CN107026710A - 数字通信系统中动态前向纠错旁路 - Google Patents

Abstract

提供一种改善通信的系统和方法。网关在通信上经无人机(UAV)耦合到终端，其中第一链路在通信上耦合该网关到UAV，第二链路在通信上耦合该UAV到该终端。网关和UAV中至少之一构造用于确定第一方向上在网关和UAV之间的第一链路上的信号质量。如果该信号质量超过预定阈值，则接收数据包在网关处被编码以便由终端处理。数据包还被标记指示符，该指示符表明数据包应该绕过UAV处的前向纠错(FEC)。

Description

数字通信系统中动态前向纠错旁路

背景技术

在诸如基于无人机(UAVs)的数字通信系统中，当数字载荷所需的电量较小时，该系统可能具有较大的容量。此外，当需要更小的电量时，可以提供更大的覆盖区域。UAV上最大的电量消耗者之一是数字调制解调器的接收机功能。前向纠错(FEC)解码功能模块消耗大量的电量。然而，FEC解码功能模块保持总的误码率(BER)和链路性能。

UAV支持用户链路、网关链路和UAV间链路。FEC解码器是所有无线链路的一个大的电量消耗者。为每个无线链路分配一个FEC解码器。由于每个用户有一个用户链路，因此存在大数目的用户链路。可以有数百个活动的用户链路。典型地，网关链路和UAV间链路的数量小，数量级为1至10。

公开内容

本公开的一个方面提供一种改善通信的方法。该方法包括在经UAV在通信上耦合到终端的网关处接收第一数据包，其中第一无线链路在通信上将该网关与该UAV耦合，第二无线链路在通信上将该UAV与该终端耦合。第一方向上的在该网关和UAV之间的至少第一链路上的信号质量由一个或多个处理器确定。如果信号质量超过第一预定阈值，则第一接收数据包在网关处被编码，以便由该终端处理。此外，为该第一接收数据包标记指示符，以绕过UAV处的FEC。在某些范例中，该方法可以还包括：在网关处接收来自UAV的第二数据包，该第二数据包起始于终端；利用一个或多个处理器来确定该第二数据包是否在UAV处被FEC解码和编码，如果确定了第二数据包在UAV未被FEC解码和编码，则在网关处利用终端调制解调器处理来解码第二数据包。

本公开的另一方面提供一种网关。该网关包括适于在通信上经第一链路与UAV耦合并且经在该UAV和至少一个终端之间的第二链路与至少一个终端耦合的接口。该网关还包括适于与回程线路对接且接收来自该回程线路的第一数据包的至少一个FEC编码器、耦合到该FEC编码器的格式化单元和在通信上耦合到该至少一个FEC编码器和格式化单元的控制器。该控制器构造用于确定第一链路上的信号质量是否超过第一预定阈值。如果该信号质量被确定超过第一预定阈值，则该网关从第一模式切换到第二模式。在第二模式中，该至少一个FEC编码器构造用于编码接收的第一数据包，以便由终端处理，格式化单元构造用于将接收的第一数据包标记指示符，该指示符指示绕过UAV处的FEC。

本公开的再一方面提供一种UAV，该UAV包括：第一接口，适于接收来自网关的第一数据包，该网关经第一无线链路在通信上耦合到该UAV；第二接口，适于接收来自终端的第二数据包，该终端经第二无线链路在通信上耦合到该UAV。该UAV还包括第一接口和第二接口之间耦合的FEC编码器、第一接口和第二接口之间耦合的FEC解码器和第一接口和第二接口之间耦合的并且绕过FEC编码器和FEC解码器的旁路链路。此外，该UAV包括控制器，该控制器与至少第一接口和第二接口通信，控制器构造用于确定第一数据包是否已经被编码以便终端处理，并且如果第一数据包已经被编码以便终端处理则使得第一数据包在该旁路链路上被发送。

