Methods and apparatus for sensing multi-target using multiple pulse repetition frequencies in an integrated sensing and communication system

Abstract

Various solutions for sensing multiple targets using multiple Pulse Repetition Frequencies (PRFs) in an Integrated Sensing and Communication (ISAC) system with respect to an apparatus in mobile communications are described. The apparatus may receive a plurality of pulse sequences having a plurality of PRFs. The apparatus may determine a plurality of frequency peaks associated with the pulse sequences having the plurality of PRFs. The apparatus may determine a plurality of frequency factors based on the plurality of frequency peaks. The apparatus may determine a plurality of target frequencies based on the plurality of frequency factors.

Description

METHODS AND APPARATUS FOR SENSING MULTI-TARGET USING MULTIPLE PULSE REPETITION FREQUENCIES IN AN INTEGRATED SENSING AND COMMUNICATION SYSTEMCROSS REFERENCE TO RELATED PATENT APPLICATION (S)

[0001] The present disclosure is part of a non-provisional application claiming the priority benefit of U.S. Patent Application No. 63 / 714,955, filed 1 November 2024, the content of which herein being incorporated by reference in its entirety.TECHNICAL FIELD

[0002] The present disclosure is generally related to an Integrated Sensing and Communication (ISAC) system, and, more particularly, to sensing multi-target using multiple Pulse Repetition Frequencies (PRFs) in an ISAC system.BACKGROUND

[0003] Unless otherwise indicated herein, approaches described in this section are not prior art to the claims listed below and are not admitted as prior art by inclusion in this section.

[0004] In New Radio (NR) mobile communications, the detection of surrounding objects in radar-related environments may typically rely on the measurement of signal delay and Doppler shift. Wireless signals transmitted across frequency, time, and / or spatial domains for communication inherently exhibit radio characteristics similar to those used in radar sensing. Accordingly, radar sensing and communication systems operating in overlapping frequency bands have motivated their integration into a unified system, referred to as an Integrated Sensing and Communication (ISAC) system. A time-division multiplexing approach may be a natural and practical solution for realizing such integration.

[0005] However, in the context of Doppler ambiguity resolution for multiple targets using pulse-Doppler radar integrated with a communication system in a time-division manner, a high pulse repetition frequency (PRF) may result in excessive system overhead. Conversely, while a low PRF reduces overhead, it may induce significant Doppler frequency aliasing, thereby increasing the level of Doppler ambiguity.

[0006] Accordingly, balancing system overhead and Doppler ambiguity has become a critical consideration in some network scenarios of modern wireless communication networks (e.g., the ISAC system) . Therefore, there is a recognized need for effective schemes capable of jointly minimizing overhead and mitigating Doppler ambiguity.SUMMARY

[0007] The following summary is illustrative only and is not intended to be limiting in any way. That is, the following summary is provided to introduce concepts, highlights, benefits and advantages of the novel and non-obvious techniques described herein. Select implementations are further described below in the detailed description. Thus, the following summary is not intended to identify essential features of the claimed subject matter, nor is it intended for use in determining the scope of the claimed subject matter.

[0008] An objective of the present disclosure is to propose solutions or schemes that address the aforementioned issues pertaining to sensing multi-target using multiple Pulse Repetition Frequencies (PRFs) in an Integrated Sensing and Communication (ISAC) system with respect to apparatus in mobile communications.

[0009] In one aspect, a method may involve an apparatus receiving a plurality of pulse sequences having a plurality of PRFs. The method may also involve the apparatus determining a plurality of frequency peaks associated with the pulse sequences having the plurality of PRFs. The method may further involve the apparatus determining a plurality of frequency factors based on the plurality of frequency peaks. The method may further involve the apparatus determining a plurality of target frequencies based on the plurality of frequency factors.

[0010] In one aspect, a method may involve an apparatus determining a plurality of PRFs. The method may also involve the apparatus transmitting a plurality of pulse sequences having the plurality of PRFs for determining a plurality of frequency peaks associated with the pulse sequences, determining a plurality of frequency factors based on the plurality of frequency peaks, and determining a plurality of target frequencies based on the plurality of frequency factors.

[0011] In one aspect, an apparatus may comprise a transceiver which, during operation, wirelessly communicates with a wireless network. The apparatus may also comprise a processor communicatively coupled to the transceiver. The processor, during operation, may perform operations comprising receiving, via the processor, a plurality of pulse sequences having a plurality of PRFs. The processor may also perform operations comprising determining a plurality of frequency peaks associated with the pulse sequences having the plurality of PRFs. The processor may further perform operations comprising determining a plurality of frequency factors based on the plurality of frequency peaks. The processor may further perform operations comprising determining a plurality of target frequencies based on the plurality of frequency factors.

[0012] It is noteworthy that, although description provided herein may be in the context of certain radio access technologies, networks and network topologies such as Long-Term Evolution (LTE) , LTE-Advanced, LTE-Advanced Pro, 5th Generation (5G) , New Radio (NR) , Internet-of-Things (IoT) and Narrow Band Internet of Things (NB-IoT) , Industrial Internet of Things (IIoT) , and 6th Generation (6G) , the proposed concepts, schemes and any variation (s)  / derivative (s) thereof may be implemented in, for and by other types of radio access technologies, networks and network topologies. Thus, the scope of the present disclosure is not limited to the examples described herein.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0013] The accompanying drawings are included to provide a further understanding of the disclosure and are incorporated in and constitute a part of the present disclosure. The drawings illustrate implementations of the disclosure and, together with the description, serve to explain the principles of the disclosure. It is appreciable that the drawings are not necessarily in scale as some components may be shown to be out of proportion than the size in actual implementation in order to clearly illustrate the concept of the present disclosure.

[0014] FIG. 1 is a diagram depicting an example scenario under schemes in accordance with implementations of the present disclosure.

[0015] FIG. 2A is a diagram depicting an example scenario under schemes in accordance with implementations of the present disclosure.

[0016] FIG. 2B is a diagram depicting an example scenario under schemes in accordance with implementations of the present disclosure.

