WO2021237393A1 - Environment sensing using radio frequencies configured for wireless communication - Google Patents

Environment sensing using radio frequencies configured for wireless communication Download PDF

Info

Publication number
WO2021237393A1
WO2021237393A1 PCT/CN2020/092001 CN2020092001W WO2021237393A1 WO 2021237393 A1 WO2021237393 A1 WO 2021237393A1 CN 2020092001 W CN2020092001 W CN 2020092001W WO 2021237393 A1 WO2021237393 A1 WO 2021237393A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
signal
electronic device
environment sensing
wireless communications
base station
Prior art date
Application number
PCT/CN2020/092001
Other languages
French (fr)
Inventor
Yuwei REN
Yin Huang
Hao Xu
Jiuyuan LU
Chirag Sureshbhai Patel
Andrian Beletchi
Original Assignee
Qualcomm Incorporated
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qualcomm Incorporated filed Critical Qualcomm Incorporated
Priority to PCT/CN2020/092001 priority Critical patent/WO2021237393A1/en
Priority to EP21814342.8A priority patent/EP4158999A1/en
Priority to PCT/CN2021/095650 priority patent/WO2021238887A1/en
Priority to US17/907,656 priority patent/US20230188275A1/en
Priority to CN202180031679.9A priority patent/CN115462112A/en
Publication of WO2021237393A1 publication Critical patent/WO2021237393A1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/76Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein pulse-type signals are transmitted
    • G01S13/765Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein pulse-type signals are transmitted with exchange of information between interrogator and responder
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/32Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S13/34Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
    • G01S13/343Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal using sawtooth modulation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/003Transmission of data between radar, sonar or lidar systems and remote stations
    • G01S7/006Transmission of data between radar, sonar or lidar systems and remote stations using shared front-end circuitry, e.g. antennas
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G01S7/417Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section involving the use of neural networks
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2013/9316Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles combined with communication equipment with other vehicles or with base stations

Definitions

  • Examples of known cellular systems include the cellular analog advanced mobile phone system (AMPS) , and digital cellular systems based on code division multiple access (CDMA) , frequency division multiple access (FDMA) , time division multiple access (TDMA) , the Global System for Mobile communication (GSM) , etc.
  • AMPS cellular analog advanced mobile phone system
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • GSM Global System for Mobile communication
  • 5G enables the utilization of mmW radio frequency (RF) signals for wireless communication between network nodes, such as base stations, user equipments (UEs) , vehicles, factory automation machinery, and the like.
  • mmW RF signals can be used for other purposes as well.
  • mmW RF signals can be used in weapons systems (e.g., as short-range fire-control radar in tanks and aircraft) , security screening systems (e.g., in scanners that detect weapons and other dangerous objects carried under clothing) , medicine (e.g., to treat disease by changing cell growth) , and the like.
  • FIG. 3 illustrates an exemplary electronic device configured as an environment sensing device, according to aspects of the disclosure
  • FIG. 7 is a diagram of an exemplary scenario in which a UE of a user is within communication range of an access point, according to aspects of the disclosure.
  • FIG. 8 is a diagram of various uplink and downlink environment sensing scenarios using 5G mmW RF signals, according to aspects of the disclosure.
  • FIG. 12A illustrates an exemplary method for configuring a UE for uplink transmission according to the first mode disclosed herein.
  • Receive beams may be spatially related.
  • a spatial relation means that parameters for a transmit beam for a second reference signal can be derived from information about a receive beam for a first reference signal.
  • a UE may use a particular receive beam to receive one or more reference downlink reference signals (e.g., positioning reference signals (PRS) , tracking reference signals (TRS) , phase tracking reference signal (PTRS) , cell-specific reference signals (CRS) , channel state information reference signals (CSI-RS) , primary synchronization signals (PSS) , secondary synchronization signals (SSS) , synchronization signal blocks (SSBs) , etc. ) from a base station.
  • PRS positioning reference signals
  • TRS tracking reference signals
  • PTRS phase tracking reference signal
  • CRS cell-specific reference signals
  • CSI-RS channel state information reference signals
  • PSS primary synchronization signals
  • SSS secondary synchronization signals
  • SSBs synchronization signal blocks
  • the network is able to change the primary carrier of any UE 104/182 at any time. This is done, for example, to balance the load on different carriers. Because a “serving cell” (whether a PCell or an SCell) corresponds to a carrier frequency /component carrier over which some base station is communicating, the term “cell, ” “serving cell, ” “component carrier, ” “carrier frequency, ” and the like can be used interchangeably.
  • the sensing component 200 performs a fast Fourier transform (FFT) on the raw RF return data.
  • FFT converts an RF signal from its original domain (here, time) to a representation in the frequency domain, and vice versa. Frequency differences between the received RF signal and the transmitted RF signal increase with delay (i.e., the time between transmission and reception) , and hence, with distance (range) .
  • the sensing component 200 correlates reflected RF signals with transmitted RF signals to obtain range, Doppler, and angle information associated with the target object.
  • the electronic device 300 is shown comprising hardware elements that can be electrically (communicatively) coupled via a bus 305 (or may otherwise be in communication, as appropriate) .
  • the hardware elements may include a processing system 310, which can include without limitation one or more general-purpose processors, one or more special-purpose processors (such as a DSP, ASIC, field programmable gate array (FPGA) , and/or the like) , one or more processing cores, and/or other processing structures, which can be configured to perform the functionality described herein.
  • a processing system 310 can include without limitation one or more general-purpose processors, one or more special-purpose processors (such as a DSP, ASIC, field programmable gate array (FPGA) , and/or the like) , one or more processing cores, and/or other processing structures, which can be configured to perform the functionality described herein.
  • a UE may indicate its capability to perform environment sensing to the network (e.g., the serving base station) .
  • the indicated capability may be at least an indication that the UE has the capability to perform environment sensing using existing uplink 5G communication signals (e.g., SRS, PUSCH, PUCCH, PRACH) .
  • the indicated capability may be related to at least the hardware constraints of the UE to support the environment sensing function, such as the UE’s ability to detect and process reflections of uplink RF signals used for 5G communication.
  • the indicated capability may also be related to the UE’s sensing level, such as the sensing granularity (i.e., the level of detail or resolution of the sensing) , the UE’s supported bandwidth, and the power control for sensing signals.
  • the electronic device 1500 may be configured to perform environment sensing.
  • the memory and the at least one processor 1530 may be configured to cause the communication device 1520 to transmit an environment sensing RF signal on one or more time and/or frequency resources, the environment sensing RF signal configured on the one or more time and/or frequency resources according to a wireless communications standard.
  • the memory and the at least one processor 1530 may be further configured to receive, via the communication device 1520, a reflected RF signal, the reflected RF signal comprising a reflection of the environment sensing RF signal from an object in a path of the environment sensing RF signal.

Abstract

Disclosed are techniques for environment sensing by an electronic device, such as a user equipment (UE) or a base station. In an aspect, an electronic device transmits an environment sensing radio frequency (RF) signal, over an uplink, downlink, or sidelink, as appropriate to the type of electronic device, on one or more time and/or frequency resources (e.g., orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbols, resource blocks, slots, subframes, etc. ). The environment sensing RF signal is configured on the one or more time and/or frequency resources according to a wireless communications standard (e.g., New Radio). The electronic device monitors for and may receive a reflected RF signal that is a reflection of the environment sensing RF signal from an object in a path of the environment sensing RF signal.

