들의 다양한 양태들을 구현할 수도 있다. 즉, 디지털-대-아날로그 컨버터 (22) 는 본 개시물에서 설명되는 기법들과 일치하는 일종의 인핸스드 시그마-델타 복조를 구현하는 인핸스드 시그마-델타 복조 (SDD) 유닛 (28) 을 포함할 수도 있다. 일반적으로, 본 개시물의 인핸스드 시그마-델타 복조 기법들은 본 개시물에서 설명되는 인핸스드 시그마-델타 변조 기법들의 정반대이다.
예시하기 위해, 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛 (28) 은 피변조 신호 (25) 를 수신하고, 시그마-델타 복조를 수행하여 피복조 신호를 생성한다. 그 후, 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛 (28) 은 다운샘플링 레이트에 따라 피복조 신호를 다운샘플링하여 다운샘플링 신호를 생성한다. 이 다운샘플링 레이트는 피변조 신호 (25) 를 전송하기 전에 비트스트림에서 시그널링될 수도 있고, 또는 사전 정의된 값으로 정적으로 구성될 수도 있고, 또는 피변조 신호 (25) 의 다양한 양태들로부터 동적으로 결정될 수도 있다.
그 후, 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛 (28) 은 결정된 예측 이득에 기초하여 다운샘플링 신호에 대해 일종의 역 증폭을 수행하여 비증폭된 신호를 생성할 수도 있다. 또한, 이 예측 이득은 피변조 신호 (25) 를 전송하기 전에 비트스트림에서 시그널링될 수도 있고, 또는 사전 정의된 값으로 정적으로 구성될 수도 있고, 또는 피변조 신호 (25) 의 다양한 양태들로부터 동적으로 결정될 수도 있다. 그 후, 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛 (28) 은 비증폭된 신호에 대해 역 예측 필터링을 수행하여, 디지털-대-아날로그 컨버터 유닛 (22) 이 오디오 출력 유닛 (20) 으로 출력할 수도 있는 복원 신호를 생성할 수도 있다. 오디오 출력 유닛 (20) 은, 그 후, 수신 디바이스 (14) 의 사용자에 의한 소비를 위해 이 신호를 출력할 수도 있다.
인핸스드 시그마-델타 변조 유닛 (24) 의 능력은, 비견되는 종래의 시그마-델타 변조기가 대체로 선형 예측 필터 및 증폭에 의해 달성된 코딩 이득의 함수일 수도 있는 것을 넘는 신호 SNR 증가를 제공한다. 또한, 이들 기법들을 채용하는, 시스템 (10) 과 같은, 시스템들은 양자화 잡음 및 채널 잡음 양측 모두를 예측 이득에 의해 제산된 1 의 팩터만큼 낮출 수도 있고, 입력 신호의 스펙트럼 형상에 따라 추가로 형상화될 수도 있다. 그 결과, 종래의 시그마-델타 변조/복조 시스템들에 의해 경험되는 잡음에 비해 SNR 계산의 분모가 낮아진다는 점을 고려하면, 인핸스드 시그마-델타 변조 유닛 (24) 에 의해 출력된 임의의 주어진 신호의 SNR 은 종래의 시그마-델타 복조기들에 비해 증가할 수도 있다.
도 2 는 도 1 의 인핸스드 시그마-델타 변조 유닛 (24) 을 더 상세히 예시한 블록도이다. 도 2 의 예에 도시된 바와 같이, 인핸스드 시그마-델타 변조 유닛 (24) 은 예측 필터 유닛 (30)("pred 필터 유닛 (30)"), 증폭기 유닛 (32)("amp (32)") 및 시그마-델타 변조 유닛 (34)("SDM 유닛 (34)") 을 포함한다.
예측 필터 유닛 (30) 은 일종의 예측 필터링을 수행할 수 있는 임의의 유닛을 나타낸다. 전술한 바와 같이, 예측 필터 유닛 (30) 은 입력 신호 (36) 에 대해 예측 필터링을 수행하기 위해 LMS 알고리즘을 구현할 수도 있다. 통상, LMS 알고리즘은 신호들의 현재 및/또는 과거 상태들에 기초하여 필터에 대한 계수들을 선택하도록 채용된다. 필터 계수들을 구성한 후, 예측 필터 유닛 (30) 은 입력 신호 (36) 의 다음 또는 도래하는 부분을 예측하고, 이 예측을 필터링된 신호로서 출력한다. 예측 필터 (30) 는 필터링된 신호와 입력 신호 (36) 사이의 차이로서 에러를 결정한다. 이 에러에 기초하여, 예측 필터 유닛 (30) 은 LMS 알고리즘을 채용하는 그의 필터 계수들을 업데이트하여, 모니터링된 에러를 감소시킬 의도로 현재 필터 계수들에 대한 대체물들로서 신규 필터 계수들을 선택한다. 이러한 점에서, 예측 필터 유닛 (30) 은 그의 필터 계수들을 실시간으로 또는 근실시간으로 산출하여 입력 신호 (36) 를 효율적으로 필터링한다. 인핸스드 시그마-델타 변조 (SDM) 유닛 (24) 은 출력 신호 (25) 를 통해 이들 필터 계수들을 인핸스드 시그마-델타 복조 (SDD) 유닛 (28) 에 시그널링할 수도 있고, 또는 상이한 비트스트림을 통해 이들 계수들을 개별 코딩 및 시그널링할 수도 있다.
예측 필터 유닛 (30) 은 또한 도 2 의 예에 도시된 예측 이득 팩터를 예측 이득 (38) 으로서 산출한다. 전술한 바와 같이, 예측 이득은 예측 필터 유닛 (30) 으로부터 출력된 잔여 또는 필터링된 신호의 에너지에 의해 제산되는 입력 신호 (36) 의 에너지의 함수로서 산출될 수도 있다. 임의의 이벤트 시, 증폭기 유닛 (32) 은 잔여 또는 필터링된 신호를 예측 이득 (38) 만큼 증폭하여, 증폭된 신호를 시그마-델타 변조 유닛 (34) 으로 출력한다.
도 2 의 예에 추가로 도시된 바와 같이, 시그마-델타 변조 유닛 (34) 은 오버샘플링 유닛 (40)("OSU (40)"), 합산 유닛 (42), 적분기 유닛 (44)(또한 도 2 의 예에 도시된 바와 같이 "적분기 (44)" 라고 지칭될 수도 있음), 및 양자화 유닛 (46)(또한 도 2 의 예에 도시된 바와 같이 "양자화기 (46)" 라고 지칭될 수도 있음) 을 포함한다. 오버샘플링 유닛 (40) 은, 일반적으로, 샘플링되는 신호의 대역폭 또는 최고 주파수의 통상 2 배 이상인 주파수에서 임의의 주어진 신호를 샘플링하는 유닛을 나타낸다. 오버샘플링 유닛 (40) 은 증폭된 신호를 오버샘플링하고, 이 오버샘플링된 신호를 합산 유닛 (42) 으로 출력한다. 합산 유닛 (42) 은 오버샘플링된 신호를 출력 신호 (25) 와 합산하는 유닛을 나타낸다. 합산 유닛 (42) 은 합산의 결과를 합산 신호로서 적분기 유닛 (44) 으로 출력하며, 이 적분기 유닛 (44) 은 일반적으로 합산 신호에 대해 적분이라고 지칭되는 수학적 연산을 수행하여 적분 신호를 출력한다. 다음, 양자화 유닛 (46) 은 적분 신호에 대해 약식으로 "라운딩 (rounding)" 이라고 지칭될 수도 있는 양자화를 수행하여 피변조 신호 (25) 를 출력한다.
