CN110536227B - 电子围栏的设定方法、装置及基站 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电子围栏的设定方法、装置及基站。该方法包括：获取合法终端的信道状态信息；根据所述合法终端的信道状态信息，计算对所述合法终端无干扰的人工噪声；发送所述人工噪声。本发明所述电子围栏的设定方法，通过合法终端的信道状态信息，计算用于只对非法终端产生干扰的人工噪声，形成禁止非法终端进入所述基站所服务小区的预设区域的电子围栏。采用该方式产生电子围栏，不会对网络内的合法终端产生干扰，且当应用于无人机终端时，无需内置其他功能模块，以能够适用于网联无人机的应用。

Description

电子围栏的设定方法、装置及基站
技术领域
本发明涉及无线技术领域，尤其是指一种电子围栏的设定方法、装置及基站。
背景技术
随着民用无人机市场规模持续快速增长、应用范围持续拓展，现有民用无人机点对点通信解决方案带来的飞行距离短、信号不稳定等局限性逐渐凸显。若无人机作为终端接入移动通信网络(即网联无人机)，可以极大提升其业务体验，延展其应用领域。与现有民用无人机类似，网联无人机也存在禁飞、限飞区等监管需求，当前无人机禁飞、限飞区的实现主要依靠电子围栏。
现有的无人机电子围栏主要有三种实现方式：(1)信号屏蔽；(2)基于地理信息的禁入；(3)禁飞限飞专用指示收发器。
(1)信号屏蔽
该方式在禁飞、限飞区设置信号屏蔽源，通过施加干扰的方式降低一定范围内所有使用同频率终端的信干噪比，致使无人机因信号变差而降落或返航。
(2)基于地理信息的禁入
该方式由无人机厂商在无人机中内置禁飞限飞功能模块，并更新禁飞限飞区域，通过无人机定位信息与禁飞限飞区域的比对，指令非法侵入的无人机降落或返航。
(3)专用指示收发器
该方式强制在无人机中内置禁飞限飞指示接收器和相应的行为规则，通过在禁飞限飞区域布置相应的发送器，非法侵入的无人机接收到禁飞限飞指示后即强制降落或返航。
上述通过信号屏蔽的第(1)种方案，一定范围内所有使用同频率的终端均受到干扰，由于在移动网络中存在大量地面终端，该方案会严重影响网络性能；基于地理信息禁入的第(2)种方案，需要所有无人机厂商内置相关功能和模块，且该方案非常依赖定位信息和禁飞限飞区域更新，当定位信息或区域更新不可用或被伪造时，该方案即失效；基于专用指示收发器的第(3)种方案，则需要所有无人机厂商内置统一的接收器，或至少开放指令接口(允许外部指令影响飞行行为)，可行性非常受限。
可见，若网联无人机采用上述的无人机电子围栏方案，在适用性和有效性上存在问题。
发明内容
本发明技术方案的目的在于提供一种电子围栏的设定方法、装置及基站，解决现有技术的电子围栏对于网联无人机不适用的问题。
本发明实施例提供一种电子围栏的设定方法，应用于基站，其中，所述方法包括：
获取合法终端的信道状态信息；
根据所述合法终端的信道状态信息，计算对所述合法终端无干扰的人工噪声；
发送所述人工噪声。
可选地，所述的电子围栏的设定方法，其中，所述发送所述人工噪声的步骤中，通过广播发送所述人工噪声，或者将所述人工噪声与发送至所述合法终端的数据消息一起发送。
可选地，所述的电子围栏的设定方法，其中，所述方法还包括：
获取禁止进入所述基站所服务小区内预设区域的非法终端的信道状态信息；
其中，所述根据所述合法终端的信道状态信息，计算对所述合法终端无干扰的人工噪声的步骤中：
根据所述合法终端的信道状态信息和所述非法终端的信道状态信息，计算对所述合法终端无干扰且对所述非法终端干扰最大的最大人工噪声。
可选地，所述的电子围栏的设定方法，其中，所述合法终端的信道状态信息包括所述合法终端到所述基站的主信道增益矢量；
其中，根据所述合法终端的信道状态信息，计算对所述合法终端无干扰的人工噪声的步骤中，所计算的人工噪声满足如下条件：
Figure BDA0001670338860000031
其中，
Figure BDA0001670338860000032
为所述合法终端到所述基站的主信道增益矢量的共轭转置矩阵，zk为所计算的人工噪声。
可选地，所述的电子围栏的设定方法，其中，所述合法终端的信道状态信息包括所述合法终端到所述基站的主信道增益矢量，所述非法终端的信道状态信息包括所述无人机终端到所述基站的主信道增益矢量。
可选地，所述的电子围栏的设定方法，其中，根据所述合法终端的信道状态信息和所述非法终端的信道状态信息，计算对所述合法终端无干扰且对所述非法终端干扰最大的最大人工噪声满足如下条件：
