JP7307825B2 - 再構成可能なスマートサーフェスによって反射された無線信号を使用する、ユーザの位置特定及びトラッキングのための方法及び装置 - Google Patents

Description

本明細書において開示する１つ以上の実施形態は、多様な環境において高速且つ正確な位置決めを行うためのメカニズムに関する。

５Ｇ ＮＲ（New Radio）技術では、位置ベースのサービスについて、新たな要求が確認されている。目下のところ、良好に機能する方法も存在しているが、特定のシナリオ及び用途に限られている。しかしながら、位置特定の要求を、目下の最新技術によってはサポートできないユースケースも依然として存在する。

例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）では、ユーザ端末は、到達時間（ＴｏＡ：Time-of-Arrival）測定に基づいて、４つ以上のＧＥＯ衛星までの距離を決定する。衛星の位置を知ることで、端末はそれらの衛星までの距離推定値に基づいて、自身の位置を推定することができる。ＧＰＳの利点の一部として、屋外での大部分の設定において、また様々なユースケースにおいて、良好に機能することが挙げられる。さらに、セルラネットワーク（又は位置が既知であるその他のビーコン）によって、より正確な位置特定を行うことができる。これらの性能向上は、特に密集した都市環境において大きな効果を発揮することができる。しかし、ＧＰＳは屋内では動作せず、衛星とユーザ端末とが直線関係にあること（line-of-sight）が要求され、高層ビルが立ち並ぶ都市環境では、ユーザ端末に対して直線関係にある衛星が３個以下しかない場合には（例えば、高層ビルによる遮断に起因する）、良好に動作しないという欠点もある。

別の例として、フィンガープリント（fingerprinting）法では、位置を推定するために、Ｗｉ－Ｆｉやセルラ通信が利用される。この方式では、アクセスポイントが、パイロット（即ちビーコン）信号を送信し、ユーザ端末が、チャネルプロファイルからフィンガープリントを、言い換えれば、特定の特徴を抽出する。続いて、ユーザ端末は、ユーザの位置を推定するためにそれらの特徴を使用する。理想的には、それらのフィンガープリント特徴は、以下のようにあるべきである：１）フィンガープリント特徴は、所定の位置において時間と共に変化しない、２）異なる位置は、異なるフィンガープリントを有する。潜在的な利点として、フィンガープリントは、静的な室内環境では、センチメートルのレベルでの精度を提供できる。しかしながら、１つ以上の欠点として、フィンガープリントは労力を要すること、その方法が使用される部屋毎にフィンガープリントデータベースを作成する必要があること、またそのようなデータベースは、労力を要するフィールド測定によって作成されること、が考えられる。さらに、フィンガープリントは、屋外では上手く機能しない。何故ならば、フィンガープリントを区別するための散乱が十分でなく、環境も常に変化するからである。また、モールのような往来の多い屋内環境では、環境が常に変化するため、同様の理由でフィンガープリントは上手く機能しない。

本発明の１つ以上の実施形態は、１つ以上のアクセスポイントから送信されて、１つ以上の再構成可能なインテリジェントサーフェスパネルによって反射される無線信号によって、ターゲットカバレッジエリアにわたり少なくとも１つのユーザ端末の位置を推定する方法を提供し、本方法は、前記１つ以上のアクセスポイントの各アクセスポイントが１つ以上のパイロット信号を送信するステップと、前記１つ以上の再構成可能なインテリジェントサーフェスパネルのうちの少なくとも１つが、１つ以上の所定の反射パターンに従い、前記１つ以上のパイロット信号を反射させるステップと、前記ユーザ端末が前記反射を受信するステップと、前記反射から１つ以上の特徴を抽出するステップと、位置と前記１つ以上の特徴とのペアを含むデータベースに基づく方法によって、ユーザ端末の位置を推定するステップと、を有する。

本方法の一態様では、前記１つ以上の再構成可能なインテリジェントサーフェスパネルのうちの少なくとも１つが、連続するタイルに仮想的に区分され、各タイルが、入射するパイロット信号をタイルに依存する方向に反射させる。

本方法の一態様では、各タイルの反射焦点が、前記ターゲットカバレッジエリアにわたり擬似ランダムに選択される。

本方法の一態様では、全タイルにわたる前記反射パターンが、時間と共に擬似ランダムに変更される。

本方法の一態様では、前記仮想的に区分されたタイルの数及びサイズの少なくとも一方が時間と共に変更される。

本方法の一態様では、複数のパイロットが、前記１つ以上のアクセスポイントのうちの１つのアクセスポイントから異なるビームで送信され、前記１つ以上の再構成可能なインテリジェントサーフェスパネルの異なる部分へ向けられる。

本方法の一態様では、前記パイロット信号が、送信前に前記１つ以上のアクセスポイントにおいて相互に人工的に遅延される。

本方法の一態様では、コロケーションされていない複数のアクセスポイントから送信された前記パイロット信号が、送信前に相互に遅延される。

本方法の一態様では、タイルのグループにわたる前記反射パターンが、所定のカバレッジエリアに限定され、さもなければ、前記グループにおける各タイルの焦点が、前記エリアにわたり擬似ランダムに選択される。

本発明の１つ以上の実施形態は、１つ以上のユーザ端末から送信されて、１つ以上の再構成可能なインテリジェントサーフェスパネルによって反射される無線信号によって、ターゲットカバレッジエリアにわたり少なくとも１つのユーザ端末の位置を推定する方法を提供し、本方法は、前記ユーザ端末が１つ以上のパイロット信号を送信するステップと、前記１つ以上の再構成可能なインテリジェントサーフェスパネルのうちの少なくとも１つが、１つ以上の所定の反射パターンに従い、前記１つ以上のパイロット信号を反射させるステップと、１つ以上のアクセスポイントのうちの少なくとも１つのアクセスポイントが前記反射を受信するステップと、前記反射から１つ以上の特徴を抽出するステップと、位置と前記１つ以上の特徴とのペアを含むデータベースに基づく方法によって、前記１つ以上のアクセスポイントの位置を推定するステップと、を有する。

本方法の一態様では、前記１つ以上の再構成可能なインテリジェントサーフェスパネルのうちの少なくとも１つが、連続するタイルに仮想的に区分され、各タイルが、入射するパイロット信号をタイルに依存する方向に反射させる。

本方法の一態様では、各タイルの反射焦点が、前記ターゲットカバレッジエリアにわたり擬似ランダムに選択される。

本方法の一態様では、全タイルにわたる前記反射パターンが、時間と共に擬似ランダムに変更される。

本方法の一態様では、タイルのグループにわたる前記反射パターンが、所定のカバレッジエリアに限定され、さもなければ、前記グループにおける各タイルの焦点が、前記エリアにわたり擬似ランダムに選択される。本発明の１つ以上の実施形態は、アクセスポイントから送信されて、再構成可能なサーフェスパネルによって反射される無線信号によって、ターゲットカバレッジエリアにわたりユーザ端末の位置を推定するシステムを提供し、本システムは、パイロット信号を送信するアクセスポイントと、前記カバレッジエリアにわたり、前記送信されたパイロット信号を柔軟に反射させる再構成可能なサーフェスパネルであって、基地局及び前記カバレッジエリアまでの視線が妨げられないように配置されている再構成可能なサーフェスパネルと、前記再構成可能なサーフェスパネルからの反射を受信するユーザ端末であって、位置と１つ以上の特徴とのペアを含むデータベースに基づく方法によって前記ユーザ端末の位置を推定するユーザ端末と、を含む。

システムの一態様では、前記再構成可能なサーフェスパネルが、トラフィックに関係なく視線が妨げられないように、前記カバレッジエリアに対して十分な高さに配置されている。