Description

ENVIRONMENT SENSING USING RADIO FREQUENCIES CONFIGURED FOR WIRELESS COMMUNICATION
INTRODUCTION
Aspects of this disclosure relate generally to environment sensing and the like.
Wireless communication systems have developed through various generations, including a first-generation analog wireless phone service (1G) , a second-generation (2G) digital wireless phone service (including interim 2.5G and 2.75G networks) , a third-generation (3G) high speed data, Internet-capable wireless service and a fourth-generation (4G) service (e.g., Long Term Evolution (LTE) or WiMax) . There are presently many different types of wireless communication systems in use, including cellular and personal communications service (PCS) systems. Examples of known cellular systems include the cellular analog advanced mobile phone system (AMPS) , and digital cellular systems based on code division multiple access (CDMA) , frequency division multiple access (FDMA) , time division multiple access (TDMA) , the Global System for Mobile communication (GSM) , etc.
A fifth generation (5G) wireless standard, referred to as New Radio (NR) , calls for higher data transfer speeds, greater numbers of connections, and better coverage, among other improvements. The 5G standard, according to the Next Generation Mobile Networks Alliance, is designed to provide data rates of several tens of megabits per second to each of tens of thousands of users, with 1 gigabit per second to tens of workers on an office floor. Several hundreds of thousands of simultaneous connections should be supported in order to support large sensor deployments. Consequently, the spectral efficiency of 5G mobile communications should be significantly enhanced compared to the current 4G standard. Furthermore, signaling efficiencies should be enhanced and latency should be substantially reduced compared to current standards.
5G enables the utilization of mmW radio frequency (RF) signals for wireless communication between network nodes, such as base stations, user equipments (UEs) , vehicles, factory automation machinery, and the like. However, mmW RF signals can be used for other purposes as well. For example, mmW RF signals can be used in weapons systems (e.g., as short-range fire-control radar in tanks and aircraft) , security screening systems (e.g., in scanners that detect weapons and other dangerous objects  carried under clothing) , medicine (e.g., to treat disease by changing cell growth) , and the like.
SUMMARY
The following presents a simplified summary relating to one or more aspects disclosed herein. As such, the following summary should not be considered an extensive overview relating to all contemplated aspects, nor should the following summary be regarded to identify key or critical elements relating to all contemplated aspects or to delineate the scope associated with any particular aspect. Accordingly, the following summary has the sole purpose to present certain concepts relating to one or more aspects relating to the mechanisms disclosed herein in a simplified form to precede the detailed description presented below.
In an aspect, a method of environment sensing performed by an electronic device includes transmitting an environment sensing RF signal on one or more time and/or frequency resources, the environment sensing RF signal configured on the one or more time and/or frequency resources according to a wireless communications standard, and receiving a reflected RF signal, the reflected RF signal comprising a reflection of the environment sensing RF signal from an object in a path of the environment sensing RF signal.
In an aspect, an electronic device includes a memory and at least one processor 
Figure PCTCN2020092001-appb-000001
coupled to the memory, the memory and the at least one processor configured to: transmit an environment sensing RF signal on one or more time and/or frequency resources, the environment sensing RF signal configured on the one or more time and/or frequency resources according to a wireless communications standard, and receive a reflected RF signal, the reflected RF signal comprising a reflection of the environment sensing RF signal from an object in a path of the environment sensing RF signal.
In an aspect, an electronic device includes means for transmitting an environment sensing RF signal on one or more time and/or frequency resources, the environment sensing RF signal configured on the one or more time and/or frequency resources according to a wireless communications standard, and means for receiving a reflected RF signal, the reflected RF signal comprising a reflection of the environment sensing RF signal from an object in a path of the environment sensing RF signal.
In an aspect, a non-transitory computer-readable medium storing computer-executable instructions includes computer-executable instructions comprising at least one instruction instructing an electronic device to transmit an environment sensing radio frequency (RF) signal on one or more time and/or frequency resources, the environment sensing RF signal configured on the one or more time and/or frequency resources according to a wireless communications standard, and at least one instruction instructing the electronic device to receive a reflected RF signal, the reflected RF signal comprising a reflection of the environment sensing RF signal from an object in a path of the environment sensing RF signal.
Other objects and advantages associated with the aspects disclosed herein will be apparent to those skilled in the art based on the accompanying drawings and detailed description.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
The accompanying drawings are presented to aid in the description of various aspects of the disclosure and are provided solely for illustration of the aspects and not limitation thereof.
FIG. 1 illustrates an exemplary wireless communications system, according to various aspects of the disclosure.
FIG. 2A illustrates the general process of transmitting and collecting mmW RF signal data, according to aspects of the disclosure.
FIG. 2B is a graph illustrating an exemplary waveform of transmitted and received frequency modulated continuous wave (FMCW) RF signals, according to aspects of the disclosure.
FIG. 3 illustrates an exemplary electronic device configured as an environment sensing device, according to aspects of the disclosure
FIG. 4 is a diagram of various frequency bands above 24 GHz that may be used for wireless mobile communications.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a radio frame structure, according to aspects of the disclosure.
FIG. 6 illustrates a comparison between a simple chirp waveform and a mmW OFDM waveform, according to aspects of the disclosure.
FIG. 7 is a diagram of an exemplary scenario in which a UE of a user is within communication range of an access point, according to aspects of the disclosure.
FIG. 8 is a diagram of various uplink and downlink environment sensing scenarios using 5G mmW RF signals, according to aspects of the disclosure.
FIG. 9 is a diagram of a vehicle-to-vehicle (V2V) /vehicle-to-everything (V2X) environment sensing scenario using 5G mmW RF signals, according to aspects of the disclosure.
FIG. 10 illustrates an example of using an existing wideband sounding reference signal (SRS) as a radar signal for environment sensing, according to aspects of the disclosure.
FIG. 11A is a diagram illustrating an exemplary pattern of random-access preamble transmissions, according to aspects of the disclosure.
FIGS. 11B and 11C are diagrams illustrating the use of random-access preambles for environment sensing during various radio resource control (RRC) states, according to aspects of the disclosure.
FIG. 12A illustrates an exemplary method for configuring a UE for uplink transmission according to the first mode disclosed herein.
FIG. 12B illustrates an exemplary method for configuring a UE for uplink transmission according to the second mode disclosed herein.
FIG. 13 illustrates an example modification of random-access preamble transmissions for environment sensing, according to aspects of the disclosure.
FIG. 14 illustrates an exemplary method for environment sensing, according to aspects of the disclosure.
FIGS. 15 and 16 are simplified block diagrams of several sample aspects of an electronic device configured to support environment sensing operations as taught herein.
DETAILED DESCRIPTION
Disclosed are techniques for environment sensing by an electronic device, such as a UE or a base station. In an aspect, an electronic device transmits an environment sensing RF signal, over an uplink, downlink, or sidelink, as appropriate to the type of electronic device, on one or more time and/or frequency resources (e.g., orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbols, resource blocks, slots, subframes, etc. ) . The environment sensing RF signal is configured on the one or more time and/or frequency resources according to a wireless communications standard (e.g., 5G NR) . The electronic device monitors for and may receive a reflected RF signal that is a reflection  of the environment sensing RF signal from an object in a path of the environment sensing RF signal.
Aspects of the disclosure are provided in the following description and related drawings directed to various examples provided for illustration purposes. Alternate aspects may be devised without departing from the scope of the disclosure. Additionally, well-known elements of the disclosure will not be described in detail or will be omitted so as not to obscure the relevant details of the disclosure.
The words “exemplary” and/or “example” are used herein to mean “serving as an example, instance, or illustration. ” Any aspect described herein as “exemplary” and/or “example” is not necessarily to be construed as preferred or advantageous over other aspects. Likewise, the term “aspects of the disclosure” does not require that all aspects of the disclosure include the discussed feature, advantage or mode of operation.
Those of skill in the art will appreciate that the information and signals described below may be represented using any of a variety of different technologies and techniques. For example, data, instructions, commands, information, signals, bits, symbols, and chips that may be referenced throughout the description below may be represented by voltages, currents, electromagnetic waves, magnetic fields or particles, optical fields or particles, or any combination thereof, depending in part on the particular application, in part on the desired design, in part on the corresponding technology, etc.
Further, many aspects are described in terms of sequences of actions to be performed by, for example, elements of a computing device. It will be recognized that various actions described herein can be performed by specific circuits (e.g., application specific integrated circuits (ASICs) ) , by program instructions being executed by one or more processors, or by a combination of both. Additionally, the sequence (s) of actions described herein can be considered to be embodied entirely within any form of non-transitory computer-readable storage medium having stored therein a corresponding set of computer instructions that, upon execution, would cause or instruct an associated processor of a device to perform the functionality described herein. Thus, the various aspects of the disclosure may be embodied in a number of different forms, all of which have been contemplated to be within the scope of the claimed subject matter. In addition, for each of the aspects described herein, the corresponding form of any such aspects may be described herein as, for example, “logic configured to” perform the described action.
As used herein, the terms “user equipment” (UE) and “base station” are not intended to be specific or otherwise limited to any particular radio access technology (RAT) , unless otherwise noted. In general, a UE may be any wireless communication device (e.g., a mobile phone, router, tablet computer, laptop computer, tracking device, wearable device (e.g., smartwatch, glasses, augmented reality (AR) /virtual reality (VR) headset, etc. ) , vehicle (e.g., automobile, motorcycle, bicycle, etc. ) , Internet of Things (IoT) device, etc. ) used by a user to communicate over a wireless communications network. A UE may be mobile or may (e.g., at certain times) be stationary, and may communicate with a radio access network (RAN) . As used herein, the term “UE” may be referred to interchangeably as an “access terminal” or “AT, ” a “client device, ” a “wireless device, ” a “subscriber device, ” a “subscriber terminal, ” a “subscriber station, ” a “user terminal” or UT, a “mobile device, ” a “mobile terminal, ” a “mobile station, ” or variations thereof. Generally, UEs can communicate with a core network via a RAN, and through the core network the UEs can be connected with external networks such as the Internet and with other UEs. Of course, other mechanisms of connecting to the core network and/or the Internet are also possible for the UEs, such as over wired access networks, wireless local area network (WLAN) networks (e.g., based on Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11, etc. ) and so on.
A base station may operate according to one of several RATs in communication with UEs depending on the network in which it is deployed, and may be alternatively referred to as an access point (AP) , a network node, a NodeB, an evolved NodeB (eNB) , a next generation eNB (ng-eNB) , a New Radio (NR) Node B (also referred to as a gNB or gNodeB) , etc. A base station may be used primarily to support wireless access by UEs, including supporting data, voice, and/or signaling connections for the supported UEs. In some systems a base station may provide purely edge node signaling functions while in other systems it may provide additional control and/or network management functions. A communication link through which UEs can send RF signals to a base station is called an uplink (UL) channel (e.g., a reverse traffic channel, a reverse control channel, an access channel, etc. ) . A communication link through which the base station can send RF signals to UEs is called a downlink (DL) or forward link channel (e.g., a paging channel, a control channel, a broadcast channel, a forward traffic channel, etc. ) . As used herein the term traffic channel (TCH) can refer to either an uplink /reverse or downlink /forward traffic channel.
The term “base station” may refer to a single physical transmission-reception point (TRP) or to multiple physical TRPs that may or may not be co-located. For example, where the term “base station” refers to a single physical TRP, the physical TRP may be an antenna of the base station corresponding to a cell (or several cell sectors) of the base station. Where the term “base station” refers to multiple co-located physical TRPs, the physical TRPs may be an array of antennas (e.g., as in a multiple-input multiple-output (MIMO) system or where the base station employs beamforming) of the base station. Where the term “base station” refers to multiple non-co-located physical TRPs, the physical TRPs may be a distributed antenna system (DAS) (a network of spatially separated antennas connected to a common source via a transport medium) or a remote radio head (RRH) (a remote base station connected to a serving base station) . Alternatively, the non-co-located physical TRPs may be the serving base station receiving the measurement report from the UE and a neighbor base station whose reference RF signals (or simply “reference signals” ) the UE is measuring. Because a TRP is the point from which a base station transmits and receives wireless signals, as used herein, references to transmission from or reception at a base station are to be understood as referring to a particular TRP of the base station.
In some implementations that support positioning of UEs, a base station may not support wireless access by UEs (e.g., may not support data, voice, and/or signaling connections for UEs) , but may instead transmit reference signals to UEs to be measured by the UEs, and/or may receive and measure signals transmitted by the UEs. Such a base station may be referred to as a positioning beacon (e.g., when transmitting signals to UEs) and/or as a location measurement unit (e.g., when receiving and measuring signals from UEs) .
An “RF signal” comprises an electromagnetic wave of a given frequency that transports information through the space between a transmitter and a receiver. As used herein, a transmitter may transmit a single “RF signal” or multiple “RF signals” to a receiver. However, the receiver may receive multiple “RF signals” corresponding to each transmitted RF signal due to the propagation characteristics of RF signals through multipath channels. The same transmitted RF signal on different paths between the transmitter and receiver may be referred to as a “multipath” RF signal. As used herein, an RF signal may also be referred to as a “wireless signal, ” a “radar signal, ” a “radio  wave, ” a “waveform, ” or the like, or simply a “signal” where it is clear from the context that the term “signal” refers to a wireless signal or an RF signal.