[0017] FIG. 3A is a diagram depicting an example scenario under schemes in accordance with implementations of the present disclosure.

[0018] FIG. 3B is a diagram depicting an example scenario under schemes in accordance with implementations of the present disclosure.

[0019] FIG. 4 is a block diagram of an example communication apparatus in accordance with an implementation of the present disclosure.

[0020] FIG. 5 is a flowchart of an example process in accordance with an implementation of the present disclosure.

[0021] FIG. 6 is a flowchart of an example process in accordance with an implementation of the present disclosure. DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED IMPLEMENTATIONS

[0022] Detailed embodiments and implementations of the claimed subject matters are disclosed herein. However, it shall be understood that the disclosed embodiments and implementations are merely illustrative of the claimed subject matters which may be embodied in various forms. The present disclosure may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the exemplary embodiments and implementations set forth herein. Rather, these exemplary embodiments and implementations are provided so that description of the present disclosure is thorough and complete and will fully convey the scope of the present disclosure to those skilled in the art. In the description below, details of well-known features and techniques may be omitted to avoid unnecessarily obscuring the presented embodiments and implementations. Overview

[0023] Implementations in accordance with the present disclosure relate to various techniques, methods, schemes and / or solutions pertaining to sensing multi-target using multiple Pulse Repetition Frequencies (PRFs) in an Integrated Sensing and Communication (ISAC) system with respect to apparatus in mobile communications. According to the present disclosure, a number of possible solutions may be implemented separately or jointly. That is, although these possible solutions may be described below separately, two or more of these possible solutions may be implemented in one combination or another.

[0024] In some ISAC systems, for example, pulse Doppler radar systems, a pulse sequence may be transmitted for sensing purposes. FIG. 1 illustrates an example scenario 100 under schemes in accordance with implementations of the present disclosure. In particular, the pulse sequence may be characterized by the following parameters: pulse repetition interval (PRI) Tr, PRF and coherent processing interval (CPI)  where is the integer-valued PRF (e.g., the number of pulses) within the CPI T.

[0025] After down-conversion and range compression via matched filter on the mth pulse, in each range bin, the preprocessed baseband received signal may have the form: where N is the number of targets in this range bin, Ai is a reflection coefficient, and fiD is a Doppler frequency of the ith target in this range bin. It should be noted that the range bins corresponding to detected targets are treated independently, and the range bin index is omitted for notational simplicity.

[0026] In a pulse-Doppler radar with a single PRI of Tr (i.e., PRF ) , the maximum unambiguous delay is τmax=Tr, and the maximum unambiguous Doppler frequency is Without loss of generality, the frequency unambiguous frequency range is shifted from to [0, fs] . The Doppler spectrum may be obtained by taking Discrete Fourier Transform (DFT) on

[0027] For each target within the range bin, the index corresponding to one of the peaks in Doppler spectrum may represent an estimate of the Doppler frequency when fs>fiD. Otherwise, the index may represent the fiD mod fs and thus ambiguity occurs. More specifically, when fs>fiD, the estimate of fiD, given by becomes where is an estimate of Xi denotes the integer Doppler frequency.

[0028] For high-speed targets, a higher PRF may be preferred to mitigate Doppler ambiguity. However, in the integrated communication and sensing system operated in a time-division manner, pulse-Doppler radar with a longer PRI (i.e., a lower PRF) may be favored to reduce the time resources allocated for radar sensing. When the desired maximum unambiguous range τdesired≤τmax is less than PRI Tr, duration (Tr-τdesired) may be allocated to communication signals to reduce capacity losses introduced by pulse Doppler radar operations.

[0029] In some embodiments, L pulse sequences with low PRFs may be determined to estimate Doppler frequencies of N targets. For j=1, 2, …, L, the jth pulse sequence may be composed of pulses with PRF These L pulse sequences may have the same CPI T. It should be noted that, for the jth pulse sequence, the integer-valued PRF FIGs. 2A and 2B illustrate example scenarios 200A and 200B under schemes in accordance with implementations of the present disclosure. For example, in FIG. 2A, Doppler frequencies of 3 targets are detected by a sensing apparatus. In FIG. 2B, for each target, 3 pulse sequences with 3 different PRFs are used for estimating Doppler frequencies.

[0030] In some implementations, it may be assumed that indicating that all the corresponding PRFs may be lower than the maximum Doppler frequency. From the Doppler spectrum obtained using the jth pulse sequence, the remainders of Xi modulo denoted as may be inferred from the indices of spectral peaks. It should be noted that when the index ri, j of peaks may directly correspond to the true target frequencies X1, X2, …, XN.

[0031] Based on the foregoing description, the Doppler frequency estimation may be reformulated as the reconstruction of the integer Doppler frequencies X1, X2, …XN from a set of remainders Without loss of generality, it may be assumed that Xi and are indexed in ascending order.

[0032] In some implementations, a similar remainder ambiguity resolution issue may arise in prior art approaches that address the problem of reconstructing multiple integer Doppler frequencies from their modulo observations across a set of PRFs. In such existing approaches, the unknown integer Doppler frequencies X1, X2, …, XN may be jointly recovered by treating them as the roots of a polynomial, wherein the coefficients of the polynomial are constructed using Vieta’s formula in conjunction with the Chinese Remainder Theorem (CRT) . In other words, Vieta’s formula and CRT may be utilized to jointly recover the unknown integer Doppler frequencies X1, X2, …, XN.

[0033] In particular, Vieta's formula states that, for a polynomial P (x) =anxn+an-1xn-1+…+a1x+a0, there exists the following relationship between the coefficient {ai} and roots {xi} of P (x) : where an is commonly assumed to be 1 for simplicity.

[0034] In some cases, in recovering multiple frequencies from the remainders, the mapping between remainders and targets i=1, 2, …, N may be unknown. Nevertheless, by applying Vieta's formulas, multiple frequencies may be recovered without explicitly knowing the mapping between remainders and targets.