本発明の他の実施形態及び利点は、以下の説明及び図面から認識される。

実施形態に係る無線通信システムの概略的な構成を示す図である。 実施形態に係るＵＥの概略的な構成を示す図である。 実施形態に係るＵＥ１０の概略的な構成である。 パッシブ反射アレイが伝搬環境に与える影響の説明図を示す。 パッシブ反射アレイの屋外用途の一例を示す。 パッシブ反射アレイを用いる屋内実験の一例を示す。 アクティブリピータの一例を示す。 文献に記載の離散的なハードウェア設計の一例を示す。 図８に示した離散的なハードウェア設計によって利用される原理の説明図を示す。 文献に記載の連続的なハードウェア設計の一例を示す。 「ストリートキャニオン（Street Canyon）」環境におけるスマートサーフェスの配置及び使用についてのオプションを示す。 「ストリートキャニオン」環境におけるスマートサーフェスの配置及び使用についてのオプションを示す。 ストリートキャニオン環境についてのＲＩＳスポットカバレッジの一例を示す。 スマートサーフェスの配置及び使用についてのオプションがどのように妨害に対応するかを説明するためのサンプルを示す。 スマートサーフェスの配置及び使用についてのオプションが、ＵＬシグナリング、ＤＬシグナリング、又はそれらの組み合わせを用いた正確な位置特定のためにどのように利用できるかを説明するためのサンプルを示す。 ５０ｍの高さに位置するサーフェスパネルを用いた遅延スプレッドの一例を示す。 スマートサーフェスの配置及び動作についての好適なオプションに基づく、ユーザ位置決めの概観的な図を示す。 スマートサーフェス配置の配置及び動作についての好適なオプションに基づく、特定ユーザのトラッキングの概観的な図を示す。 ミラーボールタイプの反射パターンのスナップショットの一例を示す。 反射パターン対スマートタイルのサイズのスナップショットの一例を示す。 電力遅延プロファイル対帯域幅の一例を示す。 ４００ＭＨｚでの位置決め精度の一例を示す。 より低い帯域幅での位置決め精度の一例を示す。 ２つの建物にわたり分けられたスマートサーフェスのエリアの一例を示す。 単一のサーフェスによって達成される位置決め精度と、図２４に示したように２つの建物にわたりサーフェスが分けられる場合に達成される位置決め精度とを比較した一例を示す。

以下では、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。異なる図面における同様の要素には、一貫性を維持するために同様の参照符号を付している。本発明の実施形態の以下の詳細な説明では、本発明のより完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細を記載する。しかしながら、当業者であれば、それらの具体的な詳細がなくとも、本発明を実施できることは明らかである。他の例では、本発明が不明確になることを回避するために、公知の特徴については詳細には説明しない。

図１では、本発明の１つ以上の実施形態に係る無線通信システム１を説明する。無線通信システム１は、ユーザ装置（ＵＥ）１０と、基地局（ＢＳ）２０と、コアネットワーク３０と、を含む。無線通信システム１は、ＮＲシステムであってもよい。無線通信システム１は、本明細書において説明する特定の構成に限定されるものではなく、ＬＴＥ／ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ（LTE-A）システムなど、任意の種類の無線通信システムであってもよい。ＢＳ２０は、そのＢＳ２０のセル内のＵＥ１０と、上り（ＵＬ：uplink）信号及び下り（ＤＬ：downlink）信号を通信してもよい。ＤＬ信号及びＵＬ信号は、制御情報及びユーザデータを含んでもよい。ＢＳ２０は、バックホールリンク３１を介して、コアネットワーク３０とＤＬ信号及びＵＬ信号を通信してもよい。ＢＳ２０は、ｇＮＢ（gNodeB）であってもよい。ＢＳ２０は、ネットワーク（ＮＷ）と呼ばれてもよい。

ＢＳ２０は、アンテナ、隣接するＢＳ２０と通信するための通信インターフェース（例えば、Ｘ２インターフェース）、コアネットワーク３０と通信するための通信インターフェース（例えば、Ｓ１インターフェース）、ＵＥ１０との間で送受信された信号を処理するためのプロセッサ又は回路などのＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む。ＢＳ２０の動作は、メモリに格納されたデータ及びプログラムをプロセッサが処理又は実行することで実現されてもよい。しかしながら、ＢＳ２０は、上述のハードウェア構成に限定されるものではなく、当業者であれば分かるように、他の任意の適切なハードウェア構成によって実現されてもよい。多数のＢＳ２０が、無線通信システム１のより広範なサービスエリアをカバーするように配置されてもよい。

ＵＥ１０は、多入力多出力（ＭＩＭＯ：Multi Input Multi Output）技術を用いて、制御情報及びユーザデータを含むＤＬ信号及びＵＬ信号をＢＳ２０と通信してもよい。ＵＥ１０は、移動局、スマートフォン、携帯電話、タブレット、モバイルルータ、又はウェアラブルデバイスなどの無線通信機能を有する情報処理装置であってもよい。無線通信システム１は、１つ以上のＵＥ１０を含んでもよい。

ＵＥ１０は、ＣＰＵ、例えばプロセッサ、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ、及びＢＳ２０とＵＥ１０との間で無線信号を送受信するための無線通信装置を含む。例えば、以下において説明するＵＥ１０の動作は、メモリに格納されたデータ及びプログラムをＣＰＵが処理又は実行することで実現されてもよい。しかしながら、ＵＥ１０は、上述のハードウェア構成に限定されるものではなく、例えば、以下に説明する処理を実現するための回路を備えた構成であってもよい。

図１に示すように、ＢＳ２０は、ＣＳＩ参照信号（ＣＳＩ－ＲＳ）をＵＥ１０に送信してもよい。これに応答して、ＵＥ１０は、ＣＳＩ報告をＢＳ２０に送信してもよい。同様に、ＵＥ１０は、ＳＲＳをＢＳ２０に送信してもよい。

（ＢＳの構成） 以下では、図２を参照しながら、本発明の実施形態に係るＢＳ２０を説明する。図２は、本発明の実施形態に係るＢＳ２０の概略的な構成を説明するための図である。ＢＳ２０は、複数のアンテナ（アンテナ素子群）２０１と、アンプ部２０２と、送受信部（送信部／受信部）２０３と、ベースバンド信号処理部２０４と、呼処理部２０５と、伝送路インターフェース２０６と、を含んでもよい。ＢＳ２０からＵＥ１０へのＤＬにおいて送信されるユーザデータは、コアネットワークから、伝送路インターフェース２０６を介して、ベースバンド信号処理部２０４に入力される。

ベースバンド信号処理部２０４では、信号に対して、ＰＤＣＰ（Packet Data Convergence Protocol）レイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（Radio Link Control）再送制御送信処理などのＲＬＣレイヤの送信処理、例えばＨＡＲＱ送信処理を含むＭＡＣ（Medium Access Control）再送制御、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）処理、プリコーディング処理などが行われる。続いて、結果として得られた信号が、各送受信部２０３に転送される。ＤＬ制御チャネルの信号に関しては、チャネル符号化及び逆高速フーリエ変換を含む送信処理が行われ、結果として得られた信号が各送受信部２０３に転送される。

ベースバンド信号処理部２０４は、セル内の通信のための制御情報（システム情報）を、上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣ（Radio Resource Control）シグナリング及びブロードキャストチャネル）によって各ＵＥ１０に通知する。セル内の通信のための情報は、例えば、ＵＬシステム帯域幅又はＤＬシステム帯域幅を含む。

各送受信部２０３では、アンテナ毎にプリコーディングされて、ベースバンド信号処理部２０４から出力されるベースバンド信号に対して、無線周波数帯域への周波数変換処理が行われる。アンプ部２０２は、周波数変換が行われた無線周波数信号を増幅し、結果として得られた信号は、アンテナ２０１から送信される。ＵＥ１０からＢＳ２０へのＵＬにおいて送信されるデータに関しては、無線周波数信号が、各アンテナ２０１において受信され、アンプ部２０２において増幅され、送受信部２０３において周波数変換が行われてベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部２０４に入力される。

ベースバンド信号処理部２０４は、受信したベースバンド信号に含まれるユーザデータに対して、ＦＦＴ処理、ＩＤＦＴ処理、誤り訂正復号処理、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ及びＰＤＣＰレイヤの受信処理を行う。続いて、結果として得られた信号が、伝送路インターフェース２０６を介してコアネットワークに転送される。呼処理部２０５は、通信チャネルの設定・解放などの呼処理を行い、ＢＳ２０の状態を管理し、また無線リソースを管理する。

（ＵＥの構成） 以下では、図３を参照しながら、本発明の実施形態に係るＵＥ１０を説明する。図３は、本発明の実施形態に係るＵＥ１０の概略的な構成である。ＵＥ１０は、複数のＵＥアンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部（送信部／受信部）１０３１を含む回路１０３と、制御部１０４と、アプリケーション部１０５と、を有する。

ＤＬに関しては、ＵＥアンテナ１０１において受信された無線周波数信号が、各アンプ部１０２において増幅され、送受信部１０３１においてベースバンド信号へと周波数変換される。制御部１０４では、これらのベースバンド信号に対して、ＦＦＴ処理、誤り訂正復号、再送信制御などの受信処理が行われる。ＤＬユーザデータは、アプリケーション部１０５に転送される。アプリケーション部１０５は、物理レイヤ及びＭＡＣレイヤよりも上位のレイヤに関する処理を行う。下りリンクデータでは、ブロードキャスト情報もアプリケーション部１０５に転送される。

