KR101999697B1 - 기준 신호 송신에 기초한 동작 감지 - Google Patents

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Abstract

일반적인 양태에서, 물체의 동작은 무선 신호들에 기초하여 감지된다. 일부 양태에서, 공간 내의 수신기는 무선 신호들을 수신한다; 무선 신호들은 송신기에 의한 기준 신호의 송신들에 기초한다. 각각의 수신된 무선 신호들은 개별적인 시간에서 각각의 기준 신호의 송신에 기초한다. 채널 응답들은 수신된 무선 신호들과 기준 신호에 기초하여 결정된다. 각각의 채널 응답들은 수신된 무선 신호들 중의 각각 하나에 기초하여 결정된다. 공간 상에서 물체의 동작은 채널 응답들에 기초하여 감지된다.

Description

기준 신호 송신에 기초한 동작 감지
본 발명은 동작의 감지, 예컨대 기준 신호 송신에 기초한 동작 감지에 관한 것이다.
동작 감지 시스템은 예컨대 방이나 야외에서 물체의 이동을 감지하기 위해 사용되어 왔다. 일부 예시적인 동작 감지 시스템들에서, 적외선 또는 광학 센서들이 사용되어 센서의 시야에서 물체들의 동작을 감지한다. 동작 감지 시스템들은 보안 시스템들, 자동 제어 시스템들이나 상이한 유형의 시스템들에 사용되어 왔다.
본 발명은 동작의 감지, 예컨대 기준 신호 송신에 기초한 동작 감지를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
기술된 내용의 일부 양태에서, 물체의 동작은 기준 신호의 무선 송신에 기초하여 감지된다. 무선 송신은, 예컨대, 라디오 주파수(RF) 스펙트럼 또는 다른 주파수 범위에서 무선으로 송신되는 전자기 신호들일 수 있다. 일부 예시에서, 무선 신호들은 ISM(산업, 과학, 및 의료) 라디오 밴드 또는 다른 RF 밴드에서 송신된다. 일부 구현에서, 동작 감지기 시스템은 무선 송신기, 무선 수신기, 무선 트랜스시버(transceiver), 또는 그 조합을 포함한다. 동작 감지기 시스템은 방이나 빌딩 등과 같은 공간 내에서 움직임을 모니터링하는 제어 센터를 포함할 수 있는 보안 시스템과 같은 더 큰 시스템에서 사용될 수 있다.
일부 경우에, 물체가 움직일 때, 움직임이 무선 신호들이 전파해가는 통신 채널에 영향을 미치고, 물체의 움직임이 영향을 받은 통신 채널 전부 또는 일부를 통해 전파된 무선 신호들에 기초하여 감지될 수 있다. 예컨대, 채널 응답들은 수신된 무선 신호들과 알려진 기준 신호들에 기초하여 결정될 수 있고, 물체의 동작은 시간에 따른 채널 응답의 변화들에 기초하여 감지될 수 있다. 일부 경우에, 라디오 전파 경로의 채널 변동들에 기초하여, 움직이는 물체들은 감지될 수 있고 움직임의 강도(예컨대, 크기, 속도)가 라디오 채널의 측정들에 기초하여 계산될 수 있다.
일부 경우에, 동작 감지 시스템은 예컨대, 채널 응답들의 품질 지표(quality metric)를 결정하는 것에 의해, 수신된 신호의 간섭을 식별하는 것에 의해, 또는 이들이나 다른 기술들을 조합에 의해 통신 채널의 잡음 및 간섭의 효과들을 저감하거나 제거할 수 있다. 일부 구현들에서, 무선 신호는 움직이는 물체와 상호작용 전에 혹은 후에 물체(예컨대 벽)를 통과하여 전파할 수 있고, 이것은 물체의 움직임이 움직이는 물체와 센서 장치 사이의 광학적 시선 없이도 탐지될 수 있도록 한다.
일부 경우에, 동작 감지 시스템은 예컨대 라이센스되지 않은 또는 라이센스된 라디오 밴드들에서 다른 송신기들에 의해 영향을 받기도 하는 라디오 환경에서 작동할 수 있다. 일부 경우에, 동작 감지 시스템은 다른 시스템(예컨대, Wi-Fi 비콘들, 블루투스 장치들 등)에 의해 생성된 신호들과 주파수가 오버랩되는 라디오 신호들에 기초하여 동작을 감지할 수 있고, 침입(incursion)이 밴드 외부에서 발생하여 동작 감지 시스템에 의해 감지된 신호에 여전히 영향을 줄 수도 있다(예컨대, 측정 장비가 이상적이지 않기 때문에 등의 이유로). 일부 경우에, 동작 감지 시스템은 그런 다른 무선 송신기들과 공존할 수 있고, 동작 감지 시스템의 라디오 필드의 공간적 범위 내에서 동작을 감지하도록 작동할 수도 있다. 동작 감지 시스템은 예컨대 채널 지표들의 선택에 기초하여, 동작 감지 범위를 조율하도록 할 수 있다.
도 1은 예시적인 동작 감지 시스템의 환경을 도시한 다이어그램이다.
도 2는 예시적인 수신기의 다이어그램이다.
도 3은 예시적인 채널 추정기(channel estimator)의 다이어그램이다.
도 4a 및 도 4b는 예시적인 동작 감지 절차의 양태를 도시하는 다이어그램들이다.
도 5는 평균적인 채널 응답의 예시를 보여주는 플롯이다.
도 6은 동작 감지를 위한 예시적인 절차를 도시하는 다이어그램이다.
<우선권 주장>
본 출원은 2016년 5월 11일 출원된 "기준 신호 송신에 기초한 동작 감지"라는 명칭의 미국 특허출원 제15/151,571호의 우선권을 주장하며, 여기에 참조로서 포함된다.
<구체적인 설명>
기술된 내용의 일부 양태에서, 물체의 동작은 기준 신호의 무선 송신에 기초하여 감지된다. 무선 송신은, 예컨대, 라디오 주파수(RF) 스펙트럼 또는 다른 주파수 범위에서 무선으로 송신되는 전자기 신호들일 수 있다. 일부 예시에서, 무선 신호들은 ISM(산업, 과학, 및 의료) 라디오 밴드 또는 다른 RF 밴드에서 송신된다. 일부 구현에서, 동작 감지기 시스템은 무선 송신기, 무선 수신기, 무선 트랜스시버(transceiver), 또는 그 조합을 포함한다. 동작 감지기 시스템은 방이나 빌딩 등과 같은 공간 내에서 움직임을 모니터링하는 제어 센터를 포함할 수 있는 보안 시스템과 같은 더 큰 시스템에서 사용될 수 있다.
일부 경우에, 물체가 움직일 때, 움직임이 무선 신호들이 전파해가는 통신 채널에 영향을 미치고, 물체의 움직임이 영향을 받은 통신 채널 전부 또는 일부를 통해 전파된 무선 신호들에 기초하여 감지될 수 있다. 예컨대, 채널 응답들은 수신된 무선 신호들과 알려진 기준 신호들에 기초하여 결정될 수 있고, 물체의 동작은 시간에 따른 채널 응답의 변화들에 기초하여 감지될 수 있다. 일부 경우에, 라디오 전파 경로의 채널 변동들에 기초하여, 움직이는 물체들은 감지될 수 있고 움직임의 강도(예컨대, 크기, 속도)가 라디오 채널의 측정들에 기초하여 계산될 수 있다.
일부 경우에, 동작 감지 시스템은 예컨대, 채널 응답들의 품질 지표(quality metric)를 결정하는 것에 의해, 수신된 신호의 간섭을 식별하는 것에 의해, 또는 이들이나 다른 기술들을 조합에 의해 통신 채널의 잡음 및 간섭의 효과들을 저감하거나 제거할 수 있다. 일부 구현들에서, 무선 신호는 움직이는 물체와 상호작용 전에 혹은 후에 물체(예컨대 벽)를 통과하여 전파할 수 있고, 이것은 물체의 움직임이 움직이는 물체와 센서 장치 사이의 광학적 시선 없이도 탐지될 수 있도록 한다.
일부 경우에, 동작 감지 시스템은 예컨대 라이센스되지 않은 또는 라이센스된 라디오 밴드들에서 다른 송신기들에 의해 영향을 받기도 하는 라디오 환경에서 작동할 수 있다. 일부 경우에, 동작 감지 시스템은 다른 시스템(예컨대, Wi-Fi 비콘들, 블루투스 장치들 등)에 의해 생성된 신호들과 주파수가 오버랩되는 라디오 신호들에 기초하여 동작을 감지할 수 있고, 침입(incursion)이 밴드 외부에서 발생하여 동작 감지 시스템에 의해 감지된 신호에 여전히 영향을 줄 수도 있다(예컨대, 측정 장비가 이상적이지 않기 때문에 등의 이유로). 일부 경우에, 동작 감지 시스템은 그런 다른 무선 송신기들과 공존할 수 있고, 동작 감지 시스템의 라디오 필드의 공간적 범위 내에서 동작을 감지하도록 작동할 수도 있다. 동작 감지 시스템은 예컨대 채널 지표들의 선택에 기초하여, 동작 감지 범위를 조율하도록 할 수 있다.