附图说明

图1是根据本公开的各方面的以第一方向传送的范例系统的方块图；

图2是根据本公开的各方面的以第一方向传送的另一范例系统的方块图；

图3根据本公开的各方面的以第一方向传送的再一范例系统的方块图；

图4是根据本公开的各方面的模式之间转换的流程图；

图5是根据本公开的各方面的范例数据包格式；

图6是根据本公开的各方面的以第二方向发送的范例系统的方块图；

图7是根据本公开的各方面的以第二方向发送的另一范例系统的方块图；

图8是根据本公开的各方面的以第二方向发送的再一范例系统的方块图；

图9是根据本公开的各方面的包括交通工具之间的链路的范例系统的方块图；

图10是根据本公开的各方面的范例网关的方块图；

图11是根据本公开的各方面的范例UAV的方块图；

图12是根据本公开的各方面的在传送方向上的FEC旁路的范例方法的流程图；及

图13是根据本公开的各方面的在接收方向上的FEC旁路的范例方法的流程图。

具体实施方式

根据本公开，FEC解码器功能从所有用户链路、网关链路和UAV间链路的UAV被动态地移除。因此，UAV中的电量消耗显著减少。FEC解码器功能的动态移除是基于瞬间链路质量(诸如误码率(BER)或误帧率(FER))和其它参数(诸如可用电量和估计未来电量消耗)。当基于UAV的系统中的无线链路质量非常高时，FEC解码器可以对总误码率很小甚至根本没有影响地从UAV移除。在某些范例中，取决于链路细节，在高信号质量条件期间，FEC解码器功能从UAV移动到网关终端。当信号质量低时，为了获得最高的无线电链路质量和可能的最低的BER，FEC解码器不被绕过，于是提供最高的保护。人们期望这些低信号质量的事件将仅发生在短时间内，由此对于该模式所要求的较高电量仅存在短时间。背景电量分配算法用于精确确定何时以何种模式操作。此背景算法在可接受的BER率和电量消耗之间、和期望的后面几个小时使用之间和因此期望的电量需要之间做权衡。

图1显示了UAV系统的“前向”数据通路，其中数据从网关终端120经UAV150朝着末端用户终端190流动。

网关终端120可以位于地面上，或者在地面附近或者位于地下。举例来说，网关终端120包括FEC编码器122、调制解调器前端单元124、数字模拟(D/A)转换器126和射频(RF)前端单元128。如图所示，网关终端120具有到因特网的回程连接。举例来说，可以在网关终端120和因特网访问点之间建立光纤连接。来自因特网的数据进入到网关终端120，然后走到FEC编码器122。

数据经无线网关链路140从网关终端120被传送到UAV150。举例来说，UAV150包括经无线网关链路40接收来自网关终端120的数据传输的模拟-数字(A/D)转换器和RF前端单元152。UAV150可以还包括FEC解码器154和FEC编码器156，二者可以基于例如网关120和UAV150之间的信号质量被选择性使用，如下将要讨论。UAV150还包括调制解调器前端158、D/A转换器160和RF前端162。RF前端162可以是用于经无线用户链路180传送来自UAV150的数据到用户终端190的接口。

UAV150的某些部件执行作为网关链路调制解调器/FEC格式化处理的部分的任务。举例来说，A/D和RF前端单元152和FEC解码器154以及网关终端的每个部件122-128，执行网关链路调制解调器/FEC格式化处理。UAV150的其它部件，诸如部件156-162，以及用户终端190执行作为用户设备(UE)调制解调器/FEC格式化处理的部分的任务。

UAV150可以是例如卫星、太阳能塔、飞行器或者任何其它类型的包含通信设备的空中交通工具。虽然网关终端120位置固定，但是UAV150可以在空中移动。因此，有时候网关终端120和UAV150之间的视线会比其它时间被更少堵塞。视线和其它条件的改变(如天气)可能影响无线网关链路140上的数据传输的信号质量。

用户终端190可以是例如能够与UAV150无线地交换数据的移动设备或者全尺寸的个人计算机。仅作为范例，用户终端190可以是卫星电话、无线使能的PDA、能够经因特网获得信息的蜂窝式电话等等。用户终端190还可以到处移动。有时候，举例来说，用户终端190可以在晴天的室外，具有与UAV150的直接高质量无线连接。但是在其它范例中，用户终端190和UAV150之间的视线可能被堵塞，例如由建筑物、树木、其它结构、云、雨、或其它天气条件。因此，UAV150和用户终端190之间传送的信号的质量可能更低。