According to various aspects, FIG. 1 illustrates an exemplary wireless communications system 100. The wireless communications system 100 (which may also be referred to as a wireless wide area network (WWAN) ) may include various base stations 102 and various UEs 104. The base stations 102 may include macro cell base stations (high power cellular base stations) and/or small cell base stations (low power cellular base stations) . In an aspect, the macro cell base station may include eNBs and/or ng-eNBs where the wireless communications system 100 corresponds to an LTE network, or gNBs where the wireless communications system 100 corresponds to a NR network, or a combination of both, and the small cell base stations may include femtocells, picocells, microcells, etc.
The base stations 102 may collectively form a RAN and interface with a core network 170 (e.g., an evolved packet core (EPC) or a 5G core (5GC) ) through backhaul links 122, and through the core network 170 to one or more location servers 172 (which may be part of core network 170 or may be external to core network 170) . In addition to other functions, the base stations 102 may perform functions that relate to one or more of transferring user data, radio channel ciphering and deciphering, integrity protection, header compression, mobility control functions (e.g., handover, dual connectivity) , inter-cell interference coordination, connection setup and release, load balancing, distribution for non-access stratum (NAS) messages, NAS node selection, synchronization, RAN sharing, multimedia broadcast multicast service (MBMS) , subscriber and equipment trace, RAN information management (RIM) , paging, positioning, and delivery of warning messages. The base stations 102 may communicate with each other directly or indirectly (e.g., through the EPC /5GC) over backhaul links 134, which may be wired or wireless.
The base stations 102 may wirelessly communicate with the UEs 104. Each of the base stations 102 may provide communication coverage for a respective geographic coverage area 110. In an aspect, one or more cells may be supported by a base station 102 in each coverage area 110. A “cell” is a logical communication entity used for communication with a base station (e.g., over some frequency resource, referred to as a carrier frequency, component carrier, carrier, band, or the like) , and may be associated with an identifier (e.g., a physical cell identifier (PCI) , a virtual cell identifier (VCI) , a cell  global identifier (CGI) ) for distinguishing cells operating via the same or a different carrier frequency. In some cases, different cells may be configured according to different protocol types (e.g., machine-type communication (MTC) , narrowband IoT (NB-IoT) , enhanced mobile broadband (eMBB) , or others) that may provide access for different types of UEs. Because a cell is supported by a specific base station, the term “cell” may refer to either or both of the logical communication entity and the base station that supports it, depending on the context. In addition, because a TRP is typically the physical transmission point of a cell, the terms “cell” and “TRP” may be used interchangeably. In some cases, the term “cell” may also refer to a geographic coverage area of a base station (e.g., a sector) , insofar as a carrier frequency can be detected and used for communication within some portion of geographic coverage areas 110.
While neighboring macro cell base station 102 geographic coverage areas 110 may partially overlap (e.g., in a handover region) , some of the geographic coverage areas 110 may be substantially overlapped by a larger geographic coverage area 110. For example, a small cell base station 102' may have a coverage area 110' that substantially overlaps with the coverage area 110 of one or more macro cell base stations 102. A network that includes both small cell and macro cell base stations may be known as a heterogeneous network. A heterogeneous network may also include home eNBs (HeNBs) , which may provide service to a restricted group known as a closed subscriber group (CSG) .
The communication links 120 between the base stations 102 and the UEs 104 may include uplink (also referred to as reverse link) transmissions from a UE 104 to a base station 102 and/or downlink (also referred to as forward link) transmissions from a base station 102 to a UE 104. The communication links 120 may use MIMO antenna technology, including spatial multiplexing, beamforming, and/or transmit diversity. The communication links 120 may be through one or more carrier frequencies. Allocation of carriers may be asymmetric with respect to downlink and uplink (e.g., more or less carriers may be allocated for downlink than for uplink) .
The wireless communications system 100 may further include a wireless local area network (WLAN) access point (AP) 150 in communication with WLAN stations (STAs) 152 via communication links 154 in an unlicensed frequency spectrum (e.g., 5 GHz) . When communicating in an unlicensed frequency spectrum, the WLAN STAs 152 and/or the WLAN AP 150 may perform a clear channel assessment (CCA) or listen  before talk (LBT) procedure prior to communicating in order to determine whether the channel is available.
The small cell base station 102' may operate in a licensed and/or an unlicensed frequency spectrum. When operating in an unlicensed frequency spectrum, the small cell base station 102' may employ LTE or NR technology and use the same 5 GHz unlicensed frequency spectrum as used by the WLAN AP 150. The small cell base station 102', employing LTE /5G in an unlicensed frequency spectrum, may boost coverage to and/or increase capacity of the access network. NR in unlicensed spectrum may be referred to as NR-U. LTE in an unlicensed spectrum may be referred to as LTE-U, licensed assisted access (LAA) , or MulteFire.
The wireless communications system 100 may further include a millimeter wave (mmW) base station 180 that may operate in mmW frequencies in communication with a UE 182. The electromagnetic spectrum is often subdivided, based on frequency/wavelength, into various classes, bands, channels, etc. In 5G NR, two initial operating bands have been identified as frequency range designations FR1 (410 MHz –7.125 GHz) and FR2 (24.25 GHz –52.6 GHz) . The frequencies between FR1 and FR2 are often referred to as mid-band frequencies. Although a portion of FR1 is greater than 6 GHz, FR1 is often referred to (interchangeably) as a “Sub-6 GHz” band in various documents and articles. A similar nomenclature issue sometimes occurs with regard to FR2, which is often referred to (interchangeably) as a “millimeter wave” band in documents and articles, despite being different from the extremely high frequency (EHF) band (30 GHz –300 GHz) , which is identified by the International Telecommunications Union (ITU) as a “millimeter wave” band.
With the above aspects in mind, unless specifically stated otherwise, it should be understood that the term “sub-6 GHz” or the like, if used herein, may broadly represent frequencies that may be less than 6 GHz, may be within FR1, or may include mid-band frequencies. Further, unless specifically stated otherwise, it should be understood that the term “millimeter wave” or the like, if used herein, may broadly represent frequencies that may include mid-band frequencies, may be within FR2, or may be within the EHF band.
Communications using the mmW radio frequency band have high path loss and a relatively short range. The mmW base station 180 and the UE 182 may therefore utilize beamforming (transmit and/or receive) over a mmW communication link 184 to  compensate for the extremely high path loss and short range. Further, it will be appreciated that in alternative configurations, one or more base stations 102 may also transmit using mmW or near mmW and beamforming. Accordingly, it will be appreciated that the foregoing illustrations are merely examples and should not be construed to limit the various aspects disclosed herein.
Transmit beamforming is a technique for focusing an RF signal in a specific direction. Traditionally, when a network node (e.g., a base station) broadcasts an RF signal, it broadcasts the signal in all directions (omni-directionally) . With transmit beamforming, the network node determines where a given target device (e.g., a UE) is located (relative to the transmitting network node) and projects a stronger downlink RF signal in that specific direction, thereby providing a faster (in terms of data rate) and stronger RF signal for the receiving device (s) . To change the directionality of the RF signal when transmitting, a network node can control the phase and relative amplitude of the RF signal at each of the one or more transmitters that are broadcasting the RF signal. For example, a network node may use an array of antennas (referred to as a “phased array” or an “antenna array” ) that creates a beam of RF waves that can be “steered” to point in different directions, without actually moving the antennas. Specifically, the RF current from the transmitter is fed to the individual antennas with the correct phase relationship so that the radio waves from the separate antennas add together to increase the radiation in a desired direction, while canceling to suppress radiation in undesired directions.
Transmit beams may be quasi-collocated, meaning that they appear to the receiver (e.g., a UE) as having the same parameters, regardless of whether or not the transmitting antennas of the network node themselves are physically collocated. In NR, there are four types of quasi-collocation (QCL) relations. Specifically, a QCL relation of a given type means that certain parameters about a second reference RF signal on a second beam can be derived from information about a source reference RF signal on a source beam. Thus, if the source reference RF signal is QCL Type A, the receiver can use the source reference RF signal to estimate the Doppler shift, Doppler spread, average delay, and delay spread of a second reference RF signal transmitted on the same channel. If the source reference RF signal is QCL Type B, the receiver can use the source reference RF signal to estimate the Doppler shift and Doppler spread of a second reference RF signal transmitted on the same channel. If the source reference RF signal is QCL Type C, the receiver can use the source reference RF signal to estimate the Doppler shift and  average delay of a second reference RF signal transmitted on the same channel. If the source reference RF signal is QCL Type D, the receiver can use the source reference RF signal to estimate the spatial receive parameter of a second reference RF signal transmitted on the same channel.
In receive beamforming, the receiver uses a receive beam to amplify RF signals detected on a given channel. For example, the receiver can increase the gain setting and/or adjust the phase setting of an array of antennas in a particular direction to amplify (e.g., to increase the gain level of) the RF signals received from that direction. Thus, when a receiver is said to beamform in a certain direction, it means the beam gain in that direction is high relative to the beam gain along other directions, or the beam gain in that direction is the highest compared to the beam gain in that direction of all other receive beams available to the receiver. This results in a stronger received signal strength (e.g., reference signal received power (RSRP) , reference signal received quality (RSRQ) , signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) , etc. ) of the RF signals received from that direction.
Receive beams may be spatially related. A spatial relation means that parameters for a transmit beam for a second reference signal can be derived from information about a receive beam for a first reference signal. For example, a UE may use a particular receive beam to receive one or more reference downlink reference signals (e.g., positioning reference signals (PRS) , tracking reference signals (TRS) , phase tracking reference signal (PTRS) , cell-specific reference signals (CRS) , channel state information reference signals (CSI-RS) , primary synchronization signals (PSS) , secondary synchronization signals (SSS) , synchronization signal blocks (SSBs) , etc. ) from a base station. The UE can then form a transmit beam for sending one or more uplink reference signals (e.g., uplink positioning reference signals (UL-PRS) , sounding reference signal (SRS) , demodulation reference signals (DMRS) , PTRS, etc. ) to that base station based on the parameters of the receive beam.
Note that a “downlink” beam may be either a transmit beam or a receive beam, depending on the entity forming it. For example, if a base station is forming the downlink beam to transmit a reference signal to a UE, the downlink beam is a transmit beam. If the UE is forming the downlink beam, however, it is a receive beam to receive the downlink reference signal. Similarly, an “uplink” beam may be either a transmit beam or a receive beam, depending on the entity forming it. For example, if a base  station is forming the uplink beam, it is an uplink receive beam, and if a UE is forming the uplink beam, it is an uplink transmit beam.
5G supports multi-carrier operation, such as carrier aggregation. In a multi-carrier system, one of the carrier frequencies is referred to as the “primary carrier” or “anchor carrier” or “primary serving cell” or “PCell, ” and the remaining carrier frequencies are referred to as “secondary carriers” or “secondary serving cells” or “SCells. ” In carrier aggregation, the anchor carrier is the carrier operating on the primary frequency (e.g., FR1) utilized by a UE 104/182 and the cell in which the UE 104/182 either performs the initial radio resource control (RRC) connection establishment procedure or initiates the RRC connection re-establishment procedure. The primary carrier carries all common and UE-specific control channels, and may be a carrier in a licensed frequency (however, this is not always the case) . A secondary carrier is a carrier operating on a second frequency (e.g., FR2) that may be configured once the RRC connection is established between the UE 104 and the anchor carrier and that may be used to provide additional radio resources. In some cases, the secondary carrier may be a carrier in an unlicensed frequency. The secondary carrier may contain only necessary signaling information and signals, for example, those that are UE-specific may not be present in the secondary carrier, since both primary uplink and downlink carriers are typically UE-specific. This means that different UEs 104/182 in a cell may have different downlink primary carriers. The same is true for the uplink primary carriers. The network is able to change the primary carrier of any UE 104/182 at any time. This is done, for example, to balance the load on different carriers. Because a “serving cell” (whether a PCell or an SCell) corresponds to a carrier frequency /component carrier over which some base station is communicating, the term “cell, ” “serving cell, ” “component carrier, ” “carrier frequency, ” and the like can be used interchangeably.
For example, still referring to FIG. 1, one of the frequencies utilized by the macro cell base stations 102 may be an anchor carrier (or “PCell” ) and other frequencies utilized by the macro cell base stations 102 and/or the mmW base station 180 may be secondary carriers ( “SCells” ) . The simultaneous transmission and/or reception of multiple carriers enables the UE 104/182 to significantly increase its data transmission and/or reception rates. For example, two 20 MHz aggregated carriers in a multi-carrier system would theoretically lead to a two-fold increase in data rate (i.e., 40 MHz) , compared to that attained by a single 20 MHz carrier.
The wireless communications system 100 may further include a UE 164 that may communicate with a macro cell base station 102 over a communication link 120 and/or the mmW base station 180 over a mmW communication link 184. For example, the macro cell base station 102 may support a PCell and one or more SCells for the UE 164 and the mmW base station 180 may support one or more SCells for the UE 164. In an aspect, the UE 164 may include a sensing component 166 that may enable the UE 164 to perform the UE environment sensing operations described herein. Similarly, the base stations 102 may include a sensing component 166 that may enable the base stations 102 to perform the base station environment sensing operations described herein. Note that although only UE 164 and one base station 102 in FIG. 1 are illustrated as including a sensing component 166, any of the UEs and base stations in FIG. 1 may include a sensing component 166.
The wireless communications system 100 may further include one or more UEs, such as UE 190, that connects indirectly to one or more communication networks via one or more device-to-device (D2D) peer-to-peer (P2P) links. In the example of FIG. 1, UE 190 has a D2D P2P link 192 with one of the UEs 104 connected to one of the base stations 102 (e.g., through which UE 190 may indirectly obtain cellular connectivity) and a D2D P2P link 194 with WLAN STA 152 connected to the WLAN AP 150 (through which UE 190 may indirectly obtain WLAN-based Internet connectivity) . In an example, the D2D P2P links 192 and 194 may be supported with any well-known D2D RAT, such as LTE Direct (LTE-D) , WiFi Direct (WiFi-D) , 
Figure PCTCN2020092001-appb-000002
and so on.
