利用离散啁啾传输改进RF感测

技术领域

本发明涉及一种射频感测系统、一种射频感测方法和一种射频感测信号。

背景技术

基于射频(RF)的障碍物或移动感测允许发送和接收RF信号的无线设备之间的无接触感测。无线RF信号在空间中与静态和动态物体相互作用。与静态或动态物体的相互作用(如反射、吸收、散射)的水平除其他之外取决于RF传输的频率。具有较高频率的信号可能比以较低频率发送的信号在物体上具有更高的吸收。几种无线度量可以用于运动检测。这种度量可以是信道状态信息(CSI)、接收信号强度指示(RSSI)等。像接收信号强度指示RSSI或信道状态信息CSI这样的度量对于简单的运动检测可以是足够的，但是其精度对于高上下文感知应用(如呼吸检测)可能不是足够的。为了改进RF感测的准确性，可以增加无线信号的路径数量，因为它增强了RF信号和物体之间相互作用的机会。

J.Wang等人的文章“Multi-TargetDevice-FreeWirelessSensingBasedonMultiplexingMechanisms”,IEEETRANSACTIONSON VEHICULARTECHNOLOGY,第69卷(2020),第10242页到第10251页描述了在77GHz下的主动雷达感测。

US5959573A公开了一种使用高级波形的双基相干解锁雷达系统和处理方法，该高级波形允许解锁雷达发射机和接收机的双基解锁相干操作。该波形实现了脉内精细距离分辨率、脉冲间相干性、和脉冲串间频率捷变，以在电子对抗环境中提供增强的目标检测和鲁棒的操作。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种射频感测系统，其具有改进的感测精度，但是不显著增加系统的硬件复杂性。

提供了一种射频感测系统，其包括被配置成发射RF感测信号的至少一个RF发射机。RF感测信号中的至少一个包括由n个独立和后续消息组成的组，每个消息用不同的频率调制。由n个消息组成的组可以在(预定义的)时间间隔内发送。这样的时间间隔还可以允许消息传输时序的抖动和变化。后续消息的频率变化(不是连续变化，而是逐步变化)。此外，提供至少一个RF接收机来接收至少一个RF感测信号的该数量的后续传输的消息。射频感测系统还包括控制器，该控制器基于接收到的已经以不同频率传输的已传输消息的数量来执行感测操作(和分析)。与该数量的消息中的每一个相关联的频率在具有较高频率和较低频率的预定义频率范围内。可选地，至少一个RF发射机和至少一个RF接收机被布置成彼此间隔开。因此，它们可以布置在不同的位置。

因此，许多消息被从发射机传输到接收机。当消息被无线传输时，它们将与感测区域中的物体相互作用。随着频率的改变——在该频率下后续消息中的每一个各自被传输——频率扫描被启用。因此，来自n个消息的每一个消息都以不同的频率传输。因此，可以针对各种频率确定RF信号与感测区域中的对象(人、宠物、动物、物理物体、建筑材料)的相互作用，从而显著改进RF感测的准确性和鲁棒性，而不增加硬件成本。由于每个消息都以其自己的专用频率传输，因此可以在解码过程中确定该消息与感测区域中的物体的相互作用。

因此，各自以不同的频率传输n个消息的组可以极大地改进RF感测系统的鲁棒性和准确性。

根据一个示例，后续消息的频率在频率范围内具有升序或降序的值(或步长)。因此，对于相邻信号或相邻频率或频率域(frequencybin)的范围，可以检测无线信号和物体之间的相互作用。

根据一个示例，可以根据RF感测信号的消息数量将较高频率和较低频率之间的频率范围内的频率划分为频率域。因此，通过增加消息的数量，RF感测的粒度可以被改进，因为频率步长或频率域的数量也增加了。

根据另外的示例，后续消息的频率在频率范围内具有预定义的序列。因此，后续消息的频率不必升序或降序。可选地，可以预先确定或设置n个消息的顺序。这是有利的，因为RF感测的粒度可以在特定的频率范围得到改进，在该频率范围内，例如RF信号和物体之间的相互作用被认为具有更高的重要性。替代地，可以跳过那些被认为对相互作用没有或不太敏感的频率范围。