[0035] More specifically, the unknown integer frequencies X1, X2, …, XN are treated as the roots of a polynomial P (x) . Based on Vieta's formulas, the coefficient of such polynomial may be found by applying CRT to the obtained remainders. For example, it is assumed that Since the value of  can be calculated based on remainders ri, j from different pulses sequences Mj, the sum can be recovered using CRT. Accordingly, the coefficient  can be obtained.

[0036] It is noted that the identity is used to compute Similarly, the coefficient can be recovered using the remainders from L different pulse sequences, based on the expression: Furthermore, the constant term a0=X1X2…XN can be recovered using:

[0037] Once all the coefficients are obtained through the CRT, an n-th order polynomial P (x) can be constructed. The targets’ integer Doppler frequencies X1, X2, …, XN can be recovered by solving the roots of P (x) =0. In some cases, common methods for solving an arbitrary polynomial may include computing the eigenvalues of the companion matrix.

[0038] Additionally, in some scenarios, the remainders obtained from spectral indices may be erroneous. Specifically, the remainers may be erroneous remainders where is the erroneous remainder (i.e., noisy remainder) , ri, j is the ground-truth value of the remainder and Δi, j is the estimation error. Since CRT is highly sensitive to the error in remainders, the erroneous remainder may need to be addressed to make the CRT-based Doppler estimation more robust. It should be noted that, in the following description, the error is assumed to satisfy which represents the theoretical upper bound.

[0039] In some implementations, to enhance the robustness of Doppler frequency estimation against remainder errors, a greatest common divisor Γ>1 may be introduced to the coprime pulse sequences. In particular, the numbers of pulses may be used to estimate Doppler, where each integer-valued PRF is defined as =ΓMj, and Mj is an integer corresponding to the integer-valued PRF while  are a set of mutually coprime integers. By definition, each Doppler frequency may be expressed as: where the quotients is to be recovered prior to reconstructing the full Doppler frequency X1, X2, …, XN. It should be noted that the residue <Xi> Γ,  remains unknown.

[0040] Accordingly, the estimated Doppler frequency may be expressed with the erroneous remainders as: where the term referred to as the common remainder, represents the observed modulo-Γ value extracted from the erroneous remainder Based on the property that the estimation may be valid when the error terms Δi, j are assumed to be zero-mean noise. In order to recover the quotients qi, the following processing is performed on the erroneous remainders and the corresponding common remainders to derive the quotient remainders by:

[0041] The relationship for computing the quotient remainder may be derived as follows. By definition: where in the noiseless case. In an ideal scenario, where the observed remainders may be noisy, it is assumed that: Nevertheless, the equation may become invalid if a remainder overflow occurs. That is, if then:

[0042] To address such issue, a corrected version of the common remainder, denoted is defined as: Condition (1) is determined by first sorting all values of for all i=1, …, N and j=1, …, L, into an ascending list: [γ1, γ2, …, γNL] If there exists an index j0∈ {1, 2, …, NL-1} such that the gap condition (1) is satisfied. If condition (1) is satisfied, all values are interpreted as overflowed remainders and adjusted by subtracting Γ

[0043] In some cases, if remainder overflow occurs, an anchor point j0 is determined, and remainders with an index greater than j0, i.e.,  are treated as overflowed remainders. The value 2δ represents the minimum gap between targets considering the upper of error δ.

[0044] Using the updated definition of the quotient remainders may be computed by:

[0045] Following the same principles as in the noiseless case, the coefficients of the polynomial: … a0=q1q2…qN may be constructed by applying CRT on: and so on for higher-order coefficients. In other words, for each coefficient, apply CRT on remainders from L different pulse sequences.

[0046] The process is repeated N times to obtain all N coefficients. The final roots of the resulting polynomial, q1, q2, …, qN, are then solved. The estimated Doppler frequencies are reconstructed as:

[0047] In some implementations, a maximum dynamic range and the procedure for recovering the mapping between target frequencies and corresponding remainders may be further determined. In particular, the mapping between target frequencies and corresponding remainders may, in principle, be determined by definition. More specifically, if the quotient remainder holds for a certain index ξ, where ξ denotes an unknown target index, it may be inferred that the corresponding remainder may originate from the target i (i.e. i=ξ) .

[0048] Nevertheless, such inference becomes ambiguous when multiple targets share the same quotient. For example, in the case of repeated polynomial roots q1=q2, the corresponding quotient remainders also satisfy In such cases, it may not be possible to uniquely determine which remainder corresponds to which target based on a single pulse sequence.

[0049] Additionally, it may be possible that different quotients may have the same remainder for the same integer Mj corresponding to the integer-valued PRF For instance, if q1≠q2 but the two target frequencies may not be distinguished using the integer Mj. For example, if two target frequencies with quotient q1=1, q2=3, and an integer-valued PRF whose coprime integer is M1=2, then indicating that the remainders measured using M1 may not be uniquely assigned to either target. To resolve this ambiguity, additional pulse sequences with different modulo behaviors can be employed. For example, if M2=5, then which allows the two targets to be distinguished.

[0050] Furthermore, the relative positions of the corresponding remainders in the common divisor (Γ) domain may be utilized to finalize the mapping. Specifically, the relationship <r1, i> Γ=<r1, j> Γ, i≠j (in noiseless case) ; or |<r1, i> Γ-<r1, j> Γ|<2δ (under noise) may be exploited to identify the correct association between targets and their observed remainders.

[0051] It should be noted that, in some cases, no pulse sequence M may be able to distinguish between two specific targets when their Doppler frequencies are integer multiples of the least common multiple (LCM) of all employed coprime numbers. That is, if Xi=bi·LCM and Xj=bj·LCM, where bi, bj≥1, then ambiguity may not be resolved by any combination of the used sequences. Nevertheless, in practice, the maximum detectable Doppler frequency under the proposed estimation framework may be significantly smaller than the LCM of all utilized coprime numbers-let alone their integer multiples. Therefore, it may be guaranteed that all target parameters falling within the maximum detectable range can be uniquely resolved, even in the presence of the same-remainder issue.