5G uses RF signals at mmW frequencies for wireless communication between network nodes, such as base stations, UEs, vehicles, factory automation machinery, and the like. However, mmW RF signals can be used for other purposes as well, such as weapons systems (e.g., as short-range fire-control radar in tanks and aircraft) , security screening systems (e.g., in scanners that detect weapons and other dangerous objects carried under clothing) , medicine (e.g., to treat disease by changing cell growth) , and the like. In addition, mmW RF signals can be used for environmental sensing, such as object detection and motion sensing.
RF signals at mmW frequencies can provide high bandwidth and a large aperture to extract accurate range, Doppler, and angle information for environment sensing. Using mmW RF signals for environment sensing can provide such features in a compact form factor, such as a small sensing component that can conveniently fit into a handheld  device. Such a sensing component (e.g., chip) may be a digital signal processor (DSP) , system-on-chip (SoC) , or other processing component that can be integrated into another device (a host device) , such as a UE, a base station, an IoT device, a factory automation machine, or the like. In an aspect, a sensing component may be, or may be incorporated into, a modem for wireless communication, such as a 5G modem, a 60 GHz WLAN modem, or the like. A device containing a sensing component may be referred to as a host device, an environment sensing device, a sensing device, and the like.
FIG. 2A illustrates the general process of transmitting and collecting mmW RF signal data, according to aspects of the disclosure. In the example of FIG. 2A, at stage 210, a sensing component 200 (which may correspond to sensing component 100 in FIG. 1) transmits mmW RF signals with a predefined waveform, such as a frequency modulated continuous wave (FMCW) . In FMCW techniques, an RF signal with a known stable frequency continuous wave (i.e., an RF signal with constant amplitude and frequency) varies up and down in frequency over a fixed period of time according to a modulating signal. The mmW RF signals may be transmitted in a beam (e.g., using beamforming) and may reflect off of nearby objects, such as a human face or hand, within the beam. A portion of the transmitted RF signals is reflected back towards the sensing component 200. At stage 220, the sensing component 200 receives/detects the RF return data (i.e., the reflections of the transmitted mmW RF signals) .
At stage 230, the sensing component 200 performs a fast Fourier transform (FFT) on the raw RF return data. An FFT converts an RF signal from its original domain (here, time) to a representation in the frequency domain, and vice versa. Frequency differences between the received RF signal and the transmitted RF signal increase with delay (i.e., the time between transmission and reception) , and hence, with distance (range) . The sensing component 200 correlates reflected RF signals with transmitted RF signals to obtain range, Doppler, and angle information associated with the target object. The range is the distance to the object, the Doppler is the speed of the object, and the angle is the horizontal and/or vertical distance between the detected object and a reference RF ray emitted by the sensing component 200, such as the initial RF ray of a beam sweep.
From the determined properties of the reflected RF signals, the sensing component 200 can determine information about the detected object’s characteristics and behaviors, including the size, shape, orientation, material, distance, and velocity of the object. At  stage 240, the sensing component 200 classifies the detected object and/or motion of the detected object based on the determined characteristics. For example, the sensing component 200 can use machine learning to classify the detected object as a hand and the motion of the detected object as a twisting motion. At stage 250, based on the classification at stage 240, the sensing component 200 can cause the host device to perform an action, such as turning a virtual dial on the screen of the host device as in the example of FIG. 2.
FIG. 2B is a graph 260 illustrating an exemplary waveform of a transmitted and received FMCW RF signals, according to aspects of the disclosure. FIG. 2B illustrates an example of a sawtooth modulation, which is a common FMCW waveform where range is desired. Range information is mixed with the Doppler velocity using this technique. Modulation can be turned off on alternate scans to identify velocity using unmodulated carrier frequency shift. This allows range and velocity to be determined with one radar set.
As shown in FIG. 2B, the received RF waveform (the lower diagonal lines) is simply a delayed replica of the transmitted RF waveform (the upper diagonal lines) . The frequency at which the waveforms are transmitted is used to down-convert the received RF waveform to baseband (asignal that has a near-zero frequency range) , and the amount of frequency shift between the transmitted RF waveform and the reflected (received) RF waveform increases with the time delay between them. The time delay is thus a measure of range to the target object. For example, a small frequency spread is produced by reflections from a nearby object, whereas a larger frequency spread is produced by reflections from a further object, thereby resulting in a longer time delay between the transmitted and received RF waveforms.
FIG. 3 illustrates an exemplary electronic device 300 configured as an environment sensing device, according to aspects of the disclosure, which may incorporate a sensing component as described herein. It should be noted that FIG. 3 is meant only to provide a generalized illustration of various components, any or all of which may be utilized as appropriate. FIG. 3, therefore, broadly illustrates how individual system elements may be implemented in a relatively separated or relatively more integrated manner. In addition, it can be noted that components illustrated by FIG. 3 can be localized to a single device and/or distributed among various networked devices, which may be disposed at different physical or geographical locations. The electronic device 300 may  be, or be incorporated into, any of a variety of devices, including a WLAN AP (e.g., WLAN AP 150 in FIG. 1) , a cellular base station (e.g., base station 102, small cell base station 102’, mmW base station 180 in FIG. 1) , or a UE, such as a “smart” speaker (e.g., an Amazon Echo, Google Home, Apple HomePod, etc. ) or other IoT device, a mobile phone, tablet computer, a personal computer (PC) , a laptop computer, a security device (e.g., camera, floodlight, etc. ) , a factory automation machine, and/or the like.
The electronic device 300 is shown comprising hardware elements that can be electrically (communicatively) coupled via a bus 305 (or may otherwise be in communication, as appropriate) . The hardware elements may include a processing system 310, which can include without limitation one or more general-purpose processors, one or more special-purpose processors (such as a DSP, ASIC, field programmable gate array (FPGA) , and/or the like) , one or more processing cores, and/or other processing structures, which can be configured to perform the functionality described herein. The electronic device 300 also can include one or more input devices 315, which can include without limitation a touchscreen, a mouse, a keyboard, a camera, a microphone, and/or the like; and one or more output devices 320, which can include without limitation a display device (e.g., a touchscreen, one or more light-emitting diodes (LEDs) , a printer, and/or the like.
The electronic device 300 may further include (and/or be in communication with) one or more non-transitory storage devices 325, which can comprise, without limitation, local and/or network accessible storage, and/or can include, without limitation, a disk drive, a drive array, an optical storage device, a solid-state storage device, such as a random access memory (RAM) , and/or a read-only memory (ROM) , which can be programmable, flash-updateable, and/or the like. Such storage devices may be configured to implement any appropriate data stores, including without limitation, various file systems, database structures, and/or the like.
The electronic device 300 may also include a wireless communications device 330 that can include support for one or more wireless communication technologies (e.g., 5G, IEEE 802.11ad) . The wireless communications device 330 may comprise a modem, a transceiver, a transmit/receive processor, and/or the like, corresponding to or including a sensing component 333, such as the sensing component 100 in FIG. 1 or the sensing component 200 in FIG. 2A. The wireless communications device 330 may include one or more input and/or output communication interfaces to permit data and signaling to be  exchanged with a wireless network (e.g., a 5G network) or other wireless devices within the wireless network. In an aspect, the sensing component 333 may include or be coupled to a transmitter antenna array 334 and a receiver antenna array 336, and the circuitry connected with the  antenna elements  334 and 336 may be used for both the environment sensing techniques described herein and wireless data communication. For example, in some aspects, the wireless communications device 330 may comprise a 5G modem capable of both the environment sensing techniques described herein and wireless data communication.
The wireless communications device 330 may comprise an integrated communications device (e.g., embodied as a transmitter circuit and a receiver circuit of a single communication device) in some implementations, and in others, may comprise a separate transmitter device and a separate receiver device, or may be embodied in other ways in other implementations. In an aspect, a transmitter may include a plurality of antennas, such as transmitter antenna array 334, that permits the electronic device 300 to perform transmit “beamforming, ” as described further herein. Similarly, a receiver may include a plurality of antennas, such as receiver antenna array 336, that permits the electronic device 300 to perform receive beamforming, as described herein.
The electronic device 300 may further comprise a working memory 335, which can include a RAM and/or or ROM device. Software elements, shown as being located within the working memory 335, can include an operating system 340, device drivers, executable libraries, and/or other code, such as application (s) 345, which may comprise computer programs provided by various aspects, and/or may be designed to implement methods, and/or configure systems, provided by other aspects, as described herein. Merely by way of example, one or more procedures described with respect to the method (s) discussed below may be implemented as code and/or instructions that are stored (e.g., temporarily) in working memory 335 and are executable by a computer (and/or a processing unit within a computer, such as processing system 310) ; in an aspect, then, such code and/or instructions can be used to configure and/or adapt a general purpose computer (or other device) to perform one or more operations in accordance with the described methods.
A set of these instructions and/or code might be stored on a non-transitory computer-readable storage medium, such as the storage device (s) 325 described above. In some cases, the storage medium might be incorporated within a computer system, such as  electronic device 300. In other aspects, the storage medium might be separate from a computer system (e.g., a removable medium, such as an optical disc) , and/or provided in an installation package, such that the storage medium can be used to program, configure, and/or adapt a general purpose computer with the instructions/code stored thereon. These instructions might take the form of executable code, which is executable by the electronic device 300 and/or might take the form of source and/or installable code, which, upon compilation and/or installation on the electronic device 300 (e.g., using any of a variety of generally available compilers, installation programs, compression/decompression utilities, etc. ) , then takes the form of executable code.
Spectrum in the 30 GHz to 300 GHz frequency bands has been used in 5G NR and 802.11ad networks (e.g., 60 GHz communication networks) for wireless data communication. Larger bandwidth (e.g., greater than or equal to 2 GHz) can enable data rates of multigigabits per second. FIG. 4 is a diagram 400 of various frequency bands above 24 GHz that may be used for wireless mobile communications. Of particular interest for NR 5G operation are the frequency bands from 27,500 MHz to 31,000 MHz and 37,000 MHz to 42,500 MHz.
Various frame structures may be used to support downlink and uplink transmissions between network nodes (e.g., base stations and UEs) . FIG. 5 is a diagram 500 illustrating an example of a radio frame structure, according to aspects of the disclosure. Other wireless communications technologies may have different frame structures and/or different channels.
5G NR utilizes orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) on the downlink and single-carrier frequency division multiplexing (SC-FDM) or OFDM on the uplink. OFDM and SC-FDM partition the system bandwidth into multiple (K) orthogonal subcarriers, which are also commonly referred to as tones, bins, etc. Each subcarrier may be modulated with data. In general, modulation symbols are sent in the frequency domain with OFDM and in the time domain with SC-FDM. The spacing between adjacent subcarriers may be fixed, and the total number of subcarriers (K) may be dependent on the system bandwidth. For example, the spacing of the subcarriers may be 15 kHz and the minimum resource allocation (resource block) may be 12 subcarriers (or 180 kHz) . Consequently, the nominal FFT size may be equal to 128, 256, 512, 1024, or 2048 for system bandwidth of 1.25, 2.5, 5, 10, or 20 megahertz (MHz) , respectively. The system bandwidth may also be partitioned into subbands. For example, a subband  may cover 1.08 MHz (i.e., 6 resource blocks) , and there may be 1, 2, 4, 8, or 16 subbands for system bandwidth of 1.25, 2.5, 5, 10, or 20 MHz, respectively.
LTE supports a single numerology (subcarrier spacing, symbol length, etc. ) . In contrast, 5G NR may support multiple numerologies (μ) , for example, subcarrier spacing (SCS) of 15 kHz, 30 kHz, 60 kHz, 120 kHz, and 240 kHz or greater may be available. Table 1 provided below lists some various parameters for different NR numerologies. As shown in Tabl2, the slot length becomes shorter as the SCS becomes wider. For example, for 240 kHz SCS in 28 GHz, there are only 250 microseconds (μs) per slot, and the short slot reduces latency.
Figure PCTCN2020092001-appb-000003
Table 1
FIG. 5 illustrates a frame structure for a numerology of 240 kHz. In FIG. 5, time is represented horizontally (e.g., on the X axis) with time increasing from left to right. In the time domain, a radio frame (e.g., 10 ms) is divided into 10 equally sized subframes of 1 millisecond (ms) each, and each subframe is divided into 16 time slots of 0.0625 ms each. Each slot is divided into 14 symbols of 4.17 μs each. One slot in the time domain and 12 contiguous subcarriers in the frequency domain is referred to as a resource block (RB) . RBs are further divided into multiple resource elements (REs) . An RE corresponds to one symbol length in the time domain and one subcarrier in the frequency domain.
Beamforming at mmW frequencies would be beneficial in a number of scenarios, including industrial IoT, AR/VR, autonomous driving, gaming, and the like. Each of these scenarios needs large data throughput, accurate beam alignment, fine granularity localization, and ultra-low latency. However, there are various issues that can arise. For example, beam alignment for mobility (i.e., UEs in motion) largely reduces the spectral efficiency and involves additional latency. As another example, for positioning purposes, there is still a gap between current capabilities and the desire to meet the centimeter-level granularity desired for industrial applications. Environmental sensing using 5G mmW RF signals can address these issues.
For environment sensing in 5G mmW frequency bands, a wideband signal using multiple-input multiple-output (MIMO) would be desirable. MIMO is a technique for multiplying the capacity of a radio link using multiple transmission and receiving antennas to exploit multipath propagation. A simple chirp waveform could be used if  the only purpose of the transmitted RF signal were for environmental sensing. However, due to the short wavelength, a more complex OFDM waveform in a 5G mmW frequency band can be used for both communication (e.g., over a 5G network) and environment sensing. FIG. 6 illustrates a comparison between a simple chirp waveform and a more complex mmW OFDM waveform, according to aspects of the disclosure. Specifically, FIG. 6 illustrates a diagram 610 of an exemplary chirp waveform and a diagram 650 of an exemplary mmW OFDM waveform.
When using an OFDM waveform for environment sensing, both the downlink and uplink waveform can be used for sensing operations. FIG. 7 is a diagram 700 of an exemplary scenario in which a UE 720 of a user is within communication range of an AP 710 (or other type of base station) , according to aspects of the disclosure. The AP 710 and the UE 720 may communicate over a wireless communication link configured in accordance with, for example, 5G NR or IEEE 802.11ad. In addition, in the downlink, the AP 710 can use environment sensing to detect the user’s presence, motion, and actions for, for example, improved communication link establishment (e.g., what direction to form a transmit beam for the communication link) . In the uplink, the UE 720 can use environment sensing to provide awareness of interactions with the user and/or the AP 710 (e.g., proximity) and/or to determine other personal information.