도 3 은 도 1 의 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛 (28) 을 더 상세히 예시한 블록도이다. 도 3 의 예에 도시된 바와 같이, 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛 (24) 은 시그마-델타 복조 유닛 (48)("SDD 유닛 (48)"), 역 증폭 유닛 (50)("i-amp (50)"), 및 역 예측 필터 유닛 (52)("역 pred 필터 유닛 (52)") 을 포함한다. 일반적으로, 이들 유닛들은 인핸스드 시그마-델타 변조 유닛 (24) 에 대해 전술한 것들과는 역으로 기능하여, 복원 신호 (53) 를 생성한다.
시그마-델타 복조 유닛 (48) 은 저역 통과 필터 유닛 (54)("LPF 유닛 (54)") 및 다운샘플링 유닛 (56)("DSU (56)") 을 포함할 수도 있다. 저역 통과 필터 유닛 (54) 은 피변조 신호 (25) 를 수신하고, 피변조 신호 (25) 에 대해 표준 저역 통과 필터링을 수행하여, 필터링된 신호를 다운샘플링 유닛 (56) 으로 출력한다. 다운샘플링 유닛 (DSU)(56) 은 필터링된 신호를 시그널링된 샘플링 레이트로 다운샘플링한다. 즉, 오버샘플링 유닛 (40) 은 다운샘플링 유닛 (56) 이 그의 다운샘플링 레이트를 기초로 하는 오버샘플링 레이트를 시그널링할 수도 있다. 다운샘플링 유닛 (56) 은 생성된 다운샘플링된 신호를 역 증폭 유닛 (50) 으로 출력한다. 역 증폭 유닛 (50) 은 예측 이득 (38) 에 기초하여 신호를 감쇄시키거나 역 증폭을 수행한다. 전술한 바와 같이, 인핸스드 시그마-델타 변조 유닛 (24) 이 예측 이득 (38) 을 시그널링할 수도 있고, 또는 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛 (SDD)(28) 이 예측 이득 (38) 을 도출할 수도 있다. 어느 이벤트에서든, 역 증폭 유닛 (50) 은 다운샘플링된 신호에 대해 역 증폭을 수행하여 역 증폭된 신호를 역 예측 필터 유닛 (52) 으로 출력한다. 역 예측 필터 유닛 (52) 은 예측 필터 유닛 (30) 의 것들에 반대인 동작들을 수행하여 복원 신호 (53) 를 출력한다.
도 4 는 본 개시물의 기법들과 일치하는, 예시적인 도 1 의 시스템 (10) 과 같은 시스템의 예시적 동작을 예시한 플로우차트이다. 또한, 도 4 의 예에 도시된 플로우차트는, 도 2 의 예에 도시된 인핸스드 시그마-델타 변조 유닛 (24) 과 같은 인핸스드 시그마-델타 변조 유닛 및 도 3 의 예에 도시된 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛 (28) 과 같은 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛의 예시적 동작을 예시한다. 시스템의 맥락에서 설명되고 있지만, 본 기법들의 변조 및 복조 양태들의 각각은 시스템의 맥락 외에서 수행될 수도 있고, 전술된 다양한 다른 맥락들 또는 그 밖의 맥락들에서 채용될 수도 있다. 결과적으로, 본 개시물의 기법들은 이러한 점에서 제한되어서는 안 된다.
일반적으로, 시그마-델타 변조의 SNR 성능은 오버샘플링 레이트 또는 팩터 및 양자화 유닛의 분해능에 의해 제한될 수도 있다. SNR 성능을 개선하는 방식들은 시그마-델타 변조 유닛의 차수를 증가시키는 방식 및 멀티스테이지 시그마-델타 변조 구조들을 구성하는 방식을 포함한다. 또한, 이들 SNR 성능 개선 방식들 양측 모두는 복잡도 및/또는 안정성 문제들을 초래할 수도 있다.
본 개시물에서 설명되는 기법들에 따르면, 시그마-델타 변조는 선형 예측 필터링 및 증폭을 이용하여 인핸스될 수도 있다. 초기에, 인핸스드 시그마-델타 변조 유닛 (24) 의 예측 필터 유닛 (30) 은 입력 신호 (36) 를 수신한다 (60). 예측 필터 유닛 (30) 은 예측 필터를 입력 신호 (36) 에 적용한다 (62). 예측 필터 유닛 (30) 은 필터링된 신호를 증폭 유닛 (32) 으로 출력한다. 예측 필터 유닛 (30) 은 또한 예측 이득 (38) 을 산출한다 (63). 예측 필터 유닛 (30) 은 아래의 수학식 (1) 에 따라 예측 이득 (38) 을 산출할 수도 있다:
수학식 (1) 에서, α 는 예측 이득 (38) 을 나타내고, 변수 f 는 일반적으로 평활하고 반전 가능하며 컴팬더 (compander) 로서 작용하여 예측 이득 (38) 의 범위를 최소화하는 함수를 지칭하고, X(z) 는 입력 신호 (36) 를 표기하고, R(z) 는 필터링된 신호를 표기한다. 
은 
사이에 개재된 신호의 추정 에너지를 나타낸다. 예측 필터 유닛 (30) 은 이 예측 이득을 증폭 유닛 (32) 으로 출력한다.
그 후, 증폭 유닛 (32) 은 예측 이득 (38) 에 기초하여 필터링된 신호 (함수 R(z) 로 나타내짐) 를 증폭한다 (64). 증폭 유닛 (32) 은 증폭된 신호를 시그마-델타 변조 유닛 (34) 으로 출력한다. 시그마-델타 변조 유닛 (34) 의 오버샘플링 유닛 (40) 은 증폭된 신호를 오버샘플링하여 오버샘플링된 신호를 출력한다 (66). 합산 유닛 (42), 적분 유닛 (44) 및 양자화 유닛 (46) 은 오버샘플링된 신호에 대해 시그마-델타 변조를 수행하고, 피변조 신호 (25) 를 출력한다 (68, 70).
인핸스드 시그마-델타 복조 유닛 (28) 의 시그마-델타 복조 유닛 (48) 은 피변조 신호 (25) 를 수신한다 (72). 채널 에러들 또는 채널 (26) 에 의해 유도된 에러들의 부재 시, 시그마-델타 복조 유닛 (48) 은 아래의 수학식 (2) 에 의해 설명될 수 있는 피변조 신호 (25) 를 수신한다:
수학식 (2) 에서, 
는 인핸스드 시그마-델타 변조 유닛 (24) 의 양자화 유닛 (46) 의 추가 성형 잡음을 나타낸다. 시그마-델타 복조 유닛 (48) 은 시그마-델타 복조를 수행하여 피복조 신호를 출력한다 (74). 다운샘플링 유닛 (56) 은 피변조 신호를 다운샘플링하여 다운샘플링 신호를 역 증폭 유닛 (50) 으로 출력한다 (76).