一方、ＵＬユーザデータは、アプリケーション部１０５から制御部１０４に入力される。制御部１０４では、再送制御（Ｈｙｂｒｉｄ ＡＲＱ）送信処理、チャネル符号化、プリコーディング、ＤＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理などが行われ、結果として得られた信号が各送受信部１０３１に転送される。送受信部１０３１では、制御部１０４から出力されたベースバンド信号が無線周波数帯域に変換される。その後、周波数変換された無線周波数信号がアンプ部１０２において増幅され、続いて、アンテナ１０１から送信される。

本発明の１つ以上の実施形態によれば、（消費者向け又は企業向け）無線ネットワークのプロバイダが、（１つ以上の）セルラ帯域及び／又はＷｉ－Ｆｉ帯域にわたる無線伝送を利用することによって、カバレッジエリアにわたる高速且つ正確な位置決め及びトラッキングを提供することができる。本発明の実施形態では、１つ以上の再構成可能なインテリジェントサーフェス（ＲＩＳ：reconfigurable intelligent surface）パネルからの、制御された反射を利用する。ＲＩＳのオペレーターは、制御部を用いて、ＲＩＳの反射パターンを動的に変更することができる。ＲＩＳは、スマートサーフェス（smart surface）又はメタサーフェス（meta-surface）と呼ばれてもよい。

本発明の１つ以上の実施形態は、無線ネットワーク（例えば、セルラ、Ｗｉ－Ｆｉなど）を利用して、密集した都市の屋外環境においてユーザの位置決め及びトラッキングを行うための方法を提供する。これらの実施形態では、再構成可能なスマート反射サーフェス（smart reflecting surface）の使用が採用される。本発明の実施形態は、基地局（又はアクセスポイント）から１つ以上のメタサーフェスへの下りリンク信号、メタサーフェスによってもたらされる時間的に変化する反射パターン、１つ以上のＵＥによる反射の受信、及び／又は受信した反射の特徴に基づいた、ＵＥにおいて適用される位置決めアルゴリズムの組み合わせを利用する。

本発明の１つ以上の実施形態は、複数のアクセスポイントから１つ以上のメタサーフェスへの同時送信を利用してもよい。

本発明の１つ以上の実施形態は、逆方向、即ち信号が、１つ以上のメタサーフェスからの反射を介してＵＥから基地局に送信される場合に適用されてもよい。その場合、基地局は、受信した反射の特徴に基づいて、ＵＥの位置を推定するための位置決めアルゴリズムを実行する。本発明の実施形態は、複数のアクセスポイント又は基地局から受信した信号を共処理（jointly processing）することによって、ネットワークにおける位置特定（localization）を利用することもできる。

位置決めアルゴリズムは、カバレッジエリアにわたる、受信した反射の特徴についての知識に基づく。これらの特徴は先験的に、伝搬の物理学に基づいて、解析的に取得することができる。さらに、位置決めアルゴリズムを実行する当事者（即ち、ＵＥ又は基地局）が、データベースの形態、又はこのデータベースに基づいてユーザ位置を予測するように訓練されたツールのパラメータの形態のいずれかの形態で特徴を利用してもよい。

有利には、本発明の実施形態は、ＧＰＳによる位置特定の性能が低くなる高層ビルが存在する屋外環境において興味を引くものである。実施形態は、屋内環境（例えば、モール、スタジアム、アンフィシアターなど）でも使用することができ、密集した屋外環境と同様の位置決めによる利点を提供することができる。これらのいずれの場合においても、ＲＩＳパネルを高所（例えば、高層ビル）に設置し、パネルと、そのパネルのカバレッジエリアとの間に障害物をなくすことによって、本スキームは、高速且つ正確なものとなり、また交通量及び／又は人の密度・移動の変化などの、環境における時間的変化に対してロバストになる。

言い換えれば、本発明の実施形態は、１つ（又は２つ以上）のアクセスポイント（又は基地局）から送信されて、１つ以上のスマートサーフェスによって反射された下りリンク信号と、ユーザ端末において実行されるアルゴリズムと、によって、ターゲットカバレッジエリア内のユーザの正確な位置決め及びトラッキングを提供する。さらに、１つ以上の実施形態は、１つ（又は２つ以上）のアクセスポイント（又は基地局）から送信されて、１つ以上のスマートサーフェスによって反射された上りリンク信号と、１つ以上のアクセスポイントにおいて実行されるアルゴリズムと、によって、ターゲットカバレッジエリア内のユーザの正確な位置決め及びトラッキングを提供することができる。

１つ以上の実施形態では、本明細書に記載の方法は、モールなどの往来の多い屋内環境、及び高層ビルが存在する都市の屋外環境において、高速で正確且つロバストな位置特定を提供するためのスマートサーフェスの使用に関する。この方法は、例えば、位置特定のためのフィンガープリント法に分類されてもよい。ユーザ位置の識別の基礎となるフィンガープリントが既存の散乱環境によって決定され、したがって、自然のなすがままである従来の方法とは異なり、本明細書に記載される（１つ以上の）方法は、ユーザの位置特定をより正確且つ確実に識別できるフィンガープリントを作成するために、特定の基地局によるシグナリングとＲＩＳパネルの特別な動作とを利用して、高速且つ正確でロバストな位置特定をもたらす。

例えば、高層ビルの高所にメタサーフェスパネルを設置して、反射をカバレッジエリアに向けて下向きに傾斜させることによって、カバレッジエリア内の任意のユーザとＢＳとの間に安定した無線リンクを形成することができる。特に、メタサーフェスと任意のＵＥとの間のリンクはＬＯＳであり、いかなるモノ（例えば、人間など）によっても遮蔽されない。同様に、メタサーフェスとＢＳとの間のリンクもＬＯＳである。したがって、２つのリンクの組み合わせは安定しており、またメタサーフェスを構成するスマートタイル全体によってもたらされる反射パターンにのみ依存する。下記において更に説明するように、本発明の実施形態は、任意のＦＲ１又はＦＲ２セルラ帯域、又は任意のＷｉ－Ｆｉ帯域を利用することができる。さらに、本発明の実施形態は、より広いカバレッジを用いて位置決め方法を提供するために、ＧＰＳと組み合わせてもよい。また、リンクは（フィンガープリントのための決定性（deterministic）の特徴をもたらす）いずれも直線関係（line-of-sight）にあるため、データベースはジオメトリ固有であってもよい。このことは、同じジオメトリを再利用できる異なるカバレッジエリアにおいて、フィンガープリントデータベースは同じであることを意味する。さらに、無線信号伝搬及びＲＩＳ反射の物理学を利用して解析的にデータベースを作成することができるので、フィールド測定は不要である。

下記において更に詳細に説明するように、相互に十分に離間させて配置された複数のパネルを利用することによって、比較的低い帯域でも高速且つ正確なユーザ位置決めが可能となる。位置決めがＵＬシグナリングを介して、即ち基地局において受信した反射に基づいて達成される場合、基地局は、異なるパネルから生じる反射を分離するために、複数の指向性ビームを介して受信した複数の表面反射をフィルタリングすることができ、それによってフィンガープリントのためのより豊富な特徴セットを取得することができる。位置決めがＤＬシグナリングを介して、即ちユーザ端末において受信した反射に基づいて達成される場合、このことは、基地局が異なる複数のパネルに向けて、指向性ビームの異なる複数のパイロットを送信し、それらのパイロットを相互に人工的に遅延させて、ＵＥにおいて受信される反射の遅延スプレッドを増大させることによって可能となる。

本発明の１つ以上の実施形態では、本技術分野における目下の解決手段よりも改善された位置特定が可能となる。例えば、本発明の１つ以上の実施形態は、次の環境について位置特定を改善する：高層ビルが存在する屋外の交通量の多い都市環境、及びショッピングモール及びスタジアムなどの屋内の往来の多い環境。

文脈上、特許請求の範囲に記載された発明の実施形態は、伝搬環境を変更するためにスマートサーフェスを活用し、またユーザの位置を推定するためにフィンガープリントに依存してもよい。本明細書に開示する（１つ以上の）方法は、スマートサーフェスによってもたらされる反射パターンの「ミラーボール（disco-ball）」タイプの回転に依存する。サーフェスは仮想的に複数のタイルに区分されており、各タイルによって、反射がカバレッジエリアの異なる部分に向けられる。