도 1은 예시적인 동작 감지 시스템(100)의 환경을 도시한 다이어그램이다. 예시적인 동작 감지 시스템(100)은 송신기(101)와 수신기(103)를 포함한다. 예시적인 송신기(101)는 펄스 형상 발생기(102), 동-위상(in-phase)(I) 및 직교(quadrature)(Q) 변조 회로(104) 및 안테나(106)를 포함한다. 예시적인 수신기(103)는 안테나(108), I/Q 복조 회로(110) 및 수신기 프론트 엔드 데이터 처리 장치(114)를 가진 동작 감지 데이터 처리 장치(112)를 포함한다. 동작 감지 시스템은 추가적인 또는 상이한 특징들을 포함할 수 있고, 그 요소들은 도 1에서 도시된 예시에 관하여 기술된 것처럼 또는 상이한 방식으로 작동하도록 구성될 수 있다.
도 1에 도시된 예시적인 송신기(101)는 라디오 주파수 송신기 장치이다. 작동의 일부 양태에서, 기준 신호는 펄스 형상 발생기(102)로 입력되고, 펄스 형상 발생기(102)의 출력은 RF 신호로 상향-변환(up-converting)을 하기 위해 I/Q 변조 회로(104)에 입력된다. RF 신호는 I/Q 변조 회로(104)로부터 출력되어 안테나(106)에 의해 무선 RF 신호로 변환되는데, 안테나(106)는 무선 RF 신호를 송신한다. 도시된 예시에서, 기준 신호는 의사-랜덤 코드(pseudo-random code)이고, 이것은 예컨대 의사-랜덤 숫자 발생기나 상이한 유형의 시스템의 출력에 기초하여 획득될 수 있다. 일부 경우에, 상이한 유형의 기준 신호가 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 예시적인 수신기(103)는 라디오 주파수(RF) 무선 수신기 장치이다. 작동의 일부 양태에서, 안테나(108)는 RF 신호를 하향-변환하기 위한 I/Q 복조 회로(110)에 입력되는 무선 RF 신호를 수신한다. 하향-변환된 신호를 형성하는 복소수들이 동작 감지 데이터 처리 장치(112)에 입력된다. 예시적인 동작 감지 데이터 처리 장치가 도 2에 도시되었다. 도 1에 도시된 예시에서, 송신기(101)에서 송신된 RF 신호를 형성하는데 사용된 의사-랜덤 코드는 수신기(103)에도 알려져 있다. 일부 경우에, 예시적인 동작 감지 시스템(100)은 코드 분할 확산 신호를 사용하고, 확산 스펙트럼 신호는 RF 캐리어 상에서 변조된 의사-랜덤 코드이다.
도 1에 도시된 것처럼, 동작 감지 필드(120)는 송신기(101)와 수신기(103)의 사이에 그리고 근접한 공간에 위치한다. 도시된 예시에서, 필드(120)는 송신기(101)와 수신기(103) 사이에 무선 통신 채널을 제공한다. 작동의 일부 양태에서, 수신기(103)는 통신 채널을 통해 무선 신호들을 수신하고, 수신된 무선 신호들은 무선 통신 채널에서 물체(예컨대, 사람)의 움직임을 감지하는데 사용된다.
일부 경우에, 무선 신호를 위한 통신 채널은, 예컨대, 공기 또는 이를 통과하여 무선 신호가 전파하는 다른 매체를 포함할 수 있다. 통신 채널은 송신된 무선 신호에 대한 다중 경로들을 포함할 수 있다. 주어진 통신 채널(또는 통신 채널에서의 주어진 경로)에 대하여, 송신 신호는 통신 채널에서 표면에 반사되거나 산란될 수 있다. 예컨대, 반사 또는 산란은 송신된 신호가 임피던스 불연속에 입사되는 결과로서 발생할 수 있는데, 이것은 공기와 벽 사이의 경계, 공기 또는 사람 사이의 경계, 또는 다른 경계들과 같은 다른 재질들 사이의 경계에서 발생할 수 있다. 일부 경우에, 송신된 신호가 제1 재질(예컨대, 공기)와 제2 재질(예컨대, 벽) 사이의 경계 상에 입사되었을 때, 송신된 신호의 일부분은 경계에서 반사되거나 산란될 수 있다. 추가적으로, 송신된 신호의 다른 부분은 제2 재질을 통과해 계속 전파될 수 있는데, 상이한 방식으로 회절되거나 영향을 받을 수 있다. 게다가, 제2 재질을 통과해 전파하는 다른 부분은 다른 경계에 입사될 수 있고, 추가적인 부분은 그 경계에서 반사되거나 산란될 수 있고 다른 부분은 경계를 통과해 계속 전파될 수 있다.
일부 경우에, 통신 채널의 다중 경로들을 따라 전파하는 신호들은 수신기에서 조합되어 수신된 신호를 형성할 수 있다. 각각의 다중 경로들은 신호의 경로 길이, 반사율, 또는 산란, 또는 상이한 요인들 때문에 송신된 신호에 비하여 감쇠(attenuation) 및 위상 오프셋(phase offset)을 갖는 각각의 경로를 따르는 신호를 야기한다. 따라서, 수신된 신호는 송신된 신호에 비하여 상이한 감쇠들 및 위상 오프셋들을 가지는 상이한 요소들을 가질 수 있다. 신호를 경로 상에서 반사하거나 산란시키는 물체가 움직이면, 센서에 수신된 신호의 요소가 변화할 수 있다. 예컨대, 경로 길이는 변화하여 더 작거나 더 큰 위상 오프셋을 야기하고 신호의 더 크거나 더 작은 감쇠를 야기할 수 있다. 따라서, 물체의 움직임에 의해 발생한 변화는 수신된 신호에서 감지될 수 있다.
일부 경우에, 통신 채널에서 송신 신호의 반사, 산란 또는 다른 효과들은 채널 응답을 생성할 수 있다. 일부 경우에, 채널 응답은 송신 신호와 수신 신호에 대한 지식에 기초하여 결정될 수 있다. 물체가 통신 채널 내에서 움직일 때, 통신 채널 내에서 송신된 신호에 의한 영향들이 변화하고, 따라서, 통신 채널의 채널 응답 또한 달라질 수 있다. 따라서, 채널 응답에서 감지된 변화는 통신 채널 내에서 물체의 움직임을 알려주는 것일 수 있다. 일부 경우에, 잡음, 간섭 또는 다른 현상들이 수신기에 의해 감지되는 채널 응답에 영향을 미칠 수 있고, 동작 감지 시스템은 그런 영향들을 저감하거나 격리하여, 동작 감지 성능의 정확성과 품질을 향상시킬 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 수신기(103)의 예시적인 구현의 다이어그램이다. 도 1에 도시된 수신기(103)는 상이한 방식으로 구현될 수도 있다. 도 2에 도시된 것과 같이, 예시적인 수신기(103)는 수신기 프론트 엔드 데이터 처리 장치(114)를 구비한 동작 감지 데이터 처리 장치(112)를 포함한다.
동작 감지 데이터 처리 장치(112)는 예컨대, 시스템 온 칩(SoC)으로 구현될 수 있다. 동작 감지 데이터 처리 장치(112)는 안테나(108)와 I/Q 복조기 회로(110)를 포함하는 수신기 회로와 동일한 장치(예컨대, 동일한 하우징 또는 어셈블리)에 포함될 수 있고, 또한 동작 감지 데이터 처리 장치(112)는 (예컨대, 로컬 영역 네트워크(LAN), 광역 영역 네트워크(WAN), 인터넷 등 또는 이들의 조합과 같은) 네트워크 또는 상이한 유형의 연결을 통하는 것과 같이 수신기 회로와 원격으로 그리고 통신상으로 결합될 수 있다. 일부 구현들에서, 동작 감지 데이터 처리 장치(112)는, 수신기 프론트 엔드 데이터 처리 장치(114)에 부가 또는 조합하여 (예컨대, 코어가 거기에 인스턴스화된 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 또는 상이한 유형의 프로그래머블 로직과 같은) 프로그래머블 로직, 범용 목적 프로세서 또는 디지털 신호 프로세서(DSP), 애플리케이션 특정 집적 회로(ASIC) 등 또는 이들의 결합을 포함한다.
일부 구현에서, 수신기 프론트 엔드 데이터 처리 장치(114)는 벡터 프로세서 또는 다른 유형의 프로세서이거나 이를 포함할 수 있다. 수신기 프론트 엔드 데이터 처리 장치(114)는 프로그래머블 로직, 도 2의 기능을 수행하기 위한 프로그램 코드 명령어들을 실행하도록 구성된 범용 목적 프로세서 또는 DSP, ASIC 등, 또는 이들의 결합을 포함할 수 있다.