그 후, 역 증폭 유닛 (56) 은 예측 이득 (38) 에 따라 다운샘플링된 피변조 신호에 대해 역 증폭을 수행한다 (78). 전술한 바와 같이, 예측 이득 (38) 이 인핸스드 시그마-델타 변조 유닛 (24) 에 의해 시그널링될 수도 있고, 또는 인핸스드 시그마-델타 복조기 유닛 (28) 이 피변조 신호 (25) 또는 다른 신호로부터 예측 이득 (38) 을 도출할 수도 있다. 이 역 증폭된 신호는 역 예측 필터 유닛 (52)(또한 합성 필터 유닛 (52) 이라고 지칭될 수도 있음) 에 의해 수신되며, 이 역 예측 필터 유닛 (52) 은 역 증폭된 신호에 대해 역 예측 필터링 또는 합성 필터링을 수행하여 복원 신호 (53) 를 생성한다 (80). 그 후, 인핸스드 SDD 유닛 (28) 은, 예컨대 오디오 입력 유닛 (16) 에 의해 감지되는 오리지널 감응 입력 신호를 재생하는 데 있어서 오디오 입력 유닛 (20) 에 의한 사용을 위해, 복원 신호 (53) 를 출력할 수도 있다. 복원 신호 (53) 는 아래의 수학식 (3) 에 의해 수학적으로 설명될 수도 있다:
위의 수학식 (3) 을 참조하면, Y(z) 는 복원 신호 (53) 를 나타내고, X(z) 는 또한 입력 신호 (36) 를 나타내고, α 는 예측 이득 (38) 을 나타내고, A(z) 는 예측 필터 함수를 나타내고, 
는 인핸스드 시그마-델타 변조 유닛 (24) 의 양자화 유닛 (46) 의 추가 성형 잡음을 나타낸다. 시스템 (10) 의 맥락 내에서 수학식 (3) 을 검토하면, 수학식 (3) 에 따라, 시스템 (10) 과 같은 시스템들은 양자화 잡음을 1/α 의 팩터만큼 낮추고, 추가로 입력 신호의 스펙트럼 형상에 따라 성형한다.
N(z) 로 나타내지는 바와 같이, 특정 양의 채널 잡음이 시스템 (10) 내에 도입되는 것을 상정하면, 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛 (28) 은 피변조 신호 (25) 를 수신하여 그것이 아래의 수학식 (4) 에 의해 수학적으로 설명될 수 있도록 한다:
이것을 수학식 (3) 에 대해 전술한 방식으로 이월하고, 시스템 (10) 의 맥락에서 채널 잡음 N(z) 을 포함하는 수학식 (4) 를 적용하면, 복원 신호 (25) 가 아래의 수학식 (5) 에 의해 수학적으로 설명될 수 있다:
수학식 (5) 은, 시스템 (10) 이 양자화 잡음 및 채널 잡음 양측 모두를 1/α 의 팩터만큼 낮추고 추가로 입력 신호의 스펙트럼 형상에 따라 성형한다는 것을 증명한다.
시스템 (10) 을 구현하는 데에는, 많은 고려사항들이 존재한다. 첫째, 전반적으로 전술한 바와 같이, SNR 이득 (그리고 채널 잡음 억압) 은 예측 필터 유닛 (30) 에 의해 달성되는 코딩 이득에 주로 의존한다. 예측 필터링이 일반적으로 큰 톤의 음악 콘텐츠로 채워진 간격들 동안에 잘 작동하지만, 무음 (silences) (또는 무음에 가까운 또는 신호 중 주로 잡음이 채워진 부분들) 동안, 예측 필터 유닛 (30) 은 몇몇 예들에서 임의의 이득들을 좀처럼 나타내지 않는다. 따라서, 시스템 (10) 을 구현할 때, 시스템 (10) 은 아래의 수학식 (6) 에서 입력 신호 (36) 를 
에 의해 표현되는 낮은 크기의 고주파 톤과 혼합함으로써 입력 신호 (36) 를 변경하는 유닛을 포함하도록 변경될 수도 있다:
변경된 신호는 수학식 (6) 에서 X'(z) 로서 표현된다. 이 톤의 크기는 일반적으로 대략 -40 dB 인 것으로 설정된다. 이 크기를 이용하여, 무음 영역들 동안에 이 톤을 예측하는 것으로부터 유래하는 이득은 약 30-40 dB 까지가 될 것이다. 이 톤에 대한 주파수는 통상적으로 그 신호로부터 이 톤의 생성 및 제거를 용이하게 하기 위해 나이퀴스트 주파수로 설정될 수도 있다.
둘째, 예측 필터의 우수한 성능은, 일반적인 규칙으로서, 이 필터가 입력 신호 (25) 에서의 유효 고조파 (significant harmonic) 의 각각에 대해 하나의 폴을 가질 때 달성된다. 따라서, 간단한 오디오 신호들 및 스피치로 동작하는 데에는, 오로지 5 개의 고조파들만이 본질적일 때, 짧은 (예컨대, 10-탭) 예측 필터들을 사용할 수 있다. 그러나, 오케스트라 또는 심지어 몇몇 복잡한 특수 기구들 (예컨대, 조율관 (pitch pipe)) 에 의해 생성된 것과 같은 복잡한 신호들로 동작할 때에는, 매우 큰 예측 필터들을 야기하는 수십 개의 고조파들이 존재할 수 있다. 또한, 복소 신호들에서의 이들 고조파들 중 일부는 매우 낮은 주파수들에 존재할 수도 있으며, 이는 필터링이 수백의 탭들의 길이가 되어야 한다는 것을 암시한다. 수백 이상 탭 길이의 예측 필터를 구현하는 것은 상당한 복잡도를 수반할 수도 있고, 상당량의 전력을 소비하는 매우 복잡한 구현물을 야기할 수도 있다. 이것은, 이들 예측 필터들이, 소위 스마트 폰들을 포함하는, 예컨대 모바일 전화 핸드셋에서의 사용을 위한, 저전력 애플리케이션들에 채용될 때 특히 문제가 될 수 있다.
간단한 선형 예측 필터링에 의존하는 것이 아니라, 전술한 기법들은 소위 "장기 예측 (LTP) 필터" (또한 "피치 필터" 라고도 지칭됨) 를 추가하는 데 적응될 수도 있다. LTP 필터는, 입력 신호의 저주파수 부분들과 같은, 긴 지연 현상들을 트래킹하고자 시도하는 필터이다. 예측 필터 유닛 (30) 이 일반적으로 10-탭 선형 예측 코딩 (LPC) 필터를 포함한다고 상정하면, 적응된 기법들은 LTP 필터를 추가하도록 예측 필터 유닛 (30) 을 변형할 수도 있다. LPC 필터는 일반적으로 선형 예측 모델의 정보를 이용하여 디지털 신호의 스펙트럼 엔벨로프를 피압축 형태로 표현하는 필터를 나타낸다. 이 사례에서, 선형 예측 모델은 입력 신호의 다음 부분을 예측하려는 시도 시에 신호를 생성하는 에이전트 또는 기본 원점 (underlying origin) 을 모델링할 수도 있다. 일반적으로, 휴먼 스피치 시스템이 통상 튜브의 종단에 버저 (buzzer) 로서 모델링되므로, LPC 필터들이 스피치를 압축하도록 하기 위해 채용되지만, 이들 필터들은 다른 많은 맥락들에서 채용될 수도 있다. 예측 필터링 유닛 (30') 이라고 지칭될 수도 있는 적응된 예측 필터링 유닛 (30) 의 출력은 아래의 수학식 (7) 에 의해 수학적으로 설명될 수도 있다:
여기서 τ 는 래그 (lag) 를 나타내고, ρ 는 이득 값이고, ω 는 (2L+1)-탭 저역 통과 필터의 계수들이고, r(i) 는 입력 잔여 시퀀스이고, y(i) 는 변경된 잔여 시퀀스 [Yuriy 이다.