根据这个示例，由n个消息组成的组可以以预选的或硬编码的序列传输，例如首先是偶数信道并且然后是奇数信道。替代地，可以取决于活动的早期估计、置信水平、上下文元数据等来动态确定最佳类型的序列。这里，例如，可以针对该数量的消息执行频率变化的预选序列(例如，首先是偶数信道并且然后是奇数信道方法)。然而，如果上下文改变，则n个消息的频率的序列可以被动态地选择。例如，首先使用中心频率信道并且然后使用外部频率信道来传输该数量的消息。因此，可以动态地选择传输该数量的消息的频率序列，以能够对变化的环境、变化的网络参数、或感测区域中的活动做出反应。

根据另外的示例，可以基于对象的预期事件或移动来适配n个消息以及因此频率域的粒度。此外，可以基于由控制器执行的感测操作来适配n个消息。因此，如果控制器确定感测操作在某些频率域不充分，则可以适配消息的数量n。可选地，后续消息之间的频率步长可以具有非线性关系。因此，频率范围中的子范围处的频率步长可以更小，使得可以在这些频率处收集更多的信息。

根据一个示例，控制器可以根据感测操作的结果来适配一个组中的消息数量，或者可以适配n个消息的组的持续时间或者各个消息的持续时间。

根据另外的示例，控制器可以以非线性频率步长设置后续消息的频率。

根据一个示例，控制器可以基于环境信息或建筑材料信息来选择消息的数量n和它们相应的频率。

根据一个示例，由n个消息组成的组还包括前同步码消息，该前同步码消息具有关于数量n的信息、以及关于n个消息的频率的频率信息。

根据一个示例，控制器可以适配要在相关联的频率下传输的n个消息中的至少一个的传输功率。如果要检测的人位于房间中的第一点，则这可以是有利的，该第一点涉及具有反射的多径，从而导致该多径的长路径长度。较高的RF频率将比较低的RF频率在空气中受到更多的吸收。因此，取决于与要检测的第一个人的位置相关联的路径长度，如果当前在人的感测中涉及长多径，则较高频率的传输功率相比于较低频率的传输功率可以增加。

根据一个示例，n个消息中的至少一个包括关于即将到来的消息的数量的信息，和/或关于即将到来的消息的频率的频率信息。因此，可以提供分布式前同步码，使得前同步码信息的传输更加鲁棒。n个消息中的一些可以例如包括关于后续消息的频率的信息。

根据一个示例，提供了一种射频感测的方法。RF感测信号由RF发射机无线发射。RF感测信号中的至少一个包括由n个独立和后续消息组成的组，每个消息用不同的频率调制，其中后续消息的频率逐步变化。由n个后续传输的消息组成的组由RF接收机接收。基于接收的n个消息的组执行感测操作，每个消息以它们相应的频率传输。与由n个消息组成的组相关联的频率在具有较高频率和较低频率的频率范围内。

根据一个示例，提供了一种射频RF感测信号。RF感测信号包括由n个独立和后续消息组成的组，每个消息用不同的频率调制。后续消息的频率逐步变化。与由n个消息组成的组相关联的频率在具有较高频率和较低频率的频率范围内。

根据一个示例，RF感测信号包括前同步码消息，该前同步码消息包括关于数量n的信息和关于n个消息的频率的频率信息。

根据一个示例，射频感测系统可以具有例如像照明这样的主要功能、像照明元件之间的无线通信这样的次要功能、以及附加的RF感测功能。RF发射机和RF接收机因此可以是照明单元的一部分。RF发射机和RF接收机可以实现为RF收发机。RF发射机和RF接收机可以在诸如灯具的照明单元中实现。

根据另外的示例，RF感测信号可以包括通告、前缀或前同步码消息。该消息可以包括关于要发射的RF感测信号的信息。该信息可以包括消息的数量和它们的传输频率。此外，还可以包括传输的持续时间。