Figure BDA0001670338860000033
Figure BDA0001670338860000034
其中，zk,1为k时刻的人工噪声的矢量，Mzk为所计算k时刻的最大人工噪声，
Figure BDA0001670338860000035
为在k时刻，合法终端i到所述基站的主信道增益矢量的共轭转置矩阵，
Figure BDA0001670338860000036
为在k时刻，非法终端j到所述基站的主信道增益矢量的共轭转置矩阵，所述合法终端的总数量为M，所述非法终端的总数量为P。
可选地，所述的电子围栏的设定方法，其中，所述合法终端包括所述基站所服务的通讯终端，所述非法终端包括接入所述基站服务但禁止进入所述预设区域的无人机终端。
可选地，所述的电子围栏的设定方法，其中，所述合法终端还包括所述基站的相邻基站所服务且位于所述基站所服务小区的边缘的通讯终端。
可选地，所述的电子围栏的设定方法，其中，所述非法终端还包括接入所述基站的相邻基站但禁止进入所述预设区域的无人机终端。
本发明实施例还提供一种电子围栏的设定装置，应用于基站，其中，所述装置包括：
信息采集模块，用于获取合法终端的信道状态信息；
计算模块，用于根据所述合法终端的信道状态信息，计算对所述合法终端无干扰的人工噪声；
发送模块，用于发送所述人工噪声。
本发明实施例还提供一种基站，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；其中，所述处理器执行所述程序时实现如上中任一项所述的电子围栏的设定方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现如上中任一项所述的电子围栏的设定方法中的步骤。
本发明具体实施例上述技术方案中的至少一个具有以下有益效果：
本发明实施例所述电子围栏的设定方法，通过合法终端的信道状态信息，计算用于只对非法终端产生干扰的人工噪声，形成禁止非法终端进入所述基站所服务小区的预设区域的电子围栏。采用该方式产生电子围栏，不会对网络内的合法终端产生干扰，且当应用于无人机终端时，无需内置其他功能模块，以能够适用于网联无人机的应用。
附图说明
图1为采用本发明实施例所述电子围栏的设定方法的架构示意图；
图2为本发明实施例所述电子围栏的设定方法的流程示意图之一；
图3为本发明实施例所述电子围栏的设定方法的流程示意图之二；
图4为采用本发明实施例所述电子围栏的设定方法的第一种网络架构示意图；
图5为采用本发明实施例所述电子围栏的设定方法的第二种网络架构示意图；
图6为采用本发明实施例所述电子围栏的设定方法的第三种网络架构示意图；
图7为采用本发明实施例所述电子围栏的设定方法的第四种网络架构示意图；
图8为图3中的步骤S310的流程示意图；
图9为本发明实施例所述电子围栏的设定装置的结构示意图；
图10为本发明实施例所述基站的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
为解决现有技术的电子围栏对于网联无人机不适用的问题，本发明实施例提供一种电子围栏的设定方法，通过合法终端的信道状态信息(Channel Status Information，CSI)计算生成对合法终端无干扰，只对非法终端产生干扰的人工噪声，形成禁止非法终端进入所述基站所服务小区的预设区域的电子围栏。
人工噪声是一种人为计算产生的、具有特定分布的干扰信号。人工噪声主要应用于物理层保密和信息安全：物理层安全理论认为，当合法信道容量大于窃听信道容量时，即可实现保密传输，而人工噪声可以在几乎不影响合法信道容量的同时降低保密信道容量。结合图1所示，当基站1在k时刻发射的信号为xk＝wkuk+zk时，在合法接收端2的输出信号yL,k和窃听端3的输出信号yE,k分别为：
Figure BDA0001670338860000051
Figure BDA0001670338860000052
其中，uk为服从高斯分布的信息信号，wk为波束成形矢量，zk为相互独立的服从高斯分布的人工噪声矢量；nk和ek分别为主信道和窃听信道的加性高斯白噪声且相互独立，hk和gk分别为主信道和窃听信道的信道增益矢量，
Figure BDA0001670338860000053
和
Figure BDA0001670338860000054
分别为相应的共轭转置矩阵；
因为人工噪声是在主信道的零空间传输的，而且要满足不影响合法接收端2的信号接收，因此人工噪声矢量应满足
Figure BDA0001670338860000055
即zk在