Benefits of using mmW RF signal-based environment sensing include non-vision-based low-power always-on context awareness, meaning the environment sensing device can sense objects and/or actions in any lighting conditions, and even when the object is blocked from view of the environment sensing device. Another benefit is touchless interaction, enabling a user to interact with an environment sensing device without touching a user interface (e.g., touchscreen, keyboard, etc. ) of the sensing device. Applications of environment sensing include imaging the environment, such as creating a three-dimensional (3D) map of the environment for VR use cases, high resolution localization for, for example, industrial IoT use cases, assisting communication by, for example, providing more accurate beam tracking, and machine learning for, for example, providing an effective interface between the human user and the machine.
FIG. 8 is a diagram 800 of various uplink and downlink environment sensing scenarios using 5G mmW RF signals, according to aspects of the disclosure. As an exemplary downlink-based sensing scenario, a
Figure PCTCN2020092001-appb-000004
AP operating in accordance with 5G can configure downlink mmW RF signals for environment sensing and use them to perform  imaging of the local environment to localize the users playing a VR game. At the same time, and potentially using the same downlink 5G mmW RF signals, the
Figure PCTCN2020092001-appb-000005
AP can communicate with the UEs of the gamers for data transmission. As an exemplary uplink-based sensing scenario, a UE can transmit an uplink 5G mmW RF signal to communicate with the
Figure PCTCN2020092001-appb-000006
AP, and at the same time, use the RF signal for facial or motion (e.g., hand motion) interaction with the user.
FIG. 9 is a diagram 900 of a vehicle-to-vehicle (V2V) /vehicle-to-everything (V2X) environment sensing scenario using 5G mmW RF signals, according to aspects of the disclosure. In the example of FIG. 9, multiple vehicles, referred to as “vehicle UEs” or “V-UEs, ” and a pedestrian UE (P-UE) may communicate with each other over sidelink communication links, which are a type of peer-to-peer (P2P) /device-to-device (D2D) communication link that operates in accordance with the 5G communications standard. In a sidelink sensing scenario, a V-UE and/or P-UE transmits 5G mmW RF signals to provide information to nearby UEs, and in addition, to measure the range to, and possibly relative location of, adjacent objects (e.g., other V-UEs, roadside access points, P-UEs, etc. ) .
Since both 5G communications and environment sensing use mmW frequencies, it would be beneficial to reuse the 5G OFDM waveform as the environment sensing waveform, thereby providing improved communication (e.g., by decreasing the amount of time needed for beam alignment) and additional dimensionality for radar applications. In order to use 5G mmW RF signals being used for communication for environment sensing, the environment sensing device needs to determine how to combine the sensing waveform (i.e., the mmW RF signals being used for environment sensing) with the 5G OFDM waveform (i.e., the mmW RF signals being used to communicate in accordance with the 5G standard) . The environment sensing device also needs to determine how to transmit the sensing waveform.
The present disclosure provides techniques to leverage existing 5G communication waveforms (i.e., OFDM waveforms) at mmW frequencies for environment sensing. In a first solution, where the environment sensing device is a UE, the UE can use the existing 5G uplink OFDM waveform for environment sensing. In a second solution, again where the environment sensing device is a UE, the UE can leverage the physical random-access channel (PRACH) in 5G for environment sensing. In a third solution, an indication of the UE’s environment sensing capability may be added to the capability  report the UE sends to the network. In a fourth solution, the UE’s serving base station may indicate the sensing waveform pattern to the UE.
Referring now to the first solution, a UE (as the environment sensing device) can use existing uplink OFDM waveforms, including sounding reference signals (SRS) , the physical uplink shared channel (PUSCH) , and the physical uplink control channel (PUCCH) , as the radar signal (i.e., the mmW RF signal) for environment sensing. SRS are used by a base station to obtain channel state information (CSI) for a UE. CSI describes how an RF signal propagates from the UE to the base station and represents the combined effect of scattering, fading, and power decay with distance. The base station uses the SRS for resource scheduling, link adaptation, MIMO, beam management, etc. The PUCCH carries uplink control information (UCI) , such as scheduling requests, CSI reports, a channel quality indicator (CQI) , a precoding matrix indicator (PMI) , a rank indicator (RI) , and hybrid automatic repeat request (HARQ) feedback. The physical uplink shared channel (PUSCH) carries data for the UE, and may additionally be used to carry a buffer status report (BSR) , a power headroom report (PHR) , and/or UCI.
To use these existing channels for environment sensing, a UE can transmit uplink RF signals on these channels as configured by the serving base station (e.g., for uplink data transmission, channel estimation, etc. ) , but then monitor for the corresponding reflected RF signals. Alternatively, or additionally, a UE can transmit uplink signals for environment sensing only that are configured as OFDM signals.
FIG. 10 illustrates an example of using an existing wideband SRS as a radar signal for environment sensing, according to aspects of the disclosure. Specifically, FIG. 10 illustrates a slot pattern 1000 used for uplink communication and a radar pattern 1050 used for environment sensing. The slot pattern 1000 is a pattern of two downlink (labelled “DL” ) slots followed by one uplink (labelled “UL” ) slot. Within each uplink slot is an SRS 1002 that can be reused as an environment sensing signal. The SRS 1002 in an uplink slot is usually transmitted with a fixed and periodic pattern to enable the receiving base station to measure properties of the uplink channel between the UE and the base station. The SRS pattern can be considered as the radar pattern 1050. Thus, the UE transmits uplink data to the base station during the uplink slots of the slot pattern 1000, transmits SRS 1002 to the base station for channel estimation, and then monitors for reflections of the SRS 1002 to reuse the SRS 1002 for environment sensing.
Using the OFDM waveform for environment sensing has some disadvantages, however. For example, there may be some radar accuracy loss due to the sensitivity to carrier frequency offset (CFO) using typical oscillators. To compensate, the UE’s capability for environment sensing using existing 5G RF signals should include the UE’s hardware design for the sensing, for example, its oscillator capability.
Referring now to the second solution, a UE (as the environment sensing device) can reuse the existing PRACH, also referred to as the random-access channel (RACH) , in 5G as the radar signal for environment sensing. More specifically, the UE can use a PRACH preamble as the radar signal for environment sensing. A PRACH procedure (also referred to a “random-access procedure” ) allows a UE to perform network access and achieve uplink synchronization. Specifically, during a PRACH procedure, the UE transmits a specific pattern, called a preamble (also referred to as a “sequence” ) , on the PRACH to differentiate the UE’s access request from access requests from other UEs. The preamble may be encoded based on a Zadoff Chu sequence.
To use a PRACH preamble for environment sensing, a UE transmits a PRACH preamble and monitors for the corresponding reflected RF signals. The UE may transmit the PRACH preamble as part of a network access or network synchronization procedure, or only for environment sensing.
FIG. 11A is a diagram 1100 illustrating an exemplary pattern of PRACH preamble transmissions, according to aspects of the disclosure. The periodic transmission of the PRACH preambles 1102 is considered as a pulse-based waveform, meaning that accuracy should be acceptable. The density of the PRACH preambles 1102 is lower than other uplink channels, with a narrower bandwidth (as illustrated by the PRACH preambles 1102 being shorter than the illustrated data payloads) . In addition, the PRACH preambles 1102 have a shorter length than the data payloads.
FIGS. 11B and 11C are diagrams illustrating the use of PRACH preambles for environment sensing during various radio resource control (RRC) states, according to aspects of the disclosure. When a UE is powered up, it is initially in the RRC disconnected/idle state. After a PRACH procedure, the UE is in the RRC connected state. If there is no activity from the UE for a short time, it can suspend its session by moving to the RRC inactive state. The UE can resume its session by performing another PRACH procedure to transition back to the RRC connected state. Thus, the UE  needs to perform a PRACH procedure to transition to the RRC connected state, regardless of whether the UE is in the RRC idle state or the RRC inactive state.
FIG. 11B illustrates a scenario in which a UE uses the PRACH preambles 1142 transmitted while the UE is in the RRC idle state for environment sensing. Within the idle state, the UE would monitor for reflections of the PRACH preambles 1142 and process them to detect objects and/or motions of the objects reflecting the PRACH preambles 1142.
FIG. 11C illustrates a scenario in which a UE can use the PRACH preambles 1172 transmitted while the UE is in any RRC state for environment sensing. Thus, whether in the idle state or the connected state, as illustrated, the transmitted PRACH preambles 1172 can be reused for environment sensing. The UE can monitor for reflections of the PRACH preambles 1172 and process them to detect objects and/or motions of the objects reflecting the PRACH preambles 1172.
Referring now to the third solution disclosed herein, a UE may indicate its capability to perform environment sensing to the network (e.g., the serving base station) . The indicated capability may be at least an indication that the UE has the capability to perform environment sensing using existing uplink 5G communication signals (e.g., SRS, PUSCH, PUCCH, PRACH) . The indicated capability may be related to at least the hardware constraints of the UE to support the environment sensing function, such as the UE’s ability to detect and process reflections of uplink RF signals used for 5G communication. The indicated capability may also be related to the UE’s sensing level, such as the sensing granularity (i.e., the level of detail or resolution of the sensing) , the UE’s supported bandwidth, and the power control for sensing signals.
Referring now to the fourth solution, in which the network (e.g., the serving base station) indicates the environment sensing configuration, there are two modes for the sensing procedure. In the first mode, a UE can leverage the 5G uplink signals it transmits for communication purposes for environment sensing based on the UE’s implementation. The uplink transmission configuration received from the network is only for uplink transmissions for 5G communication, and does not configure the UE to transmit or use uplink RF signals for environment sensing.
FIG. 12A illustrates an exemplary method 1200 for configuring a UE for uplink transmission according to the first mode disclosed herein. At 1202, a network entity (e.g., the UE’s serving base station) sends an uplink transmission configuration message  to the UE. The uplink transmission configuration message may specify the time and/or frequency resources that the UE may use for uplink transmission for communication purposes, such as time and/or frequency resources for SRS, a PUCCH, or a PUSCH.
At 1204, the UE transmits uplink data on the configured uplink resources. For example, the UE may transmit SRS, or may transmit data on a PUCCH and/or a PUSCH, on the configured resources. The UE may also monitor for reflections of the transmitted uplink signals and process them to detect objects and/or motions of the objects reflecting the uplink signals. Because the UE is not configured by the network to perform environment sensing, it performs the environment sensing based on, for example, manufacturer design or user instruction.
In the second mode, the network (e.g., the serving base station) can configure a UE with uplink time and/or frequency resources for environment sensing. Specifically, the UE can send the network an environment sensing request indicating that the UE is requesting to be configured with resources for environment sensing. The sensing request may include the UE’s capability for using uplink communication signals for environment sensing to enable the network to configure the UE with the appropriate resources. Alternatively, or additionally, the sensing request may indicate the UE’s maximum transmit power and/or the time and/or frequency resources on which the UE is requesting to transmit uplink RF signals for environment sensing. For example, the request may identify or otherwise specify that the UE is requesting to use SRS, PUCCH, and/or PUSCH for environment sensing.
The network may respond to the sensing request with an uplink transmission configuration configuring the UE with time and/or frequency resources on which to transmit uplink RF signals. The uplink transmission configuration may configure the UE with resources for environment sensing only or for both sensing and communication with the network.
FIG. 12B illustrates an exemplary method 1250 for configuring a UE for uplink transmission according to the second mode disclosed herein. At 1252, a UE sends an environment sensing request to the network (e.g., the UE’s serving base station) . As described above, the sensing request may include the UE’s capability for using uplink communication signals for environment sensing and/or an indication of the UE’s maximum transmit power and/or the time and/or frequency resources on which the UE is requesting to transmit uplink RF signals for environment sensing. The UE may  transmit the sensing request in response to user input or because the UE has been manufactured to perform environment sensing using uplink 5G RF signals as described herein.
At 1254, the network sends an uplink transmission configuration message to the UE. The uplink transmission configuration message may specify the time and/or frequency resources that the UE may use for uplink transmission, such as time and/or frequency resources for SRS, a PUCCH, or a PUSCH. The response may indicate that the UE is to use the configured resources for environment sensing only or for both environment sensing and communication with the network.
At 1256, the UE transmits uplink RF signals on the configured uplink resources. For example, the UE may transmit SRS, or may transmit data on a PUCCH and/or a PUSCH, on the configured resources. The uplink RF signals may be for environment sensing only, or for both environment sensing and communication with the network, depending on the configuration received from the network at 1254. The UE may also monitor for reflections of the transmitted uplink signals and process them to detect objects and/or motions of the objects reflecting the uplink signals.
Still referring to the fourth solution described herein, in which the network configured the UE with the resources to be used for environment sensing, the network may configure uplink time and/or frequency resources specifically for environment sensing to make the sensing more effective. However, the configured resources are still 5G wireless communication resources for data transmission (e.g., SRS, PUCCH, PUSCH) and network synchronization (e.g., PRACH) . The uplink transmission configuration may include transmit power control information (e.g., specifying the uplink transmit power the UE should use for environment sensing) , bandwidth configuration information (specifying the bandwidth the UE should use for environment sensing) , and time-division duplex (TDD) pattern (specifying the different slots for uplink transmission and downlink reception) . The transmission configuration may also include an indication that the UE is to use the configured resources for environment sensing.
Parameters that the network may change for uplink resources that are to be used for environment sensing include the bandwidth of the configured resources, the uplink transmit power to be used when transmitting on the configured resources, the TDD pattern for the configured resources, and/or whether the configured resources are repetitions. For example, the indicated sensing resources may have a larger bandwidth  than resources for communication only. As another example, the transmission configuration may indicate that the UE should use a lower transmit power when transmitting on the configured sensing resources. As yet another example, the indicated sensing resources may have a higher density TDD pattern (e.g., more frequent uplink slots) . As another example, the indicated sensing resources may be repetitions of a previous uplink channel (e.g., a repetition of the previous PUCCH) .
