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特表2024-519721マルチパスチャネルベースの無線周波数ベースのセンシング

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-05-21

(54)【発明の名称】マルチパスチャネルベースの無線周波数ベースのセンシング

(51)【国際特許分類】

G01V 3/12 20060101AFI20240514BHJP

G01S 13/04 20060101ALI20240514BHJP

【ＦＩ】

G01V3/12 A

G01S13/04

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023568065

(86)(22)【出願日】2022-04-25

(85)【翻訳文提出日】2023-12-27

(86)【国際出願番号】 EP2022060802

(87)【国際公開番号】W WO2022233614

(87)【国際公開日】2022-11-10

(31)【優先権主張番号】63/183,186

(32)【優先日】2021-05-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】21174027.9

(32)【優先日】2021-05-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】516043960

【氏名又は名称】シグニファイホールディングビーヴィ

【氏名又は名称原語表記】ＳＩＧＮＩＦＹＨＯＬＤＩＮＧＢ．Ｖ．

【住所又は居所原語表記】ＨｉｇｈＴｅｃｈＣａｍｐｕｓ４８，５６５６ＡＥＥｉｎｄｈｏｖｅｎ，ＴｈｅＮｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ

(74)【代理人】

【識別番号】100163821

【弁理士】

【氏名又は名称】柴田沙希子

(72)【発明者】

【氏名】ダイクスラーペーター

(72)【発明者】

【氏名】クラインツヒューゴホセ

(72)【発明者】

【氏名】ヴァンデルメルヴェヤコ

【テーマコード（参考）】

2G105

5J070

【Ｆターム（参考）】

2G105AA01

2G105BB14

2G105CC01

2G105DD04

2G105EE02

2G105GG01

2G105HH01

2G105KK06

5J070AB01

5J070AB19

5J070AB24

5J070AE09

5J070AF01

5J070AH33

5J070AH50

5J070AK22

5J070AL01

(57)【要約】

本発明は、第１のノード（１０）及びＲＦ信号ディフューザ（４０）を含むＲＦシステム（１００）に関する。第１のノード（１０）は、ＲＦ信号（３０）を送信するように構成される。ＲＦ信号ディフューザ（４０）は、ＲＦ信号（３０）に基づいてマルチパスチャネルのための追加のパス（３８）を生成するために複数の方向にＲＦ信号（３０）を反射するように構成される。ＲＦ信号ディフューザ（４０）及び第１のノード（１０）は、互いに距離（５０）をおいて配置され、マルチパスチャネルの追加のパス（３８）のうちの少なくとも１つの追加のパスが、センシングエリア（６０）においてＲＦベースのセンシングを行うために十分な送信パワーを有するように構成される。ＲＦシステム（１００）は、追加のパス（３８）のうちの少なくとも前記１つの追加のパスを含むマルチパスチャネルの少なくとも２つのパス（３６、３８）に基づいてＲＦベースのセンシングを行うように構成される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

センシングエリアにおいて無線周波数ベースのセンシングを行うように構成される無線周波数システムであって、当該無線周波数システムは、
無線周波数信号を送信するように構成される第１のノードと、
前記無線周波数信号に基づいてマルチパスチャネルのための追加のパスを生成するために複数の方向に前記無線周波数信号を反射するように構成される無線周波数信号ディフューザと、
を含み、
前記無線周波数信号ディフューザ及び前記第１のノードは、当該無線周波数システムにおいて互いに距離をおいて配置され、前記マルチパスチャネルの前記追加のパスのうちの少なくとも１つの追加のパスが、前記センシングエリアにおいて無線周波数ベースのセンシングを行うために十分な送信パワーを有するように構成され、
当該無線周波数システムは、前記追加のパスのうちの少なくとも前記１つの追加のパスを含む前記マルチパスチャネルの少なくとも２つのパスに基づいて無線周波数ベースのセンシングを行うように構成され、
当該無線周波数システムは、無線周波数ベースのセンシングを行うように構成される第２のノードを含み、前記第２のノードは、前記無線周波数信号ディフューザを含み、前記ノードの各々は、前記無線周波数信号に基づいて前記マルチパスチャネルのためのさらなる追加のパスを生成するために複数の方向に前記無線周波数信号を反射するように構成される無線周波数信号ディフューザを含む、無線周波数システム。

【請求項2】

前記第１のノードは、前記マルチパスチャネルの前記追加のパスのうちの前記少なくとも１つの追加のパスが、無線周波数ベースのセンシングを行うために十分な送信パワーを有するように、前記無線周波数信号ディフューザと前記第１のノードとの間の前記距離に基づいて選択される送信パワーで前記無線周波数信号を送信するように構成される、請求項１に記載の無線周波数システム。

【請求項3】

前記第１のノードは、前記無線周波数信号ディフューザの方向に前記無線周波数信号を指向性送信するように構成される、請求項１又は２に記載の無線周波数システム。

【請求項4】

前記無線周波数信号ディフューザは、前記センシングエリアの三次元モデルに基づいて前記センシングエリアにおける前記追加のパスの分布を最適化するように適合されるカスタマイズされた形状を有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の無線周波数システム。

【請求項5】

前記無線周波数信号ディフューザは、前記無線周波数信号を反射するように構成される複数の反射要素を含み、前記反射要素の各々は、無線周波数ベースのセンシングを行うために使用される前記無線周波数信号の波長に適合されるサイズを有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の無線周波数システム。

【請求項6】

前記反射要素の数、前記反射要素のサイズ、前記反射要素の材料、前記反射要素の空間的向き、又はこれらの任意の組み合わせは、前記距離、前記無線周波数信号ディフューザと前記第１のノードとの間の送信角度、又は前記距離及び前記送信角度に依存する、請求項５に記載の無線周波数システム。

【請求項7】

当該無線周波数システムは、予め定義されたチャープを含む前記無線周波数信号に基づいて無線周波数ベースのセンシングを行うように構成される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の無線周波数システム。

【請求項8】

前記無線周波数信号ディフューザは、第１の波長の無線周波数信号を反射する及び第２の波長の無線周波数信号を吸収するように構成される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の無線周波数システム。

【請求項9】

当該無線周波数システムの前記ノードは、それぞれの最近傍ノードに対して所定の距離を有する規則的なグリッドに配置される、請求項１に記載の無線周波数システム。

【請求項10】

センシングエリアにおいて無線周波数ベースのセンシングを行うための無線周波数システムを動作させる方法であって、当該方法は、
無線周波数信号を送信するように構成される第１のノードを配置するステップと、
前記第１のノードに対して距離をおいて、前記無線周波数信号に基づいてマルチパスチャネルのための追加のパスを生成するために複数の方向に前記無線周波数信号を反射するように構成される無線周波数信号ディフューザを配置する、及び、前記マルチパスチャネルの前記追加のパスのうちの少なくとも１つの追加のパスが、前記センシングエリアにおいて無線周波数ベースのセンシングを行うために十分な送信パワーを有するように、前記無線周波数信号ディフューザ及び前記第１のノードを構成するステップと、
前記追加のパスのうちの少なくとも前記１つの追加のパスを含む前記マルチパスチャネルの少なくとも２つのパスに基づいて前記無線周波数システムによって無線周波数ベースのセンシングを行うステップと、
を含み、
前記無線周波数システムは、無線周波数ベースのセンシングを行うように構成される第２のノードを含み、前記第２のノードは、前記無線周波数信号ディフューザを含み、前記ノードの各々は、前記無線周波数信号に基づいて前記マルチパスチャネルのためのさらなる追加のパスを生成するために複数の方向に前記無線周波数信号を反射するように構成される無線周波数信号ディフューザを含む、方法。

【請求項11】

当該方法は、
前記マルチパスチャネルの前記追加のパスのうちの前記少なくとも１つの追加のパスが、無線周波数ベースのセンシングを行うために十分な送信パワーを有するように、前記無線周波数信号ディフューザと前記第１のノードとの間の前記距離に基づいて前記無線周波数信号の送信パワーを選択するステップ、
前記マルチパスチャネルの前記追加のパスのうちの前記少なくとも１つの追加のパスが、無線周波数ベースのセンシングを行うために十分な送信パワーを有するように、前記無線周波数信号ディフューザと前記第１のノードとの間の前記距離に基づいて選択される送信パワーで前記無線周波数信号を送信するステップ、
前記無線周波数信号ディフューザの方向に前記第１のノードによって前記無線周波数信号を指向性送信するステップ、
前記センシングエリアの三次元モデルに基づいて前記センシングエリアにおける前記追加のパスの分布を最適化するように適合されるカスタマイズされた形状を前記無線周波数信号ディフューザが備えるステップ、
前記無線周波数信号を反射するように構成される複数の反射要素を前記無線周波数信号ディフューザが備えるステップ、
前記反射要素の各々が、無線周波数ベースのセンシングを行うために使用される前記無線周波数信号の波長に適合されるサイズを有するステップ、
前記距離、前記無線周波数信号ディフューザと前記第１のノードとの間の送信角度、又は前記距離及び前記送信角度に基づく前記反射要素の数、前記反射要素のサイズ、前記反射要素の材料、前記反射要素の空間的向き、又はこれらの任意の組み合わせを前記無線周波数信号ディフューザが備えるステップ、
チャープを含む予め定義された無線周波数信号に基づいて無線周波数ベースのセンシングを行うステップ、
第１の波長の無線周波数信号を反射する及び第２の波長の無線周波数信号を吸収するように前記無線周波数信号ディフューザを構成するステップ、
無線周波数ベースのセンシングを行うように構成される第２のノードが前記無線周波数信号ディフューザを備えるステップ、
それぞれの最近傍ノードに対して所定の距離を有する規則的なグリッドに前記無線周波数システムの前記ノードを配置するステップ、及び
前記無線周波数信号に基づいて前記マルチパスチャネルのためのさらなる追加のパスを生成するために複数の方向に前記無線周波数信号を反射するように構成される無線周波数信号ディフューザを前記ノードの各々が備えるステップ、
のうちの１つ以上を含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

センシングエリアにおいて無線周波数ベースのセンシングを行うためのコンピュータプログラムであって、当該コンピュータプログラムは、当該コンピュータプログラムがプロセッサで実行された場合、前記プロセッサに請求項１０又は１１に記載の方法を実行させるためのプログラムコード手段を含む、コンピュータプログラム。

【請求項13】

請求項１２に記載のコンピュータプログラムを記憶しているコンピュータ可読媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＲＦベースのセンシングを行うための無線周波数（ＲＦ:radio frequency）システム、対応する方法、及び対応するコンピュータプログラムプロダクトに関する。とりわけ、本発明は、マルチパスチャネルに基づいてＲＦベースのセンシングを行うことに関する。

【背景技術】

【0002】

ＵＳ２０１９／０１７８９８０Ａ１は、リアルタイムでバイタルサインを検出及び監視するための方法、装置及びシステムを示している。一例において、現場における繰返し運動を監視するためのシステムが開示されている。システムは、トランスミッタ、レシーバ、及び繰返し運動モニタを含む。トランスミッタは、現場における第１の位置に位置し、現場における物体の繰返し運動によって影響を受けるワイヤレスマルチパスチャネルを介してワイヤレス信号を送信するように構成される。トランスミッタは、各々が異なる方向を指す複数のビームを形成することができるマルチアンテナアレイを介してワイヤレス信号を送信することができる。レシーバは、現場における第２の位置に位置し、現場における物体の繰返し運動によって影響を受けるワイヤレスマルチパスチャネルを介してワイヤレス信号を受信し、ワイヤレス信号に基づいてワイヤレスマルチパスチャネルのチャネル情報（ＣＩ：channel information）の時系列を得るように構成される。