Figure BDA0001670338860000056
的零空间内，保证人工噪声对合法接收端2的信号输出没有影响，即
Figure BDA0001670338860000057
而对于窃听端3，人工噪声增加了输出信号中噪声的比重，即增加了
Figure BDA0001670338860000058
降低了其输出信噪比。
基于上述原理，本发明实施例所述电子围栏的设定方法，通过合法终端的信道状态信息，计算用于只对非法终端产生干扰的人工噪声，形成禁止非法终端进入所述基站所服务小区的预设区域的电子围栏。采用该方式产生电子围栏，不会对网络内的合法终端产生干扰，且当应用于无人机终端时，无需内置其他功能模块或器件，以能够适用于网联无人机的应用。
具体地，本发明实施例所述电子围栏的设定方法的其中一实施方式中，如图2所示，所述方法包括：
S210，获取合法终端的信道状态信息；
S220，根据所述合法终端的信道状态信息，计算对所述合法终端无干扰的人工噪声；
S230，发送所述人工噪声。
本发明实施例所述电子围栏的设定方法中，所提及的合法终端可以为除无人机终端外能够采用基站所提供的网络进行通讯的任意移动终端，所提及的非法终端可以为禁止进入基站所服务小区内预设区域的无人机终端。
可选地，本发明实施例中，在步骤230中，通过广播方式发送人工噪声，或者将人工噪声与发送至合法终端的数据消息一起发送，形成电子围栏。
另外，本发明实施例，步骤S210中，所获取的合法终端的信道状态信息包括合法终端到基站的主信道增益矢量；
基于此，在步骤S220，根据所述合法终端的信道状态信息，计算对所述合法终端无干扰的人工噪声的步骤中，所计算的人工噪声满足如下条件：
Figure BDA0001670338860000061
其中，
Figure BDA0001670338860000062
为所述合法终端到所述基站的主信道增益矢量的共轭转置矩阵，zk为所计算的人工噪声。也即，使人工噪声在合法终端的主信道增益矢量的零空间传输，以不影响合法终端的信号接收，保证人工噪声对合法终端的信号输出没有影响。
需要说明的是，本发明实施例中，步骤S220，根据合法终端的信道状态信息，计算对合法终端无干扰的人工噪声时，所提及的合法终端的数量为多个，需要根据全部的合法终端的信道状态信息，计算对每一合法终端均无干扰的人工噪声。另外，基站获取合法终端的信道状态信息，根据合法终端的信道状态信息，计算对合法终端无干扰的人工噪声的过程为存在实时性或者为周期性，间隔预设时间获取合法终端的信道状态信息，并计算和发送人工噪声。
本发明实施例所述电子围栏的设定方法的另一实施方式中，如图3所示，所述方法包括：
S310，获取合法终端的信道状态信息和禁止进入基站所服务小区内预设区域的非法终端的信道状态信息；
S320，根据合法终端的信道状态信息和非法终端的信道状态信息，计算对合法终端无干扰且对非法终端干扰最大的最大人工噪声；
S330，发送计算获得的最大人工噪声。
同样，需要说明的是，所提及的合法终端的数量可以为多个，需要根据全部的合法终端的信道状态信息，计算对每一合法终端均无干扰的人工噪声；所提及的非法终端的数量可以为多个，需要根据全部的非法终端的信道状态信息，计算对每一非法终端产生干扰的人工噪声。该实施方式中，通过计算对多个非法终端中干扰最大的最大人工噪声，保证所计算获得的人工噪声，能够对每一非法终端产生干扰，以保证人工噪声对每一非法终端的有效性。
具体地，步骤S310中，合法终端的信道状态信息包括合法终端到基站的主信道增益矢量，非法终端的信道状态信息包括无人机终端到基站的主信道增益矢量。
其中，S320中，根据合法终端的信道状态信息和非法终端的信道状态信息，计算对合法终端无干扰且对非法终端干扰最大的最大人工噪声Mzk满足如下条件：
Figure BDA0001670338860000071
Figure BDA0001670338860000072
其中，zk,1为k时刻的人工噪声的矢量，Mzk为所计算k时刻的最大人工噪声，
Figure BDA0001670338860000073
为在k时刻，合法终端i到所述基站的主信道增益矢量的共轭转置矩阵，
Figure BDA0001670338860000074
为在k时刻，非法终端j到所述基站的主信道增益矢量的共轭转置矩阵，其中合法终端的总数量为M，非法终端的总数量为P。
本发明其中一实施方式中，上述的步骤中，合法终端包括基站所服务的通讯终端，非法终端包括接入基站服务但禁止进入预设区域的无人机终端。