FIG. 13 illustrates an example modification of PRACH preamble transmissions for environment sensing, according to aspects of the disclosure. In the example of FIG. 13, a first series of PRACH preambles 1300 is illustrated that has a “normal” density. A “normal” density in this context is the density with which a UE transmits PRACH preambles in a 5G network for network access and/or network synchronization. FIG. 13 further illustrates a second series of PRACH preambles 1350 that has an increased density and shorter preamble length. Although the PRACH preambles in the second series of PRACH preambles 1350 are 5G PRACH preambles, their characteristics (here, density and length) have been modified to make them more effective for environment sensing. Specifically, the higher density and shorter length makes the PRACH preambles more similar to radar pulses, thereby improving resolution of the sensed environment.
As will be appreciated, in addition to the above-described NR-based solutions, the techniques described herein could also be used in unlicensed mmW WLAN bands (e.g., 60 GHz bands) and terahertz (THz) bands. As such, the disclosure is not limited to mmW frequency bands. Further, in addition to determining resources for uplink RF signals for environment sensing, similar techniques could be used to determine resources for using downlink RF signals for environment sensing, especially in the case of small cell base stations or WLAN APs. For example, such a base station could use positioning reference signals (PRS) , a physical downlink control channel (PDCCH) , a physical downlink shared channel (PDSCH) , a physical broadcast channel (PBCH) , demodulation reference signals (DMRS) , channel state information reference signals (CSI-RS) , primary synchronization signals (PSS) , or secondary synchronization signals (SSS) for downlink environment sensing. Further, resources for using sidelink transmissions for environment sensing could be determined similarly to the resources for using uplink RF signals for environment sensing.
FIG. 14 illustrates an exemplary method 1400 for environment sensing, according to aspects of the disclosure. The method 1400 may be performed by an electronic device configured for environment sensing, such as electronic device 300.
At 1410, the electronic device transmits an environment sensing RF signal on one or more time and/or frequency resources, the environment sensing RF signal configured on the one or more time and/or frequency resources according to a wireless communications standard. In an aspect, operation 1410 may be performed by sensing component 333, wireless communication device 330, processing system 310, and/or working memory 335, any or all of which may be considered means for performing this operation.
At 1420, the electronic device receives a reflected RF signal, the reflected RF signal comprising a reflection of the environment sensing RF signal from an object in a path of the environment sensing RF signal. In an aspect, operation 1420 may be performed by sensing component 333, wireless communication device 330, processing system 310, and/or working memory 335, any or all of which may be considered means for performing this operation.
FIG. 15 illustrates an exemplary electronic device 1500. In an aspect, the electronic device 1500 may be a UE, a base station, etc. The electronic device 1500 may include a memory 1510, a communication device 1520, and at least one processor 1530. The memory 1510, the communication device 1520, and the at least one processor 1530 may be communicatively coupled to each other over a data bus 1540. In an aspect, the memory 1510 may correspond to storage device (s) 325 and/or working memory 335, the communication device 1520 may correspond to wireless communication device 330 and/or sensing component 333, and the at least one processor 1530 may correspond to processing system 310 and/or sensing component 333.
In an aspect, the electronic device 1500 may be configured to perform environment sensing. In that case, the memory and the at least one processor 1530 may be configured to cause the communication device 1520 to transmit an environment sensing RF signal on one or more time and/or frequency resources, the environment sensing RF signal configured on the one or more time and/or frequency resources according to a wireless communications standard. The memory and the at least one processor 1530 may be further configured to receive, via the communication device 1520, a reflected  RF signal, the reflected RF signal comprising a reflection of the environment sensing RF signal from an object in a path of the environment sensing RF signal.
In an aspect, the environment sensing RF signal may carry information on one or more OFDM symbols.
In an aspect, the one or more OFDM symbols may be configured for transmission of an SRS, a PUCCH, or a PUSCH.
In an aspect, the one or more OFDM symbols may be configured for transmission of a PRS, a PDCCH, or a PDSCH.
In an aspect, the environment sensing RF signal may comprise a PRACH preamble.
In an aspect, the memory and the at least one processor may receive the reflected RF signal only when the electronic device is in an RRC idle state or an RRC inactive state.
In an aspect, the memory and the at least one processor may receive the reflected RF signal when the electronic device is in an RRC connected state.
In an aspect, the memory and the at least one processor may receive the reflected RF signal only when the electronic device is within a configured pattern. The configured pattern may comprise a time multiplexing pattern, or a combination of an RRC idle state or RRC inactivate or RRC connected state.
In an aspect, the memory and the at least one processor may be further configured to receive a transmission configuration of the one or more time and/or frequency resources for the environment sensing RF signal.
In an aspect, the memory and the at least one processor may receive the transmission configuration from a serving base station based on the electronic device being a UE.
In an aspect, the memory and the at least one processor may receive the transmission configuration from a network entity based on the electronic device being a base station.
In an aspect, the transmission configuration may include an indication that the one or more time and/or frequency resources are to be used for the environment sensing RF signal.
In an aspect, the transmission configuration may indicate that: the environment sensing RF signal is to be transmitted with a larger bandwidth than RF signals configured for wireless communications according to the wireless communications standard, the environment sensing RF signal is to be transmitted at a lower transmit power than RF signals configured for wireless communications according to the wireless communications standard, the environment sensing RF signal is to be transmitted with a  higher density TDD pattern than RF signals configured for wireless communications according to the wireless communications standard, the environment sensing RF signal is a repetition of an RF signal configured for wireless communications according to the wireless communications standard, or any combination thereof.
In an aspect, the memory and the at least one processor may be further configured to transmit a request to be configured with time and/or frequency resources for the environment sensing RF signal. The electronic device may receive the transmission configuration in response to the request.
In an aspect, the memory and the at least one processor may transmit the request to a serving base station based on the electronic device being a UE.
In an aspect, the memory and the at least one processor may transmit the request to a network entity based on the electronic device being a base station.
In an aspect, the transmission configuration may include an indication that the one or more time and/or frequency resources are to be used for the environment sensing RF signal.
In an aspect, the transmission configuration may include an indication that the one or more time and/or frequency resources are to be used for the environment sensing RF signal and for communication according to the wireless communications standard.
In an aspect, the wireless communications standard may be a 5G NR wireless communications standard.
In an aspect, the wireless communications standard may be an IEEE wireless communications standard, such as 802.11ad.
In an aspect, the environment sensing RF signal may be in a 60 GHz frequency band, a THz frequency band, or a mmW frequency band.
In an aspect, the electronic device may be a UE and the UE transmits the environment sensing RF signal to a base station during a communication session with the base station.
In an aspect, the memory and the at least one processor may be further configured to transmit a capability report to the base station, the capability report indicating a capability of the UE to use environment sensing RF signals configured according to the wireless communications standard for environment sensing.
In an aspect, the capability of the UE may be related to a hardware constraint of the UE to support environment sensing, and the capability of the UE may be related to an environment sensing level of the UE.
In an aspect, the electronic device is a base station and the base station transmits the environment sensing RF signal to a UE during a communication session with the UE.
In an aspect, the electronic device is a first UE and the first UE transmits the environment sensing RF signal to a second UE during a communication session with the second UE over a sidelink communication link.
In an aspect, the memory and the at least one processor may be further configured to classify the object based on the reflected RF signal, classify a motion state of the object based on the reflected RF signal, or classify both the object and the motion state of the object based on the reflected RF signal.
FIG. 16 illustrates an example electronic device 1600 represented as a series of interrelated functional modules. In an aspect, the electronic device 1600 may be a UE, a base station, etc. The electronic device 1600 may include a module for transmitting 1610 and a module for receiving 1620. In an aspect, the module for transmitting 1610 may correspond to sensing component 333, wireless communication device 330, processing system 310, and/or working memory 335, and the module for receiving 1620 may correspond to sensing component 333, wireless communication device 330, processing system 310, and/or working memory 335.
The functionality of the modules of FIG. 16 may be implemented in various ways consistent with the teachings herein. In some designs, the functionality of these modules may be implemented as one or more electrical components. In some designs, the functionality of these blocks may be implemented as a processing system including one or more processor components. In some designs, the functionality of these modules may be implemented using, for example, at least a portion of one or more integrated circuits (e.g., an ASIC) . As discussed herein, an integrated circuit may include a processor, software, other related components, or some combination thereof. Thus, the functionality of different modules may be implemented, for example, as different subsets of an integrated circuit, as different subsets of a set of software modules, or a combination thereof. Also, it will be appreciated that a given subset (e.g., of an integrated circuit and/or of a set of software modules) may provide at least a portion of the functionality for more than one module.
In addition, the components and functions represented by FIG. 16, as well as other components and functions described herein, may be implemented using any suitable means. Such means also may be implemented, at least in part, using corresponding structure as taught herein. For example, the components described above in conjunction with the “module for” components of FIG. 16 also may correspond to similarly designated “means for” functionality. Thus, in some aspects one or more of such means may be implemented using one or more of processor components, integrated circuits, or other suitable structure as taught herein.
It can be noted that, although particular frequencies, integrated circuits (ICs) , hardware, and other features are described in the aspects herein, alternative aspects may vary. That is, alternative aspects may utilize additional or alternative frequencies (e.g., other the 60 GHz and/or 28 GHz frequency bands) , antenna elements (e.g., having different size/shape of antenna element arrays) , scanning periods (including both static and dynamic scanning periods) , electronic devices (e.g., WLAN APs, cellular base stations, smart speakers, IoT devices, mobile phones, tablets, personal computer (PC) , etc. ) , and/or other features. A person of ordinary skill in the art will appreciate such variations.
It should be understood that any reference to an element herein using a designation such as “first, ” “second, ” and so forth does not generally limit the quantity or order of those elements. Rather, these designations may be used herein as a convenient method of distinguishing between two or more elements or instances of an element. Thus, a reference to first and second elements does not mean that only two elements may be employed there or that the first element must precede the second element in some manner. Also, unless stated otherwise a set of elements may comprise one or more elements. In addition, terminology of the form “at least one of A, B, or C” or “one or more of A, B, or C” or “at least one of the group consisting of A, B, and C” used in the description or the claims means “A or B or C or any combination of these elements. ” For example, this terminology may include A, or B, or C, or A and B, or A and C, or A and B and C, or 2A, or 2B, or 2C, and so on.
In view of the descriptions and explanations above, those of skill in the art will appreciate that the various illustrative logical blocks, modules, circuits, and algorithm steps described in connection with the aspects disclosed herein may be implemented as electronic hardware, computer software, or combinations of both. To clearly illustrate  this interchangeability of hardware and software, various illustrative components, blocks, modules, circuits, and steps have been described above generally in terms of their functionality. Whether such functionality is implemented as hardware or software depends upon the particular application and design constraints imposed on the overall system. Skilled artisans may implement the described functionality in varying ways for each particular application, but such implementation decisions should not be interpreted as causing a departure from the scope of the present disclosure.
Accordingly, it will be appreciated, for example, that an apparatus or any component of an apparatus may be configured to (or made operable to or adapted to) provide functionality as taught herein. This may be achieved, for example: by manufacturing (e.g., fabricating) the apparatus or component so that it will provide the functionality; by programming the apparatus or component so that it will provide the functionality; or through the use of some other suitable implementation technique. As one example, an integrated circuit may be fabricated to provide the requisite functionality. As another example, an integrated circuit may be fabricated to support the requisite functionality and then configured (e.g., via programming) to provide the requisite functionality. As yet another example, a processor circuit may execute code to provide the requisite functionality.
Moreover, the methods, sequences, and/or algorithms described in connection with the aspects disclosed herein may be embodied directly in hardware, in a software module executed by a processor, or in a combination of the two. A software module may reside in random access memory (RAM) , flash memory, read-only memory (ROM) , erasable programmable ROM (EPROM) , electrically erasable programmable ROM (EEPROM) , registers, hard disk, a removable disk, a CD-ROM, or any other form of storage medium known in the art. An exemplary storage medium is coupled to the processor such that the processor can read information from, and write information to, the storage medium. In the alternative, the storage medium may be integral to the processor (e.g., cache memory) .
While the foregoing disclosure shows various illustrative aspects, it should be noted that various changes and modifications may be made to the illustrated examples without departing from the scope defined by the appended claims. The present disclosure is not intended to be limited to the specifically illustrated examples alone. For example, unless otherwise noted, the functions, steps, and/or actions of the method claims in accordance  with the aspects of the disclosure described herein need not be performed in any particular order. Furthermore, although certain aspects may be described or claimed in the singular, the plural is contemplated unless limitation to the singular is explicitly stated.