根据另外的示例，发射机将避免发送由n个独立和后续消息组成的组之间的任何其他消息。

RF感测可以包括运动感测、活动感测、人数计数和位置检测。RF感测可以进一步包括运动检测，如人移动、人进行活动、跌倒检测、呼吸检测、手势检测。RF感测也可以用于检测材料的组分(化学的、生物的)。此外，RF感测可以用于运动或移动检测(如通风机叶片的移动或仓库中机器人的移动)。RF感测可以在感测区域中执行或者为感测区域执行，该感测区域可以是布置有RF发射机和RF接收机的房间或区域。也可以对与RF发射机或RF接收机的位置不同的感测区域执行RF感测。因此，可以实现遥感。

根据一个示例，可选地，消息可以对应于可以被传输的最小信息量。根据一个示例，在RF感测信号中使用的消息可以是标准WiFi消息。有利的是，在不同的WiFi信道上使用不同的标准WiFi消息。

应当理解，权利要求1的RF感测系统、权利要求10的RF感测方法、权利要求11的RF感测信号和权利要求13的计算机程序产品具有相似和/或相同的优选示例，特别是如从属权利要求中所限定的。

根据一个示例，提供了一种用于控制射频感测系统的计算机程序产品。该计算机程序产品包括使射频感测系统执行如上所述的方法的程序代码装置。

应当理解，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求或上述实施例与相应独立权利要求的任何组合。

参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将是清楚的并得到阐述。

附图说明

在下列附图中：

图1示出了RF感测系统的示意性表示，

图2示出了RF感测方法的流程图的示意性表示，

图3示出了描绘射频感测信号的信号幅度随时间变化和信号频率随时间变化的图表，

图4示出了照明系统的示意性表示，以及

图5示例性地示出了不同材料的射频信号的衰减。

具体实施方式

图1示出了射频RF感测系统的示意性表示。RF感测系统100包括至少一个RF发射机110、至少一个RF接收机120和控制器130。RF发射机110无线发射RF感测信号400，在发射的RF信号400被RF接收机120之一接收之前，该RF感测信号400与感测区域20中的至少一个物体、对象或人10相互作用。控制器130基于由接收机120接收的接收RF感测信号来执行RF感测。可选地，至少一个RF发射机110和至少一个RF接收机120被提供为物理上分离的设备，它们被布置成彼此间隔开。因此，它们可以被布置在不同的位置，例如在感测区域20中。发射机110和接收机120也可以各自被实现为收发机。接收收发机可以与发射收发机间隔开布置。

一个RF感测信号400可以包括由n个消息412-416组成的组，这n个消息412-416被独立传输，并且随后各自具有不同的频率412a-416a。可选地，该组还可以包括前同步码或通告消息411和结束消息417。控制器130分析接收到的n个消息412-416以执行感测操作。可选地，控制器130对每个接收的消息412-416执行单独的感测操作。由于每个消息412-416以不同的频率412a-416a传输，因此控制器130将执行n次感测操作，每次针对不同的频率。因此，控制器130可以提取关于在不同频率412a-416a下的RF感测信号、感测区域中的对象和物体10之间的相互作用的信息。

以由n个消息组成的组的形式的RF感测信号400可以作为脉冲串发射。因此，所有n个消息412-416可以随后一个接一个地传输。此外，n个消息412-416可以基本上没有任何中断或延迟地传输，例如通过任何其他消息或信号。因为n个消息412-416中的每一个都是在不同的频率412a-416a下传输的，所以数字n确定了频率域的粒度。频率的扫描范围由频率范围的上限频率和下限频率确定。

前同步码或通告消息411可以用于发射关于消息的数量n、要使用的频率等的信息。因此，接收机120将知道预期的消息数量以及发射这些消息的频率。结束消息417可以用于发信号通知RF感测信号的结束。

对于Zigbee频谱，RF感测信号的频率范围可以例如在2.405GHZ到2.48GHZ之间。替代地，可以选择中心频率附近的60MHZ的频带。频率域的数量取决于要传输的消息的数量n。可选地，频率域可以被选择为频率范围中的n个等距频率，或者例如沿着整个频率范围每3MHz的频率。扫描顺序可以是频率升序、频率降序、或预定义的未排序顺序。替代地，可以例如基于先前的测量、环境信息和/或建筑材料信息来动态确定扫描顺序。扫描顺序也可以与前同步码消息411一起传输。