本发明另一实施方式中，合法终端除包括基站所服务的通讯终端外，还包括基站的相邻基站所服务且位于基站所服务小区的边缘的通讯终端。
本发明再一实施方式中，非法终端除包括接入基站服务但禁止进入预设区域的无人机终端外，还包括接入基站的相邻基站但禁止进入预设区域的无人机终端。
以下结合图3，以本发明实施例所述电子围栏的设定方法中，包括不同范围的合法终端和非法终端时，电子围栏的设定方式进行详细说明。
实施方式一
结合图3和图4，该实施方式一中，步骤S310中，基站1所获取的合法终端的信道状态信息包括基站1所服务的合法终端到基站1的主信道增益矢量；基站1所获取的非法终端(如为无人机终端)的信道状态信息，包括接入基站1服务但禁止进入基站1所服务小区内预设区域的非法终端到基站1的主信道增益矢量，据此能够计算出对基站1服务的合法终端无干扰，对基站1服务的禁止进入预设区域的非法终端干扰最大的最大人工噪声。
以基站1所服务的合法终端的总数量为M，基站1服务的禁止进入预设区域的非法终端的数量为P为例，上述最大人工噪声满足如下条件：
Figure BDA0001670338860000081
Figure BDA0001670338860000082
其中，zk,1为k时刻的人工噪声的矢量，Mzk为所计算k时刻的最大人工噪声，
Figure BDA0001670338860000083
为在k时刻，合法终端i到基站1的主信道增益矢量的共轭转置矩阵，
Figure BDA0001670338860000084
为在k时刻，非法终端j到基站1的主信道增益矢量的共轭转置矩阵。
实施方式二
结合图3和图5，该实施方式二中，步骤S310中，基站1所获取的合法终端的信道状态信息包括基站1所服务的合法终端到基站1的主信道增益矢量，以及还包括基站1的相邻基站4所服务且位于基站1所服务小区的边缘的合法终端到基站1的主信道增益矢量；基站1所获取的非法终端的信道状态信息，包括接入基站1服务但禁止进入基站1所服务小区内预设区域的非法终端到基站1的主信道增益矢量，据此能够计算出对基站1服务的合法终端无干扰，且对相邻基站4所服务的边缘的合法终端无干扰，对基站1服务的禁止进入预设区域的非法终端干扰最大的最大人工噪声。
以基站1所服务的合法终端的总数量为M，相邻基站4所服务的边缘的合法终端的总数量为N，基站1服务的禁止进入预设区域的非法终端的数量为P为例，上述最大人工噪声满足如下条件：
Figure BDA0001670338860000091
Figure BDA0001670338860000092
其中zk,2为k时刻的人工噪声矢量；hi,k为基站1所服务的合法终端和相邻基站4所服务的边缘的合法终端中的其中一合法终端i到基站1的主信道增益矢量，
Figure BDA0001670338860000093
为相应的共轭转置矩阵；gj,k为接入基站1服务但禁止进入预设区域的非法终端j到基站1的主信道增益矢量，
Figure BDA0001670338860000094
为相应的共轭转置矩阵，Mzk为所计算k时刻的最大人工噪声。
实施方式三
结合图3和图6，该实施方式三中，步骤S310中，基站1所获取的合法终端的信道状态信息包括基站1所服务的合法终端到基站1的主信道增益矢量，基站1所获取的非法终端的信道状态信息，包括接入基站1服务但禁止进入基站1所服务小区内预设区域的非法终端到基站1的主信道增益矢量，以及还包括相邻基站4所服务的、但禁止进入预设区域的非法终端到基站1的主信道增益矢量；据此，能够计算出对基站1服务的合法终端无干扰，且对相邻基站4所服务的边缘的合法终端无干扰，对基站1和相邻基站4所服务的禁止进入预设区域的非法终端干扰最大的最大人工噪声。
以基站1所服务的合法终端的总数量为M，基站1服务的禁止进入预设区域的非法终端的数量为P，相邻基站4所服务的禁止进入预设区域的非法终端的数量为Q为例，上述最大人工噪声满足如下条件：
Figure BDA0001670338860000095
Figure BDA0001670338860000096
其中zk,3为k时刻的人工噪声矢量；hi,k为基站1所服务的合法终端i(i∈{1,…,M})到基站1的主信道增益矢量，
Figure BDA0001670338860000097
为相应的共轭转置矩阵；gj,k为接入基站1服务但禁止进入预设区域的非法终端和接入相邻基站4服务但禁止进入预设区域的非法终端中的其中一非法终端j到基站1的主信道增益矢量，
Figure BDA0001670338860000098