【0003】

ＨｕＪｉｎｇｚｈｉらは、人間の姿勢認識のための無線周波数（ＲＦ）センシング技術を開示している。従来のＲＦセンシング技術は、人間の姿勢に関する多次元情報を伝えるための送信チャネルの数を制限する、それらの無線環境の制約を受ける。受動的に環境に適応するのではなく、ＨｕＪｉｎｇｚｈｉらにおいては、再構成可能なインテリジェントサーフェス（ＲＩＳ：reconfigurable intelligent surface)に基づく姿勢認識のためのＲＦセンシングシステムが設計されている。提案システムは、望ましい伝搬特性及びそれぞれ異なる送信チャネルを提供するために能動的に環境をカスタマイズすることができる。しかしながら、高い認識精度を達成するには、ＲＩＳ構成の最適化を必要とし、これは困難な問題である。この課題に取り組むために、最適化問題が定式化され、これを２つの部分問題に分解し、これらを解くアルゴリズムを提案する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、マルチパスチャネルに基づくＲＦベースのセンシングの向上を可能にするＲＦシステム、方法、コンピュータプログラムプロダクト、及びコンピュータ可読媒体を提供することであるといえる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の第１の態様において、センシングエリアにおいてＲＦベースのセンシングを行うためのＲＦシステムが提供される。ＲＦシステムは、第１のノード及びＲＦ信号ディフューザ(RF signal diffuser)を含む。第１のノードは、ＲＦ信号を送信するように構成される。ＲＦ信号ディフューザは、ＲＦ信号に基づいてマルチパスチャネルのための追加のパスを生成するために複数の方向にＲＦ信号を反射するように構成される。ＲＦ信号ディフューザ及び第１のノードは、ＲＦシステムにおいて互いに距離をおいて配置され、マルチパスチャネルの追加のパスのうちの少なくとも１つの追加のパスが、センシングエリアにおいてＲＦベースのセンシングを行うために十分な送信パワーを有するように構成される。ＲＦシステムは、追加のパスのうちの少なくとも前記１つの追加のパスを含むマルチパスチャネルの少なくとも２つのパスに基づいてＲＦベースのセンシングを行うように構成される。

【0006】

ＲＦ信号ディフューザは複数の方向にＲＦ信号を反射するので、パスの数が、追加のパスを生成することによって増加される。ワイヤレスエネルギは、追加のパス間で本質的に均一に分散されてもよい。言い換えれば、ＲＦシステムは、向上したＲＦベースのセンシングのために均等にバランスのとれたワイヤレスマルチパスチャネルを提供してもよい。これは、センシングエリア全体にわたるパス又は入射波の３次元的に分布するセットが確保され得るので、センシングエリア全体にわたる均一な性能を可能にする。とりわけ、これは、センシングエリアにおける死角の数を減らすことによってＲＦベースのセンシングカバレッジを向上させることを可能にし、センシングエリアの異なるサブエリアにわたる占有検出の一貫性を向上させる。パスの数が増加されるので、各個々のパスの寄与は減らされてもよく、これにより、例えば、ＲＦベースのセンシング占有検出アルゴリズム等、ＲＦベースのセンシングアルゴリズムによって実行される、ＲＦベースのセンシングをゆがめる(skew)又は過度に偏らせる(overly bias)パスが少なくなる又はなくなる。

【0007】

さらに、バイタルサイン検出、例えば、呼吸数検出又は心拍数検出等の価値の高い機能が可能にされてもよく又は向上されてもよい。ＲＦ信号ディフューザを使用することにより、空間的な豊かさ(spatial richness)が、センシングエリアのレベルにおいて強化及び／又は微調整されてもよい。

【0008】

ＲＦ信号ディフューザは、マルチパスチャネルのための追加のパスを生成するために複数の方向にＲＦ信号を反射するので、第１のノードは、マルチパスチャネルに基づくＲＦベースのセンシングを行うことができる一方、それぞれ無指向性又は等方的に送信する代わりに、ＲＦ信号ディフューザに方向付けられる単一のビームを送信することができる。言い換えれば、第１のノードは、マルチパスチャネルのパスを生成するためにマルチアンテナアレイによってＲＦ信号を送信する必要がない。マルチアンテナアレイによってＲＦ信号を送信することと比較して、より単純な又は少なくとも代替的な構造が、マルチパスチャネルのためのパスを生成するために設けられてもよい。

【0009】

ＲＦ信号ディフューザは、ＲＦ信号に基づいてマルチパスチャネルのための追加のパスを生成するためにセンシングエリア内の複数の所定の方向にＲＦ信号を反射するように構成されてもよい。これは、ＲＦ信号がＲＦ信号ディフューザによって反射されるセンシングエリアの所定のサブエリアにおける検出性能を向上させることを可能にし得る。

【0010】

ＲＦ信号ディフューザは、ＲＦ信号を送信するように構成される第１のノードのファーフィールド(far-field)に配置されてもよい。例えば、ＲＦ信号ディフューザと第１のノードとの間の距離は、ＲＦ信号ディフューザが第１のノードのファーフィールドに配置されるように選択されてもよい。距離は、例えば、第１のノードのアンテナからＲＦ信号ディフューザの表面までの距離を称してもよい。代替的に、距離は、例えば、これらが規則的なグリッドに配置される場合、第１のノードの中心とＲＦ信号ディフューザの中心との間の距離を称してもよい。

【0011】

ＲＦシステムは、ＲＦベースのセンシングを行うために、複数のノード、例えば、ＲＦ信号を送信するための第１のノード及びＲＦ信号を受信するための受信ノードを含んでもよい。

【0012】

ＲＦベースのセンシングは、センシングエリア、すなわち、建物内の部屋、建物、又は任意の他の空間等、特定の空間又は特定のボリューム(volume)で起こる様々なセンシングイベントの検出を可能にする。センシングアルゴリズム又はセンシング分析アルゴリズムは、センシングエリア内の、物体又はユーザ等、有体物がＲＦ信号にどのように影響を与えるかを検出及び分析してもよい。ＲＦ信号は、ＲＦベースのセンシングを行うために特別に適合されるＲＦセンシングメッセージ、すなわち、ノード間のデータ交換又は通信のための情報を含まず、ＲＦベースのセンシングを行うためだけのＲＦメッセージ等、ＲＦメッセージを送信するために使用される。ＲＦベースのセンシングは、家庭、オフィス等におけるユーザアクティビティ等、センシングイベントを検出及び分類するための手段として使用されてもよい。例えば、スマートライトの形態のノードによって送信及び受信される、ＷｉＦｉ（登録商標）ＲＦベースのセンシングメッセージ等、ＲＦベースのセンシングメッセージに基づいて、ＲＦベースのセンシングは、室内のモーション(motion)を判断し、ライトを自動的にオン又はオフにしてもよく、ＷｉＦｉ（登録商標）ルータの形態のノードは、人の呼吸数等を推定してもよい。

【0013】

ＲＦベースのセンシングの基本原理は、空間におけるＲＦ信号の歪みが、ＲＦ信号の周波数だけでなく、当該空間における有体物、例えば、移動物体の関数でもあるということである。ＲＦ信号又は無線波はそれぞれ電磁放射によって伝播され、反射、屈折、回折、吸収、偏波、及び散乱によって環境と相互作用する(interact)。ワイヤレス減衰は、ＲＦベースのセンシングアプリケーションで使用される典型的な周波数範囲内で異なる材料によって異なる。それゆえ、センシングエリアの特性、例えば、部屋の構造形式(construction form)、空間的配置(spatial arrangement)、センシングエリアに存在する各材料タイプの積分表面積(integral-surface-area)は、センシングエリアのＲＦマルチパス信号特性に影響を与える可能性がある。とりわけ、ＲＦ信号ディフューザがＲＦシステムに配置されるので、追加のパスが、マルチパスチャネルのために生成される。

【0014】

ＲＦベースのセンシングを行うために、あるノード、すなわち、第１のノードは、受信ノードとして機能する別のノードにＲＦ信号を送信する送信ノードとして機能する。受信されたＲＦ信号は分析されてもよい。ＲＦ信号が、ノード間のそれらのパス又は送信パス上でそれぞれ１つ以上の有体物、例えば、物体又は人と相互作用する場合、ＲＦ信号は、散乱、吸収、反射、又はこれらの任意の組み合わせ等、外乱を受ける。ＲＦ信号のこれらの外乱(disturbance)は分析され、ＲＦベースのセンシングを行うために使用されることができる。外乱を受けた及び／又は反射されたＲＦ信号は、誘電率(electrical permittivity)及び磁化率(magnetic susceptibility)の実部及び虚部等、信号パラメータに基づくＲＦベースのセンシングフィンガープリント(RF-based sensing fingerprint)を含むことができる。

【0015】

ＲＦ信号は第１のノードから有体物へ進み、外乱を受け、受信ノードへ反射されてもよい。これらのパスは、以下ではオリジナルの(original)パスと称される。さらに、ＲＦ信号は、有体物と相互作用する、すなわち、有体物によって外乱を受け、受信ノードへ反射される前にＲＦ信号ディフューザで反射されてもよい。これらのパスは、ＲＦ信号ディフューザによって生成される追加の(additional)パスである。追加のパスを加えることは、ＲＦ信号を介して第１のノードによって送信される情報が、ＲＦ信号を受信する受信ノードによって正しく受信される確率、すなわち、情報送信の確率を高めることを可能にする。例えば、追加のパスが使用される場合、ブロッケージ(blockage)のリスクが低減される。

【0016】

送信パワーは、第１のノードによってＲＦ信号を送信するために使用されるパワー量(amount of power)に相当する。より高い送信パワーは、情報送信の確率を高めることを可能にする。例えば、受信ノードによって受信されるＲＦ信号が、受信ノードが受けるセンシングエリア内のノイズレベル以下であるような送信パワーでＲＦ信号が送信される場合、情報は、ノイズに起因して失われる可能性がある。第１のノードによるＲＦ信号の送信パワーを増加させることは、ノイジーな環境(noisy environment)でも情報を受信することを可能にし得る。

【0017】

第１のノードは、少なくとも１つのオリジナルのパス、すなわち、ＲＦ信号ディフューザによって生成されない少なくとも１つのパス、及び、ＲＦ信号ディフューザによって生成されるマルチパスチャネルの１つの追加のパスが、ＲＦベースのセンシングを行うために十分な送信パワーを有するような送信パワーでＲＦ信号を送信するように構成されてもよい。

【0018】

第１のノードは、マルチパスチャネルの追加のパスのうちの少なくとも１つの追加のパスが、ＲＦベースのセンシングを行うために、例えば、目標とするセンシング機能(targeted sensing function)及び／又は目標とする信頼レベル(targeted confidence level)のために十分な送信パワーを有するように、ＲＦ信号ディフューザと第１のノードとの間の距離に基づいて選択される送信パワーでＲＦ信号を送信するように構成されてもよい。これは、ＲＦ信号がＲＦベースのセンシングを行うために十分な送信パワーを有する最大パス長(maximum path length)を増加させることを可能にし得、最大パス長は、ＲＦ信号を送信するノードとＲＦベースのセンシングを行うためにＲＦ信号を受信するノードとの間に延びる。