优选地，n个消息(连同前同步码和结束消息一起)作为由n个消息组成的组在一个脉冲串中连续地并且彼此独立地被传输。

图2示出了RF感测方法的流程图的示意性表示。在步骤S10中，确定n个消息的组的频率范围。在步骤S20中，确定消息412-416的数量n。在步骤S30中，基于频率范围和消息的数量n来确定频率步长或频率域412a-416a。可选地，确定扫描顺序(升序、降序、预定义顺序或动态顺序)。可选地，在步骤S40中，传输前同步码或通告消息411。该前同步码或通告消息可以包括关于消息数量、频率步长或频率域的信息。在步骤S50中，通过传输数量为n个消息412-416来发射RF感测信号。在步骤S60中，传输的n个消息412-416被接收机120接收。所接收的n个消息(每个消息的频率不同)已经与感测区域20中的物体或对象10(人、宠物、动物、物理物体和/或建筑材料)相互作用。在步骤S70中，从接收的n个消息412-416中提取感测信息。

可选地，在步骤S80中，如果适配的话消息的数量和/或频率范围取决于感测场景。可选地，可以根据在步骤S70中提取的信息来适配消息的数量n和频率域。

图3示出了描绘射频感测信号的信号幅度随时间变化和信号频率随时间变化的图表。在图3中，描绘了信号幅度以及信号频率随时间的变化。虽然信号幅度可以保持恒定，但是信号的频率随着时间逐步改变。在图3中，频率逐步增加。第一消息412以频率412a传输。然后，下一个消息413以高于先前频率的另外的频率413a传输。随后的消息414、415和416各自以频率414a、415a、416a传输，其中频率逐步增加。因此，RF感测信号被分成以不同频率独立传输的消息，而不是频率随时间线性增加。

在RF感测信号具有以n个不同频率传输的由n个消息组成的组的情况下，不同频道的扫描可以用于RF感测。这n个消息可以作为脉冲串传输。

图4示出了照明系统的示意性表示。照明系统包括若干节点200和控制器300。节点200可以布置在可能存在物体或人10的区域20中或周围。节点200可以包括发射机110、接收机120和照明单元150。发射机110和接收机120也可以实现为收发机。照明单元150用于为区域20提供光。发射机110和接收机120可以彼此无线通信和/或与控制器300无线通信，以激活或停用照明单元150。接收机120和发射机110可以对应于图1的接收机120和发射机110。

根据一个示例，发射机110和接收机120的硬件可以用于节点200之间的通信目的。附加地，发射机110和接收机120的硬件也可以用于次要目的，即如参考图1描述的RF感测。

根据一个示例，发射机110和接收机120可以是具有不同功能(诸如照明)的系统的一部分。因此，发射机和接收机也用于RF系统中不同RF节点之间的通信目的。因此，RF感测系统可以被实现为装到主系统上的系统。因此，硬件(如主系统的发射机和接收机)也由RF感测使用，使得RF感测可以是使用与主系统相同的硬件组件的次要功能。

主系统可以是具有若干照明单元的照明系统，其中每个照明单元耦合到发射机和接收机。发射机和接收机也可以实现为收发机。换句话说，发射机和接收机可以主要用于RF节点(如照明单元)之间的通信。它们的次要功能可以是RF感测。

控制器还可以用于控制RF节点之间的通信，以实现系统的主要功能(例如照明)。

根据一个示例，图1的RF感测系统还可以对感测区域中的多个物体或人执行RF感测。

根据一个示例，至少两个RF发射机110和两个RF接收机120在感测区域中被提供为两对。RF发射机可以各自发射RF感测信号。为了改进RF感测的准确性，可以使用范围分割复用来确定感测区域中的不同物体。发射机可以被布置成彼此间隔开。

根据一个示例，RF感测信号中使用的消息是标准WiFi消息。有利的是，在不同的WiFi信道上使用不同的标准WiFi消息。

与n个消息412-416之一相关联的每个频率可以对应于由RF感测系统所使用的无线通信架构中的无线通信信道。

根据一个示例，控制器130可以确定由接收机120或由系统中的任何其他接收机接收的那些频率。基于接收到的频率，控制器可以在发射机处启动频率范围，以便避开可能被外部设备使用的某些频率范围。此外，控制器可以控制发射机在预期有干扰的特定频率范围使用较低的粒度。因此，可以减少传输的n个消息上的干扰量，同时仍然使得能够改进RF感测的准确度。控制器130因此可以设置或适配RF感测信号的频率范围、频率扫描顺序、和/或后续消息412-416之间的延迟。可能包含不太重要信息的消息可以在预期有或检测到干扰的那些频率下传输。