[0052] FIG. 3A illustrates an example scenario 300A under schemes in accordance with implementations of the present disclosure. In some network scenarios, an apparatus (e.g., a user equipment (UE) or a network node) as both a transmitter (TX) and a receiver (RX) may determine a plurality of PRFs. The apparatus may transmit a plurality of pulse sequences having the plurality of PRFs.

[0053] Based on reflections from multiple targets, the apparatus may receive the plurality of pulse sequences targets having the plurality of PRFs. The apparatus may determine a plurality of frequency peaks associated with the pulse sequences having the plurality of PRFs. The apparatus may determine a plurality of frequency factors based on the plurality of frequency peaks. The RX apparatus may determine a plurality of target frequencies based on the plurality of frequency factors.

[0054] FIG. 3B illustrates an example scenario 300B under schemes in accordance with implementations of the present disclosure. In some network scenarios, an apparatus (e.g., a UE or a network node) as a TX and an apparatus (e.g., a UE or a network node) as an RX may exchange necessary network parameters. Next, the TX apparatus may determine a plurality of PRFs. The TX apparatus may transmit a plurality of pulse sequences having the plurality of PRFs.

[0055] Based on reflections from multiple targets, the RX apparatus may receive the plurality of pulse sequences having the plurality of PRFs. The RX apparatus may determine a plurality of frequency peaks associated with the pulse sequences having the plurality of PRFs. The RX apparatus may determine a plurality of frequency factors based on the plurality of frequency peaks. The RX apparatus may determine a plurality of target frequencies based on the plurality of frequency factors.

[0056] In some embodiments, regarding an ISAC system, TX / RX apparatus of the ISAC system may sense multi-target using multiple PRFs. In particular, the ISAC system may include a pulse-Doppler radar integrated with a communication system, which may enable joint target velocity sensing and data transmission using shared wireless resources efficiently.

[0057] In some implementations, the TX apparatus may determine a plurality of integers associated with the pulse sequences. In some cases, the integers may have relatively low values for lower system overhead. In some cases, each pulse sequence may include an integer-valued PRF. Each integer-valued PRF may be a product of one of the integers and a common factor. The integers may be coprime.

[0058] In some implementations, the TX apparatus may transmit a plurality of pulse sequences (i.e., L pulse sequences) having the plurality of PRFs. In some cases, the pulse sequences and the PRFs may have a one-to-one correspondence. In other words, each pulse sequence may have one PRF. In some cases, the pulse sequences and the numbers of pulses may have a one-to-one correspondence. In other words, each pulse sequence may have one integer-valued PRF.

[0059] Then, the RX apparatus may receive the pulse sequences having the PRFs reflected from multiple targets (i.e., N targets) and determine a plurality of frequency peaks associated with the pulse sequences having the plurality of PRFs. In particular, the RX apparatus may perform spectral analysis (e.g., DFT) on each of the plurality of pulse sequences to obtain a plurality of frequency domain signals. The RX apparatus may determine the plurality of frequency peaks in the frequency domain signals.

[0060] More specifically, based on the previous description, the plurality of frequency peaks may be inferred as erroneous remainders as: In other words, each of the plurality of frequency peaks may include one erroneous remainder of a value of a corresponding Doppler frequency Xi modulo a corresponding integer-valued PRF plus a value of error Δi, j (i.e., noise) .

[0061] In some implementations, the RX may determine a plurality of frequency factors based on the plurality of frequency peaks. In particular, the RX apparatus may determine a plurality of common remainders (i.e., the common remainder ) . Each common remainder may be derived from a corresponding erroneous remainder modulo a common factor Γ. In other words,

[0062] The RX may determine a plurality of quotient remainders (i.e., quotient remainder ) . Each quotient remainder may be derived from a specific value modulo an integer Mj associated with the integer-valued PRF while (1) the integer-valued PRF may be a product of the integer Mj and the common factor Γ, and (2) the specific value may obtained by dividing the difference between a corresponding erroneous remainder and a corresponding common remainder by the common factor, which may be In other words,

[0063] The RX may determine a plurality of coefficients of a polynomial (i.e., P (x) ) based on the plurality of quotient remainders More specifically, the plurality of coefficients of the polynomial P (x) may be determined based on the plurality of quotient remainders using the CRT formula and the Vieta's formula. The plurality of coefficients of the polynomial P (x) : … a0=q1q2…qN may be constructed by applying CRT on: and so on for higher-order coefficients. The process may be repeated N times to obtain all N coefficients. After obtaining N coefficients, the final roots of the polynomial P (x) , which are q1, q2, …, qN, may be obtained. The obtained roots may be the frequency factors.

[0064] In some implementations, the RX apparatus may determine a mapping between one frequency factor qi and one set of common remainders In particular, the RX may identify a repeated frequency factor qidx from the plurality of frequency factors qi while idx is between 1 and N (i.e., 1≦idx≦N and denotes the index of frequency factors. The repeated frequency factor qidx may have value ζ and appear z times.

[0065] The RX apparatus may select a specific pulse sequence associated with a specific integer-valued PRF The specific pulse sequence may have corresponding z quotient remainders equal a modulo value of the repeated frequency factor with respect to an integer Mj associated with the specific integer-valued PRF In other words, the modulo value is Further,

[0066] The RX apparatus may determine a z-dimensional reference vector Ξ based on quotient remainders of the specific pulse sequence with a specific PRF rj associated with the integer Mj. Each element of the z-dimensional reference vector Ξ may correspond to one common remainder while this common remainder is associated with one quotient remainder equal to the modulo value In other words, the z-dimensional reference vector The z-dimensional reference vector Ξ may serve as a base for comparison. The ξ-th element of Ξ (i.e. Ξ (ξ) ) may serve as the approximation of <Xidx+ξ> Γ.