【0019】

例えば、ノードは、送信パワーを増加させ得るＺｉｇＢｅｅ（登録商標）又はＷｉＦｉ（登録商標）ラジオ(radio)を含んでもよい。また、送信パワーは、ＲＦベースのセンシングを行うために使用される通信技術、例えば、波長に基づいて増加されてもよい。例えば、６０ＧＨｚＷｉＦｉ（登録商標）の場合、送信ノードと受信ノードとの間の情報伝送を確保するために６０ＧＨｚＷｉＦｉ（登録商標）ではより高い送信パワーが必要とされるように、空気中の６０ＧＨｚＷｉＦｉ（登録商標）信号の吸収が２．４ＧＨｚＷｉＦｉ（登録商標）信号よりも強いので、２．４ＧＨｚＷｉＦｉ（登録商標）よりも高い送信パワーが適用されてもよい。

【0020】

第１のノードは、ＲＦ信号を指向性(directionally)又は無指向性(omnidirectionally)送信するように構成されてもよい。第１のノードによってＲＦ信号をそれぞれ無指向性、又は等方的に(isotropically)送信することは、ＲＦ信号がＲＦ信号ディフューザで反射される前に異なるパス間で送信パワーを分割することに起因して各パスの送信パワーを減らす。これは、様々なパスが、例えば、ＲＦ信号がパスを介して正しく受信されることができないように、送信パワーがノイズレベルを下回るので、ＲＦベースのセンシングを行うために不十分な送信パワーを有することになる可能性がある。

【0021】

第１のノードは、ＲＦ信号ディフューザの方向にＲＦ信号を指向性送信するように構成されてもよい。これは、センシングエリアにおけるパスの数を制限することを可能にし、それぞれ異なるＲＦチャネル又はワイヤレスチャネル間の干渉を低減することを可能にし得る。さらに、情報伝送の確率を高めることを可能にする。第１のノードは、ＲＦ信号ディフューザの方向にＲＦ信号を指向性送信するためにＲＦ信号をビームフォーミングするように構成されてもよい。第１のノードは、例えば、ＲＦ信号ディフューザの方向にＲＦ信号を指向性送信するために、ＲＦ信号ディフューザに方向付けられる単一のビームでＲＦ信号を発するように、又は、ＲＦ信号ディフューザと同一の平面内にＲＦ信号を発するように構成されてもよい。ＲＦ信号が平面内に発せられる場合、２つ以上のビームが平面内に発せられてもよい。例えば、第１のノード及びＲＦ信号ディフューザは、部屋の天井に配置されてもよい。この場合、平面は、例えば、天井面であってもよい。

【0022】

第１のノードは、ＲＦセンシングメッセージを含むＲＦ信号を送信するように構成されてもよい。

【0023】

ＲＦ信号ディフューザは、所定のサイズ、所定の形状、又は所定の材料組成を有してもよい。所定のサイズ、所定の形状、及び所定の材料組成は、例えば、ＲＦシステムによってＲＦベースのセンシングが行われるべきであるセンシングエリアに適合される、所定の方向にＲＦ信号を反射するために最適化されてもよい。これは、追加のパスを生成するためのＲＦ信号ディフューザのシンプルな構造を提供することを可能にし得る。

【0024】

ＲＦ信号ディフューザは、例えば、ＲＦシステムのノードのうちの１つのノードのハウジングの一部を形成してもよい。ＲＦ信号ディフューザは、例えば、ノードのハウジングの外面の一部として形成されてもよい。

【0025】

ＲＦ信号ディフューザは、ＲＦ信号を反射するための反射材料、例えば、金属を自身の表面に含んでもよい。反射材料は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）等、電磁材料であってもよい。ＲＦ信号ディフューザは、例えば、反射材料、例えば、金属でコーティングされてもよい。これは、ほぼ完全なＲＦ信号反射を可能にし得る。

【0026】

ＲＦ信号ディフューザは、センシングエリアの三次元（３Ｄ）モデルに基づいてセンシングエリアにおける追加のパスの分布を最適化するように適合されるカスタマイズされた形状を有してもよい。これは、センシングエリアにおけるＲＦベースのセンシング性能、例えば、検出性能を向上させることを可能にし得る。例えば、ＲＦ信号ディフューザのカスタマイズされた形状は、センシングエリアにおける追加のパスの分布がＲＦベースのセンシング性能、例えば、センシング分解能及び／又はセンシング感度を最適化するように適合されてもよい。死角の数が低減されてもよく、例えば、ＲＦベースのセンシング性能はセンシングエリア全体にわたって均等に分散されてもよく、又は特定の関心エリアのＲＦベースのセンシングカバレッジが改善されてもよい。例えば、センシングエリアが部屋である場合、必要とされるＲＦベースのセンシングカバレッジは、部屋の隅よりも、人が作業する部屋のテーブルにおいて高くてもよい。部屋のテーブルは、追加のＲＦベースのセンシングカバレッジを必要とする関心エリアであってもよい。ＲＦ信号ディフューザのカスタマイズされた形状は、追加のパスが関心エリアをカバーするように適合されてもよい。言い換えれば、追加のパスの分布は、より多くの追加のパスが関心エリアに方向付けられるようにＲＦ信号ディフューザのカスタマイズされた形状を適合させることによって最適化されてもよい。さらなる関心エリアとしては、例えば、呼吸数認識及び／又は睡眠モニタリング等のために、人が眠るベッドが挙げられ得る。

【0027】

カスタマイズされた形状は、ＲＦ信号ディフューザの表面を３Ｄプリントすることに基づいて提供されてもよい。ＲＦシステムは、例えば、ＲＦシステムが配置される、部屋等、センシングエリアのビルディングインフォメーションモデル（ＢＩＭ）に基づいて、センシングエリアにおける追加のパスの分布を最適化してもよい。これは、ＲＦベースのセンシング性能をさらに向上させることを可能にし得る。

【0028】

ＲＦシステムは、センシングエリアの３Ｄマップが提供されてもよい。センシングエリアの３Ｄマップは、例えば、ユーザのモバイルフォンで実行されるライダーセンシング(Lidar-sensing)を使用して生成されてもよい。ＲＦ信号ディフューザのカスタマイズされた形状は、センシングエリアの３Ｄマップに基づいて決定及び生成されてもよい。さらに、ＲＦ信号ディフューザの材料組成、位置、及び／又はサイズは、センシングエリアの３Ｄマップに基づいて選択されてもよい。これは、とりわけ関心エリアにおける、ＲＦベースのセンシング性能を向上させることを可能にし得る。とりわけ、追加のパスは、特定の関心エリアに対して選択的に追加されてもよい。言い換えれば、第１のノード及びＲＦ信号ディフューザは、センシング分解能及び／又はセンシング感度等、最適化されたＲＦベースのセンシング性能がＲＦベースのセンシングを行うために最も関心が高いセンシングエリアのサブエリアにおいて達成されるように、追加のパスが生成されるように配置及び構成されてもよい。

【0029】

ＲＦ信号ディフューザは、時変の(time-variant)追加のパスを提供するように構成されてもよい。例えば、ＲＦ信号ディフューザの形状が時変であってもよく、例えば、経時的に伸び縮みするものであってもよく、例えば、定期的に伸び縮みするものであってもよい。ＲＦ信号ディフューザは、例えば、定期的に膨らむ及び縮むバルーンであってもよく、又は斯かるバルーンを含んでもよい。追加的に、又は代替的に、ＲＦ信号ディフューザは、時変の追加のパスを生成するために軸に沿って回転されてもよい。これは、ＲＦ信号が経時的に異なる方向に反射されるので、センシングエリアのカバレッジを向上させることを可能にし得る。ＲＦ信号ディフューザが、例えば、１分間に１回全回転するように回転する場合、ＲＦ信号は、センシングエリアにわたり動的に反射される。ＲＦ信号ディフューザが第１の静止位置にある場合、センシングエリアの第１のサブエリアは、限定されたカバレッジを有する可能性があり、すなわち、第１のサブエリアは、死角になる可能性がある。ひとたびＲＦ信号ディフューザが回転を開始し、ＲＦ信号ディフューザの表面の角度が、例えば、連続的に、到来ＲＦ信号に対して変更されると、反射ＲＦ信号に基づいて生成される追加のパスは、相応にセンシングエリア上を旋回する(swivel)ことになる。これは、例えば、１秒のタイムフレーム内で少なくとも１０ｍｓの間、以前の死角がＲＦベースのセンシングによってカバーされるようにすることを可能にし得る。ＲＦ信号ディフューザを回転させることは、経時的にセンシングエリアにおいて複数の部分的にオーバーラップする測定を行うことに相当する。ＲＦ信号ディフューザの形状及び到来ＲＦ信号に対する経時的な形状の適応は、センシングエリアにおけるセンシングカバレッジを最適化するために最適化されてもよい。例えば、伸縮速度又は回転速度等、到来ＲＦ信号に対して経時的に形状を適応させるパラメータが相応に適応されてもよい。

【0030】

ＲＦ信号ディフューザは、ＲＦ信号を反射するように構成される複数の反射要素を含んでもよい。反射要素の各々は、ＲＦベースのセンシングを行うために使用されるＲＦ信号の波長に適合されるサイズを有してもよい。これは、ワイヤレスエネルギが、マルチパスチャネルのパス間でより均一に分散されることを可能にする。反射要素のサイズは、例えば、ＲＦベースのセンシングを行うために使用されるＲＦ信号の波長の０．０５倍と０．２倍の間、例えば、０．１倍と０．２倍の間であってもよい。これは、（複数の）ＲＦ信号のパスの位相歪みを回避することを可能にする。反射要素が入射ＲＦ信号の波長に匹敵する又はそれよりも大きい場合、波の変化が生じる可能性がある。反射要素のサイズは、例えば、１２ｃｍの波長を有する、２．４ＧＨｚのＷｉＦｉ（登録商標）の形式のＲＦ信号の場合、１ｃｍ～２ｃｍであってもよい。

【0031】

反射要素の１つ以上は、時変の追加のパスを提供するように構成されてもよい。例えば、反射要素の１つ以上は、ＲＦ信号ディフューザ、例えば、ＲＦ信号ディフューザの表面上の形状又は向きを経時的に適応させてもよい。例えば、反射要素の１つ以上の形状は、例えば、圧電効果に基づいて、凸状と凹状の間で適合されてもよい。反射要素のうちの１つ以上の反射要素の向きは、例えば、ＲＦ信号ディフューザの表面上で反射要素の１つ以上を回転させることによって適合されてもよい。例えば、反射要素の１つ以上は、垂直に向くのと水平に向くのとで向きを変えてもよい。反射要素のうちの１つ以上の反射要素の形状又は向きは、例えば、所定のルールに従って、例えば、定期的に適合されてもよい。反射要素は、それらの形状又は向きを互いに独立して、又は協調して適合させてもよく、例えば、すべての反射要素又は反射要素のグループがそれらの形状又は向きを経時的に適合させてもよい。

【0032】

ＲＦ信号ディフューザは、例えば、２０面体形状、例えば、２０面体の表面に６４個の反射要素が配置される正２０面体形状を有してもよい。これは、１５～１００個のパスが、ＲＦベースのセンシングを行うために受信ノードによって受信されることを可能にする。言い換えれば、この場合、１５～１００個のパスがＲＦベースのセンシングに寄与してもよい。

【0033】

また、ＲＦ信号ディフューザは、例えば、ヒートシンク、反射要素を備えるダウンライトのトリムリング、又は埋め込み型ダウンライトの特別なバネ構造の形態を有してもよい。ヒートシンクは、例えば、ディフューザ構造として機能し得る、頑丈な３Ｄ金属表面を含む、例えば、特別に設計されたサーマルＬＥＤヒートシンクであってもよい。ＲＦシステムが建物の部屋の形態のセンシングエリアに配置され、ヒートシンクの形態のＲＦ信号ディフューザが受信ノードの周りに配置される場合、ヒートシンクは、例えば、天井ではなく床に向かって露出されるように設計されてもよい。これは、第１のノードによって送信されるＲＦ信号がマルチパスチャネルのための追加のパスを生成するためにＲＦ信号ディフューザによって反射される際に室内の物体によって反射されるＲＦ信号を受信することができるように、ＲＦ信号を受信するために使用される受信ノードのアンテナを床へと露出させることを可能にする。