本発明に関連付けられた実施例に示すように、仮想のタイルのサイズ、関連付けられた反射パターン、及びアクセスポイントから送信されるビーコンを適切に調整することによって、高速且つ正確な位置決めを達成することができる。

１つ以上の利点は、本方法が、屋外の「ストリートキャニオン」環境、屋内のショッピングモール、又は屋内のアリーナ、又は交通量／往来が多いこと若しくは環境が変化することを特徴とする他のあらゆる環境などの、その他の一般的な方法を実施できない環境において、高速且つ正確な位置決め及びトラッキングを提供できることを含むことができる。つまり、環境の変化がサーフェスからアクセスポイントまで、又はサーフェスからユーザまでのパスを妨げない限り、そのような変化によって性能に影響が及ぼされることはない。したがって、結果としてもたらされる位置決めは、環境の変化に関してロバストである。さらに、従来のフィンガープリントとは異なり、本発明の実施形態によって説明される方法は労力を要さない。

１つ以上の実施形態では、フィンガープリントデータベースの作成が要求される可能性はあるが、データベースは、サーフェスと基地局とカバレッジエリアとの間の相対的な幾何学にのみ依存する。その意味において、同じ幾何学、したがって同じデータベースを有利には何度も再利用することができる。さらに、フィンガープリントは、先験的に（即ち、ＬＯＳ（Line-Of-Sight）伝搬及びサーフェスにおける反射の物理学に基づいて）、解析的に予測することができるので、フィンガープリントを取得するために労力を要するフィールド測定キャンペーンは必要ない。

潜在的な欠点としては、伝搬環境を変更するためにスマートサーフェスの存在が要求される場合があるので、（１つ以上の）本方法が「どこでも使える（use-everywhere）」位置決めスキームでないことが考えられる。さらに、位置ベースのサービスを実現するためにより高精度の位置決めが必要とされる場所では、選択的にしか利用できない場合がある。

次に、１つ以上の実施形態に従い、スマート散乱環境（smart scattering environment）を説明する。周波数範囲１（ＦＲ１）の帯域にわたるカバレッジに関しては、良好なセルカバレッジフットプリントが存在すると考えられる。例えば、セルカバレッジの大部分はＬＯＳではないので、信号は建物を貫通して、複数回の反射を経て受信されることも考えられる。さらに、人、建物又は群葉によって遮蔽される場合があっても、安定したセルカバレッジを保証することができる。ＦＲ２（即ち、ミリ波（mmWave）以上）に関しては、セルカバレッジが限定的又は断片的になる可能性がある。特に、より高い周波数は、場合によってはＬＯＳ又は範囲を限定する可能性があり、建物をうまく貫通せず、反射が限定される可能性がある。言い換えれば、人、群葉又は建物による遮蔽に起因して、間欠的なカバレッジが生じる可能性がある。

ＦＲ２カバレッジを改善させるために考えられる１つのオプションとして、設備投資又は運用費用への影響の有無が考えられるとはいえ、セル密度を高めることである。考えられる代替案として、散乱環境をスマートに変化させることができる「スマート無線環境（Smart Radio Environments）」が検討されている。パッシブ反射アレイ（ＲＡ：reflect-array）構造は、電力を必要とせず、屋内カバレッジを改善するために利用できる、そのようなデバイスクラスの内の１つである。アクティブリピータ（active repeater）は、電力が供給され、したがって屋外のカバレッジを改善するために利用することができる、別のクラスのスマートデバイスである。別のクラスには、屋内及び屋外の両方のカバレッジを改善することができるＲＩＳ（再構成可能なインテリジェントサーフェス：Reconfigurable Intelligent Surfaces）も含まれる。本発明の実施例は、そのようなデバイスの使用に関する。

図４及び図５を参照して、パッシブＲＡについて説明する。これらのパッシブＲＡを、主に屋内環境用に設計された「スマートミラー（smart mirror）」リフレクタとみなすことができる。これらの「スマートミラー」リフレクタは、複数のサブ波長パターンから成るパネルである。パネルは、電磁（ＥＭ）信号を「曲げて」、カバレッジが小さい又はカバレッジがないエリアに方向付けるように設計されている。これらのパネルは、ＭＩＭＯのための改善されたカバレッジも、より良好な散乱環境も提供することができる。

図６を参照して、ＲＡの屋内での実験を説明する。特に、ＥＣＨＯ（例えば、ＭｅｔａＷａｖｅ社製の反射アレイ）を、アルミニウム製のリフレクタと比較した。ＥＣＨＯが設計された時点で行われたＲＳＳの比較を図６に示しているが、そのようなＲＡ設計の有効性が明確に示されている。

次に、図７を参照して、アクティブリピータについて説明する。アクティブリピータは、屋外用に設計されていてもよいし、屋外から屋内への通信用に設計されていてもよい。アクティブリピータは、カバレッジのギャップを埋め、また受信した信号を増大（boost）させて、カバレッジが小さい又はカバレッジがないエリアに向け直すことができる。アクティブリピータを含む配置では、リピータの信号が、付加的なマルチパス（即ち、散乱環境によってもたらされるものに対する追加）として受信部に現れることができる。これは、アクティブリピータによる処理（即ちアナログ処理）では、数「メートル」のオーダーにおいて僅か数ｎｓの遅延しか生じず、この遅延はＯＦＤＭ ＣＰ内に十分に収まることによる。

本発明の１つ以上の実施形態は、スマートサーフェスに関する。これはＲＩＳ（Reconfigurable Intelligent Surface）とも呼ばれ、そのようなサーフェスは、ＥＭ信号を任意の方向に柔軟に反射させる。つまり、ネットワークは、電磁信号をどのように曲げて方向を変えるかを能動的に制御することができる。言い換えれば、本発明の実施形態は、ネットワークが伝搬環境を完全に制御する機会を提供する。そのような制御は、ＡＩによって実現することができ、ネットワークの性能改善をもたらし、また新しいサービスを実現することができる。ＲＩＳパネルの反射特性を能動的に制御するために、電力が必要になる場合がある。しかしながら、反射は増幅する必要はない。異なる多くのＲＩＳハードウェア設計は、広範囲にわたる文献から得ることができる。ＲＩＳのハードウェア設計は、離散型又は連続型に分類されてもよい。

図８及び図９は、特定の離散型ハードウェア設計の態様を示す。図８及び図９におけるＲＩＳ設計に示されているように、離散型の設計は、個別に制御される個々の反射素子（記載の例ではパッチ）を含み、通常の場合、１波長以上の間隔を空けて配置されている。この例では、ＲＩＳは、６０ＧＨｚ（λ＝５ｍｍ）で動作するように設計されている。反射角はＲＡパッチのオン／オフの切り替えによって実現される。基板にわたる異なるオン／オフパターンを介して、異なる反射角が達成される。

連続型のハードウェア設計の一例を図１０に示す。図１０に示すスマートサーフェスは、サブ波長の素子パターンから成り、これらの素子パターンにより、ＲＩＳを介して表面平面波を伝播させることができる。この連続型のＲＩＳは、５ＧＨｚ（λ＝６０ｍｍ）で動作するように設計されている。この設計では、調整可能な集積回路（ＩＣ）チップが利用され、このＩＣチップにより、メタサーフェスの表面インピーダンスを連続的に局所的に変更することができる。この表面インピーダンスは、反射に関しては「伝達関数」の役割を果たし、その変更はコンピュータによって制御することができる。そのような連続型のＲＩＳ設計は、離散型のＲＩＳ設計と比較すると、柔軟性及び反射効率の点において優れている。

図１１を参照して、「ストリートキャニオン」環境のための、本発明の実施形態に関連付けられたスマートサーフェスのコンセプトについて説明する。本発明の１つ以上の実施形態では、スマートサーフェスパネルが、高層ビルの高所に配置される。地上の受信部から見ると、そのようなビルの高所にあるパネルから下に向けられた反射は、実際に下向きに傾斜された高い塔からの送信に類似すると考えられる。つまり、そのようなパネルは、以下の所望の多数の特性を備えている：
両方のリンク（ＢＳ→スマートサーフェス；スマートサーフェス→ＵＥ）が、ＬＯＳ（Line of Sight）リンクである；
上記の２つのＬＯＳリンクに障害物がない、又は障害物が存在する可能性が極めて低い；
ＵＥとＢＳとの間の伝搬チャネルが非常に安定している；
そのような安定した高信号強度の障害のない伝播は、超高信頼・超低遅延の高データレート通信、及び高速且つ正確な位置決め及びトラッキングを可能にする。