Claims (56)

  1. A method of environment sensing performed by an electronic device, comprising:
    transmitting an environment sensing radio frequency (RF) signal on one or more time and/or frequency resources, the environment sensing RF signal configured on the one or more time and/or frequency resources according to a wireless communications standard; and
    receiving a reflected RF signal, the reflected RF signal comprising a reflection of the environment sensing RF signal from an object in a path of the environment sensing RF signal.
  2. The method of claim 1, wherein the environment sensing RF signal carries information on one or more orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbols.
  3. The method of claim 2, wherein the one or more OFDM symbols are configured for transmission of a sounding reference signal (SRS) , a physical uplink control channel (PUCCH) , or a physical uplink shared channel (PUSCH) .
  4. The method of claim 2, wherein the one or more OFDM symbols are configured for transmission of a positioning reference signal (PRS) , a physical downlink control channel (PDCCH) , or a physical downlink shared channel (PDSCH) .
  5. The method of claim 1, wherein the environment sensing RF signal comprises a physical random-access channel (PRACH) preamble.
  6. The method of claim 5, wherein the electronic device receives the reflected RF signal only when the electronic device is in a radio resource control (RRC) idle state or an RRC inactive state.
  7. The method of claim 5, wherein the electronic device receives the reflected RF signal when the electronic device is in an RRC connected state.
  8. The method of claim 5, wherein the electronic device receives the reflected RF signal only when the electronic device is within a configured pattern, and wherein the configured pattern comprises a time multiplexing pattern, or a combination of an RRC idle state or RRC inactivate or RRC connected state.
  9. The method of claim 1, further comprising:
    receiving a transmission configuration of the one or more time and/or frequency resources for the environment sensing RF signal.
  10. The method of claim 9, wherein the electronic device receives the transmission configuration from a serving base station based on the electronic device being a user equipment (UE) .
  11. The method of claim 9, wherein the electronic device receives the transmission configuration from a network entity based on the electronic device being a base station.
  12. The method of claim 9, wherein the transmission configuration includes an indication that the one or more time and/or frequency resources are to be used for the environment sensing RF signal.
  13. The method of claim 9, wherein the transmission configuration indicates that:
    the environment sensing RF signal is to be transmitted with a larger bandwidth than RF signals configured for wireless communications according to the wireless communications standard,
    the environment sensing RF signal is to be transmitted at a lower transmit power than RF signals configured for wireless communications according to the wireless communications standard,
    the environment sensing RF signal is to be transmitted with a higher density time-division duplex (TDD) pattern than RF signals configured for wireless communications according to the wireless communications standard,
    the environment sensing RF signal is a repetition of an RF signal configured for wireless communications according to the wireless communications standard, or
    any combination thereof.
  14. The method of claim 9, further comprising:
    transmitting a request to be configured with time and/or frequency resources for the environment sensing RF signal, wherein the electronic device receives the transmission configuration in response to the request.
  15. The method of claim 14, wherein the electronic device transmits the request to a serving base station based on the electronic device being a user equipment (UE) .
  16. The method of claim 14, wherein the electronic device transmits the request to a network entity based on the electronic device being a base station.
  17. The method of claim 14, wherein the transmission configuration includes an indication that the one or more time and/or frequency resources are to be used for the environment sensing RF signal.
  18. The method of claim 14, wherein the transmission configuration includes an indication that the one or more time and/or frequency resources are to be used for the environment sensing RF signal and for communication according to the wireless communications standard.
  19. The method of claim 1, wherein the wireless communications standard is a Fifth Generation (5G) New Radio (NR) wireless communications standard.
  20. The method of claim 1, wherein the wireless communications standard is an Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) wireless communications standard.
  21. The method of claim 20, wherein the environment sensing RF signal is in a 60 gigahertz (GHz) frequency band, a terahertz (THz) frequency band, or a millimeter wave (mmW) frequency band.
  22. The method of claim 1, wherein:
    the electronic device is a user equipment (UE) , and
    the UE transmits the environment sensing RF signal to a base station during a communication session with the base station.
  23. The method of claim 22, further comprising:
    transmitting a capability report to the base station, the capability report indicating a capability of the UE to use environment sensing RF signals configured according to the wireless communications standard for environment sensing.
  24. The method of claim 23, wherein:
    the capability of the UE is related to a hardware constraint of the UE to support environment sensing, or
    the capability of the UE is related to an environment sensing level of the UE.
  25. The method of claim 1, wherein:
    the electronic device is a base station, and
    the base station transmits the environment sensing RF signal to a user equipment (UE) during a communication session with the UE.
  26. The method of claim 1, wherein:
    the electronic device is a first user equipment (UE) , and
    the first UE transmits the environment sensing RF signal to a second UE during a communication session with the second UE over a sidelink communication link.
  27. The method of claim 1, further comprising:
    classifying the object based on the reflected RF signal;
    classifying a motion state of the object based on the reflected RF signal; or
    classifying both the object and the motion state of the object based on the reflected RF signal.
  28. An electronic device, comprising:
    a memory; and
    at least one processor coupled to the memory, the memory and the at least one processor configured to:
    transmit an environment sensing radio frequency (RF) signal on one or more time and/or frequency resources, the environment sensing RF signal configured on the one or more time and/or frequency resources according to a wireless communications standard; and
    receive a reflected RF signal, the reflected RF signal comprising a reflection of the environment sensing RF signal from an object in a path of the environment sensing RF signal.
  29. The electronic device of claim 28, wherein the environment sensing RF signal carries information on one or more orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbols.
  30. The electronic device of claim 29, wherein the one or more OFDM symbols are configured for transmission of a sounding reference signal (SRS) , a physical uplink control channel (PUCCH) , or a physical uplink shared channel (PUSCH) .
  31. The electronic device of claim 29, wherein the one or more OFDM symbols are configured for transmission of a positioning reference signal (PRS) , a physical downlink control channel (PDCCH) , or a physical downlink shared channel (PDSCH) .
  32. The electronic device of claim 28, wherein the environment sensing RF signal comprises a physical random-access channel (PRACH) preamble.
  33. The electronic device of claim 32, wherein the memory and the at least one processor are configured to receive the reflected RF signal only when the electronic device is in a radio resource control (RRC) idle state or an RRC inactive state.
  34. The electronic device of claim 32, wherein the memory and the at least one processor are configured to receive the reflected RF signal when the electronic device is in an RRC connected state.
  35. The electronic device of claim 32, wherein the memory and the at least one processor are configured to receive the reflected RF signal only when the electronic device is within a configured pattern, and wherein the configured pattern comprises a time multiplexing pattern, or a combination of an RRC idle state or RRC inactivate or RRC connected state.
  36. The electronic device of claim 28, wherein the memory and the at least one processor are further configured to:
    receive a transmission configuration of the one or more time and/or frequency resources for the environment sensing RF signal.
  37. The electronic device of claim 36, wherein the memory and the at least one processor are configured to receive the transmission configuration from a serving base station based on the electronic device being a user equipment (UE) .
  38. The electronic device of claim 36, wherein the memory and the at least one processor are configured to receive the transmission configuration from a network entity based on the electronic device being a base station.
  39. The electronic device of claim 36, wherein the transmission configuration includes an indication that the one or more time and/or frequency resources are to be used for the environment sensing RF signal.
  40. The electronic device of claim 36, wherein the transmission configuration indicates that:
    the environment sensing RF signal is to be transmitted with a larger bandwidth than RF signals configured for wireless communications according to the wireless communications standard,
    the environment sensing RF signal is to be transmitted at a lower transmit power than RF signals configured for wireless communications according to the wireless communications standard,
    the environment sensing RF signal is to be transmitted with a higher density time-division duplex (TDD) pattern than RF signals configured for wireless communications according to the wireless communications standard,
    the environment sensing RF signal is a repetition of an RF signal configured for wireless communications according to the wireless communications standard, or
    any combination thereof.
  41. The electronic device of claim 36, wherein the memory and the at least one processor are further configured to:
    transmit a request to be configured with time and/or frequency resources for the environment sensing RF signal, wherein the electronic device receives the transmission configuration in response to the request.
  42. The electronic device of claim 41, wherein the memory and the at least one processor are configured to transmit the request to a serving base station based on the electronic device being a user equipment (UE) .
  43. The electronic device of claim 41, wherein the memory and the at least one processor are configured to transmit the request to a network entity based on the electronic device being a base station.
  44. The electronic device of claim 41, wherein the transmission configuration includes an indication that the one or more time and/or frequency resources are to be used for the environment sensing RF signal.
  45. The electronic device of claim 41, wherein the transmission configuration includes an indication that the one or more time and/or frequency resources are to be used for the environment sensing RF signal and for communication according to the wireless communications standard.
  46. The electronic device of claim 28, wherein the wireless communications standard is a Fifth Generation (5G) New Radio (NR) wireless communications standard.
  47. The electronic device of claim 28, wherein the wireless communications standard is an Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) wireless communications standard.
  48. The electronic device of claim 47, wherein the environment sensing RF signal is in a 60 gigahertz (GHz) frequency band, a terahertz (THz) frequency band, or a millimeter wave (mmW) frequency band.
  49. The electronic device of claim 28, wherein:
    the electronic device is a user equipment (UE) , and
    the UE transmits the environment sensing RF signal to a base station during a communication session with the base station.
  50. The electronic device of claim 49, wherein the memory and the at least one processor are further configured to:
    transmit a capability report to the base station, the capability report indicating a capability of the UE to use environment sensing RF signals configured according to the wireless communications standard for environment sensing.
  51. The electronic device of claim 50, wherein:
    the capability of the UE is related to a hardware constraint of the UE to support environment sensing, or
    the capability of the UE is related to an environment sensing level of the UE.
  52. The electronic device of claim 28, wherein:
    the electronic device is a base station, and
    the base station transmits the environment sensing RF signal to a user equipment (UE) during a communication session with the UE.
  53. The electronic device of claim 28, wherein:
    the electronic device is a first user equipment (UE) , and
    the first UE transmits the environment sensing RF signal to a second UE during a communication session with the second UE over a sidelink communication link.
  54. The electronic device of claim 28, wherein the memory and the at least one processor are further configured to:
    classify the object based on the reflected RF signal;
    classify a motion state of the object based on the reflected RF signal; or
    classify both the object and the motion state of the object based on the reflected RF signal.
  55. An electronic device, comprising:
    means for transmitting an environment sensing radio frequency (RF) signal on one or more time and/or frequency resources, the environment sensing RF signal configured on the one or more time and/or frequency resources according to a wireless communications standard; and
    means for receiving a reflected RF signal, the reflected RF signal comprising a reflection of the environment sensing RF signal from an object in a path of the environment sensing RF signal.
  56. A non-transitory computer-readable medium storing computer-executable instructions, the computer-executable instructions comprising:
    at least one instruction instructing an electronic device to transmit an environment sensing radio frequency (RF) signal on one or more time and/or frequency resources, the environment sensing RF signal configured on the one or more time and/or frequency resources according to a wireless communications standard; and
    at least one instruction instructing the electronic device to receive a reflected RF signal, the reflected RF signal comprising a reflection of the environment sensing RF signal from an object in a path of the environment sensing RF signal.
PCT/CN2020/092001 2020-05-25 2020-05-25 Environment sensing using radio frequencies configured for wireless communication WO2021237393A1 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2020/092001 WO2021237393A1 (en) 2020-05-25 2020-05-25 Environment sensing using radio frequencies configured for wireless communication
EP21814342.8A EP4158999A1 (en) 2020-05-25 2021-05-25 Environment sensing using radio frequencies
PCT/CN2021/095650 WO2021238887A1 (en) 2020-05-25 2021-05-25 Environment sensing using radio frequencies
US17/907,656 US20230188275A1 (en) 2020-05-25 2021-05-25 Environment sensing using radio frequencies
CN202180031679.9A CN115462112A (en) 2020-05-25 2021-05-25 Environmental sensing using radio frequency