[0067] The RX apparatus may compare the z-dimensional reference vector Ξ with candidate remainders from other pulse sequences to identify, based on a predefined threshold error margin δ, a matching between each element of the z-dimensional reference vector reference vector Ξ and the candidate remainders associated with the same frequency factor. More specifically, for each remaining pulse sequence the set of quotient remainders may be identified. It should be noted that the size of such set may be greater than z due to same remainder ambiguity. If hold for some index (ξ, λ) , then it may be inferred that Ξ (ξ) and are remainders of the same target.

[0068] The RX apparatus may determine the identified matching results as the mapping between the one frequency factor and the set of common remainders, while the one frequency factor is the repeated frequency factor, and the set of common remainders includes the matched candidate remainders and the elements of the z-dimensional reference vector. In addition, index idx may be updated as idx=idx+z. The above procedure may be repeated until idx=N. Once idx=N, the mappings between NL common remainders and N targets may be obtained.

[0069] In some implementations, the RX apparatus may determine a plurality of target frequencies (i.e., estimated Doppler frequencies ) based on the plurality of frequency factors qi. In particular, the RX apparatus may determine the plurality of target frequencies based on a corresponding frequency factor qi, the common factor Γ, and a corresponding set of common remainders which is mapped to the corresponding frequency factor qi. More specifically, each target frequency may be determined based on:

[0070] To sum up, the RX apparatus may: (1) perform DFT and peak detection on L pulse sequences to obtain erroneous remainders  (2) compute the set of common remainder and the set of quotient remainders based on previous definitions; (3) construct all of coefficients an-1, an-2…, a0, of the N-th order polynomial P (x) using CRT and Vieta's formulas based on quotient remainders  (4) solve the roots q1, q2, …, qN of the N-th order polynomial P (x) ; (5) determine the mapping between targets and remainders; and (6) recover the estimated Doppler frequency of the target by

[0071] It should be noted that the pulse sequence used in the present disclosure is merely an embodiment of a more general time-series signal related sequence. The proposed estimation framework is not limited to pulse-based radar signals but can be readily extended to any discrete-time or sampled signal sequences exhibiting periodic or quasi-periodic characteristics. For those who are skilled in the art, such generalization is straightforward. Illustrative Implementations

[0072] FIG. 4 illustrates an example apparatus 410 in accordance with an implementation of the present disclosure. Apparatus 410 may perform various functions to implement schemes, techniques, processes and methods described herein pertaining to sensing multi-target using multiple PRFs in an ISAC system with respect to TX and RX in mobile communications, including scenarios / schemes described above as well as processes 500 and 600 described below.

[0073] Apparatus 410 may be: (1) a part of an electronic apparatus, which may be a UE such as a portable or mobile apparatus, a wearable apparatus, a wireless communication apparatus or a computing apparatus, or (2) a part of a network apparatus, which may be a network node such as a satellite, a base station, a small cell, a router or a gateway. For instance, apparatus 410 may be implemented in a smartphone, a smartwatch, a personal digital assistant, a digital camera, or a computing equipment such as a tablet computer, a laptop computer or a notebook computer. Apparatus 410 may also be a part of a machine type apparatus, which may be an IoT, NB-IoT, or IIoT apparatus such as an immobile or a stationary apparatus, a home apparatus, a wire communication apparatus or a computing apparatus. For instance, apparatus 410 may be implemented in a smart thermostat, a smart fridge, a smart door lock, a wireless speaker or a home control center. For instance, apparatus 410 may be implemented in an eNodeB in an LTE network, in a gNB in a 5G / NR, IoT, NB-IoT or IIoT network or in a satellite or base station in a 6G network. Alternatively, apparatus 410 may be implemented in the form of one or more integrated-circuit (IC) chips such as, for example and without limitation, one or more single-core processors, one or more multi-core processors, one or more reduced-instruction set computing (RISC) processors, or one or more complex-instruction-set-computing (CISC) processors. Apparatus 410 may include at least some of those components shown in FIG. 4 such as a processor 412, for example. Apparatus 410 may further include one or more other components not pertinent to the proposed scheme of the present disclosure (e.g., internal power supply, display device and / or user interface device) , and, thus, such component (s) of apparatus 410 are neither shown in FIG. 4 nor described below in the interest of simplicity and brevity.

[0074] In one aspect, processor 412 may be implemented in the form of one or more single-core processors, one or more multi-core processors, or one or more CISC processors. That is, even though a singular term “a processor” is used herein to refer to processor 412, processor 412 may include multiple processors in some implementations and a single processor in other implementations in accordance with the present disclosure. In another aspect, processor 412 may be implemented in the form of hardware (and, optionally, firmware) with electronic components including, for example and without limitation, one or more transistors, one or more diodes, one or more capacitors, one or more resistors, one or more inductors, one or more memristors and / or one or more varactors that are configured and arranged to achieve specific purposes in accordance with the present disclosure. In other words, in at least some implementations, processor 412 is a special-purpose machine specifically designed, arranged and configured to perform specific tasks including sensing multi-target using multiple PRFs in an ISAC system in a device (e.g., as represented by apparatus 410) in accordance with various implementations of the present disclosure.

[0075] In some implementations, apparatus 410 may also include a transceiver 416 coupled to processor 412 and capable of wirelessly transmitting and receiving data. In other words, processor 412 may transceive the data such as configuration, message, signal, information, indicator, etc. via transceiver 416. In some implementations, apparatus 410 may further include a memory 414 coupled to processor 412 and capable of being accessed by processor 412 and storing data therein. Accordingly, apparatus 410 may wirelessly communicate with other network node via transceiver 416.

