The Construction and Performance of a Novel Intergroup Complementary Code

 On the basis of the analyses for intergroup complementary (IGC) code and zero correlation zone complementary code, a novel IGC code has been proposed to adapt M-ary orthogonal code spreading spectrum system or quasi-synchronous CDMA system. The definition and construction methods of the new IGC codes are presented and an applied example is given in this paper. Theoretical research and simulation results show that the main advantages of the novel IGC code are as following: The code sets of the novel IGC code is more than IGC code under the same code length. The zero correlation zone length is longer than the intergroup IGC code, but shorter than the intergroup IGC code. Under the same code length, the auto-correlation performance of the novel IGC code is better than that of the IGC code, and both are of similar cross-correlation performance

Implementación en Hardware Configurable de un Correlador Eficiente de Secuencias GPC

Este trabajo de fin de grado consiste en la implementación en hardware reconfigurable (FPGA, Field Programmable Gate Array) de un correlador eficiente de secuencias GPC (General Pairwise Complementary), basado en dos parejas Golay incorreladas. El proyecto ha sido diseñado con la herramienta software Vivado haciendo uso del lenguaje de programación VHDL con estudio previo de la algoritmia en la plataforma Matlab. Este tipo de codificación presenta unas buenas características de correlación aperiódica con zonas de correlación cero alrededor del pico principal. Además, una de las mayores ventajas de las secuencias GPC es la posibilidad de implementar modelos eficientes reduciendo el número de operaciones requeridas para su detección, frente a un correlador directo convencional.This project consists in the implementation in reconfigurable hardware (FPGA, Field Programmable Gate Array) of an efficient Correlator for Generalized Pairwise Complementary (GPC) sequences, which are based on uncorrelated Golay pairs. The design has been carried out with Vivado software and programmed in VHDL, having made previous studies with the mathematic tool, Matlab. This type of codification presents remarkable aperiodic correlation characteristics in comparison with other family codes. Moreover, one of the main advantages of GPC sequences is the possibility of implementing efficient models, reducing the number of required operations in comparison with those required by a direct correlator.Grado en Ingeniería en Electrónica y Automática Industria

Arquitectura eficiente para el procesamiento de un array ultrasónico basado en técnicas de codificación

En este trabajo se presenta una implementación basada en SoC (System on Chip), para un sistema de generación de imágenes de ultrasonidos en aire mediante el uso de macro-secuencias, derivadas de conjuntos de secuencias complementarias (CSS), con el fin de realizar la exploración de varios sectores simultáneamente. Mediante la concatenación de secuencias CSS interpoladas con ceros se obtienen macrosecuencias cuyas funciones de auto-correlación y correlación cruzada presentan una zona de correlación cero (ZCZ), la cual puede ser ajustada para lograr una ventana libre de interferencias en el área a analizar. Los resultados de correlación obtenidos a partir de los ecos de las macro-secuencias recibidas proporcionan las líneas A-scan de la imagen B-scan final. En comparación con otros esquemas de codificación, que también proporcionan ZCZ, esta solución permite reducir la carga computacional y por lo tanto el número de recursos hardware necesarios, lo que facilita un procesado en tiempo real. Se presenta la implementación hardware sobre una plataforma FPGA de Xilinx de los bloques de emisión y recepción del sistema de generación de imágenes de ultrasonidos, para un array US de 8 elementos y la exploración simultánea de hasta 32 sectores diferentes, con una profundidad de 1.5 m y una apertura de ±64º.This work presents a SoC-based implementation for ultrasonic imaging systems in airborne transmission which uses macro-sequences derived from complementary set of sequences (CSS) to achieve simultaneous beam steering in several directions. By means of CSS concatenation and zero padding a new macro-sequence can be obtained which achieves zero auto- and crosscorrelation zone (ZCZ) characteristics that can be adjusted to provide interference-free CDMA within the scanning area. The correlation results with the emitted macro-sequences provide the A-scan lines of the final B-scan image. In contrast to other encoding schemes with similar ZCZ size, the one proposed here allows a hardware design that further minimizes the computational load to make real-time processing more feasible. The hardware implementation in a Xilinx FPGA of all the stages forming the emission and reception modules of the imaging ultrasonic system is presented. The array has 8 elements and permits the simultaneous analysis of 32 different sectors, with a 1.5m depth and ±64°aperture.Máster Universitario en Sistemas Electrónicos Avanzados. Sistemas Inteligentes (M128

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

Diseño de estrategias de sincronización y estimación de canal para la mejora de comunicaciones en redes inteligentes de energía

La presente tesis contribuye en el desarrollo de estrategias eficientes de sincronización y estimación de canal para sistemas de comunicaciones por la red eléctrica (Power-Line Communications – PLC), que utilizan modulación multiportadora por división de frecuencias ortogonales (Orthogonal Frequency Division Multiplexing – OFDM). El principal objetivo es disminuir la complejidad asociada respecto a variantes existentes en la literatura, y a su vez mantener un desempeño competitivo. Para ello, se realiza el diseño de un símbolo piloto construido a partir de pares de secuencias complementarias y se definen algoritmos de sincronización y estimación de canal. Se analizan las técnicas de sincronización gruesa por Autocorrelación (AC) y Correlación Cruzada (CC) en sistemas PLC, y se define un algoritmo de sincronización fina y estimación de canal a partir de la reutilización de la CC. La propuesta se evalúa por simulaciones estudiando el efecto en cada etapa de: el canal PLC, el ruido de fondo coloreado y las diversas fuentes de ruido impulsivo. Adicionalmente, se determina la degradación en el desempeño de cada etapa y se proponen soluciones en un escenario con restricción en la cantidad de subportadoras habilitadas para la transmisión del símbolo piloto, al aplicar una máscara espectral de compatibilidad electromagnética.Universidad Nacional de La PlataUniversidad de Alcal