为相应的共轭转置矩阵，Mzk为所计算k时刻的最大人工噪声。
实施方式四
结合图3和图7，该实施方式四中，步骤S310中，基站1所获取的合法终端的信道状态信息包括基站1所服务的合法终端到基站1的主信道增益矢量，以及还包括基站1的相邻基站4所服务且位于基站1所服务小区的边缘的合法终端到基站1的主信道增益矢量；基站1所获取的非法终端的信道状态信息，包括接入基站1服务但禁止进入基站1所服务小区内预设区域的非法终端到基站1的主信道增益矢量，以及还包括相邻基站4所服务的、但禁止进入预设区域的非法终端到基站1的主信道增益矢量；据此，能够计算出对基站1服务的合法终端无干扰，且对相邻基站4所服务的边缘的合法终端无干扰，对基站1和相邻基站4所服务的禁止进入预设区域的非法终端干扰最大的最大人工噪声。
以基站1所服务的合法终端的总数量为M，相邻基站4所服务的边缘的合法终端的总数量为N，基站1服务的禁止进入预设区域的非法终端的数量为P，相邻基站4所服务的禁止进入预设区域的非法终端的数量为Q为例，上述最大人工噪声满足如下条件：
Figure BDA0001670338860000101
Figure BDA0001670338860000102
其中，zk,4为k时刻的人工噪声矢量；hi,k为基站1所服务的合法终端和相邻基站4所服务的边缘的合法终端中的其中一合法终端i到基站1的主信道增益矢量，
Figure BDA0001670338860000103
为相应的共轭转置矩阵；gj,k为接入基站1服务但禁止进入预设区域的非法终端和接入相邻基站4服务但禁止进入预设区域的非法终端中的其中一非法终端j到基站1的主信道增益矢量，
Figure BDA0001670338860000104
为相应的共轭转置矩阵，Mzk为所计算k时刻的最大人工噪声。
采用该实施方式四，结合图3、图7和图8，步骤S310，获取合法终端的信道状态信息和禁止进入基站所服务小区内预设区域的非法终端的信道状态信息具体包括：
S311，基站1向基站1所服务的合法终端发送信道状态请求；
S312，基站1所服务的合法终端根据该信道状态请求，向基站1反馈信道状态信息，也即基站1所服务的合法终端到基站1的主信道增益矢量；
S313，基站1向相邻基站4发送第一信道状态请求与测量配置，请求获取相邻基站4所服务且位于基站1所服务小区的边缘的合法终端到基站1的主信道增益矢量；
S314，相邻基站4向边缘的合法终端发送信道状态测量配置；
S315，相邻基站4所服务的边缘的合法终端向相邻基站4反馈信道状态信息；
S316，相邻基站4向基站1发送边缘的合法终端的信道状态信息，也即边缘的合法终端到基站1的主信道增益矢量；
S317，基站1向相邻基站4发送第二信道状态请求与测量配置，请求获取相邻基站4所服务的非法终端(也即为无人机终端)的信道状态信息；
S318，相邻基站4向所服务的无人机终端发送信道状态测量配置；
S319，相邻基站4所服务的无人机终端向相邻基站4反馈信道状态信息；
S3100，相邻基站4向基站1发送所服务的无人机终端的信道状态信息，也即相邻基站4所服务的无人机终端到基站1的主信道增益矢量。
同理，采用实施方式二时，步骤S310中还包括基站1向相邻基站4发送第一信道状态请求与测量配置，请求获取相邻基站4所服务且位于基站1所服务小区的边缘的合法终端到基站1的主信道增益矢量的步骤；
采用实施方式三时，步骤S310中还包括向相邻基站4发送第二信道状态请求与测量配置，请求获取相邻基站4所服务的非法终端(也即为无人机终端)的信道状态信息的步骤；
在此，以上的过程不再一一详细说明。
本发明实施例所述电子围栏的设定方法中，结合图2和图3，在将人工噪声与发送至合法终端的数据消息一起发送，形成电子围栏的方式中，可选地，所发送的数据消息xk,t可以为：
xk,t＝wkuk+zk,tt∈{1,2,3,4}
其中，uk为需要发送至合法终端的数据信息，wk为波束成形矢量，zk,t为所发送的人工噪声矢量。
根据以上，本发明实施例所述电子围栏的设定方法，通过合法终端的信道状态信息计算生成对合法终端无干扰，只对非法终端产生干扰的人工噪声，形成禁止非法终端进入所述基站所服务小区的预设区域的电子围栏。采用该方法，由于人工噪声仅干扰潜在非法终端，即可能入侵的网联无人机，而不会对小区合法终端、邻区边缘终端造成干扰，而且不需要网联无人机增加内置相关功能或模块，或是开放指令接口，且实现形式不存在被篡改的风险，因此，应用于网联无人机不会影响移动网络性能和合法终端体验，也不需要新增功能或厂商配合，具有很强的适用性和有效性。