일부 구현에서, 수신기 회로(예컨대, 안테나(108), I/Q 복조기 회로(110), 및 가능한 다른 수신기 회로)는 (예컨대, 도 1에 도시된 송신기(101)와 같은) 송신기에 의한 기준 신호의 송신에 기초하여 무선 신호들을 수신하도록 구성된다. 각각의 수신된 무선 신호들은 개별적인 시간에서 기준 신호의 각각의 송신에 기초한다; 일부 경우에, 하나 또는 그 이상의 수신된 무선 신호들은 다른 소스들로부터의 잡음, 간섭, 다른 송신들에 기초한 신호들 등을 포함한다. 도 2에 도시된 예시에서, 수신기 회로는 각각의 수신된 무선 신호들을 수신기 프론트 엔드 데이터 처리 장치(114)로 출력하는데, 수신기 프론트 엔드 데이터 처리 장치(114)는 수신된 무선 신호들과 기준 신호에 기초하여 채널 응답들을 결정하도록 구성되고, 각각의 채널 응답은 수신된 무선 신호들 중의 각각의 하나에 기초하여 결정된다. 동작 감지 데이터 처리 장치(112)는 채널 응답들에 기초하여 (예컨대, 도 1에 도시된 필드(120) 안의 물체의) 동작을 감지하도록 구성된다.
도 2에 도시된 것처럼, 수신기 프론트 엔드 데이터 처리 장치(114)는 세 개의 신호 처리 경로들을 포함한다. 채널 응답 결정 경로로 작동하는 제1 경로는, 채널 추정기(204)와 채널 탭 선택기(206)를 포함한다. 품질 지표 결정 경로로 작동하는 제2 경로는, 채널 필터(208)와 품질 지표 계산 유닛(210)을 포함한다. 간섭 결정 경로로 작동하는 제3 경로는, 수신 신호 강도 표시(Received Signal Strength Indication, RSSI) 측정 유닛(216), 버퍼(218), 상관기 뱅크(correlator bank)(220), 최대값 선택기(222)를 포함한다. 수신기 프론트 엔드 데이터 처리 장치(114)는 추가적인 또는 상이한 신호 처리 경로들을 포함할 수 있고, 각각의 경로들은 추가적인 또는 상이한 특징들을 포함할 수 있으며, 경로의 요소들은 도 2에 관하여 기술된 것처럼 또는 상이한 방식으로 작동하도록 구성될 수 있다.
일부 구현에서, 제1 경로는 직접적인 동작 감지를 제공할 수 있고, 제2 및 제3 경로들은 비-선형 필터들을 감지 지표들에 적용할 수 있다. 예컨대, 비-선형 필터들은 동작 감지 데이터의 잘못된 부분들을 제거하고(sanitize), 환경 내에서 다른 RF 신호들 때문에 발생하는 오류 알람들을 제거하거나 이들의 조합 및 동작 감지 전략을 보완하기 위한 다른 절차들을 수행하도록 작동할 수 있다. 일부 경우에, 동작 감지 절차는 수신기에 의해 수신된 라디오 신호 에너지에 의존한다. 예컨대, 만약 수신된 에너지에 중요한 변화가 다른 지연 지체들에서 감지되면, 그 지연 지체들에 대응하는 범위들에서 동작 감지가 트리거될 수 있다. 수신기는 수신된 신호 에너지에 민감할 수 있다. 예컨대, 만약 동작 감지가 ISM 밴드에서 무선 신호들을 사용한다면, 다른 RF 소스들로부터 채널 대역폭 내외부 모두에서 상당한 에너지 폭발들이 일어날 수 있다. 일부 구현에서, 도 2에 도시된 예시의 세 개의 병렬적인 경로들은 그러한 에너지 폭발들로 인한 동작 감지의 왜곡을 예방할 수 있다.
도 2에 도시된 예시에서, 수신된 신호(예컨대, 복소 신호)는 I/Q 복조기 회로(110)로부터 출력되어 RSSI 측정 유닛(216) 및 동기화 유닛(202)으로 입력된다. 송신기(101)에서 획득된 의사-랜덤 코드의 저장된 사본일 수 있는 기준 신호도 동기화 유닛(202)에 입력된다. 동기화 유닛(202)은 수신된 신호를 가져와 기준 신호와 동기화(예컨대, 동위상으로)하고 동기화된 수신된 신호를 출력한다.
작동의 일부 양태에서, 채널 응답 결정 경로에서, 동기화 유닛(202)에서 동기화된 수신된 신호 및 기준 신호는 채널 추정기(204)로 입력된다. 채널 추정기(204)는, 동기화된 수신된 신호 및 기준 신호를 사용하여, 통신 채널의 채널 응답을 결정한다. 채널 응답(hch)은, 예컨대, 수학적 추정 이론에 기초하여 결정될 수 있다. 예컨대, 기준 신호(Ref)는 후보 채널들(hch)과 함께 수정될 수 있고, 그리고 나서 최대 우도 접근법(maximum likelihood approach)이 사용되어 수신된 신호(Rcvd)에 최적의 매칭을 주는 후보 채널을 선택할 수 있다. 일부 경우에, 추정된 수신된 신호(
Figure 112018111304328-pct00001
)는 기준 신호(Ref)를 채널 추정(hch)과 컨벌루젼(convolution)함으로서 획득되고, 그리고 나서 채널 응답(hch)의 채널 계수들은 추정된 수신된 신호(
Figure 112018111304328-pct00002
)의 제곱 오차를 최소화하기 위하여 가변된다. 이것은 수학적으로 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112018111304328-pct00003
여기서 최적화 기준은 다음과 같다:
Figure 112018111304328-pct00004
최소화 또는 최적화 절차는, 최소 평균 제곱법(Least Mean Squares), 재귀 최소 제곱법(Recursive Least Squares, RLS), 배치 최소 제곱법(Batch Least Squares, BLS) 등과 같은 적응형 필터 기법을 활용할 수 있다. 채널 응답은 유한 임펄스 응답(Finite Impulse Response, FIR) 필터, 무한 임펄스 응답(Infinite Impulse Response, IIR) 필터 등일 수 있다.
위 공식에서 보여지는 바와 같이, 수신된 신호는 기준 신호와 채널 응답의 컨벌루젼으로 고려될 수 있다. 컨벌루젼 연산은 채널 계수들이 각각의 기준 신호의 지연된 레플리카들과의 상관도(degree of correlation)를 지님을 의미한다. 따라서 위 공식에서 보여지는 바와 같이, 컨벌루젼 연산은 수신된 신호가 상이한 지연 지점들에서 나타나고, 각각의 지연된 레플리카가 채널 계수에 의해 가중치를 받게 됨을 보여준다.
도 2에 도시된 것과 같이, 채널 추정기(204)에 의해 결정된 채널 응답은 채널 탭 선택기(206)에 입력된다. 경계(예컨대, 사용자-정의된 경계, 계산된 경계, 또는 다른 유형의 경계)도 채널 탭 선택기(206)에 입력된다. 채널 탭 선택기(206)는 어느 채널 계수들이 추가적인 분석을 위해 선택되고 전달될 것인지를 식별한다. 도시된 예시에서, 경계는 채널 계수들이 전달될 선택된 탭으로부터 범위를 정의한다; 범위 밖의 다른 채널 계수들은 추가적인 처리를 위해 전달되지 않는다. 범위 내의 선택된 채널 계수들은 전달되어 품질 지표 결정 경로의 출력에 의해 제어되는 제1 스위치(214)로 간다. 제1 스위치(214)의 출력은 간섭 결정 경로의 출력에 의해 제어되는 제2 스위치(226)의 입력으로 입력된다. 제2 스위치(226)의 출력은 윈도잉 유닛(230)으로 입력된다.
작동의 일부 양태에서, 품질 지표 결정 경로에서, 기준 신호는 채널 필터(208)로 입력된다. 채널 필터(208)는 채널 추정기(204)에 의해 결정되는 채널 응답(hch)을 수신하고 채널 응답(hch)을 기준 신호에 적용한다. 기준 신호(Ref)는 채널 필터(208)를 통과하여 지나가고, 채널 필터(208)는 추정된 수신된 신호(
Figure 112018111304328-pct00005
)를 출력하는데, 이것은 채널 응답에 기초하여, 에컨대 전술한 것과 같이 기준 신호(Ref)와 채널 응답(hch)의 컨벌루젼에 기초하여 수신된 신호가 어떠해야 하는지를 추정한 것이다. 추정된 수신된 신호(
Figure 112018111304328-pct00006
) 및 동기화된 수신된 신호(Rcvd)는 품질 지표 계산 유닛(210)에 입력되는데, 여기서 품질 계산이 신호들에 대해 수행된다. 일부 예시에서, 품질 계산은 동기화된 수신된 신호(Rcvd)를 추정된 수신된 신호(
Figure 112018111304328-pct00007
)와 동기화된 수신된 신호(Rcvd) 사이의 차이와 내적(dot product)한 것을 연산하는 것을 포함하는데, 예컨대:
Figure 112018111304328-pct00008
이다.