さらに、以下の１つ以上の利点が含まれる。高いエネルギー集中度及び指向性により、セル間干渉を無視できる。上記のように、これは高い塔が大きく傾斜しているような場合である。ＣＳＩ（チャネル状態情報：Channel State Information）はほぼ必要ない。ストリートキャニオンの環境では、遥かに良好なカバレッジを提供することができる。また特に、大型のＲＩＳパネル又は複数のＲＩＳパネルを使用することによって、遮蔽物に対するマクロダイバーシティを提供することができる。そのような配置は、例えば、Ｏ２Ｉを提供するためのリピータ（図示せず）と組み合わせることもできる。本発明の実施形態が示すように、適切に動作すれば、そのような配置は、それらの環境下でも高速且つ正確な位置決め及びトラッキングをもたらすことができる。１つのそのような実施形態では、ＢＳにミリ波フロントホールを提供することができる。

図１２は、「ストリートキャニオン」環境用のそのようなスマートサーフェスのコンセプトの幾つかの追加の利点を示す。図１２による１つ以上の実施形態では、改善されたカバレッジ及びレートを、以下のうちの１つ以上によって実現することができる。

各ＲＩＳタイルが、ある程度のステアリング自由度を有する。つまり、各ＲＩＳタイルによって反射された電力を、そのＲＩＳタイル自身の「カバレッジエリア」の一部に収束させることができるか、又はそのような反射された電力の向きを変更する（redirect）ことができる。この点において、ＲＩＳタイルは、特に屋外では、「固定式の」パッシブ反射アレイよりも優れている。固定式のリフレクタは、サービスを受けるＵＥの位置に関係なく、それら反射を自身のカバレッジエリアにわたり拡散させる。固定式のリフレクタに関する追加のＲＩＳの利点には以下が含まれる：
所望の受信信号電力がより高いこと；
干渉がより少ないこと；
本発明において利用される位置決め及びトラッキングに関する利点。

これらのＲＩＳの利点は、屋外での用途でも十分に役立つ。さらに、１つ以上の実施形態を、トレーニング及びスケジューリングによって実現することも考えられる。

文献において検討されている表面反射モードによれば、ＲＩＳタイルは、少なくとも２つの異なるやり方で、自身の反射を「収束（focus）」させることができる。１つの実施形態では、タイルは反射の向きを、特定のカバレッジ位置の方向に変更することができる。このことは、文献では異常反射と呼ばれ、またこれによって、表面（即ちタイル）が「異常」ミラーとして機能するようになる。代替的に、タイルは自身の反射を特定のスポットに直接的に収束させることができる（例えば、集束レンズに似たものとなる）。これはフォーカシングと呼ばれる。本発明の１つ以上の実施形態の文脈では、フォーカスは、それら２つの動作モードのいずれか一方に関して適用されると解釈することができる。本発明に含まれる例では、生成されるＲＩＳタイル反射は、異常反射である。

図１３は、ストリートキャニオン環境用の、提案されるスマートサーフェス配置によって達成される「スポット型」カバレッジの一例を示す。特に、図１３は、（例えば、受信信号電力のヒートマップによって図示された）マルチスポットカバレッジの一例を示す。このヒートマップは、表面をより小さなタイル群に分割し、ヒートマップにおいて明るいスポットを生じさせるために、それらのタイル群の反射点を一斉に収束させる本発明の実施形態と共に、最近確立された物理学ベースの反射モデリンを用いて取得されたものである。この例では、収束とは、各タイルが（基地局から送信された）入射波を収束エリアの方向へと反射させることを意味する。

次に図１４を参照して、遮蔽物に抗うという文脈において、スマートサーフェスのコンセプトについて１つ以上の実施形態を説明する。図１４は、異なる建物において採用されるスマートタイルを示す。１つ以上の実施形態では、ＵＥが、多くの異なる方向から（例えば、異なるタイルからの反射を介して）信号を受信する。各反射は、高い高度から到来し、そのような高い高度は、遮蔽物に抗うために用いてもよい。

次に図１５を参照して、ＵＬシグナリング、ＤＬシグナリング、又はそれらの組み合わせを用いる正確な位置決めの文脈において、スマートサーフェスのコンセプトについて、１つ以上の実施形態を説明する。図１５に示すように、ネットワーク支援による位置決めは、ＤＬ送信（ＴＸ）を介したＵＥにおける位置決めを含んでもよい。タイルは、１つの静止衛星がＧＰＳに対して担う役割に類似する役割を担う。しかしながら、ＧＰＳとは異なり、本発明の実施形態では、ＵＥからのＵＬ送信によって、ＢＳはＵＥの位置を学習することができる。ＵＬ／ＤＬ ＴＸの組み合わせを用いて、位置決め精度を改善するためこともできる。

スマートサーフェスに基づく、本願において提案する実施形態と、ＧＰＳに基づく位置決めとの簡単な比較を検討すると、ＧＰＳは、到達時間（ＴｏＡ：Time of Arrival）に基づく位置決め及びトラッキング方法を採用するのに対し、スマートサーフェスに基づく実施形態は、電力遅延プロファイル（ＰＤＰ：Power Delay Profile）に基づき、また迎角（ＡｏＡ：Angle of Attack）を利用してもよい。別の重要な相違点は、位置決めに使用される送信信号の種類と関係がある。ＧＰＳは衛星から全方位にブロードキャストされる信号を使用するのに対し、スマートサーフェスは指向性の反射を採用する。このことは、トラッキングにとって重要な意味を持つ。ＧＰＳでは、衛星から全方位にブロードキャストされる同一の信号が位置決め及びトラッキングの両方に使用されるが、本発明に関連付けられたスマートサーフェスに基づく実施形態では、特に、トラッキングしているＵＥの周囲に反射を向けることができる（例えば、より高速なトラッキングのため）。

図１６は、高さｚ_ｔ＝５０ｍに位置するサーフェスパネルからの反射に基づく、（例えば、４０ｍｘ６０ｍのエリアにわたる）ＵＥ遅延スプレッドの一例を示す。１つ以上の実施形態では、パネルがより大きくなると、遅延スプレッドもより大きくなる可能性がある。ＢＳが地上から３ｍの高さにあり、サーフェスパネルが地上から５０ｍの高さにある所定のという幾何学では、「横幅のある（fat）」パネルの方が、「高い（tall）」パネルよりも短い遅延スプレッドを示す。それにもかかわらず、本発明の実施形態の動作は、そのような遅延スプレッドでもって、正確なＰＤＰベースの位置決めが可能であることを保証する。

図１７は、本発明の１つ以上の実施形態に係るスマートサーフェスの配置及び動作についての好適なオプションに基づく、ユーザ位置決めの概観的な図を示す。本発明は、スマートサーフェスからの「ミラーボール」タイプの反射パターンを利用する。１つ以上の実施形態では、これらのパターンが、周期的又は準周期的に繰り返される。

図１８は、本発明の１つ以上の実施形態に係るスマートサーフェスの配置及び動作についての好適なオプションに基づく、特定ユーザのトラッキングの概観的な図を示す。本発明の実施形態では、スマートサーフェスからの「ミラーボール」タイプの反射パターンが利用されるが、これらの反射パターンは、より微細で、トラッキングされているユーザのエリアの周囲に集中する。

図１９は、そのようなミラーボールタイプの反射パターンのスナップショットを、カバレッジエリアにおけるヒートマップの形で示し、このヒートマップは、２８ＧＨｚの基地局から、４００ＭＨｚの帯域幅で送信されたＯＦＤＭ信号の２０ｍ×２ｍのスマートサーフェスからの反射によって作成されたものである。ヒートマップを作成するために、ＲＩＳは仮想的により小さいスマート「タイル」に分割された。図１９に図示された実施形態では、ＲＩＳ制御部が、スマートサーフェスの連続する領域（即ち、各タイル）からの反射を動かし、カバレッジの特定のスポットに収束させた。なお、タイルのサイズは、タイルが成すカバレッジスポットのサイズに影響を及ぼすことを言及しておく。また、基地局から送信される位置決めビーコンは、４００ＭＨｚの帯域の一部のみを使用してもよい。さらに、反射パターンは、例えば、ＯＦＤＭシンボルのレート又はそれよりも遅いレートで回転させてもよい。この例では、各反射パターンは擬似ランダム（但し、既知の擬似ランダムパターン）であってもよい。さらに、各スマートタイルは、ランダムに選択された特定の位置に反射を収束させる（又は反射の向きを変える）。動作を最適化させる過程において、位置決め精度は、位置決めのために割り当てられた帯域幅、スマートタイルのサイズ、及びスマートタイルの数の関数として考慮することができる。