控制器130因此可以启动那些具有频率调制的消息的传输，这些消息对于RF感测来说不如其他消息重要。另一方面，控制器可以以那些对于RF感测最重要的频率的消息开始。因此，控制器可以基于它们的频道或频率来确定n个消息的传输顺序。

根据另外的示例，RF感测信号作为脉冲串序列被发射，而不中断至少n个消息412-416。

根据另外的示例，控制器130适于确保RF感测信号的无干扰发射时段。应当注意，该功能也可以由RF感测系统中的任何其他元件来实现。无干扰发射时段可以通过控制RF感测系统中的一个或多个发射机110来实现，以避免传输除了n个消息412-416(包括前同步码消息411和结束消息417)之外的任何其他消息。控制器还可以控制系统中的其他发射机，以在发射机之一正在发射RF感测信号时避免传输任何消息。

此外，前同步码或通告消息411可以用于通知系统中的其他发射机在将要发射RF感测信号的时间段内避免传输消息。特别地，发射机应该至少在RF感测信号所需的时间段内避免发射。

前同步码或通告消息411可以包括命令(为其他发射机所知)，以发信号通知其他发射机避免传输消息。这种命令可以涉及更高层的应用。接收到这种命令的每个接收机可以在其RF节点内转发该命令，以发信号通知对应的发射机避免发射。

附加地或替代地，通告或前同步码消息411可以使用更高的传输功率或更长的有效载荷。特别地，这种前同步码或通告消息可以使用物理层的特性来直接或间接地向其他发射机发信号，以避免发射。

根据一个示例，上述RF感测技术可以用于同时跟踪感测区域中的两个或更多个物体或对象。

根据另外的示例，例如，感测区域中的两个或更多个不同的RF感测对(RF发射机和RF接收机)可以用于发射相同的n个消息的组。这里，RF感测系统(例如，以WiFi系统的形式)可以采用范围分割复用来分离出不同的人类目标、物体或对象。优选地，第一RF感测对与第一人、对象或物体相距第一距离，而第二RF感测对与第二人、对象或物体相距第二距离，并且第一和第二距离基本不同。如果在感测区域中存在几个RF发射机和RF接收机，并且如果要跟踪多个人类目标、物体或对象，则选择那些朝向相应感测目标区域具有不同范围的RF发射机和RF接收机。因此，在选择RF发射机和RF传感器期间，RF发射机和RF接收机的位置可以是一个重要的参数。

在下文中，将更详细地描述建筑物中的上述射频感测系统的实施方式。已知现有技术的RF感测具有不可靠的感测性能：a)如果射频信号必须在长距离上发射，例如在花园环境中，或者b)如果利用楼层间感测，例如在办公室应用中，当例如以在第一楼层上的网络设备形式的RF发射机被用于感测在位于上面的第二楼层上行走的人时。此外，如果在感测区域中存在高吸收性建筑材料，则有效呈现信号多径的子集对于基于信道状态信息(CSI)的感测可能是无用的。在上述情况下，如由基于CSI的感测所做的那样，试图单独分析CSI信号的每个多径信号分量可能由于大多数可用信号多径的信噪比不足而导致不确定的结果。即使感测算法可以提供有用的数据，也可能更容易出现误报或漏报，或者对度量(如呼吸率或心率)的不正确估计，并且因此会包括降低的准确性和可靠性。例如，当前现有技术的呼吸检测/睡眠监测解决方案不能够同时对同床共枕的两个人执行RF感测。上述RF感测系统允许改进这种挑战性设置的感测性能。

由于不同的后续n个消息(412-416)各自以不同的频率进行调制，因此这些频率将与感测区域内的建筑材料不同地相互作用。因此，虽然建筑材料可能强烈反射处于第一频率的信号，但它可能较少反射处于第二频率的信号。因此，在我们的发明中采用的不同的感测频率中的每一个将具有房间中感测信号的不同无线多径特性。