【0034】

代替的に、例えば、ＲＦ信号ディフューザの反射要素がダウンライトのトリムリングに配置される場合のように、受信ノードのアンテナ及びＲＦ信号ディフューザは、わずかに異なる位置に配置されてもよい。ＲＦ信号ディフューザは、例えば、アンテナから数ｃｍ離れて、配置されてもよい。これは、マルチパスチャネルのための追加のパスが生成されることができる一方、ＲＦ信号がアンテナによって受信され得るようにすることを可能にする。

【0035】

さらに代替的に、ＲＦ信号ディフューザは、第１のノードの位置と受信ノードの位置との間に配置されてもよい。例えば、ＲＦ信号ディフューザは、ディスコボール状の形状、すなわち、反射要素が例えば均等に分布している球状の表面を有してもよい。ディスコボール状の形状を有するＲＦ信号ディフューザは、時変の追加のパスを生成するために、軸、例えば、軸方向の軸に沿って回転するように構成されてもよい。これは、ＲＦベースのセンシングをさらに向上させることを可能にし得る。とりわけ、センシングエリアのカバレッジが改善されてもよい。

【0036】

また、ディスコボール状の形状を有するＲＦ信号ディフューザは、受信ノードに含まれてもよく、例えば、受信ノードの周りに若しくは受信ノードの一部として配置されてもよい。この場合、球状の表面は、ＲＦ信号を反射するための反射要素を有するエリアと、ＲＦ信号がＲＦ信号ディフューザの内側に配置される受信ノードのアンテナに到達することを可能にするための反射要素を有さないエリアとを含んでもよい。代替的に、受信ノードのアンテナは、ディスコボール状のＲＦ信号ディフューザの外側に配置されてもよい。

【0037】

さらに、他の実施形態において、ＲＦ信号ディフューザは、別の形状、例えば、ＲＦ信号が第１の方向でＲＦ信号ディフューザに入り、１つ以上の他の方向でＲＦ信号ディフューザを出る、放物面鏡状の形状を有してもよい。これは、ＲＦベースのセンシングカバレッジが死角又は関心エリアに対して改善されるように、とりわけＲＦ信号ディフューザの形状をセンシングエリアに適合させることによって、追加のパスの生成を向上させることを可能にし得る。

【0038】

ＲＦ信号ディフューザの形状は、ＲＦ信号ディフューザと第１のノードとの間の距離に依存してもよい。代替的に、又は追加的に、ＲＦ信号ディフューザの形状は、ＲＦシステムのノードの空間的配置に依存してもよい。代替的に、又は追加的に、ＲＦ信号ディフューザの形状は、第１のノードによって送信されるＲＦ信号の指向性に依存してもよい。また、ＲＦ信号ディフューザの形状は、ＲＦ信号を受信する受信ノードの指向性に依存してもよい。受信ノードの指向性は、ＲＦ信号を受信する受信アンテナの指向性に関連してもよい。

【0039】

ＲＦ信号ディフューザは、例えば、部屋の天井に配置されてもよい。第１のノードは、例えば、ファーフィールドに、ＲＦ信号ディフューザの下方に垂直方向に距離をおいて天井に配置される、吊り下げ照明器具の形態で提供されてもよい。ＲＦ信号は、第１のノードによって垂直方向にＲＦ信号ディフューザに送信されてもよい。

【0040】

ＲＦ信号ディフューザは、第１のノードまでの特定の距離に対して最適化されてもよく、相応に第１のノードから特定の距離に配置されてもよい。ＲＦ信号ディフューザは、最適化された反射エリアを有してもよく、及び／又は、受信ノードは、最適化されたアンテナ有効エリアを有してもよい。例えば、ＲＦ信号ディフューザは、ＲＦシステムにおけるノード及びＲＦ信号ディフューザの空間的配置に応じて最適化されてもよい。これは、いくつかの明確に定義されたノード間の標準間隔しか使用しない、すなわち、ノード間の所定の距離を有する、オフィス及び駐車場等のプロフェッショナル環境においてとりわけ有益であり得る。ノード間の所定の距離は、例えば、送信ノードの送信アンテナと受信ノードの受信アンテナとの間の距離に対応してもよい。これは、ＲＦシステムにおけるノード及びＲＦ信号ディフューザの空間的配置に応じて最適化される異なるＲＦ信号ディフューザの数を制限することを可能にし得る。ＲＦ信号ディフューザは、センシングエリアのＢＩＭモデルに基づいて構成されてもよい。例えば、ＲＦ信号ディフューザの形状、並びに、ＲＦ信号ディフューザ及び／又はＲＦシステムのノードの配置は、部屋等、センシングエリアのＢＩＭモデルに基づいて最適化されてもよい。

【0041】

反射要素の数、反射要素のサイズ、反射要素の材料、反射要素の空間的向き、又はこれらの任意の組み合わせは、ＲＦ信号ディフューザと第１のノードとの間の距離、送信角度、又は距離及び送信角度に依存してもよい。

【0042】

送信角度は、ＲＦ信号ディフューザの向きに対するＲＦ信号ディフューザに到着するＲＦ信号の空間的向き(spatial orientation)に関連する。言い換えれば、送信角度は、ＲＦ信号ディフューザに対する第１のノードによって送信されるＲＦ信号の指向性に相当する。例えば、ＲＦ信号ディフューザは、ＲＦ信号がＲＦ信号ディフューザの表面に対してグレージング角(grazing angle)を介して到達するように配向されてもよい。反射要素の空間的向きは、例えば、所定の方向への追加のパスの生成を改善するために相応に適合されてもよい。

【0043】

反射要素の数、反射要素のサイズ、反射要素の材料、反射要素の空間的向き、又はこれらの任意の組み合わせは、代替的に、又は追加的に、ＲＦシステムのノードの空間的配置に依存してもよい。反射要素の数、反射要素のサイズ、反射要素の材料、反射要素の空間的向き、又はこれらの任意の組み合わせは、代替的に、又は追加的に、ＲＦ信号を受信する受信ノードの指向性に依存してもよい。

【0044】

ＲＦシステムは、予め定義されたチャープ(chirp)を含むＲＦ信号に基づいてＲＦベースのセンシングを行うように構成されてもよい。これは、ＲＦベースのセンシングが、より低い信号レベルから、及び、ノイズが多い場合に、モーション情報を抽出することを可能にし得る感度の向上を可能にする。予め定義されたチャープを含むＲＦ信号に基づいてＲＦベースのセンシングを行うことは、ＲＦ信号ディフューザによってより広く拡散されることに起因してＲＦセンシング信号レベルが低下するＲＦ信号、例えば、空気中の酸素によって強く吸収される６０ＧＨｚＷｉＦｉ（登録商標）に対してとりわけ有益であり得る。

【0045】

ＲＦシステムは、ＲＦセンシングメッセージ等のデータを周波数変動するチャープとしてエンコードするためのチャープスペクトラム拡散（ＣＳＳ：Chirp Spread Spectrum）変調技術に基づいてＲＦ信号を変調するように構成されてもよい。ＲＦシステムは、受信ノードの２つの異なるアンテナによって同時に受信されるＲＦ信号の２つのパスの比を利用することによってＲＦベースのセンシングを行うように構成されてもよい。アンテナは同じクロックを共有してもよく、斯くして、同一のキャリア周波数オフセット（ＣＦＯ：carrier frequency offset）及び同一のサンプリング周波数オフセット（ＳＦＯ：sampling frequency offset）を有してもよい。斯くして、受信ノードの２つの異なるアンテナによって同時に受信されるＲＦ信号の２つのパスの比を利用することは、第１のノード及び受信ノードが時間同期されないことに起因して発生し得る、変動するランダムな周波数オフセットを除去することを可能にする。さらに、ＲＦ信号を反射する、人等、遠くの移動物体の場合、反射ＲＦ信号は弱くなり、ノイズに埋もれやすくなる。２つのパスの比は、ノイズを打ち消す、及び、遠くの物体の動きに対応する改善された変動パターンを示す比を得ることを可能にする。これは、ＲＦベースのセンシング範囲を増加させることを可能にし得る。２つのパスの比を利用することは、移動物体の距離及び方向を正確に追跡することを可能にし得る。

【0046】

ＲＦシステムは、ＲＦベースのセンシングを行うためにチャープを含むＲＦ信号内の直交性を利用するように構成されるＲＦセンシングアルゴリズムを含んでもよい。例えば、ＲＦシステムは、呼吸数認識のためにＲＦベースのセンシングを行うように構成されてもよい。ＲＦセンシングアルゴリズムは、相関を探すためにチャープを含むＲＦ信号内の直交性を利用し、これにより、そうでなければノイズによって抑制される呼吸運動によって引き起こされるＲＦ信号のパスを取得する(retrieve)ように構成されてもよい。これは、より長い距離にわたってＲＦベースのセンシングを行うことを可能にし得、壁を通してさえＲＦベースのセンシングを行うことを可能にし得る。さらに、より低い送信パワーのＲＦ信号が、ＲＦベースのセンシングを行うために使用されてもよい。

【0047】

ＲＦシステムは、チャープを含むＲＦ信号内の直交性を利用するように構成されるＲＦセンシングアルゴリズムを使用してＲＦベースのセンシングを行うように構成されてもよい。これは、提案されるＲＦ信号ディフューザが受信ノードに到着するＲＦセンシング信号の送信パワーを実質的に低下させる特定の場合にとりわけ有益であり得る。これは、受信ノードの感度を向上させることを可能にし、例えば、より低い送信パワーのＲＦ信号からモーション情報を抽出するためのＲＦベースのセンシングを可能にし得る。

【0048】

ＲＦシステムは、例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Ｆ．ＺｈａｎｇらによってＰｒｏｃ．ＡＣＭＩｎｔｅｒａｃｔ．Ｍｏｂ．ＷｅａｒａｂｌｅＵｂｉｑｕｉｔｏｕｓＴｅｃｈｎｏｌ．、Ｖｏｌ．４、Ｎｏ．２、Ａｒｔｉｃｌｅ６８に発表された「ＥｘｐｌｏｒｉｎｇＬｏＲａｆｏｒＬｏｎｇ－ｒａｎｇｅＴｈｒｏｕｇｈ－ｗａｌｌＳｅｎｓｉｎｇ」のセクション２に開示される、チャープベースのＬｏＲａ信号に基づいてＲＦベースのセンシングを行う方法に基づいてＲＦベースのセンシングを行うように構成されてもよい。

【0049】

ＲＦ信号ディフューザは、第１の波長のＲＦ信号を反射する及び第２の波長のＲＦ信号を吸収するように構成されてもよい。これは、ＲＦ信号ディフューザが、ＲＦ信号の特定の波長、斯くして、特定の通信技術、例えば、２．４ＧＨｚＷｉＦｉ（登録商標）又は６０ＧＨｚＷｉＦｉ(retrieve)に対して選択的であることを可能にする。これは、ＲＦ信号ディフューザが選択的でない通信技術のＲＦ信号によって提供されるノイズを抑制する一方、ＲＦ信号ディフューザが選択的である通信技術のＲＦ信号を向上させることを可能にし得る。第１の波長は、例えば、第１の周波数、例えば、２．４ＧＨｚに対応してもよく、第２の波長は、例えば、第２の周波数、例えば、６０ＧＨｚＷｉＦｉ（登録商標）に対応してもよい。ＲＦ信号ディフューザは、例えば、第１の波長を反射する及び第２の波長を吸収するように構成される材料を含んでもよい。材料は、ＲＦ信号ディフューザの表面の少なくとも一部にコーティングを形成してもよい。

