Efficient complementary sequences-based architectures and their application to ranging measurements
- Autores: Enrique García Núñez
- Directores de la Tesis: Jesús Ureña Ureña (dir. tes.), Juan Jesús García Domínguez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Alcalá ( España ) en 2013
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Álvaro Hernández Alonso (presid.), María del Carmen Pérez Rubio (secret.), Patricia Fernández Reguero (voc.), William Peter Marnane (voc.), Fernando Javier Álvarez Franco (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Resumen
- español
En las últimas décadas, los sistemas de medición de distancias se han beneficiado de los avances en el área de las comunicaciones inalámbricas. En los sistemas basados en CDMA (Code-Division Multiple-Access), las propiedades de correlación de las secuencias empleadas juegan un papel fundamental en el desarrollo de dispositivos de medición de altas prestaciones. Debido a las sumas ideales de correlaciones aperiódicas, los conjuntos de secuencias complementarias, CSS (Complementary Sets of Sequences), son ampliamente utilizados en sistemas CDMA. En ellos, es deseable el uso de arquitecturas eficientes que permitan generar y correlar CSS del mayor número de secuencias y longitudes posibles. Por el término eficiente se hace referencia a aquellas arquitecturas que requieren menos operaciones por muestra de entrada que con una arquitectura directa. Esta tesis contribuye al desarrollo de arquitecturas eficientes de generación/correlación de CSS y derivadas, como son las secuencias LS (Loosely Synchronized) y GPC (Generalized Pairwise Complementary), que permitan aumentar el número de longitudes y/o de secuencias disponibles. Las contribuciones de la tesis pueden dividirse en dos bloques: En primer lugar, las arquitecturas eficientes de generación/correlación para CSS binarios, derivadas en trabajos previos, son generalizadas al alfabeto multinivel (secuencias con valores reales) mediante el uso de matrices de Hadamard multinivel. Este planteamiento tiene dos ventajas: por un lado el aumento del número de longitudes que pueden generarse/correlarse y la eliminación de las limitaciones de las arquitecturas previas en el número de secuencias en el conjunto. Por otro lado, bajo ciertas condiciones, los parámetros de las arquitecturas generalizadas pueden ajustarse para generar/correlar eficientemente CSS binarios de mayor número de longitudes que con las arquitecturas eficientes previas. En segundo lugar, las arquitecturas propuestas son usadas para el desarrollo de nuevos algoritmos de generación/correlación de secuencias derivadas de CSS que reducen el número de operaciones por muestra de entrada. Finalmente, se presenta la aplicación de las secuencias estudiadas en un nuevo sistema de posicionamiento local basado en Ultra-Wideband y en un sistema de posicionamiento local basado en ultrasonidos.
- English
In the last decades, ranging systems have benefited from advances in the wireless communication field, as multiple access techniques or near-far mitigation algorithms. In CDMAbased (Code-Division Multiple-Access) ranging systems, the properties of the spreading sequence used play a key role on the development of high-precision ranging measurements. This thesis proposes novel efficient generation/correlation architectures of Complementary Sets of Sequences (CSS) and sequences derived from them, as Loosely Synchronized (LS) and Generalized Pairwise Complementary (GPC) sequences. We consider the term efficient applicable whether the proposed architectures requires less operations per input sample in comparison with a straighforward implementation (a Tapped-Delay Line implementation). The contributions of the thesis can be divided into two stages:
Firstly, we generalize the efficient generation/correlation architectures for binary CSS, derived in previous works, to the multilevel (real-valued) alphabet by using multilevel Hadamard matrices. This approach has two advantages: on the one hand the increase of the feasible lengths that the architecture is capable to generate/correlate, and the elimination of the previous limitations in the number of sequences of the set; on the other hand, under certain conditions, the generalized architectures allow to particularize their inner structure to efficiently generate/correlate binary CSS with more different lengths than the ones feasible with previous efficient algorithms.
Secondly, based on the proposed architectures, we provide novel algorithms for LS and GPC sequences that reduce the number of operations per input sample. Finally, we do a comparative analysis of the performance of LS and Kasami sequences in a novel UWB indoor positioning system
- español