本发明实施例另一方面还提供一种电子围栏的设定装置，应用于基站，如图9所示，所述装置包括：
信息采集模块，用于获取合法终端的信道状态信息；
计算模块，用于根据所述合法终端的信道状态信息，计算对所述合法终端无干扰的人工噪声；
发送模块，用于发送所述人工噪声。
本发明实施例所述电子围栏的设定装置，通过合法终端的信道状态信息，计算用于只对非法终端产生干扰的人工噪声，形成禁止非法终端进入所述基站所服务小区的预设区域的电子围栏。采用该方式产生电子围栏，不会对网络内的合法终端产生干扰，且当应用于无人机终端时，无需内置其他功能模块或器件，以能够适用于网联无人机的应用。
本发明实施例中，所提及的合法终端可以为除无人机终端外能够采用基站所提供的网络进行通讯的任意移动终端，所提及的非法终端可以为禁止进入基站所服务小区内预设区域的无人机终端。
可选地，所述发送模块具体用于通过广播发送所述人工噪声，或者将所述人工噪声与发送至所述合法终端的数据消息一起发送。
本发明实施例中，可选地，所述信息采集模块还用于：
获取禁止进入所述基站所服务小区内预设区域的非法终端的信道状态信息；
其中，计算模块根据所述合法终端的信道状态信息，计算对所述合法终端无干扰的人工噪声时，具体为
根据所述合法终端的信道状态信息和所述非法终端的信道状态信息，计算对所述合法终端无干扰且对所述非法终端干扰最大的最大人工噪声。
可选地，所述合法终端的信道状态信息包括所述合法终端到所述基站的主信道增益矢量；
其中，计算模块根据所述合法终端的信道状态信息，计算对所述合法终端无干扰的人工噪声的步骤中，所计算的人工噪声满足如下条件：
Figure BDA0001670338860000121
其中，
Figure BDA0001670338860000131
为所述合法终端到所述基站的主信道增益矢量的共轭转置矩阵，zk为所计算的人工噪声。
可选地，所述合法终端的信道状态信息包括所述合法终端到所述基站的主信道增益矢量，所述非法终端的信道状态信息包括所述非法终端到所述基站的主信道增益矢量。
其中，计算模块根据所述合法终端的信道状态信息和所述非法终端的信道状态信息，计算对所述合法终端无干扰且对所述非法终端干扰最大的最大人工噪声满足如下条件：
Figure BDA0001670338860000132
Figure BDA0001670338860000133
其中，zk,1为k时刻的人工噪声的矢量，Mzk为所计算k时刻的最大人工噪声，
Figure BDA0001670338860000134
为在k时刻，合法终端i到所述基站的主信道增益矢量的共轭转置矩阵，
Figure BDA0001670338860000135
为在k时刻，非法终端j到所述基站的主信道增益矢量的共轭转置矩阵，所述合法终端的总数量为M，所述非法终端的总数量为P。
需要说明的是，所提及的合法终端的数量可以为多个，需要根据全部的合法终端的信道状态信息，计算对每一合法终端均无干扰的人工噪声；所提及的非法终端的数量可以为多个，需要根据全部的非法终端的信道状态信息，计算对每一非法终端产生干扰的人工噪声。该实施方式中，通过计算对多个非法终端中干扰最大的最大人工噪声，保证所计算获得的人工噪声，能够对每一非法终端产生干扰，以保证人工噪声对每一非法终端的有效性。
另外，基站获取合法终端的信道状态信息，根据合法终端的信道状态信息，计算对合法终端无干扰的人工噪声的过程为存在实时性或者为周期性，间隔预设时间获取合法终端的信道状态信息，并计算和发送人工噪声。
本发明实施例中，可选地，所述合法终端包括所述基站所服务的通讯终端，所述非法终端包括接入所述基站服务但禁止进入所述预设区域的无人机终端。
进一步地，所述合法终端还包括所述基站的相邻基站所服务且位于所述基站所服务小区的边缘的通讯终端。
可选地，所述非法终端还包括接入所述基站的相邻基站但禁止进入所述预设区域的无人机终端。
具体地，本发明实施例所述电子围栏的设定装置中，包括不同范围的合法终端和非法终端时，电子围栏的设定方式可以参阅设定方法中的详细说明，在此不再赘述。
本发明实施例另一方面还提供一种基站，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；其中，所述处理器执行所述程序时实现如上中任一项所述的电子围栏的设定方法。
具体的，如图10所示，所述基站包括：
处理器1010，用于读取存储器1020中的程序；
收发机1030，用于在处理器1010的控制下接收和发送数据。