【0050】

ＲＦシステムは、チャネル状態情報（ＣＳＩ：channel state information）に基づいてＲＦベースのセンシング、すなわち、ＣＳＩベースのセンシングを行うように構成されてもよい。代替的に、ＲＦシステムは、受信信号強度インジケーション（ＲＳＳＩ：received signal strength indication）に基づいてＲＦベースのセンシング、すなわち、ＲＳＳＩベースのセンシングを行うように構成されてもよい。

【0051】

ＲＳＳＩ及びＣＳＩはどちらも、ＲＦチャネルで送信されるＲＦメッセージから抽出されるメトリクスであり、それゆえ、ＲＦメッセージの関数である。ＲＳＳＩは、２つのノード間のワイヤレス通信リンクの全体的な減衰の測定である。言い換えれば、ＲＳＳＩは、ＲＦメッセージの受信を開始する場合にノードが推定するパワー量の粗い測定であり、すなわち、ＲＳＳＩは、ＲＦメッセージの平均パワー量に相当する。ＣＳＩ、例えば、ＷｉＦｉ（登録商標）ＣＳＩは、ＲＦ信号が、送信ノードと受信ノードとの間のＲＦチャネルにおいて、複数の空間パスに沿ってあるキャリア周波数でどのように伝播するかを表し、異なる周波数に沿って有体物が有する影響を表す。言い換えれば、ＣＳＩは、ＲＦメッセージ、例えば、ＷｉＦｉ（登録商標）ＲＦメッセージを変調及び復調するために使用されるサブキャリアから抽出されるメトリックである。これらのサブキャリアは、ＲＦチャネル自体のスペクトルの異なる部分を表し、その結果、ＲＳＳＩよりもＲＦメッセージあたりのデータポイントが多くなる。ＣＳＩの振幅及び位相は、ＲＦ信号の振幅減衰及び位相シフトを含むマルチパス効果によって影響を受けるため、ＣＳＩは、近隣環境のＲＦ特性を捉える。

【0052】

複数のＣＳＩ測定の時系列は、ＲＦ信号が時間、周波数、及び空間領域において、物理的物体及び人間等、周囲の有体物をどのように通り抜けるかを捉える。マルチパスチャネルを介してＲＦ信号を送信すること、及び、複数のＣＳＩ測定の時系列を分析するために、人工知能分析アルゴリズム等、分析アルゴリズムを使用することは、さまざまな異なるワイヤレスセンシングアプリケーションを可能にし得る。例えば、時間領域におけるＣＳＩ振幅変動は、異なる人間、アクティビティ、ジェスチャ等に対して異なるパターンを有し得、人間存在検出、モーション検出、アクティビティ認識、ジェスチャ認識、及び人間識別等に用いられてもよい。

【0053】

空間領域及び周波数領域、すなわち、送信／受信アンテナ及びキャリア周波数で観察されるＣＳＩ位相シフトは、信号伝送遅延及び到着方向に関連し、ＲＦベースのセンシングを活用するために使用されてもよく、占有及びアクティビティ検出に加えて、センシングエリア、例えば、建物空間を横切る人間の位置特定及び追跡にも使用されてもよい。

【0054】

時間領域におけるＣＳＩ位相シフトは、例えば、ＣＳＩベースのセンシングを行う際に呼吸数を推定するために使用され得る、異なる支配的な周波数成分を有する可能性がある。

【0055】

ＣＳＩベースのセンシング及びＲＳＳＩベースのセンシングの両方は同じ物理的ラジオ(physical radio)に依存し得る（例えば、両方がＷｉＦｉ（登録商標）等の同じプロトコルから抽出される場合）ため、及び、センシングエリアをプローブする(probe)ために両方について同じＲＦメッセージが分析され得るため、２つのＲＦベースのセンシング方法の信号伝播の物理学は同一であり得、すなわち、センシングエリア内のマルチパスチャネルは、ＣＳＩデータ又はＲＳＳＩデータのいずれがラジオから抽出されるという理由だけでは変わらない。

【0056】

さらに、ＲＳＳＩベースのセンシング及びＣＳＩベースのセンシングの両方が、２つのノード間のＲＦチャネルの時系列を分析する。ＲＳＳＩベースのセンシングアルゴリズムと比較して、ＣＳＩベースのセンシングアルゴリズムは、ＲＦシステムに配置されるＲＦ信号ディフューザ又は物理的な建物空間等のセンシングエリアのマルチパス特性に関連し得る異なるＷｉＦｉ（登録商標）サブキャリアの各々からのメトリクスを抽出することができる。

【0057】

ＣＳＩ振幅及び位相は、単一のＲＦパスではなく、センシングエリア内の複数のパスからのＲＦ信号によって影響を受ける。例えば、ＲＳＳＩは、「ハウスキーピング(house-keeping)」目的でＲＦラジオによってネイティブに(natively)行われる単純な測定である。対照的に、ＷｉＦｉ（登録商標）を使用するＣＳＩベースのセンシングを行うためには、マルチパス情報が、ＷｉＦｉ（登録商標）マイクロコントローラによって提供される測定された生のＣＳＩデータから先ず導出される必要がある。例えば、２０ＭＨｚＷｉＦｉ（登録商標）チャネルは、６４個のＣＳＩサブキャリア周波数を有し得る。これらのサブ周波数の各々は、素材物体、例えば、部屋のレンガ壁又はソファの布地等、有体物と異なって相互作用するため、６４個のサブコンポーネントが統合的に(integrally)どのように挙動するかの分析、例えば、それらの相対的差異は、センシングエリアのマルチパス挙動を示し得る。

【0058】

ＲＦシステムは、ＲＦベースのセンシングを行うように構成される第２のノードを含んでもよい。第２のノードは、ＲＦ信号ディフューザを含んでもよい。これは、ＲＦベースのセンシングを行うための向上したＲＦシステムを提供することを可能にする。第２のノードは、ＲＦベースのセンシングを行うためのマルチパスチャネルの少なくとも２つのパスを受けるように構成されてもよい。この場合、第２のノードは、受信ノードとして機能してもよい。

【0059】

ＲＦシステムは、ＲＦベースのセンシングを行うためのマルチパスチャネルの少なくとも２つのパスを受けるように構成される第３のノードを含んでもよい。この場合、第３のノードは、受信ノードとして機能してもよい。代替的に、又は追加的に、第２のノード及び／又は第１のノードが、受信ノードとして機能してもよい。第１のノード、第２のノード、及び第３のノードは、異なる位置に配置されてもよい。

【0060】

ＲＦシステムのノードは、それぞれの最近傍ノードに対して所定の距離を有する規則的なグリッドに配置されてもよい。これは、ＲＦベースのセンシングのためのリッチなマルチパス環境(rich multipath environment)を作り出す散乱ＲＦビームのグリッド(grid of scattered RF beams)を提供することを可能にし得る。それぞれのノードのそれぞれの最近傍ノードまでの所定の距離は、ノードのそれぞれのアンテナアレイ間の距離に対応してもよい。規則的なグリッドのノードは、所定の数の最近傍ノードを有してもよい。規則的なグリッドのエッジ又はコーナにおけるノードは、規則的なグリッドの中央におけるノードよりも少ない数の最近傍ノードを有してもよい。規則的なグリッドは、例えば、正方形グリッドであってもよい。この場合、規則的なグリッドの中央におけるノードは４つの最近傍ノードを有し、エッジにおけるノードは３つの最近傍ノードを有し、コーナにおけるノードは２つの最近傍ノードを有する。代替的に、規則的なグリッドは、例えば、三角形グリッドであってもよく、又は任意の他の規則的なグリッドジオメトリを有してもよい。規則的なグリッドは、２次元（２Ｄ）又は３Ｄグリッドであってもよい。

【0061】

ＲＦシステムのノードの各々は、ＲＦ信号に基づいてマルチパスチャネルのためのさらなる追加のパスを生成するために複数の方向にＲＦ信号を反射するように構成されるＲＦ信号ディフューザを含んでもよい。これは、マルチパスチャネルのためのパスの数をさらに増やすことを可能にし、ＲＦベースのセンシング性能をさらに向上させることができる。

【0062】

ノードは、センシングエリア、例えば、部屋の天井に配置、例えば、取り付けられてもよい。また、ノードは、任意の他の高さに配置されてもよく、例えば、壁等に取り付けられてもよい。

【0063】

ＲＦシステムは、例えば、２．４ＧＨｚＷｉＦｉ（登録商標）、又は５．９２５ＧＨｚ～７．１２５ＧＨｚＷｉＦｉ（登録商標）、すなわち、ＷｉＦｉ６Ｅに基づいてＲＦベースのセンシングを行うように構成されてもよい。第１のノードは、ＲＦ信号を指向性送信する、例えば、ＲＦ信号ディフューザ上にワイヤレスビームの形態でＲＦ信号を集束させるように構成されてもよい。ＲＦ信号ディフューザは、不規則な形状を有する金属から作られてもよく、金属サブサーフェス(metallic sub-surface)の形態の反射要素が、センシングエリア内の異なる方向にＲＦ信号を反射するように構成、例えば、配向されてもよい。より高い周波数でＲＦベースのセンシングを行うことは、より小さな反射要素を使用することを可能にする、及び、第１のノード及びＲＦ信号ディフューザを互いのファーフィールドに保つ一方、これらの間の距離を縮めることを可能にする。

【0064】

本発明のさらなる態様において、センシングエリアにおいてＲＦベースのセンシングを行うためのＲＦシステムを動作させる方法が提供される。方法は、
ＲＦ信号を送信するように構成される第１のノードを配置するステップと、
第１のノードに対して距離をおいて、ＲＦ信号に基づいてマルチパスチャネルのための追加のパスを生成するために複数の方向にＲＦ信号を反射するように構成されるＲＦ信号ディフューザを配置する、及び、マルチパスチャネルの追加のパスのうちの少なくとも１つの追加のパスが、センシングエリアにおいてＲＦベースのセンシングを行うために十分な送信パワーを有するように、ＲＦ信号ディフューザ及び第１のノードを構成するステップと、
追加のパスのうちの少なくとも前記１つの追加のパスを含むマルチパスチャネルの少なくとも２つのパスに基づいてＲＦシステムによってＲＦベースのセンシングを行うステップと、
を含む。

