In the simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT) system, the
security becomes a major concern. This is because the energy harvesting (EH) operates
with much higher received power than conventional information decoding (ID), which
leads the environment vulnerable to eavesdropping. In this work, we propose a joint
transceiver design to maximize physical-layer security while guaranteeing the required
minimum of the harvested energy. The system under consideration consists of a trans-
mitter (Tx), a receiver (Rx), a cooperative jammer (CJ) and a passive eavesdropper
(Eve). The Rx is assumed to be energy-constrained in terms of the operation time or the
limited power of a battery, where an EH Rx and an ID Rx are co-located. Based on an
employment of the CJ, we jointly optimize the beamforming vector for the CJ and the
limited-resource allocation for the Rx to achieve the system objective. For the structure
of the co-located EH and ID Rx, two schemes are investigated such as time switching
(TS) and power splitting (PS) whose limited resources are the operation time and power,
respectively. The algorithmic solutions are proposed for both TS and PS schemes based
on rank-relaxation and Minorization-Maximization (MM) approach. Finally, the numer-
ical results show that the secrecy rate in the SWIPT system can be improved by using
the proposed algorithm while guaranteeing the requirement of the harvested energy.
SWIPT 시스템에서 보안이 중요하게 대두 되고 있다. 이는 에너지 하베스팅이 기존의 information decoding 신호를 수신하는 수신기보다 더 높은 수신 파워를 요구하기 때문에 보안에 취약하다는 문제점이 발생한다. 본 논문에서는 energy harvesiting을 통해 얻는 최소한의 에너지를 보장하면서 물리 계층 보안을 최대로 joint transceiver design을 제안하였다. 본 논문에서 고려한 시스템은 송신기, 수신기, 전파방해장치와 도청자로 이루어져 있다. 수신기의 경우 에너지 공급이 제한되어있으며 에너지 하베스팅과 신호 수신기가 동시에 존재하는 "co-located EH and ID receiver"를 고려하였다. 전파방해장치를 도입하는 것을 통해 전파방해장치의 빔포밍 벡터와 수신기의 제한된 자원을 할당하는 것을 최적화하고자 한다. "co-located EH and ID receiver"의 경우 시간전환 기법과 파워분배 기법이 존재하며 각각에 대해서 고려하였다. 이를 기반으로 하여 rank relaxation과 Minorization-Maximization (MM) approach를 이용한 알고리즘을 제안하였다. 결론적으로 numerical result들을 통해서 SWIPT 시스템에서 제안한 알고리즘을 통해 에너지하베스팅을 통해 얻고자 하는 에너지를 보장받으면서 보안용량을 개선할 수 있다는 것을 보인다.
