Near-Optimal Zero Correlation Zone Sequence Sets from Paraunitary Matrices

Zero correlation zone (ZCZ) sequence sets play an important role in interference-free quasi-synchronous code-division multiple access communications. In this paper, for the first time, we investigate the periodic correlation properties of polyphase sequences obtained from paraunitary (PU) matrices, which shows the inherent relationship between PU matrix and ZCZ sequence sets. Our investigation suggests that any arbitrary PU matrix can produce ZCZ sequence sets by controlling its expanded form. The key idea is to impose certain restrictions on the expanded forms of the PU matrices to enable precise computation of the periodic correlation functions of the constructed sequences. We show that our proposed construction leads to near-optimal ZCZ sequence sets with regard to the ZCZ set size upper bound

A Direct Construction of Prime-Power-Length Zero-Correlation Zone Sequences for QS-CDMA System

In recent years, zero-correlation zone (ZCZ) sequences are being studied due to their significant applications in quasi-synchronous code division multiple access (QS-CDMA) systems and other wireless communication domains. However, the lengths of most existing ZCZ sequences are limited, and their parameters are not flexible, which are leading to practical limitations in their use in QS-CDMA and other communication systems. The current study proposes a direct construction of ZCZ sequences of prime-power length with flexible parameters by using multivariable functions. In the proposed construction, we first present a multivariable function to generate a vector with specific properties; this is further used to generate another class of multivariable functions to generate the desired $(p^t,(p-1)p^n,p^{n+t+1})$-ZCZ sequence set, where $p$ is a prime number, $t,n$ are positive integers, and $t\leq n$. The constructed ZCZ sequence set is optimal for the binary case and asymptotically optimal for the non-binary case by the \emph{Tang-Fan-Matsufuji} bound. Moreover, a relation between the second-order cosets of first-order generalized Reed-Muller code and the proposed ZCZ sequences is also established. The proposed construction of ZCZ sequences is compared with existing constructions, and it is observed that the parameters of this ZCZ sequence set are a generalization of that of in some existing works. Finally, the performance of the proposed ZCZ-based QS-CDMA system is compared with the Walsh-Hadamard and Gold code-based QS-CDMA system

Efficient complementary sequences-based architectures and their application to ranging measurements

Premio Extraordinario de Doctorado de la UAH en 2015En 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

Efficient symbol-spreading strategies for wireless communication

Includes bibliographical references (p. 76-78).Supported by AT&TBell Laboratories. Supported by the Dept. of the Navy, Office of the Chief of Naval Research. N00014-93-1-0686 Supported by the Advanced Research Projects Agency's RASSP program. Supported by the Air Force Office of Scientific Research. AFOSR-91-0034Gregory W. Wornell