[0076] In some implementations, memory 414 may include a type of random-access memory (RAM) such as dynamic RAM (DRAM) , static RAM (SRAM) , thyristor RAM (T-RAM) and / or zero-capacitor RAM (Z-RAM) . Alternatively, or additionally, memory 414 may include a type of read-only memory (ROM) such as mask ROM, programmable ROM (PROM) , erasable programmable ROM (EPROM) and / or electrically erasable programmable ROM (EEPROM) . Alternatively, or additionally, memory 414 may include a type of non-volatile random-access memory (NVRAM) such as flash memory, solid-state memory, ferroelectric RAM (FeRAM) , magnetoresistive RAM (MRAM) and / or phase-change memory. Illustrative Processes

[0077] FIG. 5 illustrates an example process 500 in accordance with an implementation of the present disclosure. Process 500 may be an example implementation of above scenarios / schemes, whether partially or completely, with respect to sensing multi-target using multiple PRFs in an ISAC system of the present disclosure. Process 500 may represent an aspect of implementation of features of apparatus 410 as an RX. Process 500 may include one or more operations, actions, or functions as illustrated by one or more of blocks 510 to 540. Although illustrated as discrete blocks, various blocks of process 500 may be divided into additional blocks, combined into fewer blocks, or eliminated, depending on the desired implementation. Moreover, the blocks of process 500 may be executed in the order shown in FIG. 5 or, alternatively, in a different order. Process 500 may be implemented by RX such as apparatus 410 or machine type devices. Solely for illustrative purposes and without limitation, process 500 is described below in the context of apparatus 410. Process 500 may begin at block 510.

[0078] At block 510, process 500 may involve processor 412 of apparatus 410 receiving, via transceiver 416, a plurality of pulse sequences having a plurality of PRFs. Process 500 may proceed from block 510 to block 520.

[0079] At block 520, process 500 may involve processor 412 of apparatus 410 determining a plurality of frequency peaks associated with the pulse sequences having the plurality of PRFs. Process 500 may proceed from block 520 to block 530.

[0080] At block 530, process 500 may involve processor 412 of apparatus 410 determining a plurality of frequency factors based on the plurality of frequency peaks. Process 500 may proceed from block 530 to block 540.

[0081] At block 540, process 500 may involve processor 412 of apparatus 410 determining a plurality of target frequencies based on the plurality of frequency factors.

[0082] In some implementations, process 500 may involve processor 412 of apparatus 410 performing spectral analysis on each of the plurality of pulse sequences to obtain a plurality of frequency domain signals. Process 500 may involve processor 412 of apparatus 410 determining the plurality of frequency peaks in the frequency domain signals.

[0083] In some implementations, each of the plurality of frequency peaks includes an erroneous remainder of a corresponding Doppler frequency modulo a corresponding integer-valued PRF.

[0084] In some implementations, process 500 may involve processor 412 of apparatus 410 determining a plurality of common remainders. Each common remainder may be derived from a corresponding erroneous remainder modulo a common factor which is nonzero. Process 500 may involve processor 412 of apparatus 410 determining a plurality of quotient remainders. Each quotient remainder may be derived from a specific value modulo an integer associated with a corresponding integer-valued PRF while the corresponding integer-valued PRF is a product of the integer and the common factor and the specific value is obtained by dividing the difference between a corresponding erroneous remainder and a corresponding common remainder by the common factor. Process 500 may involve processor 412 of apparatus 410 determining a plurality of coefficients of a polynomial based on the plurality of quotient remainders. Process 500 may involve processor 412 of apparatus 410 determining a plurality of roots of the polynomial, wherein the plurality of roots are the plurality of frequency factors.

[0085] In some implementations, the plurality of coefficients of the polynomial may be determined based on the plurality of quotient remainders using CRT formula and Vieta's formula.

[0086] In some implementations, process 500 may involve processor 412 of apparatus 410 determining a mapping between one frequency factor and one set of common remainders.

[0087] In some implementations, process 500 may involve processor 412 of apparatus 410 identifying a repeated frequency factor from the plurality of frequency factors, wherein the repeated frequency factor appears z times. Process 500 may involve processor 412 of apparatus 410 selecting a specific pulse sequence associated with a specific integer-valued PRF. The specific pulse sequence may have corresponding z quotient remainders equal to a modulo value of the repeated frequency factor with respect to an integer associated with the specific integer-valued PRF while the specific integer-valued PRF is a product of the integer and the common factor. Process 500 may involve processor 412 of apparatus 410 determining a z-dimensional reference vector based on quotient remainders of the specific pulse sequence. Each element of the z-dimensional reference vector may correspond to one common remainder, and the one common remainder may be associated with one quotient remainder equal to the modulo value. Process 500 may involve processor 412 of apparatus 410 comparing the z-dimensional reference vector with candidate remainders from other pulse sequences to identify, based on a predefined threshold error margin, a matching between each element of the z-dimensional reference vector reference vector and the candidate remainders associated with the same frequency factor. Process 500 may involve processor 412 of apparatus 410 determining the identified matching results as the mapping between the one frequency factor and the set of common remainders, while the one frequency factor is the repeated frequency factor, and the set of common remainders includes the matched candidate remainders and the elements of the z-dimensional reference vector.

[0088] In some implementations, process 500 may involve processor 412 of apparatus 410 determining the plurality of target frequencies based on a corresponding frequency factor, the common factor, and a corresponding set of common remainders.

[0089] In some implementations, each pulse sequence may include a integer-valued PRF. Each integer-valued PRF may be a product of an integer and a common factor. The integers may be coprime.

[0090] FIG. 6 illustrates an example process 600 in accordance with an implementation of the present disclosure. Process 600 may be an example implementation of above scenarios / schemes, whether partially or completely, with respect to sensing multi-target using multiple PRFs in an ISAC system of the present disclosure. Process 600 may represent an aspect of implementation of features of apparatus 410 as a TX. Process 600 may include one or more operations, actions, or functions as illustrated by one or more of blocks 610 and 620. Although illustrated as discrete blocks, various blocks of process 600 may be divided into additional blocks, combined into fewer blocks, or eliminated, depending on the desired implementation. Moreover, the blocks of process 600 may be executed in the order shown in FIG. 6 or, alternatively, in a different order. Process 600 may be implemented by RX such as apparatus 410 or machine type devices. Solely for illustrative purposes and without limitation, process 600 is described below in the context of apparatus 410. Process 600 may begin at block 610.