其中，在图10中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器1010代表的一个或多个处理器和存储器1020代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机1030可以是多个元件，即包括发送器和接收器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器1010负责管理总线架构和通常的处理，存储器1020可以存储处理器1010在执行操作时所使用的数据。
处理器1010负责管理总线架构和通常的处理，存储器1020可以存储处理器1010在执行操作时所使用的数据。
具体地，处理器1010用于获取合法终端的信道状态信息，根据所述合法终端的信道状态信息，计算对所述合法终端无干扰的人工噪声，并通过收发机1030发送所述人工噪声。
可选地，在发送人工噪声时，通过广播发送所述人工噪声，或者将所述人工噪声与发送至所述合法终端的数据消息一起发送。
可选地，处理器1010还用于获取禁止进入所述基站所服务小区内预设区域的非法终端的信道状态信息；
其中，所述在根据所述合法终端的信道状态信息，计算对所述合法终端无干扰的人工噪声时：
根据所述合法终端的信道状态信息和所述非法终端的信道状态信息，计算对所述合法终端无干扰且对所述非法终端干扰最大的最大人工噪声。
可选地，所述合法终端的信道状态信息包括所述合法终端到所述基站的主信道增益矢量；
其中，处理器1010根据合法终端的信道状态信息，计算对所述合法终端无干扰的人工噪声时，所计算的人工噪声满足如下条件：
Figure BDA0001670338860000151
其中，
Figure BDA0001670338860000152
为所述合法终端到所述基站的主信道增益矢量的共轭转置矩阵，zk为所计算的人工噪声。
可选地，所述合法终端的信道状态信息包括所述合法终端到所述基站的主信道增益矢量，所述非法终端的信道状态信息包括所述非法终端到所述基站的主信道增益矢量。
其中，处理器1010根据所述合法终端的信道状态信息和所述非法终端的信道状态信息，计算对所述合法终端无干扰且对所述非法终端干扰最大的最大人工噪声满足如下条件：
Figure BDA0001670338860000153
Figure BDA0001670338860000154
其中，zk,1为k时刻的人工噪声的矢量，Mzk为所计算k时刻的最大人工噪声，
Figure BDA0001670338860000155
为在k时刻，合法终端i到所述基站的主信道增益矢量的共轭转置矩阵，
Figure BDA0001670338860000156
为在k时刻，非法终端j到所述基站的主信道增益矢量的共轭转置矩阵，所述合法终端的总数量为M，所述非法终端的总数量为P。
可选地，所述合法终端包括所述基站所服务的通讯终端，所述非法终端包括接入所述基站服务但禁止进入所述预设区域的无人机终端。
可选地，所述合法终端还包括所述基站的相邻基站所服务且位于所述基站所服务小区的边缘的通讯终端。
可选地，所述非法终端还包括接入所述基站的相邻基站但禁止进入所述预设区域的无人机终端。
本发明实施例另一方面还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现如上中任一项所述的电子围栏的设定方法中的步骤。
基于以上的详细描述，本领域技术人员应该能够了解包括执行上述电子围栏的设定方法的计算机可读存储介质的具体实施结构，在此不再详细说明。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述原理前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电子围栏的设定方法，应用于基站，其特征在于，所述方法包括：
获取合法终端的信道状态信息；获取禁止进入所述基站所服务小区内预设区域的非法终端的信道状态信息；合法终端的信道状态信息包括所述合法终端到所述基站的主信道增益矢量；
根据所述合法终端的信道状态信息，计算对所述合法终端无干扰的人工噪声，其中，根据所述合法终端的信道状态信息和所述非法终端的信道状态信息，计算对所述合法终端无干扰且对所述非法终端干扰最大的最大人工噪声；所计算的人工噪声满足
Figure FDA0003162763750000011
Figure FDA0003162763750000012
为所述合法终端到所述基站的主信道增益矢量的共轭转置矩阵，zk为所计算的人工噪声，当基站在k时刻发射的信号为xk＝wkuk+zk时，合法接收端的输出信号