전술한 바와 같이, 예측 이득 (38) 은 예측 필터 유닛 (30) 이 LPC 필터만을 포함할 때의 위 수학식 (1) 에 따라 추정될 수 있다. 예측 필터 유닛 (30') 이 LPC 필터 및 LTP 필터를 포함할 때, 예측 이득 (38) 은 아래에서 설명되는 다음의 수학식 (8) 을 이용하여 추정될 수도 있다:
수학식 (8) 에서, α 는 예측 이득 (38) 을 나타내고, 변수 f 는 일반적으로 평활하고 반전 가능하며 컴팬더 (compander) 로서 작용하여 예측 이득 (38) 의 범위를 최소화하는 함수를 지칭하고, X(z) 는 입력 신호 (36) 를 표기하고, R'(z) 는 이 예측 필터 유닛 (30') 의 출력을 표기한다. 단일 LTP 필터가 예측 필터링의 성능을 개선하지만, 몇몇 사례들에서, 이 단일 LTP 필터는 스펙트럼의 보다 낮은 부분을 적절히 매칭 또는 예측하는 데 실패한다. 이들 사례들에서, 하나 이상의 추가 LTP 필터들을 예측 필터링 유닛 (30') 에 추가하는 것이 유리할 수도 있다. 2 개의 LTP 필터 구성에 있어서, 이들 LTP 필터들은 P+1 내지 200 및 200 내지 400 의 비중첩 범위들 내의 래그들을 갖도록 설계될 수도 있으며, 여기서 P 는 예측기의 차수를 나타낸다. 이들 필터들의 추가는 또한 채널 잡음에 대한 시스템의 감도를 최소화할 수도 있다.
셋째, 몇몇 사례들에서, 예를 들어 예측 이득, 필터 계수들 등을 통신하기 위해 시그널링에 의존하지 않는 역방향 적응적 시스템 (backwards-adaptive system) 이 소망될 수도 있다. 많은 실제 설계들에 있어서, 이 데이터 또는 파라미터들의 시그널링이 (이 파라미터 송신에 필요한 레이트가 잔여 데이터의 레이트에 비해 무시할 만한 정도인 것을 고려하면) 개별적으로 인코딩 및 송신될 수도 있지만, 시그마-델타 변조가 그의 종래의 또는 비-인핸스드 형태로 제공하는 것과 유사한 동종의 비트스트림을 보존할 필요가 있다면, 다른 접근법이 채용될 수도 있다. 이 대안의 접근법은 인코더 및 디코더 양측 모두에서 역방향 적응적 LPC 및/또는 LTP 필터들에 의존할 수도 있다. 이들 역방향 적응적 시스템들에 대한 필터 계수들의 산출을 포함하는, 역방향 적응적 LPC 및/또는 LTP 필터들에 관한 더 많은 정보는 "High-Quality 16 kb/s Speech Coding with a One Way Delay Less than 2 ms" J.-H. Chen, in Proc. ICASSP-91, pp. 453-456 (April 1990) 에서 찾을 수 있으며, 이 문헌은 여기서 충분히 설명되는 것처럼 참조로서 여기에 포함된다.
도 5 는 도 1 의 예에 도시된 인핸스드 시그마-델타 변조 유닛 (24) 의 다른 예시적 구현예를 예시한 블록도이다. 이 구현예는 인핸스드 시그마-델타 변조 유닛 (24') 으로 표기될 수도 있다. 이 예에서, 도 2 의 예에 도시된 예측 필터 유닛 (30) 은 적응된 예측 필터 유닛 (30') 으로 대체되었으며, 이 적응된 예측 필터 유닛 (30') 은 LPC 필터 (90) 및 LTP 필터 (92) 를 포함할 수도 있다. LPC 필터 (90) 는, 일반적으로, 선형 예측 모델의 정보를 이용하여 디지털 신호의 스펙트럼 엔벨로프를 피압축 형태로 나타내는 필터를 나타낸다. 이 사례에서, 선형 예측 모델은 입력 신호의 다음 부분을 예측하고자 할 때 신호를 생성하는 기본 원점 또는 에이전트를 모델링할 수도 있다. 일반적으로, 휴먼 스피치 시스템이 통상 튜브의 종단에 버저로서 모델링되므로, 스피치를 압축하도록 LPC 필터들이 채용되지만, 이들 필터들은 다수의 다른 맥락들에서 채용될 수도 있다. LTP 필터 (92) 는, 전술한 바와 같이, 더 낮은 주파수들에서의 예측 또는 매칭을 개선할 수도 있다.
도 6 은 도 1 의 예에 도시된 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛 (28) 의 다른 예시적 구현을 예시한 블록도이다. 이 구현은 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛 (28') 으로서 표시될 수도 있다. 이 예에서, 역 예측 필터링 유닛 (52) 은 적응된 역 예측 필터링 유닛 (52') 으로 대체되었다. 적응된 역 예측 필터링 유닛 (52') 은 역 LTP 필터 (92) 및 역 LPC 필터 (94) 를 포함한다. 또한, 역 LTP 필터 (92) 의 추가는 더 낮은 주파수들에서의 예측을 개선할 수도 있다.
도 7 은, 입력 신호 주파수의 함수로서, 도 3 의 예에 도시된 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛 (28) 과 같은, 본 개시물에서 설명되는 기법들을 구현하는 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛에 의해 출력된 복원 신호의 신호-대-잡음 비 (SNR) 를 나타내는 그래프 (100) 를 예시한 도이다. 도 7 의 예에서, 그래프 (100) 는 라인들 (102, 104, 106) 을 포함한다. 라인 (102) 은 입력 신호 (36) 와 같은 입력 신호를 나타낸다. 이 예에서 라인 (102) 에 의해 나타내지는 입력 신호는 1 킬로헤르츠 (1kHz) 사인 신호의 SNR 을 나타낸다. 라인 (104) 은, 복원된 2 차의 16 비트 오버샘플링된 종래의 SDM 인코딩된 샘플의 SNR 을 나타낸다. 라인 (106) 은 대략 16.6 의 예측 이득 팩터를 갖는 복원된 2 차 LPC 플러스 2 차 인핸스드 SMD 인코딩된 신호의 SNR 을 나타낸다. 라인 (106) 은 라인 (104) 에 비해 더 우수한 SNR 을 명백히 제공하여, 본 개시물에서 설명되는 기법들을 이용하여 통신되는 신호들의 개선된 SNR 을 반영한다.
도 8 은, 입력 신호 주파수의 함수로서, 도 3 의 예에 도시된 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛 (28) 과 같은, 본 개시물에서 설명되는 기법들을 구현하는 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛에 의해 출력된 복원 신호의 신호-대-잡음 비 (SNR) 를 나타내는 그래프 (110) 를 예시한 도이다. 도 8 의 예에서, 그래프 (110) 는 라인들 (112, 114, 116) 을 포함한다. 라인 (112) 은 입력 신호 (36) 와 같은 입력 신호의 SNR 을 나타낸다. 이 예에서 라인 (112) 에 의해 나타내지는 입력 신호는 소위 중첩된 쿼드러쳐 진폭 변조 (superposed quadrature amplitude modulation : SQAM) "삼각형" 신호의 스펙트럼을 나타낸다. 라인 (104) 은 복원된 종래의 SDM 인코딩된 샘플의 SNR 을 나타내며, 여기서 SDM 은 본 개시물의 기법들에 따라 인핸스먼트들을 수반하지 않는다. 라인 (106) 은 인핸스드 SMD 복원 신호의 SNR 을 나타낸다. 또한, 라인 (116) 은 라인 (114) 에 비해 더 우수한 SNR 을 명백히 제공하여, 본 개시물에서 설명되는 기법들을 이용하여 통신되는 신호들의 개선된 SNR 을 반영한다.