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2020/092001 WO2021237393A1 (en) 2020-05-25 2020-05-25 Environment sensing using radio frequencies configured for wireless communication

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021237393A1 true WO2021237393A1 (en) 2021-12-02

Family

ID=78745142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2020/092001 WO2021237393A1 (en) 2020-05-25 2020-05-25 Environment sensing using radio frequencies configured for wireless communication

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2021237393A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023107768A1 (en) * 2021-12-10 2023-06-15 Qualcomm Incorporated Sensing slots for cellular-based radio frequency sensing
WO2023236713A1 (en) * 2022-06-10 2023-12-14 华为技术有限公司 Communication method and apparatus
WO2024044427A1 (en) * 2022-08-23 2024-02-29 Qualcomm Incorporated User equipment-based (ue-based) positioning based on self- radio frequency fingerprint (self-rffp)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110181509A1 (en) * 2010-01-26 2011-07-28 Nokia Corporation Gesture Control
WO2016170011A1 (en) * 2015-04-20 2016-10-27 Resmed Sensor Technologies Limited Gesture recognition with sensors
CN106405495A (en) * 2016-09-30 2017-02-15 上海乐蜗信息科技有限公司 VR equipment positioning system and positioning method thereof
CN109490829A (en) * 2017-09-11 2019-03-19 宏碁股份有限公司 Multi-person positioning system and multi-person positioning method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110181509A1 (en) * 2010-01-26 2011-07-28 Nokia Corporation Gesture Control
WO2016170011A1 (en) * 2015-04-20 2016-10-27 Resmed Sensor Technologies Limited Gesture recognition with sensors
CN106405495A (en) * 2016-09-30 2017-02-15 上海乐蜗信息科技有限公司 VR equipment positioning system and positioning method thereof
CN109490829A (en) * 2017-09-11 2019-03-19 宏碁股份有限公司 Multi-person positioning system and multi-person positioning method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LI YIRAN; GU CHANGZHAN; NIKOUBIN TOORAJ; LI CHANGZHI: "Wireless Radar Devices for Smart Human-Computer Interaction", 2013 IEEE 56TH INTERNATIONAL MIDWEST SYMPOSIUM ON CIRCUITS AND SYSTEMS (MWSCAS), 3 August 2014 (2014-08-03), pages 65 - 68, XP032648806, ISSN: 1548-3746, DOI: 10.1109/MWSCAS.2014.6908353 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023107768A1 (en) * 2021-12-10 2023-06-15 Qualcomm Incorporated Sensing slots for cellular-based radio frequency sensing
WO2023236713A1 (en) * 2022-06-10 2023-12-14 华为技术有限公司 Communication method and apparatus
WO2024044427A1 (en) * 2022-08-23 2024-02-29 Qualcomm Incorporated User equipment-based (ue-based) positioning based on self- radio frequency fingerprint (self-rffp)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021238887A1 (en) Environment sensing using radio frequencies
WO2022036541A1 (en) Network coordination for management of sensing interference
JP2020516181A (en) Beam management using synchronization signals via channel feedback framework
WO2021237393A1 (en) Environment sensing using radio frequencies configured for wireless communication
US20220022056A1 (en) Using base stations for air-interface-based environment sensing without user equipment assistance
US11800376B2 (en) Wireless communications-based sensing for location detection across carriers
US20210392478A1 (en) Use-case-specific wireless communications-based radar reference signals
CN115280829A (en) Method and apparatus for beam management reporting
US11848879B2 (en) Signaling consideration for new radio positioning with disjoint bandwidth segments
JP2023536058A (en) Unilateral Beam Management for Bistatic Air Interface Based Radio Frequency Sensing in Millimeter Wave Systems
WO2023097560A1 (en) Sensing-assisted mobility management
US11889377B2 (en) Wireless sensing bandwidth aggregation
WO2021237392A1 (en) Environment sensing using radio frequencies
US20210389444A1 (en) Power control scheme for radio frequency object detection
WO2021253209A1 (en) Timing associated with radio frequency sensing signals
WO2023231042A1 (en) Sensing resource detection with interference self-awareness
WO2023236005A1 (en) Target path based beam measurement and report
US11611854B2 (en) Coordinated slot-based radar sensing
US20230421215A1 (en) Joint multiple-input multiple-output (mimo) communications and mimo sensing
US20240056248A1 (en) Reference signals for joint communication and sensing
WO2024020850A1 (en) Scheduling and/or processing multiplexed sensing and communication signals
WO2024055137A1 (en) Sensing reference signal switching across carrier components
WO2024040493A1 (en) Prioritization between sensing reference signals and communication reference signals
WO2023236173A1 (en) Sensing beam determination for target zone coverage
WO2023154144A1 (en) Real-time non-radio frequency object feature reporting for radio frequency sensing

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20937613

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20937613

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1