상이한 품질 계산이 일부 경우에 사용될 수 있다. 일부 예시에서, 내적의 절대값 또는 크기나 또는 다른 계산된 값이 채널 응답의 품질 지표로 사용될 수 있다. 일부 경우에, 품질 지표는 상관 지수(correlation index), 또는 상이한 유형의 품질 지표이다.
일부 구현에서, 품질 지표 계산은 품질 지표 계산 유닛(210)으로부터 출력되어 문턱 유닛(212)으로 입력되는 특정한 품질 지표값, 예컨대 상관 지수, 또는 다른 유형의 품질 지표를 생성할 수 있다. 문턱값은 또한 문턱 유닛(212)으로 입력된다. 문턱값과 품질 지표값의 비교에 기초하여, 문턱 유닛(212)은 제1 스위치(214)가 열거나 닫히도록 하는 표시를 출력할 수 있다. 예컨대, 만약 상관 지수가 문턱값을 초과하면, 제1 스위치(214)는 닫힐 수 있다. 일부 경우에, 계산된 품질 지표값이 문턱값을 초과하면, 추정된 수신된 신호는 동기화된 수신된 신호에 충분히 상관되어 동작 감지를 위한 신뢰할 만한 기초를 제공한다. 이러한 품질 계산을 수행함으로써, 일부 경우에, 상당한 잡음 또는 간섭이 존재하는 수신된 신호들에 기초하는 채널 응답이 이어지는 처리에서 동작을 표시하지 않도록 차단될 수 있다.
작동의 일부 양태에서, 간섭 결정 경로에서, 수신된 신호는 RSSI 측정 유닛(216)으로 입력되고, 여기서 수신된 신호 강도(received signal strenth)가 버퍼(218)로 출력된다. 버퍼(218)로부터, 수신된 신호 강도는 상관기 뱅크(correlator bank)(220)로 입력된다. 도시된 예시에서, 상관기 뱅크(220)는 수신된 신호 강도와 날카로운 슬루 레이트(slew rate)들을 가진 공지의 펄스들을 상관시키는데, 이 펄스들은 일반적으로 간섭을 표시하는 것일 수 있다. 각각의 상관 표시들은 상관기 뱅크(220)로부터 출력되어 최대값 선택기(222)로 가고, 최대값 선택기(222)는 어느 상관 표시가 가장 높은지를 결정한다. 이 최고 상관 표시는 최대값 선택기(222)로부터 출력되어 문턱 유닛(224)으로 간다; 문턱 유닛(224)은 또한 문턱값을 수신한다. 문턱값과 최고 상관 지수와의 비교에 기초하여, 문턱 유닛(224)은 제2 스위치(226)가 열리거나 닫히도록 하는 표시를 출력할 수 있다. 예컨대, 만약 최고 상관 지수가 문턱값을 초과하면, 문턱 유닛(224)은 제2 스위치(226)를 닫을 수 있다. 수신된 신호를 알려진 펄스들과 상관시키는 것에 의해, 일부 경우에, 인접 밴드에서의 통신 폭발과 같은 공지의 간섭 패턴들과 높은 상관을 가지는 수신된 신호들에서, 프론트-엔드 수신기 게인 변화들 등의 갑작스러운 변화가 식별될 수 있고, 그 수신된 신호들에 기초한 채널 응답들은 이어지는 처리에서 동작을 표시하지 않도록 차단될 수 있다.
도 2에 도시된 예시에서, 제1 스위치(214)와 제2 스위치(226)가 닫혔을 때, (경계에 의해 특정된 범위에서) 선택된 채널 계수들이 전달되어 윈도잉 유닛(windowing unit)(230)으로 간다. 윈도잉 유닛(230)은, 예컨대 선택된 채널 계수들의 몇 개의 샘플들을 저장하도록 설정된 버퍼일 수 있는데, 여기서 샘플들은 별개의 시간들에서 기준 신호의 송신들에 기초한 것이다. 몇 개의 샘플들은 동작 감지를 위해 저장되고 사용될 수 있다. 윈도잉 유닛(230)에 저장된 샘플들로부터, 변경 감지 유닛(232)은 샘플들에게 언제 통계적으로 상당한 변화가 발생하였는지를 결정하여 동작 표시로 출력할 수 있다. 도시된 예시에서, 동작 표시는 선택된 채널 응답들의 샘플들에 기초하여 언제 동작이 감지되었었는지를 표시한다. 일부 예시에서, 그 변화 감지는 샘플들에 걸쳐서 하나 또는 그 이상의 채널 계수들에 대한 (또는 채널 계수들의 범위에 대한) 표준 편차를 결정하고, 적어도 하나의 표준 편차들이 문턱값을 초과할 때, 변화 감지 유닛(232)은 동작 표시를 출력한다.
도 3은 예시적인 채널 추정기(300)의 다이어그램이다. 일부 경우에, 예시적인 채널 추정기(300)는 도 2에 도시된 채널 추정기(204)를 구현하는데 사용될 수 있다. 도 3에 도시된 것과 같이, 수신된 신호(Rcvd)는 지연 라인(302)에 입력되고, 기준 신호(Ref)가 적응형 필터(304)에 입력된다. 지연 라인(302)과 적응형 필터(304)의 출력들은 곱셈기(multiplier)(306)와 상관 유닛(308)에 의해 상관된다. 상관 유닛(308)의 출력은 최적화 유닛(310)에 제공되고, 두 신호들 사이의 상관에서 오류를 최소화하기 위해 채널 응답의 채널 계수들을 최적화한다. 일부 경우에, 일단 최적화 절차가 완료되면, 수신된 신호는 환경에서 조우한 반사들에 기초하여 전력 지연 프로파일의 상이한 지점들에 내려앉는다. 이것은 채널 응답의 이산 펄스들(discrete pulses)에 의해 도시될 수 있다. 채널 계수들은 적응형 필터(304)로 되돌아온다. 최적화 유닛(310)은 LMS, RLS, BLS 등과 같은 임의의 적응형 필터링 기술로 구현할 수 있다. 일부 경우에, 채널 추정기는 추가적인 또는 상이한 특징들을 포함할 수 있고, 요소들은 도시된 것처럼 또는 상이한 방식으로 작동할 수 있다.
도 4a 및 4b는 동작 감지의 예시를 도시한 다이어그램들이다. 도 4a 및 4b에 도시된 것처럼, 송신기(400)는 수신기(402)에 의해 수신되는 신호들을 송신한다. 일부 경우에, 송신기(400)와 수신기(402)는 도 1에 도시된 예시적인 송신기(101) 및 수신기(103)로 구현된다. 도시된 예시에서, 송신기(400)와 수신기(402)는 두 개의 물체 (404), (406)와 함께 공간 내에 있다. 공간은 완전히 또는 부분적으로 밀폐되어 있거나 공간의 하나 또는 그 이상의 경계들에서 개방되어 있을 수 있다. 공간은, 일부 예시에서, 단일 방이나 복수의 방들, 빌딩 등이거나 포함할 수 있다.
도 4a 또는 4b에 도시된 것과 같이, 송신기(400)로부터의 무선 신호들은 물체 (404), (406)에서 반사되어 수신기(402)에서 수신된다. 물체 (404), (406)는 임의의 유형의 정적 또는 동적 물체일 수 있고, 생물 또는 무생물일 수 있다. 예컨대, 물체들 중의 어느 하나는 사람, 동물, 비유기물 물체(예컨대, 시스템, 장치, 기구 또는 조립체), 공간(예컨대, 벽, 문, 창문 등)의 경계 전부 또는 일부를 형성하는 물체, 또는 다른 유형의 물체일 수 있다.
도 4a는 최초에 물체 (404), (406)가 그들 각각의 위치에 있는 것을, 그리고 도 4b는 나중에 물체 (404), (406)가 그들 각각의 위치에 있는 것을 도시한다. 도시된 예시에서, 제1 물체(404)는 정적이고, 보여지는 두개의 시각 모두에서 동일한 위치 및 동일한 방향을 갖는다. 송신기(400)로부터 제1 물체(404)로의 제1 세그먼트(408)와 제1 물체(404)로부터 반사되어 수신기(402)로의 제2 세그먼트(410)를 구비한 제1 신호 경로가 도시된다. 또한 도시된 예시에서, 제2 물체(406)는 움직인다; 구체적으로, 제2 물체(406)의 위치는 (도 4a에서의) 최초 시각으로부터 (도 4b에서의) 나중 시각으로 변화되었다.
도 4a에서 제1 시각 t1에, 송신기(400)로부터 제2 물체(406)로의 제3 세그먼트(412) 및 제2 물체(406)로부터 반사되어 수신기(402)로 향하는 제4 세그먼트(414)를 구비한 제2 신호 경로가 도시된다. 도 4b에서 제2 물체(406)가 움직인 제2 시각 t2에, 송신기(400)로부터 제2 물체(406)로의 제5 세그먼트 및 제2 물체(406)로부터 반사되어 수신기(402)로의 제6 세그먼트(418)를 구비한 제3 신호 경로가 도시된다. 추가적인 또는 상이한 신호 경로들이 존재할 수 있고, 여기에는 하나 또는 그 이상의 다른 반사들 등이 포함될 수 있다.