【0065】

方法は、
マルチパスチャネルの追加のパスのうちの少なくとも１つの追加のパスが、ＲＦベースのセンシングを行うために十分な送信パワーを有するように、ＲＦ信号ディフューザと第１のノードとの間の距離に基づいてＲＦ信号の送信パワーを選択するステップ、
マルチパスチャネルの追加のパスのうちの少なくとも１つの追加のパスが、ＲＦベースのセンシングを行うために十分な送信パワーを有するように、ＲＦ信号ディフューザと第１のノードとの間の距離に基づいて選択される送信パワーでＲＦ信号を送信するステップ、
ＲＦ信号ディフューザの方向に第１のノードによってＲＦ信号を指向性送信するステップ、
センシングエリアの三次元モデルに基づいてセンシングエリアにおける追加のパスの分布を最適化するように適合されるカスタマイズされた形状をＲＦ信号ディフューザが備えるステップ、
ＲＦ信号を反射するように構成される複数の反射要素をＲＦ信号ディフューザが備えるステップ、
反射要素の各々が、ＲＦベースのセンシングを行うために使用されるＲＦ信号の波長に適合されるサイズを有するステップ、
ＲＦ信号ディフューザと第１のノードとの間の距離、送信角度、又は距離及び送信角度に基づく反射要素の数、反射要素のサイズ、反射要素の材料、反射要素の空間的向き、又はこれらの任意の組み合わせをＲＦ信号ディフューザが備えるステップ、
チャープを含む予め定義されたＲＦ信号に基づいてＲＦベースのセンシングを行うステップ、
第１の波長のＲＦ信号を反射する及び第２の波長のＲＦ信号を吸収するようにＲＦ信号ディフューザを構成するステップ、
ＲＦベースのセンシングを行うように構成される第２のノードがＲＦ信号ディフューザを備えるステップ、
それぞれの最近傍ノードに対して所定の距離を有する規則的なグリッドにＲＦシステムのノードを配置するステップ、及び
ＲＦ信号に基づいてマルチパスチャネルのためのさらなる追加のパスを生成するために複数の方向にＲＦ信号を反射するように構成されるＲＦ信号ディフューザをノードの各々が備えるステップ、
のうちの１つ以上を含んでもよい。

【0066】

発明のさらなる態様において、センシングエリアにおいてＲＦベースのセンシングを行うためのコンピュータプログラムプロダクトが提供される。コンピュータプログラムは、コンピュータプログラムがプロセッサで実行された場合、プロセッサに、請求項１２若しくは請求項１３に記載の方法、又は方法の任意の実施形態を実行させるためのプログラムコード手段を含む。

【0067】

さらなる態様では、請求項１４に記載のコンピュータプログラムを記憶しているコンピュータ可読媒体が提供される。代替的に、又は追加的に、コンピュータ可読媒体は、コンピュータプログラムの任意の実施形態によるコンピュータプログラムを記憶していることができる。

【0068】

請求項１に記載のＲＦシステム、請求項１２に記載の方法、請求項１４に記載のコンピュータプログラム、及び請求項１５に記載のコンピュータ可読媒体は、同様及び／又は同一の好適な実施形態、とりわけ、従属請求項に記載されるような実施形態を有することを理解されたい。

【0069】

本発明の好ましい実施形態は、従属請求項又は上記の実施形態とそれぞれの独立請求項との任意の組み合わせであり得ることも理解されたい。

【0070】

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に述べられる実施形態を参照して明らかになり、解明されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0071】

【図1】ＲＦシステムの第１の実施形態を概略的且つ例示的に示す。

【図2】ＲＦシステムの第２の実施形態を概略的且つ例示的に示す。

【図3】ＲＦシステムの第３の実施形態を概略的且つ例示的に示す。

【図4】ＲＦベースのセンシングを行うためのＲＦシステムを動作させる方法の一実施形態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0072】

図１は、コネクテッドライティング(ＣＬ：connected lighting）システム１００の形態のＲＦシステムの第１の実施形態を概略的且つ例示的に示している。

【0073】

ＣＬシステム１００は、第１の照明器具１０の形態の第１のノードと、第２の照明器具１０ａの形態の第２のノードと、ＲＦ信号ディフューザ４０とを含む。この実施形態において、第２の照明器具１０ａは、ＲＦ信号ディフューザ４０を含む。他の実施形態では、ＲＦ信号ディフューザは、第２の照明器具とは別個に配置されてもよい。

【0074】

ＣＬシステム１００は、センシングエリア６０に配置される。ＣＬシステム１００の照明器具１０及び１０ａは、センシングエリア６０に照明を提供してもよい。さらに、ＣＬシステム１００は、ユーザ７０の形態の有体物に関連するセンシングイベントを検出するためにセンシングエリア６０においてＲＦベースのセンシングを行うために使用されてもよい。センシングイベントは、動き検出、呼吸検出、占有検出、又は任意の他のセンシングイベントを含んでもよい。

【0075】

ＲＦベースのセンシング、例えば、ＷｉＦｉ（登録商標）ＣＳＩベースのセンシングでは、ＲＦベースのセンシングペアとして機能する２つのノード間にできるだけ多くの空間的に異なるパスを作り出すことが望ましい。ＣＬシステム１００は、ＲＦ信号ディフューザ４０が入射ＲＦ信号を反射することによって追加のパスを生成し得るため、マルチパスチャネルのパスの数を増やすために使用されてもよい。

【0076】

さらに、良好なセンシングカバレッジを達成するために、すなわち、死角を除去することにより、また、センシングエリアの異なるサブエリアにわたって、占有検出等、一貫したセンシングイベント検出を達成するために、ＲＦ信号の送信パワーが様々なパス間で均一に分散されることが望ましい。例えば、２つの入口を有する部屋の形態のセンシングエリアにおいて、マルチパスチャネルの異なるパスにわたって不均一に分散される送信パワーにより、ＲＦベースのセンシングは、第２の入口よりも第１の入口から入るユーザからのモーションに対してよりセンシティブになる可能性がある。これは、入口間の一貫しない検出レイテンシ(inconsistent detection latency)をもたらす可能性がある。マルチパスチャネルのパスにわたって不均一に分散される送信パワーは、例えば、心拍検出又は呼吸検出に関連する、より高度なＲＦベースのセンシングフィーチャに対するカバレッジの問題を引き起こす可能性もある。

【0077】

ＣＬシステム１００は、センシングエリア６０のレベル、例えば、部屋レベルで、追加のパスを生成するためにＲＦ信号ディフューザ４０を使用する。追加のパスは、それらの各々がＲＦベースのセンシングを行うのに十分な送信パワーを有するように生成されてもよい。これは、死角を低減又は除去することを可能にする。

【0078】

以下では、ＣＬシステム１００、とりわけ、その機能性がさらに詳細に述べられる。

【0079】

第１の照明器具１０は、送信ノードとして機能し、第２の照明器具１０ａは、ＣＬシステム１００の受信ノードとして機能する。第１の照明器具１０は、ＲＦ信号３０を送信し、ＲＦ信号３０は、異なるパス３６及び３８を介して第２の照明器具１０ａに進む。他の実施形態では、ＲＦシステムは、さらなるノード、例えば、第３のノードを含んでもよく、第３のノードは、受信ノードとして機能してもよい。

【0080】

ＲＦ信号ディフューザ４０は、この実施形態では、第２の照明器具１０ａの外面を形成する。複数の反射要素４２が外面に配置され、各反射要素４２は、ＲＦ信号３０に基づいてマルチパスチャネルのための追加のパス３８等の追加のパスを生成するためにＲＦ信号３０を反射する。他の実施形態では、反射要素の各々は、ＲＦベースのセンシングを行うために使用されるＲＦ信号の波長に適合されるサイズを有してもよい。サイズは、例えば、ＲＦベースのセンシングを行うために使用されるＲＦ信号の波長の０．１～０．２倍であってもよい。反射要素の数、反射要素のサイズ、反射要素の材料、反射要素の空間的向き、又はこれらの任意の組み合わせは、ＲＦ信号ディフューザと第１のノードとの間の距離、送信角度、又は距離及び送信角度に依存してもよい。ＲＦ信号ディフューザ、とりわけ、反射要素は、第１の波長又は第１の波長範囲のＲＦ信号を反射する及び第２の波長又は第２の波長範囲のＲＦ信号を吸収するように構成されてもよい。

【0081】

さらに、ＲＦ信号ディフューザ４０は、穴４４を含む。他の実施形態では、２つ以上の穴が、ＲＦ信号ディフューザの表面に含まれてもよい。

【0082】

ＲＦ信号ディフューザ４０は、第１の照明器具１０から距離５０で配置されている。この実施形態において、距離５０は、第１の照明器具１０のアンテナアレイ２０の端部とＲＦ信号ディフューザ４０の外面との間の距離に対応する。他の距離、例えば、送信アンテナと受信アンテナとの間の距離が考慮されてもよい（図示せず）。距離５０は、ＲＦ信号ディフューザ４０が第１の照明器具１０のファーフィールドに配置されるように選択される。さらに、ＲＦ信号ディフューザ４０と第１の照明器具１０との間の距離５０が選択され、ＲＦ信号ディフューザ４０及び第１の照明器具１０は、マルチパスチャネルの少なくとも１つの追加のパスがＲＦベースのセンシングを行うために十分な送信パワーを有するように構成される。言い換えれば、距離、並びに、第１の照明器具１０及びＲＦ信号ディフューザ４０のさらなる構成パラメータの両方が、マルチパスチャネルの少なくとも１つの追加のパス、例えば、追加のパス３８がＲＦベースのセンシングを行うために十分な送信パワーを有するように適合される。例えば、第１の照明器具１０は、追加のパス３８がＲＦベースのセンシングを行うために十分な送信パワーを有するように、ＲＦ信号ディフューザ４０と第１の照明器具１０との間の距離５０に基づいて選択される送信パワーでＲＦ信号３０を送信してもよい。

【0083】

第１の照明器具１０は、制御ユニット１２と、通信インターフェース１４とを含む。第２の照明器具１０ａも制御ユニットと通信インターフェースとを含む（図示せず）。さらに、両照明器具１０、１０ａは、照明を提供するための照明要素を有する照明ユニットを含む（図示せず）。第２の照明器具１０ａの照明要素は、穴４４を通して光を提供するように配置される（図示せず）。

【0084】

制御ユニット１２は、プロセッサ１６と、メモリ１８の形態のコンピュータ可読媒体とを含む。

【0085】

制御ユニット１２のメモリ１８は、ＣＬシステム１００を動作させるためのコンピュータプログラムプロダクトを記憶する。コンピュータプログラムプロダクトは、コンピュータプログラムプロダクトがプロセッサ１６で実行された場合、ＲＦベースのセンシングを行うための方法、例えば、図４で提示されるＲＦベースのセンシングを行うための方法の実施形態をプロセッサ１６に実行させるためのプログラムコード手段を含む。メモリ１８はさらに、第１の照明器具１０、及び第２の照明器具１０ａ、並びに任意選択的にＣＬシステム１００全体をそれぞれ動作させるためのコンピュータプログラムプロダクト、例えば、ＲＦベースのセンシングを行うためだけでなく、照明を提供する等、ＲＦベースのセンシングによって検出されるイベントに反応してアクションを行うために、ＣＬシステム１００の照明器具の機能を制御するためのコンピュータプログラムプロダクトを含む。

【0086】

通信インターフェース１４は、アンテナアレイ２０と、ＷｉＦｉ（登録商標）トランシーバ２２の形態のトランシーバとを含む。アンテナアレイの代わりに、単一のアンテナ、２つのアンテナ、又は任意の他の数のアンテナが、通信インターフェースに含まれてもよい。

【0087】

ＷｉＦｉ（登録商標）トランシーバ２２は、ＷｉＦｉ（登録商標）に基づくＲＦメッセージ、すなわち、ＷｉＦｉ（登録商標）ＲＦメッセージを含むＲＦ信号を送信及び受信するために使用される。他の実施形態では、通信インターフェースは、Ｔｈｒｅａｄ、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、セルラー無線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＢＬＥ、又は任意の他の通信プロトコル等、１つ以上の他の通信プロトコルに基づいてデータを交換してもよい。通信インターフェースは、異なる通信プロトコルに基づいてデータを交換するように構成される２つ以上のトランシーバを含んでもよい。

【0088】

通信インターフェース１４は、ノード間でワイヤレスにＲＦメッセージを含むデータを交換する及びＲＦベースのセンシングを行うために、ＣＬシステム１００のノードにＲＦ信号を送信する及びノードからＲＦ信号を受信するためのアンテナアレイ２０を使用する。送信されるＲＦ信号は、チャープされた(chirped)ＲＦ信号であってもよく、すなわち、予め定義されたチャープを含んでもよい。