도 9a 및 도 9b 는, 입력 신호 주파수의 함수로서, 도 3 의 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛 (28) 과 같은 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛에 의해 출력된 복원 신호 및 도 6 의 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛 (28') 과 같은 적응된 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛에 의해 출력된 복원 신호의 신호-대-잡음 비 (SNR) 를 각각 나타내는 그래프들 (120A, 120B) 을 예시한 도들이다. 도 9a 의 그래프 (120A) 에는, 3 개의 라인들 (122A, 124A, 126A) 이 도시되어 있다. 라인 (122A) 은 소위 동영상 전문가 그룹 (MPEG) "피치파이프" 신호의 스펙트럼의 SNR 을 나타낸다. 라인 (124A) 은, 예를 들어 10 차 LPC 필터를 사용하는 시그마-델타 복조 유닛 (28) 에 의해 복원된 복원 신호에 대한 SNR 을 나타낸다. 라인 (126A) 은, 예를 들어, 오로지 LTP 필터링만을 이용하는 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛 (28') 에 의해 복원된 복원 신호에 대한 SRN 을 나타낸다. 라인 (126A) 은 SNR 과 관련하여 라인 (124A) 이상의 개선을 명백히 나타내어, LTP 필터의 추가가 특정 타입들의 신호들에 대한 SNR 을 개선할 수도 있음을 반영한다.
도 9b 의 그래프 (120B) 에는, 3 개의 라인들 (122B, 124B, 126B) 이 도시되어 있다. 이 그래프에서, 라인 (122B) 은 오리지널 입력 신호를 나타내고, 라인 (124B) 은 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛 (28) 에 의해 출력된 복원 신호에 대한 SNR 을 나타내고, 라인 (126B) 은 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛 (28') 에 의해 출력된 복원 신호에 대한 SNR 을 나타낸다. 이들 라인들 (122B, 124B, 126B) 을 고려하면, LTP 는 스펙트럼들의 하위 부분들에서 스펙트럼 형상의 전체 매칭을 돕지만, 오리지널 신호들과 복원 신호들 사이에는 여전히 현저한 미스매칭이 존재하는 것으로 보인다.
도 10 은 입력 신호 주파수의 함수로서 다양한 종래의 및 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛들에 의해 출력된 복원 신호들의 신호-대-잡음 비 (SNR) 를 나타내는 그래프 (130) 를 예시한 도이다. 도 10 의 예에서, 그래프 (130) 는 5 개의 라인들, 즉 라인들 (132, 134, 136, 138, 140) 을 포함한다. 라인 (132) 은 오리지널 입력 신호의 SNR 을 나타낸다. 라인 (134) 은 복원된 종래의 SDM 인코딩된 샘플의 SNR 을 나타내고, 여기서 SDM 은 본 개시물의 기법들에 따라 인핸스먼트들을 수반하지 않는다. 라인 (136) 은 인핸스드 SMD 복원 신호의 SNR 을 나타내며, 여기서 이 복원 신호는 10 차 LPC 필터로 복원되었다. 라인 (138) 은 인핸스드 SMD 복원 신호의 SNR 을 나타내며, 여기서 이 복원 신호는 도 6 의 예에 도시된 인핸스드 시그마-델타 복조 유닛 (28') 에 의해 채용된 것과 같은 LPC 및 LTP 필터 양측 모두를 사용하여 복원되었다. 라인 (138) 은 인핸스드 SMD 복원 신호의 SNR 을 나타내며, 여기서 이 복원 신호는 LTP 필터들의 2 스테이지들과 LPC 양측 모두를 사용하여 복원되었다. 또한, 라인 (140) 은 라인들 (134, 136, 138) 에 비해 더 우수한 SNR 을 명백히 제공하여, 다중 스테이트 LTP 필터들을 제공하는 본 개시물에서 설명된 적응된 기법들을 이용하여 통신되는 신호들의 개선된 SNR 을 반영한다.
하나 이상의 예들에서, 설명된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수도 있다. 소프트웨어로 구현되면, 기능들은 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장될 수도 있고, 또는 이를 통해 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 송신될 수도 있다. 컴퓨터 판독가능 매체들은 한 장소로부터 다른 장소로의 컴퓨터 프로그램의 전달을 용이하게 하는 임의의 매체들을 포함하는 비일시적 컴퓨터 저장 매체들 또는 통신 매체들을 포함할 수도 있다. 데이터 저장 매체들은 하나 이상의 컴퓨터들 또는 하나 이상의 프로세서들에 의해 본 개시물에서 설명되는 기법들의 구현을 위한 명령들, 코드 및/또는 데이터 구조들을 취출하도록 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체들일 수도 있다. 제한이 아닌 예로서, 이러한 데이터 저장 매체들은 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 광학적 디스크 저장소, 자기적 디스크 저장소, 또는 다른 자기적 저장 디바이스들, 플래시 메모리, 또는 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 희망 프로그램 코드를 저장하는 데 사용될 수 있고 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 접속부가 적절히 컴퓨터 판독가능 매체로 명명된다. 예를 들어, 소프트웨어가, 웹사이트, 서버, 또는 다른 원거리 소스로부터, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선, 디지털 가입자 라인 (DSL), 또는 적외선, 초고주파, 및 마이크로파와 같은 무선 기술들을 이용하여 송신되면, 적외선, 초고주파, 및 마이크로파와 같은 무선 기법들은 매체들의 정의에 포함된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 디스크 (disk) 및 디스크 (disc) 는 콤팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광학 디스크, 디지털 범용 디스크 (DVD), 플로피 디스크 및 블루-레이 디스크를 포함하는데, 여기서 디스크 (disk) 들은 보통 자기적으로 데이터를 재생하는 반면, 디스크 (disc) 들은 레이저를 이용하여 광학적으로 데이터를 재생한다. 전술한 것들의 조합은 또한 컴퓨터 판독가능 매체들의 범위 내에 포함되어야 한다.
코드는 하나 이상의 디지털 신호 프로세서들 (DSPs), 범용 프로세서들, 주문형 반도체들 (ASICs), 필드 프로그래밍가능 로직 어레이들 (FPGAs), 또는 다른 증가의 집적 또는 이산 로직 회로와 같은 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행될 수도 있다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "프로세서" 는 본 명세서에서 설명되는 기법들의 구현에 적합한 전술한 구조 또는 임의의 다른 구조 중 임의의 것을 지칭할 수도 있다. 또한, 몇몇 양태들에서, 본 명세서에서 설명된 기능은 인코딩 및 디코딩을 위해 구성된 전용 하드웨어 및/또는 소프트웨어 모듈들 내에 제공될 수도 있고, 또는 조합된 코덱에 포함될 수도 있다. 또한, 기법들은 하나 이상의 회로들 또는 로직 엘리먼트들에서 충분히 구현될 수 있다.