Figure FDA0003162763750000013
非法终端的输出信号
Figure FDA0003162763750000014
wk为波束成形矢量，zk为相互独立的服从高斯分布的人工噪声矢量；nk和ek分别为主信道和窃听信道的加性高斯白噪声且相互独立，hk和gk分别为主信道和窃听信道的信道增益矢量，
Figure FDA0003162763750000015
和
Figure FDA0003162763750000016
分别为相应的共轭转置矩阵；
发送所述人工噪声。
2.根据权利要求1所述的电子围栏的设定方法，其特征在于，所述发送所述人工噪声的步骤中，通过广播发送所述人工噪声，或者将所述人工噪声与发送至所述合法终端的数据消息一起发送。
3.根据权利要求1所述的电子围栏的设定方法，其特征在于，所述合法终端的信道状态信息包括所述合法终端到所述基站的主信道增益矢量，所述非法终端的信道状态信息包括所述非法终端到所述基站的主信道增益矢量。
4.根据权利要求3所述的电子围栏的设定方法，其特征在于，根据所述合法终端的信道状态信息和所述非法终端的信道状态信息，计算对所述合法终端无干扰且对所述非法终端干扰最大的最大人工噪声满足如下条件：
Figure FDA0003162763750000017
Figure FDA0003162763750000018
其中，zk，1为k时刻的人工噪声的矢量，Mzk为所计算k时刻的最大人工噪声，
Figure FDA0003162763750000021
为在k时刻，合法终端i到所述基站的主信道增益矢量的共轭转置矩阵，
Figure FDA0003162763750000022
为在k时刻，非法终端j到所述基站的主信道增益矢量的共轭转置矩阵，所述合法终端的总数量为M，所述非法终端的总数量为P。
5.根据权利要求1或权利要求4所述的电子围栏的设定方法，其特征在于，所述合法终端包括所述基站所服务的通讯终端，所述非法终端包括接入所述基站服务但禁止进入预设区域的无人机终端。
6.根据权利要求5所述的电子围栏的设定方法，其特征在于，所述合法终端还包括所述基站的相邻基站所服务且位于所述基站所服务小区的边缘的通讯终端。
7.根据权利要求5所述的电子围栏的设定方法，其特征在于，所述非法终端还包括接入所述基站的相邻基站但禁止进入所述预设区域的无人机终端。
8.一种电子围栏的设定装置，应用于基站，其特征在于，所述装置包括：
信息采集模块，用于获取合法终端的信道状态信息，以及，获取禁止进入所述基站所服务小区内预设区域的非法终端的信道状态信息；合法终端的信道状态信息包括所述合法终端到所述基站的主信道增益矢量；
计算模块，用于根据所述合法终端的信道状态信息，计算对所述合法终端无干扰的人工噪声，其中，根据所述合法终端的信道状态信息和所述非法终端的信道状态信息，计算对所述合法终端无干扰且对所述非法终端干扰最大的最大人工噪声；所计算的人工噪声满足
Figure FDA0003162763750000023
Figure FDA0003162763750000024
为所述合法终端到所述基站的主信道增益矢量的共轭转置矩阵，zk为所计算的人工噪声，当基站在k时刻发射的信号为xk＝wkuk+zk时，合法接收端的输出信号
Figure FDA0003162763750000025
Figure FDA0003162763750000026
非法终端的输出信号
Figure FDA0003162763750000027
Figure FDA0003162763750000028
wk为波束成形矢量，zk为相互独立的服从高斯分布的人工噪声矢量；nk和ek分别为主信道和窃听信道的加性高斯白噪声且相互独立，hk和gk分别为主信道和窃听信道的信道增益矢量，
Figure FDA0003162763750000029
知
Figure FDA00031627637500000210
分别为相应的共轭转置矩阵；
发送模块，用于发送所述人工噪声。
9.一种基站，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至权利要求7中任一项所述的电子围栏的设定方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至权利要求7中任一项所述的电子围栏的设定方法中的步骤。
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