次に、本発明に係る１つ以上の実施形態について説明する。ＢＳサウンディングパイロット信号によるシグナリングについて検討すると、サウンディング信号は、放射される電力がスマートサーフェスの方向にある（アンテナ）ビームで送信されるパイロット（例えば、波形）であってもよい。

パイロット波形は、無線アクセス技術のフォーマットに従い時間及び帯域幅が限定されてもよく、例えば、ＯＦＤＭの場合、パイロット波形は、（例えば、ＯＦＤＭ送信用に割り当てられた周波数帯域の帯域幅部分にわたる）時間・周波数要素のサブセットで送信されるサウンディング信号から成るものであってよい。さらに、周期的、準周期的又は非周期的な送信（例えば、基地局によってトリガされるＵＥトラッキング）にも対応することができる。

１つ以上の実施形態では、カバレッジエリア内の各ＵＥにおける受信伝搬チャネルは、スマートサーフェスからの反射だけでなく、場合によっては遥かに強いＬＯＳパスを含む他の伝播パスも含む。これらの他のパスは遥かに短い遅延を有する場合もあるので、各ＵＥは位置特定を実行する前にそれらを除去することができる。

１つ以上の実施形態では、（１つ以上の）ＲＩＳパネルは周期的にオフにされ、これによって各ＵＥは、ＲＩＳパネルが存在しない場合に自身のＰＤＰを推定できる。これによって、各ＵＥは、位置特定を実行する前に、ＲＩＳパネルに由来しないパスを除去することができる。

１つ以上の実施形態では、パイロットビームも、カバレッジエリアから離れる方向であって、パネルに向かって上方の方向にのみ向けられる。これによって、カバレッジエリア内の各ＵＥにおける受信伝搬チャネルが、スマートサーフェスからの反射のみを含むことが保証される。

スマートサーフェスの動作に関する１つ以上の実施形態では、反射パターンが、時間にわたり周期的又は準周期的な方式で回転されてもよい。ＯＦＤＭの文脈では、１つ以上の実施形態が、あるＯＦＤＭシンボルから次のＯＦＤＭシンボルに変更されるスマートサーフェスの反射パターンを有してもよい。代替的に、１つ以上の実施形態では、スマートサーフェスの反射パターンが数ＯＦＤＭシンボル毎に変更される。代替的に、１つ以上の実施形態では、全ての反射パターンが時間にわたり等しく利用される。１つ以上の実施形態では、複数ある反射パターンの利用が等しくなく、これによって、例えばユーザトラッキングの場合、又はトラフィックの多い領域におけるより高速な位置決めを実現する場合における、リソースのより効率的な利用が実現されてもよい。

例えば、２８ＧＨｚでの５Ｇ ＮＲ ＯＦＤＭシンボルは、約１７．８４μｓの長さである（例えば、５Ｇ ＮＲニューメロロジーは、６０ＫＨｚのサブキャリア間隔に対応する）。３０の異なるパターンの周期的な反射シーケンスが使用され、パターンがＯＦＤＭシンボルレートで回転される場合、各ＵＥは、５３５．２μｓ以内、即ち０．５ｍｓ強以内に、３０パターン全てに対応する反射を観測できることになる。各反射パターンにおける焦点は、例えば図２０に示したようにランダムに見えるかもしれないが、それらは決定性であって既知である（即ち、疑似ランダムである）ことに留意されたい。つまり、図２０は、反射パターン対スマートタイルのサイズの一例を示す。実際には、全ての（即ち、周期的に変化する）パターンにわたる焦点がカバレッジにわたり完全に均等に分布し、それによって、適用されるパターンのシーケンスにわたり著しく低い反射電力を受信するエリアが生じないことが保証されるよう顧慮する必要がある。

図２１は、電力遅延プロファイル対帯域幅の一例を示す。一般的に、帯域幅が小さくなると、１秒あたりのサンプル数が少なくなり、その結果、それらのサンプルにおける遅延スプレッドが短くなることに留意されたい。フィンガープリントベースの（１つ以上の）位置決め方法に関して、ＵＥが、ＰＤＰに基づくフィンガープリントを介して、自身の位置特定を推定する場合を検討する。このシナリオでは、ＢＳがパイロットを周期的に送信する。またスマートサーフェスは、自身の反射パターンを周期的に変化させる。ＵＥは、反射パターン毎に電力遅延プロファイルを推定する。続いて、ＵＥは、ＰＤＰフィンガープリントを作成し、それを使用して位置を推定する。サンプルの実施形態では、位置の推定は、グリッド上のＰＤＰフィンガープリントに基づく。一例として、１ｍ×１ｍのグリッドにおけるＰＤＰフィンガープリントデータベースの作成を検討する。ＵＥの位置推定は、ＵＥのフィンガープリントに最も近いデータベースフィンガープリントの位置である。

推定の品質は、グリッドの分解能により制限される場合があることに留意されたい。さらに、より優れた位置推定器の使用も考慮することができる（但し、性能だけでなく、複雑性も考慮される）。例えば、フィンガープリントに基づく最高技術水準の信号処理又はＡＩベースの推定器が考えられるが、当業者であれば、それらがグリッドにおいて位置推定を提供することに限定されないことを理解するであろう。それらの推定器は、ユーザ位置を推定するために利用できる場合、追加の特徴（例えば、到達角度：ＡｏＡ（angle of arrival））も使用することができる。この例において使用される単純な「検出型（detection-type）」の方式では、トレードオフを容易に説明することができる。例えば、性能対タイルのサイズ及び帯域幅（並びにパネルのサイズ及び位置、パネルの数など）も容易に調査することができる。

図２２は、それぞれが異なる数及び異なるサイズのタイルから構成された、２０ｍ×２ｍのパネルを考慮した、４００ＭＨｚの帯域幅での位置決め精度の一例を示す。この例に示したように、全てのパネルが同じ位置精度をもたらすわけではない。また、ほぼ最適なパネル構成がいずれも同じように機能するわけではない。例えば、より少ないミラーボールパターン及び／又はより低いＳＮＲで収束をもたらす構成がある場合もある。

図２３は、より低い帯域幅での位置決め精度の一例を示す。この例では、（例えば、４００ＭＨｚでの）ほぼ最適なタイルがいずれも、より低い帯域幅で同じように機能するわけではない。例えば、パネルの潜在的に有効な配置は、それぞれが４０ｃｍ×１ｍである１００枚のタイルに基づいてもよい。

図２４は、スマートサーフェスのエリアを２つの建物にわたり分けた一例を示す。この例では２つの建物が使用されるが、それより多い数又は少ない数の建物が使用されてもよいことを当業者であれば理解されるであろう。この例では、全幅の１枚のパネルが使用される代わりに、半幅の２枚のパネルが使用されることで、総反射エリアが同じになっている。本発明の１つ以上の実施形態に従いパイロット信号が生成されることが考慮される場合、以下において説明するように、カバレッジを改善することができる。

マルチパネル動作に関する本発明の１つ以上の実施形態について説明する。ＢＳは同時に２つのサウンディング信号（例えば、パイロット）、即ちパネル毎に１つのサウンディング信号を送信する。２つのサウンディング信号はそれぞれパイロット（例えば、波形）であり、各パネルの方向に放射される電力を有するアンテナビームで送信される。さらに、パイロット波形は、無線アクセス技術のフォーマットに従い、時間及び帯域が制限される場合がある。例えば、ＯＦＤＭの場合、パイロット波形は、（例えば、ＯＦＤＭ送信用に割り当てられた周波数帯域の帯域幅部分にわたる）時間・周波数要素のサブセットで送信されるサウンディング信号から成るものであってよい。また、周期的、準周期的又は非周期的な送信（例えば、基地局によってトリガされるＵＥトラッキング）にも対応することができる。

１つ以上の実施形態では、２つのパイロット波形が、相互に人工的に遅延されてもよい。例えば、１つ以上の実施形態におけるＯＦＤＭの文脈では、時間・周波数要素の異なるサブセットが、各パイロットビームのためのサウンディング信号に割り当てられ、この動作により、ユーザ端末は、各パネルに関連付けられた、受信した反射を容易に分離することができる。つまり、この動作は、単一パネル方式の送信リソースよりも２倍の送信リソースを使用することができる。