본 개시물의 기법들은 무선 핸드셋, 집적회로 (IC) 또는 ICs 의 세트 (예컨대, 칩셋) 를 포함하는 광범위한 디바이스들 또는 장치들로 구현될 수도 있다. 다양한 콤포넌트들, 모듈들, 또는 유닛들은 본 명세서에서 개시된 기법들을 수행하도록 구성된 디바이스들의 기능적 양태들을 강조하도록 기술되지만, 상이한 하드웨어 유닛들에 의한 구현을 반드시 요구하지는 않는다. 오히려, 다양한 유닛들이, 전술한 바와 같이, 적합한 소프트웨어 및/또는 펌웨어와 결합하여, 전술한 바와 같은 하나 이상의 프로세서들을 포함하는, 코덱 하드웨어 유닛에서 조합될 수도 있고, 또는 상호 동작성 하드웨어 유닛들의 콜렉션에 의해 제공될 수도 있다.
다양한 예들이 설명되었다. 이들 및 다른 예들은 다음의 청구범위의 범주 내에 있다.
Claims (67)
- 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 방법으로서,
장치를 사용하여, 입력 신호로부터 필터링된 신호를 생성하도록 상기 입력 신호에 예측 필터를 적용하는 단계;
상기 입력 신호의 에너지와 상기 필터링된 신호의 에너지의 함수로서 예측 이득의 추정치를 산출하는 단계;
상기 장치를 사용하여, 증폭된 신호를 생성하도록, 상기 예측 이득의 추정치에 기초하여 상기 필터링된 신호를 증폭하는 단계;
상기 장치를 사용하여, 오버샘플링된 신호를 생성하도록, 오버샘플링 레이트에 따라 상기 증폭된 신호를 오버샘플링하는 단계; 및
피변조 신호를 생성하도록, 상기 오버샘플링된 신호에 대해 시그마-델타 변조를 수행하는 단계를 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 예측 필터를 적용하는 단계는 상기 입력 신호에 대해 선형 예측 코딩 (LPC) 을 수행하여 상기 필터링된 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 예측 필터를 적용하는 단계는 상기 입력 신호에 대해 장기 예측 (LTP) 필터링을 수행하여 상기 필터링된 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 예측 필터를 적용하는 단계는 상기 입력 신호에 대해 장기 예측 (LTP) 필터링이 후속되는 선형 예측 코딩 (LPC) 을 수행하여 상기 필터링된 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 예측 필터를 적용하는 단계는 상기 입력 신호에 대해 2 차 또는 2 차보다 높은 차수의 장기 예측 (LTP) 필터링이 후속되는 선형 예측 코딩 (LPC) 을 수행하여 상기 필터링된 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 오버샘플링된 신호에 대해 시그마-델타 변조를 수행하는 단계는 상기 오버샘플링된 신호에 대해 2 차 또는 2 차보다 높은 차수의 시그마-델타 변조를 수행하는 단계를 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 예측 이득의 추정치를 산출하는 데 이용되는 함수를 평활하고 반전 가능하도록 구성하는 단계를 더 포함하며,
상기 구성된 함수는 상기 예측 이득의 추정치에 대한 가능한 값들의 범위를 최소화하는 컴팬더 (compander) 로서 작용하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 시그마-델타 변조를 수행하는 단계는,
상기 오버샘플링된 신호를 상기 피변조 신호와 합산하여 합산 신호를 출력하는 단계;
상기 합산 신호에 대해 적분을 수행하여 적분 신호를 출력하는 단계; 및
상기 적분 신호에 대해 양자화를 수행하여 피변조 신호를 출력하는 단계를 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 입력 신호는 아날로그 신호를 포함하고,
상기 피변조 신호는 디지털 신호를 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 오버샘플링 레이트 및 상기 예측 이득의 추정치 중 하나 이상은 상기 피변조 신호를 수신하는 수신 디바이스에 시그널링되는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 방법. - 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 장치로서,
입력 신호에 대해 예측 필터링을 수행하여 필터링된 신호를 생성하고, 상기 입력 신호의 에너지와 상기 필터링된 신호의 에너지의 함수로서 예측 이득의 추정치를 산출하는 예측 필터 유닛;
상기 필터링된 신호를 수신하고, 상기 예측 이득에 기초하여 상기 필터링된 신호를 증폭하여 증폭된 신호를 생성하는 증폭기;
상기 증폭된 신호를 수신하고, 오버샘플링 레이트에 따라 상기 증폭된 신호를 오버샘플링하여 오버샘플링된 신호를 생성하는 오버샘플링 유닛; 및
상기 오버샘플링된 신호를 수신하고, 시그마-델타 변조를 수행하여 피변조 신호를 생성하는 시그마-델타 변조 유닛을 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 예측 필터 유닛은 상기 입력 신호에 대해 선형 예측 코딩 (LPC) 을 수행하여 상기 필터링된 신호를 생성하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 예측 필터 유닛은 상기 입력 신호에 대해 장기 예측 (LTP) 필터링을 수행하여 상기 필터링된 신호를 생성하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 예측 필터 유닛은 상기 입력 신호에 대해 장기 예측 (LTP) 필터링이 후속되는 선형 예측 코딩 (LPC) 을 수행하여 상기 필터링된 신호를 생성하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 예측 필터는 상기 입력 신호에 대해 2 차 또는 2 차보다 높은 차수의 장기 예측 (LTP) 필터링이 후속되는 선형 예측 코딩 (LPC) 을 수행하여 상기 필터링된 신호를 생성하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 시그마-델타 변조 유닛은 상기 오버샘플링된 신호에 대해 2 차 또는 2 차보다 높은 차수의 시그마-델타 변조를 수행하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 예측 이득의 추정치를 산출하는 데 이용되는 함수는 평활하고 반전 가능하게 구성되고,
상기 구성된 함수는 상기 예측 이득의 추정치에 대한 가능한 값들의 범위를 최소화하는 컴팬더로서 작용하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 시그마-델타 변조 유닛은 상기 오버샘플링된 신호를 상기 피변조 신호와 합산하여 합산 신호를 출력하고, 상기 합산 신호에 대해 적분을 수행하여 적분 신호를 출력하고, 상기 적분 신호에 대해 양자화를 수행하여 피변조 신호를 출력하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 장치는 아날로그-대-디지털 (A-대-D) 컨버터를 포함하고,
상기 A-대-D 컨버터는 상기 예측 필터, 상기 증폭기, 상기 오버샘플링 유닛, 및 시그마-델타 변조를 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 오버샘플링 레이트 및 상기 예측 이득의 추정치 중 하나 이상은 상기 피변조 신호를 수신하는 수신 디바이스에 시그널링되는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 장치. - 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 장치로서,
필터링된 신호를 생성하도록 입력 신호에 대해 예측 필터링을 수행하는 수단으로서, 상기 예측 필터링을 수행하는 수단은 상기 입력 신호의 에너지와 상기 필터링된 신호의 에너지의 함수로서 예측 이득의 추정치를 산출하는, 상기 예측 필터링을 수행하는 수단;
증폭된 신호를 생성하도록 상기 예측 이득에 기초하여 상기 필터링된 신호를 증폭하는 수단;
상기 증폭된 신호를 오버샘플링 레이트에 따라 오버샘플링하여 오버샘플링된 신호를 생성하는 수단; 및
상기 오버샘플링된 신호에 대해 시그마-델타 변조를 수행하여 피변조 신호를 생성하는 수단을 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 장치. - 제 22 항에 있어서,
상기 예측 필터링을 수행하는 수단은 상기 입력 신호에 대해 선형 예측 코딩 (LPC) 을 수행하여 상기 필터링된 신호를 생성하는 수단을 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 장치. - 제 22 항에 있어서,
상기 예측 필터링을 수행하는 수단은 상기 입력 신호에 대해 장기 예측 (LTP) 필터링을 수행하여 상기 필터링된 신호를 생성하는 수단을 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 장치. - 제 22 항에 있어서,
