Odhad, kompenzace a využití nedokonalostí RF front-endů

Abstract

Předložená dizertační práce se zabývá hardwarovými nedokonalostmi rádiových transceiverů – zejména experimentálními měřicími test-bedy a technikami pro kompenzaci těchto nedokonalostí, ale na druhé straně také jejich využitím k zvýšení bezpečnosti při komunikaci mezi bezdrátovými zařízeními. Cílem první části práce je uvést danou problematiku, formulovat výzkumné otázky a poskytnout stručný přehled v oblasti hardwarových nedokonalostí a digitálních předzkreslovačů s nízkou výpočetní náročností, a dále seznámit čtenáře se základními metodami pro klasifikaci. Za nejdůležitější součást úvodní části práce je pak možné považovat přehled dosavadního vývoje v oblasti test-bedů pro experimenty s hardwarovými nedokonalostmi transceiverů v pásmu milimetrových vln. Jádro dizertační práce je tvořeno osmi vybranými publikovanými pracemi, doplněnými dílčími doplňujícími informacemi o provedených experimentech. Tři z těchto prací se zabývají využitím hardwarových nedokonalostí pro zvýšení bezpečnosti při komunikaci, dvě práce jsou zaměřeny na číslicové předzkreslení s nízkou výpočetní náročností, a zbývající tři publikace popisují měřicí test-bed v pásmu 60 GHz vytvořený na Ústavu radioelektroniky VUT v Brně.This thesis deals with the hardware imperfections of wireless transceivers – dominantly with the measurement setups and techniques for their compensation, but also with their exploitation providing the additional physical layer security. The first part of the thesis consists of brief introduction to the domain of research, formulation of research questions, and introductory part providing brief discussion of wireless front-end impairments, low-complexity digital predistorters, or basic classifiers. The most important section of this part then contains description of the state-of-the art mm-wave experimental setups. The core of the dissertation is composed as a selection of eight published papers complemented with the selected additional information on the hardware or experiments carried on. Three of the papers have dealt with RF impairments exploitation for transmitter authentication, two other focus on the implementation of low-complexity digital predistorters for power amplifier nonlinearity, and remaining three describe our millimeter-wave testbeds together with the achieved results of digital impairment compensation in 60 GHz band.