因此，上述各自以不同频率传输n个消息的组的技术可以大大改进RF感测系统的鲁棒性和准确性。

根据一个示例，RF发射机和RF接收机可以可选地实现为RF收发机。替代地，RF发射机和RF接收机可以在同一网络设备中实现。

图5示出了由射频感测应用所使用的典型频率范围内的各种建筑材料的衰减测量。从图5可以得出结论，不同材料之间的衰减差异非常明显。在图5中，Y轴上描绘了衰减A(dB)，并且X轴上描绘了频率F(GHz)。特别地，描绘了混凝土C(100m厚)、砖B(103mm厚)、石膏板P(12mm厚)、木材W(18mm厚)、玻璃G(6mm厚)、天花板CB(50mm厚)、写字板C(18mm厚)和地板FB(18mm厚)的频率F和衰减A之间的关系。

为了说明所选择的RF感测频率对房间中不同多径的信号强度的强烈影响，下面提供了无线电波如何与不同的常用建筑材料相互作用的回顾。无线电波通过电磁辐射传播，并通过反射、折射、衍射、吸收、极化和散射与环境相互作用。因此，房间的构造形式以及每种现有建筑材料类型的空间布置和整体表面积可以影响该特定房间的射频多径信号特性。对于由最大发射Tx功率与最小Rx灵敏度定义的90dB的典型无线链路预算，由建筑材料引起的仅几个dB的无线衰减总差异完全在射频感测系统的可检测范围内。区域中存在的金属材料强烈影响射频信号多径传播。在过去的几十年里，金属建筑材料越来越经常地例如被用于改进房屋的隔热性能。例如，如今在大多数现代住宅中，铝箔被结合到箔背石膏板和绝缘板中，以提供低热发射率以及蒸汽阻力，同时对房间尺寸的影响最小。例如，“多箔”建筑产品通常被钉到屋顶屋檐、空心墙或铺设在阁楼地板上。因为这些多箔建筑材料通常由多于十层的铝箔和绝缘体组成，所以与没有以铝建筑材料为特征的同一家庭的起居室相比，房屋的天窗空间或阁楼可能表现出非常不同的射频感测信号传播模式。类似地，已知例如浴室或更衣室中的镜子引起强烈的反射。类似地，大多数现代房屋以低辐射系数的玻璃窗为特征，从而通过将一层薄的金属或金属氧化物层添加到窗玻璃之一来改进热性能。窗户玻璃上的薄金属层影响涉及窗户区域的RF多径传输子集的无线信号传播。由于建筑方法和材料的变化已经恶化了蜂窝信号的建筑穿透损耗，因此现代建筑现在也有意地故意创造某些墙壁的一小部分，使得蜂窝信号可以自由地穿透到家庭内部，也可以从第一个房间自由地穿透到第二个房间。然而，建筑物墙壁中的这些“奇怪”点也无意中影响射频感测信号的多径传播，例如允许射频感测信号无意中泄漏出房间(例如从厨房穿过墙壁到相邻的起居室)。

因此，对于射频感测系统来说，利用许多不同的RF感测频率是有利的，例如，类似于上述n个消息的组的传输，其引发感测信号与房间中使用的建筑材料的不同相互作用。RF感测系统还可以理解房间的特定部分如何反射、吸收或散射射频信号(参见Alexandra的专利申请)，并由此调整逐步感测方法中的频率选择。

无线电波和建筑材料之间两种最容易理解的相互作用机制是反射和吸收。实际上，大型金属结构(诸如房间中的钢梁和辐射器)在感兴趣的射频感测频率下可以视为完美反射体。因此，与之前描述的薄金属膜不同，这些厚金属结构不允许显著的射频感测信号穿过。射频感测信号的任何反射(例如由前述大金属结构的反射)将对两个射频感测网络设备之间的射频信号传输信道产生额外的多径分量。实际上，最强的反射效应将由大的、光滑的平面建筑物体(诸如墙壁、地板、天花板、窗户、门)产生，因为这些物体的表面在所使用的典型射频感测频率下通常是相当光滑的，并且因此这些物体非常强烈地反射无线射频感测信号。