상기 예측 필터링을 수행하는 수단은 상기 입력 신호에 대해 장기 예측 (LTP) 필터링이 후속되는 선형 예측 코딩 (LPC) 을 수행하여 상기 필터링된 신호를 생성하는 수단을 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 장치. - 제 22 항에 있어서,
상기 예측 필터는 상기 입력 신호에 대해 2 차 또는 2 차보다 높은 차수의 장기 (LTP) 필터링을 수행하는 수단이 후속되는 선형 예측 코딩 (LPC) 을 수행하여 상기 필터링된 신호를 생성하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 장치. - 제 22 항에 있어서,
상기 시그마-델타 변조를 수행하는 수단은 상기 오버샘플링된 신호에 대해 2 차 또는 2 차보다 높은 차수의 시그마-델타 변조를 수행하는 수단을 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 장치. - 제 22 항에 있어서,
상기 예측 이득의 추정치를 산출하는 데 사용되는 함수는 평활하고 반전 가능하도록 구성되고,
상기 구성된 함수는 상기 예측 이득의 추정치에 대한 가능한 값들의 범위를 최소화하는 컴팬더로서 작용하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 장치. - 제 22 항에 있어서,
상기 시그마-델타 변조를 수행하는 수단은,
상기 오버샘플링된 신호를 상기 피변조 신호와 합산하여 합산 신호를 출력하는 수단;
상기 합산 신호에 대해 적분을 수행하여 적분 신호를 출력하는 수단; 및
상기 적분 신호에 대해 양자화를 수행하여 피변조 신호를 출력하는 수단을 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 장치. - 제 22 항에 있어서,
상기 장치는 아날로그-대-디지털 (A-대-D) 컨버터를 포함하고,
상기 A-대-D 컨버터는 상기 예측 필터링을 수행하는 수단, 상기 증폭하는 수단, 상기 오버샘플링을 수행하는 수단, 및 상기 시그마-델타 변조를 수행하는 수단을 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 장치. - 제 22 항에 있어서,
상기 오버샘플링 레이트 및 상기 예측 이득의 추정치 중 하나 이상은 상기 피변조 신호를 수신하는 수신 디바이스에 시그널링되는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 장치. - 프로세서로 하여금, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하게 하는 명령들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서,
상기 명령들은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금,
입력 신호에 예측 필터를 적용하여 상기 입력 신호로부터 필터링된 신호를 생성하게 하고;
상기 입력 신호의 에너지와 상기 필터링된 신호의 에너지의 함수로서 예측 이득의 추정치를 산출하게 하고;
상기 예측 이득의 추정치에 기초하여 상기 필터링된 신호를 증폭하여 증폭된 신호를 생성하게 하고;
오버샘플링 레이트에 따라 상기 증폭된 신호를 오버샘플링하여 오버샘플링된 신호를 생성하게 하고;
상기 오버샘플링된 신호에 대해 시그마-델타 변조를 수행하여 피변조 신호를 생성하게 하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하게 하는 명령들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체. - 제 31 항에 있어서,
상기 명령들은, 추가로, 상기 프로세서로 하여금, 상기 입력 신호에 대해 선형 예측 코딩 (LPC) 을 수행하여 상기 필터링된 신호를 생성하게 하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하게 하는 명령들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체. - 제 31 항에 있어서,
상기 명령들은, 추가로, 상기 프로세서로 하여금, 상기 입력 신호에 대해 장기 예측 필터링 (LTP) 을 수행하여 상기 필터링된 신호를 생성하게 하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하게 하는 명령들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체. - 제 31 항에 있어서,
상기 명령들은, 추가로, 상기 프로세서로 하여금, 상기 입력 신호에 대해 장기 예측 (LTP) 필터링이 후속되는 선형 예측 코딩 (LPC) 을 수행하여 상기 필터링된 신호를 생성하게 하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하게 하는 명령들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체. - 제 31 항에 있어서,
상기 명령들은, 추가로, 상기 프로세서로 하여금, 상기 입력 신호에 대해 2 차 또는 2 차보다 높은 차수의 장기 예측 (LTP) 필터링이 후속되는 선형 예측 코딩 (LPC) 을 수행하여 상기 필터링된 신호를 생성하게 하는, 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하게 하는 명령들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체. - 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 방법으로서,
장치를 사용하여, 인핸스드 시그마-델타 변조를 이용하여 변조된 피변조 신호를 수신하는 단계;
상기 장치를 사용하여, 피복조 신호를 생성하도록, 상기 피변조 신호에 대해 시그마-델타 복조를 수행하는 단계;
상기 장치를 사용하여, 다운샘플링 신호를 생성하도록, 다운샘플링 레이트에 따라 상기 피복조 신호를 다운샘플링하는 단계;
상기 장치를 사용하여, 비증폭된 신호를 생성하도록, 결정된 예측 이득에 기초하여 상기 다운샘플링 신호에 대해 역 증폭을 수행하는 단계; 및
상기 장치를 사용하여, 복원 신호를 생성하도록, 상기 비증폭된 신호에 대해 역 예측 필터링을 수행하는 단계를 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 방법. - 제 36 항에 있어서,
상기 역 예측 필터링을 수행하는 단계는 상기 비증폭된 신호에 대해 역 선형 예측 코딩 (LPC) 을 수행하여 상기 복원 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 방법. - 제 36 항에 있어서,
상기 역 예측 필터링을 수행하는 단계는 상기 비증폭된 신호에 대해 역 장기 예측 (LTP) 필터링을 수행하여 상기 복원 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 방법. - 제 36 항에 있어서,
상기 역 예측 필터링을 수행하는 단계는 상기 비증폭된 신호에 대해 역 장기 예측 (LTP) 필터링이 후속되는 역 선형 예측 코딩 (LPC) 을 수행하여 상기 복원 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 방법. - 제 36 항에 있어서,
상기 역 예측 필터링을 수행하는 단계는 상기 비증폭된 신호에 대해 2 차 또는 2 차보다 높은 차수의 역 장기 예측 (LTP) 필터링이 후속되는 역 선형 예측 코딩 (LPC) 을 수행하여 상기 복원 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 방법. - 제 36 항에 있어서,
상기 피변조 신호에 대해 시그마-델타 복조를 수행하는 단계는 상기 피변조 신호에 대해 2 차 또는 2 차보다 높은 차수의 시그마-델타 복조를 수행하는 단계를 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 방법. - 제 36 항에 있어서,
상기 시그마-델타 복조를 수행하는 단계는,
상기 오버샘플링된 신호에 대해 저역 통과 필터링을 수행하여 저역 통과 필터링된 신호를 생성하는 단계; 및
상기 저역 통과 필터링된 신호를 다운샘플링하여 상기 피복조 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 방법. - 제 36 항에 있어서,
상기 입력 신호는 아날로그 신호를 포함하고;
상기 피변조 신호는 디지털 신호를 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 방법. - 제 36 항에 있어서,
상기 예측 이득을 시그널링하는 상기 피변조 신호를 전송한 디바이스로부터의 신호를 수신하는 단계; 및
상기 시그널링된 예측 이득에 기초하여 상기 예측 이득을 결정하는 단계를 더 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 방법. - 인핸스드 시그마-델타 변조를 수행하는 장치로서,
피변조 신호를 수신하고, 시그마-델타 복조를 수행하여 피복조 신호를 생성하는 시그마-델타 복조 유닛;
