본 발명에 따른 사운드 신호의 대역폭 확장 장치에는, GMM트레이닝 및 HMM트레이닝 중의 적어도 하나에 따른 소정의 훈련정보가 저장되는 데이터베이스; 제 1 대역신호를 MDCT변화하는 MDCT변환부; 상기 MDCT변환부로부터 출력되는 MDCT계수로부터 상기 제 1 대역신호의 특징값을 추출하는 특징 추출부; 상기 MDCT변환부로부터 출력되는 제 1 대역신호의 MDCT계수로부터 제 2 대역신호를 위한 확장된 MDCT계수를 제공하는 확장부; 상기 특징값을 바탕으로 상기 데이터 베이스에서 저장되어 있는 정보를 참조하여, 상기 제 2 대역신호의 서브밴드 에너지를 추정하는 서브밴드 에너지 추정부; 상기 제 2 대역신호를 위한 확장된 MDCT계수와, 추정되는 상기 제 2 대역신호의 서브밴드 에너지를 이용하여 추정 제 2 대역신호의 MDCT계수를 제공하는 제 2 대역신호 발생부; 상기 추정 제 2 대역신호의 MDCT계수를 역 MDCT변환하여 추정 제 2 대역신호를 제공하는 역 MDCT변환부; 상기 추정 제 2 대역신호와 상기 제 1 대역신호를 합성하여 제 3 대역신호를 획득하는 합성부가 포함된다. 본 발명에 따르면, 인터넷 통신망이 열화된 상태에서 추가 비트없이 고 품질의 통화 서비스를 구현할 수 있고, 특히, 무선 인터넷과 같이 단말기의 이동이 잦은 경우에도 고 품질의 통화 서비스를 구현할 수 있다.