도 4a에서, 채널 응답은 환경 내의 반사물들에 대응하고, 제1 신호 경로 및 제2 신호 경로 각각은 신호 경로와 연관된 각각의 지연에 대응하는 채널 응답의 스파이크(spike)를 야기한다. 예컨대, 제2 신호 경로가 제1 신호 경로보다 길기 때문에, 제1 및 제2 신호 경로들과 연관된 스파이크들은 채널 응답에서 상이한 지점들에 나타날 것이다. 도 4b에서, 일단 제2 물체(406)가 움직이면, 제3 신호 경로는 제2 신호 경로보다 짧아질 수 있다. 따라서, 제3 신호 경로와 연관된 스파이크는 제1 신호 경로와 연관된 스파이크에 관하여 움직일 수 있다. 채널 응답의 이런 그러고 다른 유형의 변화들이 감지될 수 있고(예컨대, 변화 감지 유닛(232) 또는 다른 장치에 의해), 그 결과로서 동작이 표시될 수 있다. 일부 유형의 환경들(예컨대, 실내)에서, 경계 벽들로부터의 반사들 및 많은 다른 반사들이 존재할 수 있다. 일부 경우에, 동작 감지 시스템은 관심이 있는 특정 범위의 반사들을 확대하고, 그들의 프로파일 내에서의 임의의 변화들을 모니터링할 수 있다.
도 5는 평균적인 채널 반응의 예시를 도시하는 플롯이다. 도 5에 도시된 평균적인 채널 응답은 채널 응답들의 복수의 샘플들에 기초한다. 도 5에 도시된 x축(500)은 채널 응답에서의 지연을 나타내고, 도 5에 도시된 y축(502)은 채널 응답의 세기를 나타낸다. 예시적인 평균 채널 계수들 (504), (506), (508), (510) 및 (512)가 도시된다. 평균적인 채널 계수들 (508) 및 (510) 각각에서, 평균선 (514) 및 (518)이 분산(variance) (516) 및 (520)과 함께 각각 도시된다. 분산 (516) 및 (520)은 평균화된 개별 샘플들 간의 차이들을 표시한다; 그 차이들은 예컨대, 잡음, 간섭 또는 하나 또는 그 이상의 경로들에서의 변화들(예컨대, 물체의 움직임)에 의해 야기될 수 있다. 일부 경우에, 분산이 문턱을 초과하면, 동작이 감지될 수 있다. 일부 경우에, 분산은 표준 편차 또는 다른 통계적인 분산의 표지로 계산될 수 있다.
도 6은 동작 감지를 위한 예시적인 절차의 측면들을 도시하는 다이어그램이다. 도 6의 다이어그램은 예시적인 채널 응답의 플롯을 포함한다. 플롯은 지연 값들의 범위를 나타내는 x축(600)과 채널 응답에 대한 전력 값들의 범위를 나타내는 y축(602)을 포함한다. 커브(604)는 가상적인 기준 신호 및 수신된 무선 신호에 기초한 예시적인 채널 응답을 나타낸다. 도시된 예시에서, 채널 응답을 나타내는 커브(604)는 개별적인 채널 계수들을 나타내는 (예컨대, 도 5에 도시된 것과 같은) 이산점(discrete point)들로 구성되어 있고 그 점들 사이의 시간이 충분히 작아서 일부 용도에서는 채널 응답이 연속 함수로 취급될 수 있다.
일부 경우에, 도 6에 나타난 채널 응답은 움직임이 언제 발생하였는지를 결정하기 위해 처리를 하기 위한 하나 또는 그 이상의 신호 경로들을 분석하는데 사용될 수 있다. 도 6에서, 플롯에서 하이라이트된 범위(606)는 분석될 수 있는 예시적인 신호 경로를 나타낸다. 예컨대, 지정된 범위(606)의 전력은 (그 범위(606)에서의 총 에너지를 얻기 위하여) 적분될 수 있고, 그 범위 내에서의 채널 응답 또는 적분 결과(또는 둘 다)는 샘플로서 버퍼(620)에 저장될 수 있다. 개별적인 시간들에서 개별적인 송신들과 연관된 복수의 샘플들은 버퍼(620)에 저장될 수 있고, 버퍼(620)는 몇 개의(예컨대, 수십개, 수백개, 수천개 등의) 샘플들이 저장되는 것을 허용하는 깊이를 가질 수 있다. 버퍼(620)에 저장된 샘플들의 숫자는 버퍼(620)의 저장 용량, 각 샘플의 크기 및 아마도 다른 팩터들에 의존할 수 있다. 각각의 샘플의 크기는, 예컨대, 도 2의 윈도잉 유닛(230)에 의해 결정되는 것과 같이 분석될 윈도우의 크기에 의존할 수 있다.
도 6에 도시된 예시에서, 버퍼(620)로부터의 샘플들은 변화 감지 유닛(622)에 입력되는데, 여기서 샘플들의 표준 편차가 결정된다. 변화 감지 유닛(622)은 예컨대, 도 2의 변화 감지 유닛(232) 또는 다른 유형의 변화 감지 유닛일 수 있다. 일부 구현에서, 변화 감지 유닛(622)은 다른 방식으로 샘플들의 분산을 계산할 수 있다. 만약 결정된 분산(예컨대, 표준 편차)이 최소 문턱값을 초과할 경우, 동작 표시가 변화 감지 유닛(622)으로부터 출력된다. 최소 문턱 분산을 사용함으로써, 일부 경우에, 시스템은 잡음에 대항하여 더 강건(robust)하고 잡음 때문에 발생할 수 있는 잘못된 동작 표시를 피할 수 있다.
도 6에서 더 도시된 것처럼, 범위(606)는 채널 응답의 다른 부분들로 ((608)에서 도시된 것처럼, x축을 따라 수평으로 병진(translate)하는) 조정될 수 있고, 그 범위(606)는 더 많은 또는 더 적은 채널 응답을 포함하기 위하여 ((610)에 도시된 것처럼, x축을 따라 넓게 또는 좁게 만들어지는) 크기변환될 수 있다. 범위(606)를 조절함으로서, 상이한 신호 경로들이 분석될 수 있다. 예컨대, 일부 경우에, 범위(606)가 채널 응답의 질량 중심에 가까워질수록, 수신기에 가까운 움직임이 감지될 수 있고, 범위(606)가 채널 응답의 질량 중심으로부터 멀어질수록, 수신기로부터 멀리에 있는 움직임이 감지될 수 있다. 범위(606)의 폭은 증가되거나 감소되어 (더 많거나 더 적은) 상이한 숫자의 신호 경로들의 분석을 포함할 수 있다. 범위(606)의 폭 및 위치는, 예컨대, 채널 탭 선택기로의 하나 또는 그 이상의 입력들(예컨대, 도 2에서 채널 탭 선택기(206)로의 경계 입력), 백-엔드 데이터 처리로의 하나 또는 그 이상의 입력, 또는 이들의 조합으로서 특정될 수 있다. 일부 경우에, 복수의 범위들이 예컨대 병렬로 분석될 수 있다. 복수의 범위들을 사용하는 것은 넓은 공간에 걸쳐 동작의 감지를 할 수 있게 하거나, 더 큰 수준의 민감도를 허용하거나, 또는 이들의 조합 및 일부 경우에는 다른 장점들을 제공할 수 있다.
여기에 기술된 예시들의 일부 양태에서, 수신기는 기준 신호의 복수의 송신들에 기초한 무선 신호들을 수신하고, 수신된 무선 신호들 각각은 개별적인 시간에서 기준 신호의 각각의 송신에 기초한다. 예컨대, 도 4a 및 4b의 송신기(400)에 도 1의 송신기(101)가 통합되거나, 도 4a 및 도 4b의 수신기(402)에 도 1 및 도 2의 수신기(103)가 통합된 경우에, 송신기(400)는 시간 t1, t2, ..., t6에서 무선 신호로서 기준 신호(Ref)를 송신할 수 있다. 이 예시에서, 수신기(402)는 시간들 t1+φ, t2+φ, ..., t6+φ에서 무선 신호들(Rcvd)을 수신할 수 있는데, 여기서 φ는 무선 신호가 송신기(400)로부터 수신기(402)로 전파되는 시간(time duration)을 의미한다.
여기에 기술된 예시들의 일부 양태에서, 채널 응답들은 수신된 무선 신호들과 기준 신호에 기초하여 결정되고, 각각의 채널 응답은 수신된 무선 신호들 중의 각각의 하나에 기초하여 결정된다. 위 예시를 계속하면, 송신 시간들 t1, t2, ..., t6 각각에 대하여, 수신된 신호(Rcvd)는, 예컨대 하향-변환, 필터링 등을 한 후에, 수신기(402) 상에 저장된 기준 신호(Ref)와 동기화 유닛(202)에 의하는 것과 같이 동기화될 수 있다. 예컨대 동기화 유닛(202)으로부터 출력된 동기화된 수신된 신호는, 채널 추정기(204)에 의하는 것과 같이 채널 응답(hch)을 결정하기 위하여 기준 신호(Ref)를 따라 사용된다. 예컨대 채널 추정기(204)로부터 출력된 채널 응답은 채널 탭 선택기(206)에 의하는 것과 같이 필터링되어, 채널 계수들의 범위가 추가적인 처리를 위해 전달되도록 할 수 있다.