衍射是又一种可以影响房间中射频感测多径信号的机制。无线电波的衍射发生在两种不同的建筑材料相交的地方，或者材料表面形状存在急剧变化的地方。实际上，射频信号的衍射发生在建筑物中，通常发生在两个或更多个墙壁/天花板相交的角落和边缘，以及木板或玻璃板与墙壁相交的窗户和门的边缘。虽然对于将射频信号从建筑物中的一个子空间传递到另一个子空间，衍射通常是比透射“更弱”的机制，但是现有技术也教导了衍射有时甚至可以是在房间或建筑物内的特定位置提供蜂窝或家庭WiFi无线电覆盖的主导机制。例如，衍射可能显著地有助于将无线射频信号递送到高衰减金属壁或大金属物体后面的盲点区域。在这个特定的“盲点”位置，从房间中其他地方衍射的射频信号甚至可能比直接穿过障碍物体或经由反射到达接收机的射频信号强得多。现有技术教导了衍射的无线射频信号的强度主要取决于路径几何形状、衍射边缘的形状、和频率。在某种程度上，它还取决于包括衍射边缘(例如伸入用长金属条加固的房间中的石膏墙的拐角)的材料的电属性，但是这种依赖性通常弱于其他因素。

感测无线电波和建筑材料之间的另一种相互作用机制是无线散射。现有技术教导，即使在相对低的频率(诸如2.4GHz)下，房间中存在的诸如家具和人之类的大尺寸杂波通常也可以被建模为散射源。此外，当无线电波照射在粗糙表面上时，也可以发生无线散射。表面在射频下看起来粗糙还是光滑取决于表面不规则性与波长相比的相对大小，以及取决于无线电波的入射角度。在2.4GHz处，波长约为12.5cm，因此，如果不规则性小于波长的十分之一(在2.4GHz的情况下为1.25cm)，则该表面在所有入射角下都可以被认为是光滑的。因此，在当前网络设备用于射频感测的波长下，大多数内壁和外壁可以被认为是光滑的，并且散射的影响将是可忽略不计的。然而，如果RF感测频率可以例如提高到60GHzWiFi(λ＝0.5cm)，则0.5mm的表面不规则性已经会在射频信号传播中引起明显的散射。因此，60GHz将导致散射效应，其有利于利用RF感测杂波(例如光滑桌面上的厨房工具)进行检测。

根据一个示例，上述RF感测技术可以与基于CSI的感测或基于RSSI的感测一起使用。一般来说，基于CSI的感测模式是优选的，因为这些模式原则上比基于RSSI的感测模式提供更多的洞察力。然而，发明人已经发现，在某些状况下，基于RSSI的感测模式是优选的，这是因为某些建筑材料的存在极大地影响了房间的多信道行为。类似地，对于某些高价值感测应用(例如呼吸或心率检测)，可能需要通过选择房间中要由CSI感测模式使用的射频信号多路径的子集来有目的地修改基于CSI的感测模式。

因此，发明人已经注意到，实际上，用于所提出的RF感测方法的RF感测频率的选择标准可能取决于房间的物理属性，如表面、材料、形状。因此，如上所述的RF感测系统适于首先利用环境信息，例如，以分析和定位房间中存在的建筑材料，其中环境信息可以例如经由全景扫描、LiDAR扫描、或入网初始化期间的用户输入来提供。随后，当选择消息的数量n和它们相应的频率时，该系统可以被适配成使得所收集的建筑材料信息或环境信息用作控制器130的输入。此外，根据房间的材料确定最佳的射频感测设置对于同时监测同床共枕的两个人的呼吸也可以是有用的。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开实施例的其他变型。

在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。

单个单元或设备可以实现权利要求中列举的几个项目的功能。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的纯粹事实不指示这些措施的组合不能被有利地使用。

由一个或几个单元或设备执行的过程(如发射或接收RF信号以及分析接收的RF信号)可以由任何其他数量的单元或设备来执行。这些过程，特别是发射或接收RF信号以及分析接收的RF信号，可以实现为计算机程序的程序代码装置和/或实现为专用硬件。

计算机程序可以存储/分布在合适的介质上，例如光学存储介质或固态介质，与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分提供，但是也可以以其他形式分布，例如经由互联网或者其他有线或无线电信系统。

权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。