【0089】

図１に示される状況において、第１の照明器具１０は、様々なパスを介して第２の照明器具１０ａにＲＦ信号３０を送信する。オリジナルのパス３６及びＲＦ信号ディフューザ４０によって生成される追加のパス３８が図１に示されている。オリジナルのパス３６は、サブパス３２及び３４を含む。オリジナルのパスは、ＲＦ信号ディフューザ４０によって反射されるサブパスを含まないＲＦ信号３０のパスに対応する。追加のパス３８は、サブパス３１、３３、及び３４を含む。

【0090】

以下では、ＣＬシステム１００においてＲＦベースのセンシングを行うために、どのようにして第１の照明器具１０がＲＦ信号３０を第２の照明器具１０ａに送信するかについて述べられる。

【0091】

第１の照明器具１０は、この実施形態では、複数の方向にＲＦ信号３０を送信する。他の実施形態では、第１のノードは、例えば、ビームフォーミングに基づいて、ＲＦ信号ディフューザの方向にＲＦ信号を指向性送信するように構成されてもよい。複数の方向から、サブパス３１及び３２が示されている。サブパス３１において、第１の照明器具１０は、ＲＦ信号ディフューザ４０の方向にＲＦ信号３０を送信する。ＲＦ信号ディフューザ４０は、ＲＦ信号３０に基づいて追加のパス３８を生成するために複数の方向にＲＦ信号３０を反射する。ＲＦ信号ディフューザ４０からユーザ７０に反射されるサブパス３３が示されている。サブパス３２において、第１のノード１０は、ユーザ７０にＲＦ信号３０を送信する。

【0092】

ユーザ７０は、サブパス３２及び３３を介して受けるＲＦ信号３０を乱し、サブパス３４に沿って散乱させる。サブパス３４は、ユーザ７０から第２の照明器具１０ａにおける穴４４まで延びている。穴４４において、ＲＦ信号３０は、第２の照明器具１０ａの受信アンテナアレイによって受信され、ＲＦベースのセンシングを行うためにその制御ユニットによって分析される。

【0093】

この実施形態において、第２の照明器具１０ａの制御ユニットは、オリジナルのパス３６及び追加のパス３８に基づいてＲＦベースのセンシングを行う。ＲＦ信号ディフューザによって生成される追加のパス、例えば、追加のパス３８のうちの少なくとも１つの追加のパスに基づいてＲＦベースのセンシングを行うことは、ＲＦベースのセンシング性能、例えば、ＲＦベースのセンシング感度を向上させることを可能にする。他の実施形態では、ＲＦシステムは、さらなるパスに基づいて、とりわけ、追加のパスのうちの少なくとも前記１つの追加のパスを含むマルチパスチャネルの少なくとも２つのパスに基づいてＲＦベースのセンシングを行ってもよい。

【0094】

他の実施形態では、ＲＦ信号ディフューザは、カスタマイズされた形状を有してもよい。カスタマイズされた形状は、センシングエリアの３Ｄモデル、例えば、ＢＩＭモデルに基づいてセンシングエリアにおける追加のパスの分布を最適化するように適合されてもよい。

【0095】

また、ＲＦ信号ディフューザは、時変の追加のパスを提供するように構成されてもよい。例えば、ＲＦ信号ディフューザの形状は、経時的に変化してもよく、例えば、バルーンの場合等、定期的に伸び縮みしてもよい。追加的に、又は代替的に、ＲＦ信号ディフューザは、時変の追加のパスを提供するために軸に沿って回転してもよい。

【0096】

図２は、部屋６２内のセンシングエリア６０においてＲＦベースのセンシングを行うための及び部屋６２に照明を提供するためのＣＬシステム２００の形態のＲＦシステムの第２の実施形態を示している。この実施形態において、ＣＬシステム２００は、照明器具１０の形態の第１のノードと、照明器具１０ａの形態の第２のノードと、照明器具１０ｂの形態の第３のノードとを含む。ノード１０、１０ａ、及び１０ｂは、それぞれの最も近いネイバーに対して２ｍの所定の距離５０ａを有する規則的なグリッドに配置されている。所定の距離５０ａは、ノードのそれぞれのアンテナアレイ間の距離に対応する。他の実施形態では、ノードは、他の所定の距離に配置されてもよい。

【0097】

この実施形態において、第２の照明器具１０ａは、第１の照明器具１０によって送信されるＲＦ信号を反射するためのＲＦ信号ディフューザ４０ａを含む。図２に示される状況において、第１の照明器具１０は送信ノードとして機能し、第２の照明器具１０ａは受信ノードとして機能する。

【0098】

ＣＬシステム１００について述べられるように、第１の照明器具１０は、オリジナルのパス３６及び追加のパス３８を含む、複数のパスに沿ってＲＦ信号を送信する。オリジナルのパスはサブパス３２及び３４を含み、追加のパス３８はサブパス３１、３３及び３４を含む。図２に示される状況において、ユーザ７０と照明器具１０ａとの間の距離５２は１．５ｍである。

【0099】

以下では、ＲＦ信号ディフューザ４０ａがＲＦベースのセンシングに寄与するために必要とされる条件を評価する。言い換えれば、第２の照明器具１０ａでＲＦベースのセンシングを行うことを可能にするために必要とされる第１の照明器具１０によって送信されるＲＦ信号の送信パワーを決定する。それゆえ、以下では、第１の照明器具１０によって送信され、ＲＦ信号ディフューザ４０ａによって散乱され、その後、ユーザ７０によって外乱を受けるＲＦ信号が、最終的に、ＲＦベースのセンシングを行うことを可能にするのに十分な残余(remaining)送信パワーで第２の照明器具１０ａのロケーションにおいて受信され得ることが数学的に示される。

【0100】

計算のために、照明器具１０、１０ａ、及び１０ｂは天井取り付け照明器具(ceiling mounted luminaire)であり、隣接する照明器具間に２ｍの所定の距離５０ａを有するという仮定がなされる。斯くして、ＲＦ信号ディフューザ４０は、ＲＦ信号を送信する第１の照明器具１０又は第１の照明器具１０の送信アンテナのファーフィールドに配置される。さらに、第１の照明器具１０は、２０ｄＢｍの送信パワーでＲＦ信号を送信すると仮定される。

【0101】

２．４ＧＨｚ及び５ＧＨｚという２つの異なるＷｉＦｉ（登録商標）通信技術について、第１の照明器具の送信パラメータが以下で列挙される：

【0102】

他の通信技術、例えば、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）等についても同様の計算が行われることができる。

【0103】

ＲＦ信号は第２の照明器具におけるＲＦ信号ディフューザによって反射されるため、ＲＦ信号ディフューザは、ＲＦ信号を反射する反射要素のサイズ及び到来ＲＦ信号がＲＦ信号ディフューザに到達する送信角度によって送信パワー量が決定される新しいタイプのトランスミッタとして理解されることができる：

【0104】

反射要素のサイズは、ＲＦベースのセンシングを行うために使用されるＲＦ信号の波長の０．２倍に相当する。これは、位相歪みを回避することを可能にする。最悪のシナリオの送信角度が仮定される。２ｍの距離におけるＲＦ信号ディフューザでのパワー密度（Ｒｘ）、すなわち、レシーバとしてのパワー密度は、アンテナ理論計算に基づいて決定される。２ｍの距離におけるＲＦ信号ディフューザからのパワー密度（Ｔｘ）、すなわち、トランスミッタとしてのパワー密度は、モノスタティックレーダ方程式(monostatic radar equation)に基づいて決定される。

【0105】

ＲＦ信号は、ＲＦ信号ディフューザによって反射され、第２の照明器具から１．５ｍの距離にいるユーザによって外乱を受ける。ＲＦ信号は、ユーザによって反射され、ＲＦベースのセンシングを行うためにＲＦ信号を処理するための第２の照明器具に戻る。すなわち、前と同じアプローチに従って、ＲＦ信号は以下のようにユーザから離れる：

【0106】

１．５ｍの距離におけるユーザでのパワー密度（Ｒｘ）、すなわち、レシーバとしてのパワー密度は、アンテナ理論計算に基づいて決定される。１．５ｍの距離におけるユーザからのパワー密度（Ｔｘ）、すなわち、トランスミッタとしてのパワー密度は、モノスタティックレーダ方程式によって決定される。

【0107】

ユーザによって反射されたＲＦ信号は、最終的に、以下のように第２の照明器具によって受信される：

【0108】

受信アンテナ有効面積は、無指向性アンテナとして仮定される。１．５ｍの距離における第２の照明器具でのパワー密度（Ｒｘ）、すなわち、レシーバとしてのパワー密度は、アンテナ理論計算に基づいて決定される。

【0109】

以下では、受ける送信パワーと、例示的な集積回路（ＩＣ）に対して想定されるレシーバ感度とが比較される：

【0110】

この計算から、第２の照明器具が受けるＲＦ信号の送信パワーはレシーバの感度よりも高いため、ＲＦメッセージは第２の照明器具によって適切にデコードされることができると結論づけられる。言い換えれば、この評価は、ＲＦ信号ディフューザが、マルチパスチャネルのための追加のパスを提供することによってＲＦベースのセンシングに寄与することを証明している。

【0111】

上記の計算は、第１の照明器具とＲＦ信号ディフューザとの間の距離に基づいてＲＦベースのセンシングを行うのに十分な第１の照明器具の送信パワーを決定するために、ノード間の及びユーザとの他の所定の距離、異なる送信角度、並びに異なる到達条件で繰り返されてもよい。代替的に、第３の照明器具１０ｂも受信ノードとして使用されてもよい。

【0112】

受信ノードの制御ユニットは、複数のパスを介して受けるＲＦ信号に基づいてＲＦベースのセンシングを行ってもよい。例えば、制御ユニットは、ＲＦ信号の信号品質パラメータ、とりわけ、ＲＦメッセージの信号品質パラメータを決定してもよい。これは、エンリッチされたマルチパス情報(enriched multipath information)に基づいてＲＦベースのセンシングを行うことを可能にする。

【0113】

さらなる実施形態において、ＲＦシステムは、例えば、ＲＦ信号ディフューザの方向にＲＦ信号を指向性送信することに基づいて６０ＧＨｚＷｉＦｉ（登録商標）に基づいて、ＲＦベースのセンシングを行うように構成されてもよい。これは、センシングエリアにおけるパスの数を制限することを可能にし得、異なるワイヤレスチャネル間の干渉を低減することを可能にし得る。

【0114】

例えば、６０ＧＨｚＷｉＦｉ（登録商標）は、センシングエリアにおけるパスの数を制限するために送信ノード及び／又は受信ノードのビームフォーミングを利用してもよい。６０ＧＨｚにおいて、送信ノードの送信アンテナによって発せられるパターンは本質的にかなり指向性になる。さらに、６０ＧＨｚでは、空気中の酸素による高い信号吸収に起因して、２．４ＧＨｚに比べて長距離の信号伝播が困難になる。