여기에 기술된 예시들의 일부 양태에서, 채널 응답들은 무선 신호들에 의해 횡단되는 통신 채널에서의 동작에 대해 분석될 수 있다. 위 예시에서, 만약 물체 (404), (406)이 시간 t1에서 시간 t6 사이에서 움직이지 않는다면, 수신기(103)는 각각의 송신에 기초하여 동일한 무선 신호(Rcvd)를 수신할 수 있다. 도 4a에 도시된 예시에서, 통신 채널은 (세그먼트 (408)과 (410)을 포함하는) 제1 신호 경로 및 (세그먼트 (412)와 (414)를 포함하는) 제2 신호 경로를 포함한다. 따라서, 채널 응답은 물체 (404), (406)에서의 무선 신호의 반사들로 인한 영향들을 포함하고, 채널 응답은 물체 (404), (406) 중의 어느 하나가 움직일 때 변화할 수 있다.
여기에 기술된 예시들의 일부 양태에서, 품질 지표는 동작 감지를 위한 채널 응답을 분석할 지 여부를 결정하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 동기화된 수신된 신호와 추정된 수신된 신호의 비교에 기초한 품질 지표는 문턱값과 비교될 수 있다. 일부 경우에, 채널 응답(hch)은 기준 신호(Ref)와 함께 사용되어 추정된 수신 신호(
Figure 112018111304328-pct00009
)를 결정할 수 있다. 예컨대, 채널 응답(hch)은 채널 필터(208) 상에 구현되어 이를 통해 기준 신호(Ref)가 전달되어 추정된 수신된 신호(
Figure 112018111304328-pct00010
)를 획득하거나, 또는 수학적으로, 기준 신호(Ref)는 추정된 채널 응답(hch)과 컨벌루트(convolute)되어 추정된 수신된 신호(
Figure 112018111304328-pct00011
)를 결정할 수 있다. 그리고 나서 동기화된 수신된 신호(Rcvd) 및 추정된 수신된 신호(
Figure 112018111304328-pct00012
)는 품질 지표 계산 유닛(210)을 사용에 의하는 것과 같이 품질 지표를 결정하는 데 사용된다. 일부 예시에서, 품질 지표는 동기화된 수신된 신호(Rcvd)를 추정된 수신된 신호(
Figure 112018111304328-pct00013
)와 동기화된 수신된 신호(Rcvd) 간의 차이와 내적한 것인데, 예컨대:
Figure 112018111304328-pct00014
이다.
일부 경우에 다른 품질 지표가 사용될 수도 있다.
여기에 기술된 예시들의 일부 양태에서, 간섭 감지는 동작 감지를 위한 채널 응답을 분석할지 여부를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 수신된 무선 신호가 간섭을 표시하는 신호를 포함하고 있는지 여부는 수신기에 의해 결정될 수 있다. 일부 경우에, 공지된 간섭 패턴들에 매칭되는 신호 프로파일들은 간섭을 표시할 수 있다. 수신된 신호(Rcvd)는 RSSI 측정 유닛(216)에 의하는 것과 같이 신호 강도를 결정하기 위해 측정될 수 있다. 신호 강도는 예컨대 버퍼(218)와 같은 버퍼에 저장될 수 있고, 신호 강도는 예컨대 상관기 뱅크(220)에 의해 간섭을 표시하는 신호들의 프로파일들에 상관될 수 있다. 예컨대, 간섭을 표시하는 신호는 높은 슬루율 또는 다른 특성들을 가진 신호들을 포함할 수 있다. 최대값 선택기(222)에 의하는 것과 같이, 최고 상관값이 선택될 수 있다.
그러나 일부 경우에는, 품질 지표 및 간섭 감지가 사용된다. 예컨대, (예컨대, 문턱값(212)에 의해 결정되는 것처럼) 품질 지표가 충분히 높다면 그리고 (예컨대 문턱 유닛(224)에 의해 결정되는 것처럼) 최고 상관이 충분히 낮다면, 윈도잉 또는 다른 분석을 위해, 문턱 유닛 (212) 및 (224)에 의해 제어되는 스위치들 (214) 및 (226)을 통하는 것처럼, 채널 응답의 채널 계수들의 범위가 각각 전달될 수 있다.
여기에 기술된 예시들의 일부 양태에서, 각각의 채널 응답들은 적분되어 특정 범위 내의 채널 응답들의 총에너지를 결정할 수 있고, 미리 정해진 숫자의 샘플들에 대하여 적분의 결과들이 저장될 수 있다. 예로서, 만약 저장될 샘플들의 숫자가 4개일 경우, 시간 t6에서의 송신 이후에, 그 범위 내의 채널 응답의 에너지들은 (예컨대, 각각의 송신에 대한 데이터가 충분히 높은 품질 지표와 충분히 낮은 간섭 상관을 가지는 경우) 시간 t6, t5, t4 및 t3에서의 송신에 대하여 버퍼에 저장된다. 예컨대, 만약 시간 t3에서의 송신에 대한 데이터가 낮은 품질 지표와 높은 간섭 상관을 가졌을 경우, 시간 t3에서의 송신에 대한 채널 응답에 대한 에너지는 (스위치 (214) 및 (226) 중 하나가 또는 둘 다 개방됨으로써와 같이) 전달되지 않을 수 있고, 버퍼에 저장된 범위 내의 채널 응답들의 에너지들은 시간 t6, t5, t4 및 t2에서의 송신들에 대한 것이다.
여기에 기술된 예시들의 일부 양태에서, 채널 응답들로부터의 데이터는 표준 편차를 계산하기 위하여 사용된다. 움직임이 발생하지 않은 경우에, 표준 편차는 잡음을 포함할 수 있고, 표준 편차가 문턱 이하이고 동작의 표시를 제공하지 않아야만 한다. 예컨대, 시간 t7에서 움직임이 발생할 경우에, 움직임은 수신기에 의해 감지될 수 있다. 예컨대, 도 4b에 도시된 예시에서, 제2 물체(406)가 움직인다. 도시된 것처럼, 송신기(400)는 기준 신호(Ref)를 무선 신호로서 송신하고, 수신기(402)는 무선 신호(Rcvd)를 수신하는데, 이를 분석하여 선행하는 신호들에 관하여 전술한 것과 같은 채널 반응을 결정한다. 이 예시에서, 통신 채널은 (세그먼트 (408) 및 (410)을 포함하는) 제1 신호 경로와 (세그먼트 (416) 및 (418)을 포함하는) 제3 신호 경로를 포함한다. 따라서, 채널 응답은 물체 (404), (406)에 무선 신호의 반사들로부터 야기된 영향들을 포함하고, 통신 채널은 제2 물체(406)의 움직임에 의해 변경되었다.
전술한 예시를 계속하면, 버퍼는 시간 t6, t5 및 t4에서의 송신들로부터 도 4a에 도시된 것과 같은 통신 채널의 세 개의 샘플들 그리고 시간 t7에서의 송신들로부터 도 4b에 도시된 것과 같은 통신 채널의 한 개의 샘플을 포함한다. 그리고 나서 샘플들로 저장된 에너지들은 표준 편차를 결정하기 위하여 사용된다. 시간 t7에서의 송신으로부터의 샘플과 함께, 결정된 표준 편차는 문턱값을 초과하는 양으로 증가될 수 있고, 그런 경우, 예컨대 제2 물체(406)의 움직임을 표시하는 동작 표시(motion indication)가 출력된다. 그런 후에 동작 표시는 예컨대, 보안 시스템의 제어 센터의 컨트롤러로 송신될 수 있다. 송신은 무선 또는 유선 연결(또는 둘 다)를 포함하는 네트워크를 통할 수 있다. 일단 동작 표시가 제어 센터에서 수신되면, 경보가 경찰과 같은 당국에 보내질 수 있고, 그런 후에 그 당국은 동작 표시를 트리거한 발생을 조사하기 위해 수신기의 위치로 파견될 수 있다.
일부 구현에서, 물체들 사이의 거리는 채널 응답들에 기초하여 분해될(resolved) 수 있다. 일부 경우에, 채널 응답에 의해 분해될 수 있는 물체들 사이의 최소 거리는 무선 신호의 속도에 송신들 사이의 시간을 곱한 값으로 주어진다. 그렇게, 분해가능한 거리는 송신기에 의해 송신되는 유형의 신호의 함수일 수 있다. 높은 비율의 신호는 분해가능한 거리를 줄일 수 있다. 예시로서, 20MHz의 신호 전송율에 대해서, 분해가능한 거리는 15m일 수 있다. 일부 구현에서, 동작 감지 시스템은 어떤 영역을 모니터링하도록 구성되고, 경계 제어 메커니즘은 거리 내의 경계를 조절하기 위해 사용될 수 있다. 경계는 구체적인 환경에서 칼리브레이션(calibration)을 통해 결정될 수 있다. 일부 경우에, 경계의 윤곽은 고정된 것이 아니라 실내 다중경로의 함수이다.