网关终端120和用户终端190之间经UAV150传送的数据包可以基于信号质量被不同处理。在确定信号质量时，可以考虑所有链路上的总质量。举例来说，可以计算网关链路140上的信号和用户链路180上的信号的总误码率。信号质量还可以在两个传送方向上被确定-从网关120到用户终端190，及从用户终端190到网关120。在其它范例中，可以考虑仅某些链路和/或仅一个方向的误差率。

当信号质量相对高时(诸如高于预定阈值)，则UAV FEC解码器154和FEC编码器156可以被绕过。因此，由网关FEC编码器122编码的数据包被提供到终端用户终端190，这里它们可以被解码。绕过UAV150中的FEC解码/编码可以显著减小UAV150消耗的电量。因为信号质量高，所以误码率(BER)低，并且因此绕过UAV150中的FEC解码和编码将不显著影响信号质量。当网关120和UAV150之间的信号质量相对低时(诸如低于预定阈值)，则UAV150中的FEC解码和编码可以被执行，由此维持减小的BER。确定是否绕过UAV150中的FEC解码/编码可以动态地由例如网关终端120或UAV150中的控制器(未显示)执行。

图2显示了前述的UAV150中的FEC解码/编码的绕过。在信号质量好的条件下，FEC编码器122不执行网关链路140上的前向纠错，但是执行用户链路180上的前向纠错。根据图2所示范例，当存在好的信号质量条件时，UAV沿着FEC旁路链路270发送数据包。根据另外的范例，数据包可以经FEC解码器154和FEC编码器156传送而不被处理。当存在好的信号质量条件时，从网关终端120到UAV的前向通道上的BER将会很低，但是不是必须是0。BER可以足够低到用户终端190中的FEC解码器将校正该误差而不会显著影响端到端BER。每个类型链路的FEC可能完全不同或者精确相同，并且可以仍然由系统100支持。再有，在某些范例中，前向FEC编码功能可以在诸如云中的地面切换中心执行。

由用于用户链路180的FEC编码器122编码的数据包可以被格式化和被贴标签，以便UAV150知道它应该绕过网关链路140上的FEC解码器154以及FEC编码器156到用户链路180。标签可以是例如每帧的小包头。此标签可以例如用奇偶位或者小的FEC模块来保护。该标签指明绕过FEC解码/编码模块并指明在哪个用户链路上传送。举例来说，该标签可以指定在其上传送伴随数据包的特别光束、频率和时隙。虽然在某些范例中每个FEC模块需要一个标签，但是在其它范例中为了更高效的FEC，一组FEC模块可以共同需要一个更长的标签。在某些情况下，该标签将用作表格的索引，该表格确认特别的光束、频率和时隙，以便最小化标签的尺寸。

图3提供经系统300的转发或传送通道的更详细的说明。如图所示，网关终端320包括FEC编码器322、调制解调器前端324、D/A转换器326和RF前端328，类似于上述网关终端120的说明。也如图3所示，网关终端320包括第二FEC编码器332和执行UE调制解调器/FEC格式化处理的格式化器和贴标签器334。当网关320和UAV350之间的信号质量高时，FEC编码器332可以用于编码终端用户链路的数据包，格式化器和贴标签器334可以构造该数据包以包括应当绕过FEC解码/编码的指示。

网关终端320还包括网关控制器330。网关控制器330可以确定网关320和UAV350之间的信号质量。举例来说，网关控制器可以周期性或者连续性地监视经网关链路340发送的数据包的BER。用于进行该确定的数据包可以是实际的数据包或者测试数据包。在某些范例中，从UAV350收回的信息可以用于确定链路340上的信号质量。举例来说，UAV控制器372或者UAV350的其它部件可以提供信号质量信息(诸如误差率等等)到网关控制器330。