代替的に、１つ以上の実施形態では、時間・周波数要素の同じサブセットが、２つのパイロットビームによって共有され、それによって、単一パネル方式と同じ送信リソースが使用される。この場合、２つのＢＳから（それぞれ異なるパネルに向かって）送信された２つの重畳したパイロット波形が、（同じ「時間」インデックスを有する全ての時間・周波数要素を含む）任意のＯＦＤＭシンボルにおいて送信される。これら２つの波形は、ＯＦＤＭ ＣＰの一部（極一部）である遅延差だけ、相互に人工的に遅延される。

人工的に導入される遅延は、カバレッジエリア内の任意のＵＥ位置において２つのパネルから受信する反射が重畳しないようにし、それによってＵＥがそれらを容易に分離できるように十分大きくなければならない。そのような用途は、対象となるカバレッジ（例えば、ストリートキャニオン環境又はショッピングモール）に十分に適用される。

図２５は、帯域幅の要求を緩和するために、２つの建物にわたり表面を分割した一例を示す。図２５に従う１つ以上の実施形態は、複数のパネルの利点、即ち２つのパイロットビーム間に人工的に導入された遅延を用いることの利点を示すことができる。言い換えれば、遅延スプレッドが大きくなるほど、より低い帯域幅でのより良い位置決め性能がもたらされる。

変形例
本明細書において説明した情報、信号及び／又はその他は、様々な異なる技術のいずれかを使用して表されてもよい。例えば、本明細書に含まれる説明全体にわたり参照され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、チップなどはいずれも、電圧、電流、電磁波、磁界若しくは磁性粒子、光場若しくは光子、又はこれらの任意の組み合わせによって表されてもよい。

また、情報、信号などは、上位レイヤから下位レイヤ、及び／又は下位レイヤから上位レイヤへ出力され得る。情報、信号などは、複数のネットワークノードを介して入出力されてもよい。

入出力された情報、信号などは、特定の場所（例えば、メモリ）に保存されてもよいし、管理テーブルを用いて管理してもよい。入出力される情報、信号などは、上書き、更新又は追記をされ得る。出力された情報、信号などは、削除されてもよい。入力された情報、信号などは、他の装置へ送信されてもよい。

情報の通知は、本明細書において説明した態様／現実施形態に限られず、他の方法を用いて行われてもよい。例えば、情報の通知は、物理レイヤシグナリング（例えば、下りリンク制御情報（ＤＣＩ：Downlink Control Information）、上りリンク制御情報（ＵＣＩ：Uplink Control Information）、上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣ（Radio Resource Control）シグナリング、ブロードキャスト情報（マスタ情報ブロック（ＭＩＢ：Master Information Block）、システム情報ブロック（ＳＩＢ：System Information Block）など）、ＭＡＣ（Medium Access Control）シグナリング）、その他の信号及び／又はこれらの組み合わせによって実施されてもよい。

ソフトウェアは、「ソフトウェア」、「ファームウェア」、「ミドルウェア」、「マイクロコード」、「ハードウェア記述言語」と呼ばれるか、他の名称で呼ばれるかを問わず、命令、命令セット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、手順、機能などを意味するよう広く解釈されるべきである。

また、ソフトウェア、命令、情報などは、伝送媒体を介して送受信されてもよい。例えば、ソフトウェアが、有線技術（同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線（ＤＳＬ：Digital Subscriber Line）など）及び／又は無線技術（赤外線、マイクロ波など）を使用してウェブサイト、サーバ、又は他のリモートソースから送信される場合、これらの有線技術及び／又は無線技術は、伝送媒体の定義内に含まれる。

本明細書において使用する「システム」及び「ネットワーク」という用語は、互換的に使用される。

本明細書においては、「基地局（ＢＳ：Base Station）」、「無線基地局」、「ｅＮＢ」、「ｇＮＢ」、「セル」、「セクタ」、「セルグループ」、「キャリア」及び「コンポーネントキャリア」という用語は、互換的に使用され得る。基地局は、「固定局（fixed station）」、「ＮｏｄｅＢ」、「ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）」、「アクセスポイント（access point）」、「送信ポイント」、「受信ポイント」、「フェムトセル」、「スモールセル」などの用語で呼ばれる場合もある。

基地局は、１つ又は複数（例えば、３つ）のセル（セクタとも呼ばれる）を収容することができる。基地局が複数のセルを収容する場合、基地局のカバレッジエリア全体は複数のより小さいエリアに区分でき、各々のより小さいエリアは、基地局サブシステム（例えば、屋内用の小型基地局（ＲＲＨ：Remote Radio Head））によって通信サービスを提供することもできる。「セル」又は「セクタ」という用語は、このカバレッジにおいて通信サービスを行う基地局及び／又は基地局サブシステムのカバレッジエリアの一部又は全体を指す。

本明細書においては、「移動局（ＭＳ：Mobile Station）」、「ユーザ端末（user terminal）」、「ユーザ装置（ＵＥ：User Equipment）」及び「端末」という用語は、互換的に使用され得る。移動局は、当業者によって、「加入者局」、「モバイルユニット」、「加入者ユニット」、「ワイヤレスユニット」、「リモートユニット」、「モバイルデバイス」、「ワイヤレスデバイス」、「ワイヤレス通信デバイス」、リモートデバイス」、「モバイル加入者局」、「アクセス端末」、「モバイル端末」、「ワイヤレス端末」、「リモート端末」、「ハンドセット」、「ユーザエージェント」、「モバイルクライアント」、「クライアント」又はいくつかの他の適切な用語で呼ばれる場合もある。

また、本明細書における無線基地局は、ユーザ端末で読み替えてもよい。例えば、無線基地局及びユーザ端末間の通信を、複数のユーザ端末間（Ｄ２Ｄ：Device-to-Device）の通信に置き換えた構成について、本開示の各態様／実施形態を適用してもよい。この場合、上述の無線基地局１０が有する機能をユーザ端末２０が有する構成としてもよい。また、「上り」及び「下り」などの文言は、「サイド」と読み替えられてもよい。例えば、上りチャネルは、サイドチャネルと読み替えられてもよい。

同様に、本明細書におけるユーザ端末は、無線基地局で読み替えてもよい。この場合、無線基地局が上述のユーザ端末の機能を有してもよい。

本明細書において、基地局によって行われるとした動作は、場合によってはその上位ノード（upper node）によって行われることもある。基地局を有する１つ又は複数のネットワークノード（network nodes）を含むネットワークにおいて、端末との通信のために行われる様々な動作は、基地局、基地局以外の１つ以上のネットワークノード（例えば、ＭＭＥ（Mobility Management Entity）、Ｓ－ＧＷ（Serving-Gateway）などが考えられるが、これらに限られない）又はこれらの組み合わせによって行われ得ることは明らかである。

本明細書において説明した１つ以上の実施形態は単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよいし、実行に伴って切り替えて用いてもよい。また、本明細書で説明した各態様／実施形態の処理手順、シーケンス、フローチャートなどは、矛盾の無い限り、順序を入れ替えてもよい。例えば、本明細書で説明した様々な方法については、例示的な順序で様々なステップの要素を提示しており、提示した特定の順序に限定されない。

本明細書において説明した１つ以上の実施形態は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＬＴＥ－Ａ（LTE-Advanced）、ＬＴＥ－Ｂ（LTE-Beyond）、ＳＵＰＥＲ ３Ｇ、ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ、４Ｇ（4th generation mobile communication system）、５Ｇ（5th generation mobile communication system）、ＦＲＡ（Future Radio Access）、Ｎｅｗ－ＲＡＴ（Radio Access Technology）、ＮＲ（New Radio）、ＮＸ（New radio access）、ＦＸ（Future generation radio access）、ＧＳＭ（登録商標）（Global System for Mobile communications）、ＣＤＭＡ２０００、ＵＭＢ（Ultra Mobile Broadband）、ＩＥＥＥ ８０２．１１（Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標））、ＩＥＥＥ ８０２．１６（ＷｉＭＡＸ（登録商標））、ＩＥＥＥ ８０２．２０、ＵＷＢ（Ultra-WideBand）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、その他の適切な無線通信方法を利用するシステム及び／又はこれらに基づいて拡張された次世代システムに適用されてもよい。

本明細書において使用する「に基づいて」という記載は、別段に明記されていない限り、「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、「に基づいて」という記載は、「のみに基づいて」と「に少なくとも基づいて」の両方を意味する。