기술된 일부 예제들의 일반적인 양태에서, 무선 신호들은 공간에서의 움직임을 감지하기 위해 사용된다.
제1 예시는 동작 감지 절차이다. 공간 내의 수신기는 송신기에 의한 기준 신호의 송신들에 기초하여 무선 신호를 수신한다. 각각의 수신된 무선 신호들은 개별적인 시간에서 기준 신호의 각각의 송신에 기초한다. 채널 응답들은 수신된 무선 신호들 및 기준 신호에 기초하여 결정된다. 각각의 채널 응답은 수신된 무선 신호들 중의 각각 하나에 기초하여 결정된다. 공간 내에서 물체의 동작은 채널 응답들에 기초하여 감지된다.
제1 예시의 구현들은, 일부 경우에, 하나 또는 그 이상의 이하의 특징들을 포함할 수 있다. 추정된 수신 신호들은 기준 신호 및 채널 응답들에 기초하여 생성될 수 있다. 각각의 품질 지표들은 추정된 수신 신호들과 수신된 무선 신호들에 기초하여 결정될 수 있다. 품질 지표들이 품질 기준을 만족함을 감지하는 것에 대응하여, 무선 신호들에 기초하여 동작이 감지될 수 있다. 품질 지표들이 품질 기준을 만족함을 감지하는 것은 품질 지표들이 문턱값을 초과함을 감지하는 것을 포함할 수 있다. 상관 표시자(correlation indicator)들은 수신된 무신 신호들의 각각의 신호 강도들을 간섭 패턴을 나타내는 저장된 신호에 상관시키는 것에 의해 결정될 수 있다. 상관 표시자가 기준을 만족함을 감지하는 것에 대응하여, 동작은 채널 응답들에 기초하여 감지될 수 있다. 상관 표시자들이 기준을 만족함을 감지하는 것은 상관 표시자들 중에서 최대인 것이 문턱값 미만임을 감지하는 것을 포함할 수 있다. 동작을 감지하는 것은 채널 응답들의 분산을 식별하는 것과 문턱을 초과하는 분산에 기초하여 동작을 감지하는 것을 포함한다. 분산은 샘플 윈도우에서 채널 응답들의 일부분에 기초하여 식별될 수 있다.
제2 예시는 동작 감지 시스템이다. 동작 감지 시스템은 수신기 회로 및 데이터 처리 장치를 포함한다. 수신기 회로는 무선 신호들을 수신하도록 구성된다. 무선 신호들은 시간이 지남에 따라 송신기에 의한 기준 신호의 송신들에 기초하고, 각각의 수신된 무선 신호들은 개별적인 시간에서 기준 신호의 각각의 송신에 기초한다. 데이터 처리 장치는 수신기 회로에 결합된다. 데이터 처리 장치는 수신된 무선 신호들과 기준 신호에 기초하는 채널 응답들을 결정하고, 채널 응답들에 기초하여 공간 내에서 물체의 동작을 감지하도록 구성된다. 각각의 채널 응답은 수신된 무선 신호들 중의 각각 하나에 기초하여 결정된다.
제2 예시의 구현은, 일부 경우에, 하나 또는 그 이상의 이하의 특징들을 포함할 수 있다. 데이터 처리 장치는 수신된 무선 신호들과 간섭 패턴을 나타내는 저장된 신호에 기초하여 각각의 상관 지수들을 결정하도록 구성될 수 있다. 데이터 처리 장치는 각각의 수신된 무선 신호의 각각의 상관 지수가 문턱값 미만일 때 각각의 채널 응답에 기초하여 동작을 감지하도록 구성될 수 있다. 데이터 처리 장치는: 채널 응답들과 기준 신호에 기초하여 추정된 수신된 무선 신호들을 결정하고; 그리고 추정된 수신된 무선 신호들과 수신된 무선 신호들 사이의 비교에 기초하여 품질 지표들을 결정하도록 구성될 수 있다. 데이터 처리 장치는 각각의 채널 응답의 각각의 품질 지표가 문턱값을 초과하였을 때 각각의 채널 응답에 기초하여 동작을 감지하도록 구성될 수 있다. 데이터 처리 장치는 정해진 범위의 각각의 채널 응답에 기초하여 동작을 감지하도록 구성될 수 있다. 데이터 처리 장치는 몇 개의 샘플들을 저장하도록 구성될 수 있다. 샘플들은 채널 응답들에 기초할 수 있고, 동작 감지는 샘플들에 기초할 수 있다. 동작 감지는: 채널 응답들에 기초한 분산을 결정하는 것 및 문턱값을 초과하는 분산에 기초하여 언제 동작이 발생하는지를 식별하는 것을 포함할 수 있다.
제3 예시는 동작 감지 방법이다. 무선 신호들은 통신 채널로부터 수신기에서 수신된다. 각각의 무선 신호는 송신기에 의한 기준 신호의 각각의 송신에 기초한다. 각각의 무선 신호에 대하여, 채널 응답은 무선 신호에 기초하여 결정될 수 있다; 무선 신호가 간섭을 표시하는 신호를 포함하는지 여부가 결정될 수 있다; 무선 신호와 추정된 수신된 신호의 비교에 기초하는 품질 지표가 제1 문턱값을 초과하는지 여부가 결정될 수 있고, 여기서 추정된 수신된 신호는 기준 신호와 채널 응답에 기초한다; 그리고 채널 응답의 적어도 일부분은 (i) 무선 신호가 간섭을 표시하는 신호를 포함하지 않는 것으로 결정되거나, (ii) 품질 지표가 제1 문턱값을 초과할 때 전달될 수 있다. 통신 채널 내의 물체의 동작은 전달된 채널 응답들에 기초하는 분산이 제2 문턱값을 초과할 때 감지될 수 있다.
제3 예시의 구현예들은, 일부 경우에, 하나 또는 그 이상의 이하의 특징들을 포함할 수 있다. 채널 응답의 적어도 일부분의 전달은 채널 응답의 정해진 범위를 전달하는 것을 포함할 수 있다. 전달된 채널 응답들의 각각의 에너지들이 결정될 수 있다. 정해진 숫자의 각각의 에너지들은 저장될 수 있다. 저장된 에너지들의 분산이 결정될 수 있다. 무선 신호가 간섭을 표시하는 신호를 포함하는지 여부를 결정하는 것은: 무선 신호의 신호 강도와 간섭을 표시하는 신호 프로파일들을 상관시키는 것에 의해 각각의 상관 지수를 결정하는 것; 및 신호 강도와 신호 프로파일들 중의 각각 하나 사이의 최고 상관을 가지는 상관 지수들 중의 하나를 식별하는 것을 포함할 수 있다. 품질 지표가 제1 문턱값을 초과하는지 여부를 결정하는 것은: 추정된 수신된 신호를 얻기 위하여 채널 응답을 구비한 채널 필터를 통해 기준 신호를 전달하는 것, 및 무선 신호와 추정된 수신된 신호와 무선 신호의 차이의 내적을 결정하는 것에 의해 품질 지표를 결정하는 것을 포함할 수 있다.
비록 이 명세서가 많은 세부사항들을 포함하지만, 이들은 청구될 범위의 제한들로서 해석되어서는 않되며, 오히려 구체적인 예시들에 특정한 특징들의 기술(description)로서 해석되어야 한다. 별개의 구현들의 맥락에서 이 명세서에 기술된 특정한 특징들도 조합될 수 있다. 역으로, 단일 구현의 맥락에서 기술된 다양한 특징들도 복수의 실시예들에서 별개로 또는 임의의 적절한 하위조합에서 구현될 수 있다. 실시예 다수가 기술되었다. 그럼에도 불구하고, 많은 수정들이 만들어질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 다른 실시예들은 이하의 청구항들의 범위 내에 속하는 것이다.