[0091] At block 610, process 600 may involve processor 412 of apparatus 410 determining a plurality of PRFs. Process 600 may proceed from block 610 to block 620.

[0092] At block 620, process 600 may involve processor 412 of apparatus 410 transmitting, via transceiver 416, a plurality of pulse sequences having the plurality of PRFs for determining a plurality of frequency peaks associated with the pulse sequences, determining a plurality of frequency factors based on the plurality of frequency peaks, and determining a plurality of target frequencies based on the plurality of frequency factors.

[0093] In some implementations, each pulse sequence may include a integer-valued PRF. Each integer-valued PRF may be a product of an integer and a common factor. The integers may be coprime. Additional Notes

[0094] The herein-described subject matter sometimes illustrates different components contained within, or connected with, different other components. It is to be understood that such depicted architectures are merely examples, and that in fact many other architectures can be implemented which achieve the same functionality. In a conceptual sense, any arrangement of components to achieve the same functionality is effectively "associated" such that the desired functionality is achieved. Hence, any two components herein combined to achieve a particular functionality can be seen as "associated with" each other such that the desired functionality is achieved, irrespective of architectures or intermedial components. Likewise, any two components so associated can also be viewed as being "operably connected" , or "operably coupled" , to each other to achieve the desired functionality, and any two components capable of being so associated can also be viewed as being "operably couplable" , to each other to achieve the desired functionality. Specific examples of operably couplable include but are not limited to physically mateable and / or physically interacting components and / or wirelessly interactable and / or wirelessly interacting components and / or logically interacting and / or logically interactable components.

[0095] Further, with respect to the use of substantially any plural and / or singular terms herein, those having skill in the art can translate from the plural to the singular and / or from the singular to the plural as is appropriate to the context and / or application. The various singular / plural permutations may be expressly set forth herein for sake of clarity.

[0096] Moreover, it will be understood by those skilled in the art that, in general, terms used herein, and especially in the appended claims, e.g., bodies of the appended claims, are generally intended as “open” terms, e.g., the term “including” should be interpreted as “including but not limited to, ” the term “having” should be interpreted as “having at least, ” the term “includes” should be interpreted as “includes but is not limited to, ” etc. It will be further understood by those within the art that if a specific number of an introduced claim recitation is intended, such an intent will be explicitly recited in the claim, and in the absence of such recitation no such intent is present. For example, as an aid to understanding, the following appended claims may contain usage of the introductory phrases "at least one" and "one or more" to introduce claim recitations. However, the use of such phrases should not be construed to imply that the introduction of a claim recitation by the indefinite articles "a" or "an" limits any particular claim containing such introduced claim recitation to implementations containing only one such recitation, even when the same claim includes the introductory phrases "one or more" or "at least one" and indefinite articles such as "a" or "an, " e.g., “a” and / or “an” should be interpreted to mean “at least one” or “one or more; ” the same holds true for the use of definite articles used to introduce claim recitations. In addition, even if a specific number of an introduced claim recitation is explicitly recited, those skilled in the art will recognize that such recitation should be interpreted to mean at least the recited number, e.g., the bare recitation of "two recitations, " without other modifiers, means at least two recitations, or two or more recitations. Furthermore, in those instances where a convention analogous to “at least one of A, B, and C, etc. ” is used, in general such a construction is intended in the sense one having skill in the art would understand the convention, e.g., “a system having at least one of A, B, and C” would include but not be limited to systems that have A alone, B alone, C alone, A and B together, A and C together, B and C together, and / or A, B, and C together, etc. In those instances where a convention analogous to “at least one of A, B, or C, etc. ” is used, in general such a construction is intended in the sense one having skill in the art would understand the convention, e.g., “a system having at least one of A, B, or C” would include but not be limited to systems that have A alone, B alone, C alone, A and B together, A and C together, B and C together, and / or A, B, and C together, etc. It will be further understood by those within the art that virtually any disjunctive word and / or phrase presenting two or more alternative terms, whether in the description, claims, or drawings, should be understood to contemplate the possibilities of including one of the terms, either of the terms, or both terms. For example, the phrase “A or B” will be understood to include the possibilities of “A” or “B” or “A and B. ”

[0097] From the foregoing, it will be appreciated that various implementations of the present disclosure have been described herein for purposes of illustration, and that various modifications may be made without departing from the scope and spirit of the present disclosure. Accordingly, the various implementations disclosed herein are not intended to be limiting, with the true scope and spirit being indicated by the following claims.