【0115】

より高い信号吸収を考慮するために、例えば、６０ＧＨｚＷｉＦｉ（登録商標）に基づいてＲＦベースのセンシングを行うために、通信の役割を果たさない特定のＲＦセンシングメッセージが、信号対ノイズ比（ＳＮＲ：signal-to-noise ratio）を改善するために使用されてもよい。特定のＲＦセンシングメッセージを使用することは、通信メッセージの送信パワー制限なしに送信パワーを適合させることを可能にし得る。送信パワーの増加は、ＲＦ信号ディフューザが６０ＧＨｚＲＦ信号を多くの異なる空間方向に分散させることを補償することができ、これにより、ポイントツーポイント通信での送信ノードから受信ノードまでの許容可能な最大パス長を増加させることができる。反射要素のサイズは２．４ＧＨｚＷｉＦｉ（登録商標）よりも６０ＧＨｚについて小さくなり得るため、ＲＦ信号ディフューザはよりコンパクトになり得、ノード、とりわけ、照明器具への反射要素の控えめな統合(unobtrusive integration)を容易にする。

【0116】

図３は、部屋６２内のセンシングエリア６０においてＲＦベースのセンシングを行うための及び部屋６２に照明を提供するためのＣＬシステム３００の形態のＲＦシステムの第３の実施形態を示している。

【0117】

ＣＬシステム３００は、第１の照明器具１０、第２の照明器具１０ａ、及び第３の照明器具１０ｂの形態の３つのノードを含む。照明器具１０、１０ａ、及び１０ｂの各々は、ＲＦ信号に基づいてマルチパスチャネルのためのさらなる追加のパスを生成するために複数の方向にＲＦ信号を反射するためのＲＦ信号ディフューザ４０ｂを含む。照明器具１０、１０ａ、及び１０ｂは、それぞれのネイバーノードに対して所定の距離５０ａを有する規則的なグリッドに配置されている。この実施形態において、所定の距離５０ａは、ノード１０、１０ａ、１０ｂのアンテナアレイ（図示せず）間の距離に対応し、所定の距離５０ａは２ｍである。他の実施形態では、ノードは、それぞれのネイバーノードに対して別の所定の距離を有して配置されてもよい。規則的なグリッドは、ＲＦベースのセンシングのためのリッチなマルチパス環境を作り出す散乱ＲＦビームのグリッドを提供することができる。

【0118】

この実施形態において、ＲＦ信号ディフューザ４０ｂは、ＲＦ信号ディフューザ４０ｂの放物面上に反射要素４２が配置された放物形状を有する。ＲＦ信号ディフューザ４０ｂは、より多くの方向からのＲＦ信号がＲＦ信号ディフューザ４０に入ることを可能にするために反射要素４２間に穴４４を有する格子構造を有する。

【0119】

他の実施形態では、他のＲＦ信号ディフューザデザインが、追加のパスを生成するために使用されてもよい。ＲＦ信号ディフューザの形状及びサイズは、センシングエリアにおいてマルチパスチャネルのための多数の異なるパスを提供するためにできるだけ多くの異なる信号反射及び信号散乱を生成するように最適化されてもよい。例えば、ディスコボール状の構造が適用されてもよい。セグメント化照明器具一体ＲＦ信号ディフューザ(segmented luminaire-integrated RF signal diffuser)は、例えば、到来ＲＦ信号を反射及び／又は散乱させるディスコボール状のＲＦ信号ディフューザを形成してもよい。他の実施形態では、ＲＦセンシングディフューザは、例えば、インテリジェントに設計された照明器具ハウジング(intelligently designed luminaire housing)、反射要素を有するダウンライトのトリムリング(trim ring)、埋め込み型ダウンライト(recessed-mounted downlight)の特別なバネ構造、又は特別に設計された照明器具ヒートシンクとして実装されてもよい。

【0120】

図４は、センシングエリアにおいてＲＦベースのセンシングを行うためのＲＦシステム、例えば、図１、図２、又は図３に示されるＣＬシステム１００、２００、又は３００のうちの１つをを動作させる方法４００の一実施形態を示している。

【0121】

ステップ４０２において、照明器具の形態の第１のノードが配置される。第１のノードは、ＲＦ信号を送信するように構成される。

【0122】

ステップ４０４において、照明器具の形態の第２のノードが配置される。第２のノードは、ＲＦ信号を受信するように構成される。

【0123】

ステップ４０６において、ＲＦ信号に基づいてマルチパスチャネルのための追加のパスを生成するために複数の方向にＲＦ信号を反射するように構成されるＲＦ信号ディフューザが、第１のノードに対して距離をおいて配置される。さらに、この実施形態において、ＲＦ信号ディフューザは、第２のノードに対して同じ距離をおいて配置される。他の実施形態では、ＲＦ信号ディフューザは、第２のノードに含まれてもよい。

【0124】

この実施形態において、距離は、ノードのアンテナアレイとＲＦ信号ディフューザの反射面との間の距離に対応する。さらに、距離が選択され、ＲＦ信号ディフューザ並びに第１のノード及び第２のノードは、マルチパスチャネルの追加のパスのうちの少なくとも１つが、センシングエリアにおいてＲＦベースのセンシングを行うために十分な送信パワーを有するように構成される。

【0125】

任意選択的に、ＲＦ信号ディフューザは、第１の波長のＲＦ信号を反射する及び第２の波長のＲＦ信号を吸収するように設けられてもよい。このようにＲＦ信号ディフューザを設けるために、例えば、ＲＦ信号ディフューザの表面の材料が相応に選択されてもよい。

【0126】

任意選択的に、ＲＦ信号ディフューザの形状、例えば、カスタマイズされた形状は、センシングエリアにおける追加のパスの分布を最適化するように適合されてもよい。分布は、例えば、センシングエリアのＢＩＭモデル又は任意の他の３Ｄモデルに基づいてもよい。３Ｄモデルは、例えば、形状、サイズ、材料、及びセンシングエリア内の固定物に関する情報を含んでもよい。

【0127】

ＲＦ信号ディフューザは、複数の方向にＲＦ信号を反射するためにＲＦ信号を反射する及び追加のパスを生成するように構成される複数の反射要素を備えてもよい。反射要素の各々は、ＲＦベースのセンシングを行うために使用されるＲＦ信号の波長に適合されるサイズ、例えば、ＲＦベースのセンシングを行うために使用されるＲＦ信号の波長の０．１～０．２倍のサイズを備えてもよい。代替的に、又は追加的に、反射要素の向きが、例えば、ＲＦ信号ディフューザによって生成される追加のパスの分布を適合させるために適合されてもよい。

【0128】

反射要素の数、反射要素のサイズ、反射要素の材料、反射要素の空間的向き、又はこれらの任意の組み合わせは、ＲＦ信号ディフューザと第１のノードとの間の距離、送信角度、又は距離及び送信角度に基づいて設けられてもよい。

【0129】

この実施形態では、まず、ＲＦ信号ディフューザが第１のノードのファーフィールドに配置される。その後、マルチパスチャネルの追加のパスのうちの少なくとも１つがＲＦベースのセンシングを行うために十分な送信パワーを有することを保証するために必要とされるＲＦ信号の送信パワーが、第１のノードとＲＦ信号ディフューザとの間の距離に基づいて選択される。

【0130】

ステップ４０８において、第１のノードは、選択された送信パワーでＲＦ信号を送信する。任意選択的に、第１のノードは、例えば、ＲＦ信号ディフューザの方向にＲＦ信号を指向性送信するために、ビームフォーミングを行ってもよい。

【0131】

ＲＦ信号は第２のノードに送信され、第２のノードは、オリジナルのパス、及び、ＲＦ信号がＲＦ信号ディフューザと相互作用することに基づいて生成される追加のパスを介してＲＦ信号を受信する。

【0132】

ステップ４１０において、ＲＦベースのセンシングが、追加のパスのうちの少なくとも前記１つの追加のパスを含むマルチパスチャネルの少なくとも２つのパスに基づいてＲＦシステムによって行われる。この実施形態において、第２のノードは、複数のオリジナルのパス及び追加のパスを介して受けるＲＦ信号を分析することによりＲＦベースのセンシングを行う。

【0133】

他の実施形態では、ＲＦベースのセンシングは、チャープを含む予め定義されたＲＦ信号に基づいて行われてもよい。それゆえ、第１のノードは、チャープされたＲＦ信号として、例えば、チャープを含むＲＦ信号としてＲＦベースのセンシングを送信してもよい。

【0134】

追加的に、又は代替的に、ＲＦシステムは、複数のノードを含んでもよい。ＲＦシステムのノードは、それぞれの最近傍ノードに対して所定の距離を有する規則的なグリッドに設けられてもよい。ノードの各々は、ＲＦ信号に基づいてマルチパスチャネルのためのさらなる追加のパスを生成するために複数の方向にＲＦ信号を反射するように構成されるＲＦ信号ディフューザを備えてもよい。

【0135】

本発明は、図面及び前述の説明において詳細に例示及び説明されてきたが、そのような例示及び説明は、図的又は例示的であって、限定的なものではないと見なされるべきである。本発明は、開示された実施形態に限定されない。例えば、ＲＦ信号ディフューザがビル管理システム（ＢＭＳ：building management system）、暖房換気空調（ＨＶＡＣ：heating ventilation air conditioning）システム、又は任意の他のＲＦシステムにおいて利用される実施形態において本発明を動作させることが可能である。

【0136】

図面、本開示、及び添付の請求項の検討によって、開示される実施形態に対する他の変形形態が、当業者により理解されることができ、また、特許請求される発明を実施する際に実行されることができる。

【0137】

請求項では、単語「含む」は、他の構成要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「１つの（a）」又は「１つの（an）」は、複数を排除するものではない。

【0138】

単一のユニット、プロセッサ、又はデバイスが、請求項において列挙されるいくつかの項目の機能を果たしてもよい。特定の手段が、互いに異なる従属請求項内に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが、有利に使用され得ないことを示すものではない。

【0139】

１つ又は複数のユニット又はデバイスによって実行される、ＲＦ信号を送信するように構成される第１のノードを配置する、第１のノードに対して距離をおいて、ＲＦ信号に基づいてマルチパスチャネルのための追加のパスを生成するために複数の方向にＲＦ信号を反射するように構成されるＲＦ信号ディフューザを配置する、及び、マルチパスチャネルの追加のパスのうちの少なくとも１つの追加のパスが、センシングエリアにおいてＲＦベースのセンシングを行うために十分な送信パワーを有するように、ＲＦ信号ディフューザ及び第１のノードを構成する、追加のパスのうちの少なくとも前記１つの追加のパスを含むマルチパスチャネルの少なくとも２つのパスに基づいてＲＦシステムによってＲＦベースのセンシングを行う等のオペレーションは、任意の他の数のユニット又はデバイスによって実行されることができる。これらのオペレーション及び／又は方法は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として及び／又は専用ハードウェアとして実装されることができる。

【0140】

コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に、又は他のハードウェアの一部として供給される、光学記憶媒体又は固体媒体等の、好適な媒体において記憶／頒布されてもよいが、インターネット、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、又は他の有線若しくは無線の電気通信システム等を介して、他の形態で頒布されてもよい。

【0141】

請求項中のいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

【0142】

本発明は、第１のノード及びＲＦ信号ディフューザを含むＲＦシステムに関する。第１のノードは、ＲＦ信号を送信するように構成される。ＲＦ信号ディフューザは、ＲＦ信号に基づいてマルチパスチャネルのための追加のパスを生成するために複数の方向にＲＦ信号を反射するように構成される。ＲＦ信号ディフューザ及び第１のノードは、互いに距離をおいて配置され、マルチパスチャネルの追加のパスのうちの少なくとも１つの追加のパスが、センシングエリアにおいてＲＦベースのセンシングを行うために十分な送信パワーを有するように構成される。ＲＦシステムは、追加のパスのうちの少なくとも前記１つの追加のパスを含むマルチパスチャネルの少なくとも２つのパスに基づいてＲＦベースのセンシングを行うように構成される。

【図1】