Claims (21)

  1. 공간 내의 수신기에서, 송신기에 의한 기준 신호의 송신들에 기초하여 무선 신호들을 수신하고, 각각의 상기 수신된 무선 신호들은 개별적인 시간에서 상기 기준 신호의 각각의 송신에 기초하는 단계;
    하나 또는 그 이상의 프로세서들의 작동에 의하여, 상기 수신된 무선 신호들과 상기 기준 신호에 기초한 채널 응답들을 결정하고, 각각의 채널 응답은 상기 수신된 무선 신호들의 각각 하나에 기초하여 결정되는 단계;
    상기 기준 신호와 상기 채널 응답들에 기초하여 추정된 수신된 신호들을 생성하는 단계; 및
    상기 하나 또는 그 이상의 프로세서들에 작동에 의하여, 상기 공간 내의 물체의 동작을 상기 채널 응답들과 상기 추정된 수신된 신호들에 기초하여 감지하는 단계;를 포함하는, 동작 감지 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 응답들과 상기 추정된 수신된 신호들에 기초하여 상기 동작을 감지하는 단계는:
    상기 추정된 수신된 신호들과 상기 수신된 무선 신호들에 기초하여 각각의 품질 지표들(quality metrics)을 결정하는 단계; 및
    상기 품질 지표들이 품질 기준을 만족하는 것을 감지하는 것에 대응하여, 상기 채널 응답들에 기초하여 상기 동작을 감지하는 단계;
    를 포함하는, 동작 감지 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 품질 지표들이 상기 품질 기준을 만족하는 것을 감지하는 단계는 상기 품질 지표들이 문턱값을 초과하는 것을 감지하는 단계를 포함하는, 동작 감지 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 동작을 감지하는 단계는:
    상기 채널 응답들에 기초하여 분산들을 식별하는 단계; 및
    상기 분산이 문턱을 초과하는 것에 기초하여 동작을 감지하는 단계;를 포함하는, 동작 감지 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 분산들은 샘플 윈도우(sample window)에서 각각의 채널 응답의 일부분에 기초하여 식별되는, 동작 감지 방법.
  6. 공간 내의 수신기에서, 송신기에 의한 기준 신호의 송신들에 기초하여 무선 신호들을 수신하고, 각각의 상기 수신된 무선 신호들은 개별적인 시간에서 상기 기준 신호의 각각의 송신에 기초하는 단계;
    하나 또는 그 이상의 프로세서들의 작동에 의하여, 상기 수신된 무선 신호들과 상기 기준 신호에 기초한 채널 응답들을 결정하고, 각각의 채널 응답은 상기 수신된 무선 신호들의 각각 하나에 기초하여 결정되는 단계;
    상기 수신된 무선 신호들의 각각의 신호 강도들과 간섭 패턴(interference pattern)을 나타내는 저장된 신호를 상관(correlating)시키는 것에 의해 상관 표시자(correlation indicator)들을 결정하는 단계; 및
    상기 상관 표시자들이 기준을 만족하는 것을 감지하는 것에 대응하여, 상기 채널 응답들에 기초하여 동작을 감지하는 단계;를 포함하는, 동작 감지 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 상관 표시자들이 기준을 만족하는 것을 감지하는 것은, 상기 상관 표시자들 중의 최대인 것이 문턱값 미만인 것을 감지하는 것을 포함하는, 동작 감지 방법.
  8. 무선 신호들을 수신하도록 구성된 수신기 회로로서, 상기 무선 신호들은 송신기에 의한 기준 신호의 송신들에 기초하고, 상기 수신된 무선 신호들 각각은 개별적인 시간에서 상기 기준 신호의 각각의 송신에 기초하는, 수신기 회로; 및
    상기 수신기 회로에 결합되고,
    상기 수신된 무선 신호들과 상기 기준 신호에 기초하여 채널 응답들을 결정하고, 각각의 채널 응답들은 상기 수신된 무선 신호들의 각각 하나에 기초하여 결정되고;
    상기 채널 응답들과 상기 기준 신호에 기초하여 추정된 수신된 무선 신호들을 결정하고; 또한
    상기 채널 응답들과 상기 추정된 수신된 무선 신호들에 기초하여 공간 내에서 물체의 동작을 감지;
    하도록 구성된, 데이터 처리 장치;를 포함하는, 동작 감지 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 데이터 처리 장치는:
    상기 추정된 수신된 무선 신호들과 실제 수신된 상기 무선 신호들 사이의 비교들에 기초하여 품질 지표들을 결정;하도록 구성되는, 동작 감지 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 데이터 처리 장치는, 상기 각각의 채널 응답의 상기 품질 지표가 문턱값을 초과한 경우 각각의 채널 응답에 기초하여 동작을 감지하도록 구성되는, 동작 감지 시스템.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 데이터 처리 장치는 각각의 채널 응답의 정의된 범위에 기초하여 동작을 감지하도록 구성되는, 동작 감지 시스템.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 데이터 처리 장치는 다수의 샘플들을 저장하도록 구성되고, 상기 샘플들은 상기 채널 응답들에 기초하고, 상기 동작 감지는 상기 샘플들에 기초하는, 동작 감지 시스템.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 동작 감지는:
    상기 채널 응답들에 기초하여 분산을 결정하는 것; 및
    상기 분산이 문턱값을 초과하는 것에 기초하여 언제 상기 동작이 발생하는지를 식별하는 것;을 포함하는, 동작 감지 시스템.
  14. 무선 신호들을 수신하도록 구성된 수신기 회로로서, 상기 무선 신호들은 송신기에 의한 기준 신호의 송신들에 기초하고, 상기 수신된 무선 신호들 각각은 개별적인 시간에서 상기 기준 신호의 각각의 송신에 기초하는, 수신기 회로; 및
    상기 수신기 회로에 결합되고,
    상기 수신된 무선 신호들과 상기 기준 신호에 기초하여 채널 응답들을 결정하고, 각각의 채널 응답들은 상기 수신된 무선 신호들의 각각 하나에 기초하여 결정되고;
    상기 수신된 무선 신호들과 간섭 패턴을 나타내는 저장된 신호에 기초하여 각각의 상관 지수들을 결정하고; 또한
    상기 채널 응답들과 상관 지수들에 기초하여 공간 내에서 물체의 동작을 감지;
    하도록 구성된, 데이터 처리 장치;를 포함하는, 동작 감지 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 데이터 처리 장치는, 상기 각각의 수신된 무선 신호의 상기 상관 지수가 문턱값 미만일 때 채널 응답에 기초하여 동작을 감지하도록 구성되는, 동작 감지 시스템.
  16. 수신기에서, 통신 채널로부터 무선 신호들을 수신하고, 각각의 무선 신호는 송신기에 의한 기준 신호의 각각의 송신에 기초하는 단계;
    하나 또는 그 이상의 프로세서들의 작동에 의하여, 상기 무선 신호들 각각에 기초하여 채널 응답들을 결정하는 단계;
    하나 또는 그 이상의 프로세서들의 작동에 의하여, 상기 기준 신호와 상기 채널 응답들에 기초하여 추정된 수신된 신호들을 결정하는 단계; 및
    상기 하나 또는 그 이상의 프로세서들의 작동에 의하여, 상기 채널 응답들과 상기 추정된 수신된 신호에 기초하여 상기 통신 채널에서 물체의 동작을 감지하는 단계;를 포함하는, 동작 감지 방법.
  17. 수신기에서, 통신 채널로부터 무선 신호들을 수신하고, 각각의 무선 신호는 송신기에 의한 기준 신호의 각각의 송신에 기초하는 단계;
    하나 또는 그 이상의 프로세서들의 작동에 의하여, 상기 무선 신호들 각각에 기초하여 채널 응답들을 결정하는 단계;
    상기 무선 신호들 각각에 대하여:
    상기 무선 신호가 간섭을 표시하는 신호를 포함하는지 여부를 결정하는 단계;
    품질 지표가 제1 문턱값을 초과하는지 여부를 결정하는 단계로서, 상기 품질 지표는 상기 무선 신호와 추정된 수신된 신호의 비교에 기초하고, 상기 추정된 수신된 신호는 상기 기준 신호 및 상기 채널 응답에 기초하는, 단계; 및
    상기 무선 신호가 간섭을 표시하는 신호를 포함하지 않는 것으로 결정되고, 또한 상기 품질 지표가 상기 제1 문턱값을 초과하는 경우에, 상기 채널 응답의 적어도 일부분을 전달(pass)하는 단계; 및
    전달된 채널 응답들의 분산이 제2 문턱값을 초과하는 경우 물체의 동작을 감지하는 단계;를 포함하는, 동작 감지 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 채널 응답의 상기 적어도 일부분을 전달하는 단계는, 정의된 범위의 상기 채널 응답을 전달하는 단계를 포함하는, 동작 감지 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 전달된 채널 응답들의 각각의 에너지들을 결정하는 단계;
    정의된 숫자의 상기 각각의 에너지들을 저장하는 단계; 및
    저장된 상기 각각의 에너지들의 상기 분산을 결정하는 단계;
    를 포함하는, 동작 감지 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 무선 신호가 간섭을 표시하는 신호를 포함하는지 여부를 결정하는 상기 단계는:
    상기 무선 신호의 신호 강도와 간섭을 표시하는 신호 프로파일들을 상관시키는 것에 의해 각각의 상관 지수들을 결정하는 단계; 및
    상기 신호 강도와 상기 신호 프로파일들의 각각 하나 사이의 최고 상관을 가진 상기 상관 지수들 중의 하나를 식별하는 단계;
    를 포함하는, 동작 감지 방법.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 추정된 수신된 신호를 획득하기 위해 상기 채널 응답을 구비한 채널 필터를 통해 상기 기준 신호를 전달하는 단계; 및
    상기 무선 신호와 상기 추정된 수신된 신호와 상기 무선 신호의 차이의 내적을 결정하는 것에 의해 상기 품질 지표를 결정하는 단계;
    를 포함하는, 동작 감지 방법.
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