Claims

1.A method, comprising:receiving, by a processor of an apparatus, a plurality of pulse sequences having a plurality of pulse repetition frequencies (PRFs) ;determining, by the processor, a plurality of frequency peaks associated with the pulse sequences having the plurality of PRFs;determining, by the processor, a plurality of frequency factors based on the plurality of frequency peaks; anddetermining, by the processor, a plurality of target frequencies based on the plurality of frequency factors.2.The method of Claim 1, wherein the determining of the plurality of frequency peaks associated with the pulse sequences further comprises:performing, by the processor, spectral analysis on each of the plurality of pulse sequences to obtain a plurality of frequency domain signals; anddetermining, by the processor, the plurality of frequency peaks in the frequency domain signals.3.The method of Claim 2, wherein each of the plurality of frequency peaks includes an erroneous remainder of a corresponding Doppler frequency modulo a corresponding integer-valued PRF.4.The method of Claim 3, wherein the determining of the plurality of frequency factors based on the plurality of frequency peaks further comprises:determining, by the processor, a plurality of common remainders, wherein each common remainder is derived from a corresponding erroneous remainder modulo a common factor which is nonzero;determining, by the processor, a plurality of quotient remainders, wherein each quotient remainder is derived from a specific value modulo an integer associated with a corresponding integer-valued PRF while the corresponding integer-valued PRF is a product of the integer and the common factor, and the specific value is obtained by dividing the difference between a corresponding erroneous remainder and a corresponding common remainder by the common factor;determining, by the processor, a plurality of coefficients of a polynomial based on the plurality of quotient remainders; anddetermining, by the processor, a plurality of roots of the polynomial, wherein the plurality of roots are the plurality of frequency factors.5.The method of Claim 4, wherein the plurality of coefficients of the polynomial are determined based on the plurality of quotient remainders using Chinese remainder theorem (CRT) formula and Vieta's formula.6.The method of Claim 5, further comprising:determining, by the processor, a mapping between one frequency factor and one set of common remainders.7.The method of Claim 6, wherein the determining of the mapping between the one frequency factor and the one set of common remainders further comprises:identifying, by the processor, a repeated frequency factor from the plurality of frequency factors, wherein the repeated frequency factor appears z times;selecting, by the processor, a specific pulse sequence associated with a specific integer-valued PRF, wherein the specific pulse sequence has corresponding z quotient remainders equal to a modulo value of the repeated frequency factor with respect to an integer associated with the specific integer-valued PRF while the specific integer-valued PRF is a product of the integer and the common factor;determining, by the processor, a z-dimensional reference vector based on quotient remainders of the specific pulse sequence, wherein each element of the z-dimensional reference vector corresponds to one common remainder, and the one common remainder is associated with one quotient remainder equal to the modulo value;comparing, by the processor, the z-dimensional reference vector with candidate remainders from other pulse sequences to identify, based on a predefined threshold error margin, a matching between each element of the z-dimensional reference vector and the candidate remainders associated with the same frequency factor; anddetermining, by the processor, the identified matching results as the mapping between the one frequency factor and the set of common remainders, while the one frequency factor is the repeated frequency factor, and the set of common remainders includes the matched candidate remainders and the elements of the z-dimensional reference vector.8.The method of Claim 6, wherein the determining of the plurality of target frequencies based on the plurality of frequency factors further comprises:determining, by the processor, the plurality of target frequencies based on a corresponding frequency factor, the common factor, and a corresponding set of common remainders.9.The method of Claim 1, wherein each pulse sequence includes a integer-valued PRF, each integer-valued PRF is a product of an integer and a common factor, and the integers are coprime.10.A method, comprising:determining, by a processor of an apparatus, a plurality of pulse repetition frequencies (PRFs) ; andtransmitting, by the processor, a plurality of pulse sequences having the plurality of PRFs for determining a plurality of frequency peaks associated with the pulse sequences, determining a plurality of frequency factors based on the plurality of frequency peaks, and determining a plurality of target frequencies based on the plurality of frequency factors.11.The method of Claim 10, wherein each pulse sequence includes integer-valued PRF, each integer-valued PRF is a product of an integer and a common factor, and the integers are coprime.12.An apparatus, comprising:a transceiver which, during operation, wirelessly communicates with a wireless network; anda processor communicatively coupled to the transceiver such that, during operation, the processor performs operations comprising:receiving, via the processor, a plurality of pulse sequences having a plurality of pulse repetition frequencies (PRFs) ;determining a plurality of frequency peaks associated with the pulse sequences having the plurality of PRFs;determining a plurality of frequency factors based on the plurality of frequency peaks; anddetermining a plurality of target frequencies based on the plurality of frequency factors.13.The apparatus of Claim 12, wherein, during operation, the processor further performs operations comprising:performing spectral analysis on each of the plurality of pulse sequences to obtain a plurality of frequency domain signals; anddetermining the plurality of frequency peaks in the frequency domain signals.14.The apparatus of Claim 13, wherein each of the plurality of frequency peaks includes an erroneous remainder of a corresponding Doppler frequency modulo a corresponding integer-valued PRFs.15.The apparatus of Claim 14, wherein, during operation, the processor further performs operations comprising:determining a plurality of common remainders, wherein each common remainder is derived from a corresponding erroneous remainder modulo a common factor which is nonzero;determining a plurality of quotient remainders, wherein each quotient remainder is derived from a specific value modulo an integer associated with a corresponding integer-valued PRF while the corresponding integer-valued PRF is a product of the integer and the common factor, and the specific value is obtained by dividing the difference between a corresponding erroneous remainder and a corresponding common remainder by the common factor;determining a plurality of coefficients of a polynomial based on the plurality of quotient remainders; anddetermining a plurality of roots of the polynomial, wherein the plurality of roots are the plurality of frequency factors.16.The apparatus of Claim 15, wherein the plurality of coefficients of the polynomial are determined based on the plurality of quotient remainders using Chinese remainder theorem (CRT) formula and Vieta's formula.17.The apparatus of Claim 16, wherein, during operation, the processor further performs operations comprising:determining a mapping between one frequency factor and one set of common remainders.18.The apparatus of Claim 17, wherein, during operation, the processor further performs operations comprising:identifying a repeated frequency factor from the plurality of frequency factors, wherein the repeated frequency factor appears z times;selecting a specific pulse sequence associated with a specific integer-valued PRF, wherein the specific pulse sequence has corresponding z quotient remainders equal to a modulo value of the repeated frequency factor with respect to an integer associated with the specific integer-valued PRF while the specific integer-valued PRF is a product of the integer and the common factor;determining a z-dimensional reference vector based on quotient remainders of the specific pulse sequence, wherein each element of the z-dimensional reference vector corresponds to one common remainder, and the one common remainder is associated with one quotient remainder equal to the modulo value;comparing the z-dimensional reference vector with candidate remainders from other pulse sequences to identify, based on a predefined threshold error margin, a matching between each element of the z-dimensional reference vector and the candidate remainders associated with the same frequency factor; anddetermining the identified matching results as the mapping between the one frequency factor and the set of common remainders, while the one frequency factor is the repeated frequency factor, and the set of common remainders includes the matched candidate remainders and the elements of the z-dimensional reference vector.19.The apparatus of Claim 17, wherein, during operation, the processor further performs operations comprising:determining the plurality of target frequencies based on a corresponding frequency factor, the common factor, and a corresponding set of common remainders.20.The apparatus of Claim 12, wherein each pulse sequence includes an integer-valued PRF, each integer-valued PRF is a product of an integer and a common factor, and the integers are coprime.

Images