本明細書において使用する「第１の」、「第２の」などの呼称を使用した要素へのいかなる参照も、それらの要素の量又は順序を全般的に限定しない。これらの呼称は、２つ以上の要素間を区別する便利な方法として本明細書において使用され得る。したがって、第１及び第２の要素の参照は、２つの要素のみが採用され得ること又は何らかの形で第１の要素が第２の要素に先行しなければならないことを意味しない。

本明細書において使用する「判断（決定）（determining）」という用語は、多種多様な動作を包含する場合がある。例えば、「判断（決定）」は、計算（calculating）、算出（computing）、処理（processing）、導出（deriving）、調査（investigating）、探索（looking up）（例えば、テーブル、データベース又は別のデータ構造での探索）、確認（ascertaining）などを「判断（決定）」することであるとみなされてもよい。また、「判断（決定）」は、受信（receiving）（例えば、情報を受信すること）、送信（transmitting）（例えば、情報を送信すること）、入力（input）、出力（output）、アクセス（accessing）（例えば、メモリ中のデータにアクセスすること）などを「判断（決定）」することであるとみなされてもよい。また、「判断（決定）」は、解決（resolving）、選択（selecting）、選定（choosing）、推定（assuming）、確立（establishing）、比較（comparing）などを「判断（決定）」することであるとみなされてもよい。つまり、「判断（決定）」は、何らかの動作を「判断（決定）」することであるとみなされてもよい。

本明細書において使用する「接続された（connected）」、「結合された（coupled）」という用語、又はこれらのあらゆる変形は、２又はそれ以上の要素間の直接的又は間接的なあらゆる接続又は結合を意味し、互いに「接続」又は「結合」された２つの要素間に１又はそれ以上の中間要素が存在することを含むことができる。要素間の結合又は接続は、物理的であっても、論理的であっても、あるいはこれらの組み合わせであってもよい。例えば、「接続」は「アクセス」と読み替えられてもよい。

本明細書において、２つの要素が接続される場合、１又はそれ以上の電線、ケーブル及び／又はプリント電気接続を用いて、並びにいくつかの非限定的かつ非包括的な例として、無線周波数領域、マイクロ波領域、光（可視及び不可視の両方）領域の波長を有する電磁エネルギーなどを用いて、互いに「接続」又は「結合」されると考えることができる。

本明細書において、「ＡとＢが異なる」という用語は、「ＡとＢが互いに異なる」ことを意味してもよい。「離れる」、「結合される」などの用語も同様に解釈されてもよい。

さらに、本明細書あるいは請求の範囲において使用されている用語「又は（or）」は、排他的論理和ではないことが意図される。以上、本開示に係る発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本開示に係る発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されないということは明らかである。本開示に係る発明は、請求の範囲の記載に基づいて定まる発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本明細書の記載は、例示説明を目的とし、本開示に係る発明に対して何ら制限的な意味をもたらさない。

上記の実施例及び修正実施例は、相互に組み合わされてもよく、またそれらの実施例の様々な特徴を、様々な組み合わせで相互に組み合わせてもよい。本発明は、本開示における特定の組み合わせに限定されるものではない。

本開示を、限られた数の実施形態のみに関して説明したが、本開示の恩恵を受ける当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な他の実施形態に想到し得ることは明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。

Claims (16)

1. １つ以上のアクセスポイントから送信されて、１つ以上の再構成可能なインテリジェントサーフェスパネルによって反射される無線信号によって、ターゲットカバレッジエリアにわたり少なくとも１つのユーザ端末の位置を前記ユーザ端末において推定する方法であって、
   前記１つ以上のアクセスポイントの各アクセスポイントが１つ以上のパイロット信号を送信するステップと、
   前記１つ以上の再構成可能なインテリジェントサーフェスパネルのうちの少なくとも１つが、２つ以上の所定の反射パターンに従い、前記１つ以上のパイロット信号を反射させるか、又は少なくとも２つの再構成可能なインテリジェントサーフェスパネルが、１つ以上の所定の反射パターンに従い、前記１つ以上のパイロット信号を反射させるステップと、
   前記ユーザ端末が前記反射を受信するステップと、
   前記反射から１つ以上の特徴を抽出するステップと、
   位置と前記１つ以上の特徴とのペアを含む、前記ユーザ端末におけるデータベースに基づく方法によって、ユーザ端末の位置を推定するステップと、を有する、方法。
2. 前記１つ以上の再構成可能なインテリジェントサーフェスパネルのうちの少なくとも１つは、連続するタイルに仮想的に区分され、各タイルは、入射するパイロット信号をタイルに依存する方向に反射させる、請求項１記載の方法。
3. 各タイルの反射焦点が、前記ターゲットカバレッジエリアにわたり擬似ランダムに選択される、請求項２記載の方法。
4. 全タイルにわたる前記反射パターンは、時間と共に擬似ランダムに変更される、請求項２記載の方法。
5. 前記仮想的に区分されたタイルの数及びサイズの少なくとも一方が時間と共に変更される、請求項２記載の方法。
6. 複数のパイロットが、前記１つ以上のアクセスポイントのうちの１つのアクセスポイントから異なるビームで送信され、前記１つ以上の再構成可能なインテリジェントサーフェスパネルの異なる部分へ向けられる、請求項１記載の方法。
7. 前記パイロット信号は、送信前に前記１つ以上のアクセスポイントにおいて相互に人工的に遅延される、請求項５記載の方法。
8. コロケーションされていない複数のアクセスポイントから送信された前記パイロット信号は、送信前に相互に遅延される、請求項１記載の方法。
9. タイルのグループにわたる前記反射パターンは、所定のカバレッジエリアに限定され、さもなければ、前記グループにおける各タイルの焦点は、前記エリアにわたり擬似ランダムに選択される、請求項２記載の方法。
10. １つ以上のユーザ端末から送信されて、１つ以上の再構成可能なインテリジェントサーフェスパネルによって反射される無線信号によって、ターゲットカバレッジエリアにわたり少なくとも１つのユーザ端末の位置を基地局において推定する方法であって、
    前記ユーザ端末が１つ以上のパイロット信号を送信するステップと、
    前記１つ以上の再構成可能なインテリジェントサーフェスパネルのうちの少なくとも１つが、２つ以上の所定の反射パターンに従い、前記１つ以上のパイロット信号を反射させるか、又は少なくとも２つの再構成可能なインテリジェントサーフェスパネルが、１つ以上の所定の反射パターンに従い、前記１つ以上のパイロット信号を反射させるステップと、
    １つ以上のアクセスポイントのうちの少なくとも１つのアクセスポイントが前記反射を受信するステップと、
    前記反射から１つ以上の特徴を抽出するステップと、
    位置と前記１つ以上の特徴とのペアを含む、前記基地局におけるデータベースに基づく方法によって、前記１つ以上のアクセスポイントの位置を推定するステップと、を有する方法。
11. 前記１つ以上の再構成可能なインテリジェントサーフェスパネルのうちの少なくとも１つは、連続するタイルに仮想的に区分され、各タイルは、入射するパイロット信号をタイルに依存する方向に反射させる、請求項１０記載の方法。
12. 各タイルの反射焦点が、前記ターゲットカバレッジエリアにわたり擬似ランダムに選択される、請求項１１記載の方法。
13. 全タイルにわたる前記反射パターンは、時間と共に擬似ランダムに変更される、請求項１１記載の方法。
14. タイルのグループにわたる前記反射パターンは、所定のカバレッジエリアに限定され、さもなければ、前記グループにおける各タイルの焦点は、前記エリアにわたり擬似ランダムに選択される、請求項１１記載の方法。
15. アクセスポイントから送信されて、再構成可能なサーフェスパネルによって反射される無線信号によって、ターゲットカバレッジエリアにわたりユーザ端末の位置を前記ユーザ端末において推定するシステムであって、
    パイロット信号を送信するアクセスポイントと、
    前記カバレッジエリアにわたり、前記送信されたパイロット信号を任意の方向に反射させる再構成可能なサーフェスパネルであって、基地局及び前記カバレッジエリアまでの視線が妨げられないように配置されている再構成可能なサーフェスパネルと、
    前記再構成可能なサーフェスパネルからの反射を受信するユーザ端末であって、位置と１つ以上の特徴とのペアを含む、前記ユーザ端末におけるデータベースに基づく方法によって前記ユーザ端末の位置を推定するユーザ端末と、を含む、システム。
16. 前記再構成可能なサーフェスパネルは、トラフィックに関係なく視線が妨げられないように、前記カバレッジエリアに対して十分な高さに配置されている、請求項１５記載のシステム。
    

Images