상기 피복조 신호를 수신하고, 다운샘플링 레이트에 따라 다운샘플링을 수행하여 다운샘플링 신호를 생성하는 다운샘플링 유닛;
다운샘플링된 신호를 수신하고, 결정된 예측 이득에 기초하여 상기 다운샘플링 신호에 대해 역 증폭을 수행하여 비증폭된 신호를 생성하는 역 증폭 유닛; 및
상기 비증폭된 신호에 대해 역 예측 필터링을 수행하여 복원 신호를 생성하는 역 예측 필터 유닛을 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 장치. - 제 45 항에 있어서,
상기 역 예측 필터 유닛은 상기 비증폭된 신호에 대해 역 선형 예측 코딩 (LPC) 을 수행하여 상기 복원 신호를 생성하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 장치. - 제 45 항에 있어서,
상기 역 예측 필터 유닛은 상기 비증폭된 신호에 대해 역 장기 예측 (LTP) 필터링을 수행하여 상기 복원 신호를 생성하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 장치. - 제 45 항에 있어서,
상기 역 예측 필터 유닛은 상기 비증폭된 신호에 대해 역 장기 예측 (LTP) 필터링이 후속되는 역 선형 예측 코딩 (LPC) 을 수행하여 상기 복원 신호를 생성하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 장치. - 제 45 항에 있어서,
상기 역 예측 필터 유닛은 상기 비증폭된 신호에 대해 2 차 또는 2 차보다 높은 차수의 장기 예측 (LTP) 필터링이 후속되는 역 선형 예측 코딩 (LPC) 을 수행하여 상기 복원 신호를 생성하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 장치. - 제 45 항에 있어서,
상기 시그마-델타 복조 유닛은 상기 피변조 신호에 대해 2 차 또는 2 차보다 높은 차수의 시그마-델타 복조를 수행하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 장치. - 제 45 항에 있어서,
상기 시그마-델타 복조 유닛은 상기 오버샘플링된 신호에 대해 저역 통과 필터링을 수행하여 저역 통과 필터링된 신호를 생성하고, 상기 저역 통과 필터링된 신호를 다운샘플링하여 상기 다운샘플링 신호를 생성하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 장치. - 제 45 항에 있어서,
상기 장치는 디지털-대-아날로그 (D-대-A) 컨버터를 포함하고,
상기 D-대-A 컨버터는 상기 시그마-델타 복조 유닛, 상기 다운샘플링 유닛, 상기 역 증폭 유닛, 및 상기 역 예측 필터 유닛을 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 장치. - 제 45 항에 있어서,
상기 장치는 상기 예측 이득을 시그널링하는 상기 피변조 신호를 전송한 디바이스로부터의 신호를 수신하고, 상기 시그널링된 예측 이득에 기초하여 상기 예측 이득을 결정하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 장치. - 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 장치로서,
인핸스드 시그마-델타 변조를 이용하여 변조된 피변조 신호를 수신하는 수단;
상기 피변조 신호에 대해 시그마-델타 복조를 수행하여 피복조 신호를 생성하는 수단;
상기 피복조 신호를 다운샘플링 레이트에 따라 다운샘플링하여 다운샘플링 신호를 생성하는 수단;
결정된 예측 이득에 기초하여 상기 다운샘플링 신호에 대해 역 증폭을 수행하여 비증폭된 신호를 생성하는 수단; 및
상기 비증폭된 신호에 대해 역 예측 필터링을 수행하여 복원 신호를 생성하는 수단을 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 장치. - 제 54 항에 있어서,
상기 비증폭된 신호에 대해 역 선형 예측 코딩 (LPC) 을 수행하여 상기 복원 신호를 생성하는 수단을 더 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 장치. - 제 54 항에 있어서,
상기 비증폭된 신호에 대해 역 장기 예측 (LTP) 필터링을 수행하여 상기 복원 신호를 생성하는 수단을 더 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 장치. - 제 54 항에 있어서,
상기 비증폭된 신호에 대해 역 장기 예측 (LTP) 필터링이 후속되는 역 선형 예측 코딩 (LPC) 을 수행하여 상기 복원 신호를 생성하는 수단을 더 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 장치. - 제 54 항에 있어서,
상기 비증폭된 신호에 대해 2 차 또는 2 차보다 높은 차수의 역 장기 예측 (LTP) 필터링이 후속되는 역 선형 예측 코딩 (LPC) 을 수행하여 상기 복원 신호를 생성하는 수단을 더 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 장치. - 제 54 항에 있어서,
상기 피변조 신호에 대해 2 차 또는 2 차보다 높은 차수의 시그마-델타 복조를 수행하는 수단을 더 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 장치. - 제 54 항에 있어서,
상기 오버샘플링된 신호에 대해 저역 통과 필터링을 수행하여 저역 통과 필터링된 신호를 수행하는 수단; 및
상기 저역 통과 필터링된 신호를 다운샘플링하여 상기 피복조 신호를 생성하는 수단을 더 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 장치. - 제 54 항에 있어서,
상기 장치는 디지털-대-아날로그 (D-대-A) 컨버터를 포함하고,
상기 D-대-A 컨버터는 상기 피변조 신호를 수신하는 수단, 상기 시그마-델타 복조를 수행하는 수단, 상기 다운샘플링하는 수단, 상기 역 증폭을 수행하는 수단, 및 상기 역 예측 필터링을 수행하는 수단을 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 장치. - 제 54 항에 있어서,
상기 예측 이득을 시그널링하는 상기 피변조 신호를 전송한 디바이스로부터의 신호를 수신하는 수단; 및
상기 시그널링된 예측 이득에 기초하여 상기 예측 이득을 결정하는 수단을 더 포함하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하는 장치. - 프로세서로 하여금, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하게 하는 명령들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서,
상기 명령들은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금,
인핸스드 시그마-델타 변조를 이용하여 변조된 피변조 신호를 수신하게 하고;
상기 피변조 신호에 대해 시그마-델타 복조를 수행하여 피복조 신호를 생성하게 하고;
상기 피복조 신호를 다운샘플링 레이트에 따라 다운샘플링하여 다운샘플링 신호를 생성하게 하고;
결정된 예측 이득에 기초하여 상기 다운샘플링 신호에 대해 역 증폭을 수행하여 비증폭된 신호를 생성하게 하고;
상기 비증폭된 신호에 대해 역 예측 필터링을 수행하여 복원 신호를 생성하게 하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하게 하는 명령들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체. - 제 63 항에 있어서,
상기 명령들은, 추가로, 상기 프로세서로 하여금, 상기 비증폭된 신호에 대해 역 선형 예측 코딩 (LPC) 을 수행하여 상기 복원 신호를 생성하게 하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하게 하는 명령들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체. - 제 63 항에 있어서,
상기 명령들은, 추가로, 상기 프로세서로 하여금, 상기 비증폭된 신호에 대해 역 장기 예측 (LTP) 필터링을 수행하여 상기 복원 신호를 생성하게 하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하게 하는 명령들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체. - 제 63 항에 있어서,
상기 명령들은, 추가로, 상기 프로세서로 하여금, 상기 비증폭된 신호에 대해 역 장기 예측 (LTP) 필터링이 후속되는 역 선형 예측 코딩 (LPC) 을 수행하여 상기 복원 신호를 생성하게 하는, 인핸스드 시그마-델타 복조를 수행하게 하는 명령들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체. - 제 63 항에 있어서,
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