一旦由第一FEC编码器322或者第二FEC编码器332编码了从回程线路接收的数据包，则该数据包经网关320通过网关链路340被发送到UAV350。该数据包在A/D和RF前端单元352处被接收，然后提供到非格式化器374。非格式化器374可以是例如额外的用于处理不同格式数据包(用于不同处理)的硬件。该非格式化器与UAV控制器372通信，可以确定该数据包对于网关链路调制解调器被第一FEC编码器322还是对于UE调制解调器被第二FEC编码器332格式化。举例来说，非格式化器374可以基于数据包包头中的信息(诸如标签或用户链路信息)识别数据包如何被格式化。

如果信号质量低，且第一FEC编码器322利用网关链路调制解调器/FEC格式化处理来编码数据包，则非格式化器发送数据包到FEC解码器354进行常规FEC解码，及利用FEC编码器356处的UE调制解调器/FEC格式化处理进行FEC编码。但是，当信号质量高且网关320中的第二FEC编码器332利用UE调制解调器/FEC格式化处理编码数据包时，非格式化器374经旁路链路370直接发送数据包到调制解调器前端358。从调制解调器前端358，所有数据包被发送到D/A转换器360和RF前端362用于传送到特定用户设备。

图4是说明确定是打开还是关闭FEC旁路的范例状态机。在初始状态410，FEC旁路可以被关闭。在某些范例中，此初始状态410还可以用作缺省状态。系统保持在此状态中数秒，然后开始监视链路质量指数器(LQI)。

在此范例中，LQI是作为信号强度、误帧率和误码率的函数计算的。在其它范例中，可以只考虑这些因素中的某些因素或其它因素。此范例中的LQI是基于网关链路140(图1)和用户链路180(图1)的组合来计算的。举例来说，UAV150中的FEC解码器154(图1)报告网关链路140信道质量(包括信号强度、FER和BER)。UE(未显示)中的FEC解码器报告用户链路180信道质量。该报告可以被发送到UAV控制器372(图3)和网关控制器330(图3)之一或二者，用于LQI的继续监视。

只要LQI低于阈值T1，FEC旁路保持关闭。但是，一旦LQI提高到T1之上，则FEC旁路模式被开启，状态改变到FEC旁路打开状态420。

在FEC旁路打开模式420中，只要LQI大于或等于阈值2(T2)，状态保持相同。T2可以稍微低于T1。这可以最小化乒乓效应，其中基于LQI在阈值处的非常小的改变，状态快速跳变。

一旦LQI降低得低于T2，则状态回到FEC旁路关闭模式410。一旦再次达到FEC旁路关闭状态，则在再次监视LQI之前保持此模式一定的时间段，其数量级是几秒到几分钟。监视LQI中的这种延迟可以确保在快速改变LQI条件下，FEC旁路状态保持关闭。

由于此系统是双向通信系统，为每个方向可以独立进行FEC旁路确定。在其它范例中，此确定过程可以在一个方向进行，假定双方向将具有基本相同或相似的链路质量条件，于是对于两个方向来说，仅一个方向需要被监视。

此外，该通信系统可以支持多个光束、多个频率或多个用户。如此，该系统可以具有用于整个系统的这些FEC旁路状态机中的一个，或者可以具有用于每个光束或频率或用户的一个状态机。再有，该通信系统可以支持同一频率的不同逻辑信道或时隙。再者，这些状态机之一可以实施用于每个逻辑信道或时隙，或者可以实施为一个整体用于整个信道。

虽然在上述范例中基于计算的LSI与阈值的比较来确定是打开还是关闭FEC旁路模式，但是在其它范例中，该确定过程可以基于其它因素。举例来说，该确定过程可以基于天气数据。在这样的范例中，网关或UAV中的单元可以探测天气情况。在晴天时FEC可以在UAV中被绕过，而在任何其它条件下，常规的FEC解码/编码可以由UAV执行。

在某些范例中，即使在高信号质量条件期间，该系统可以周期性切换FEC旁路模式到关闭状态。在此方面，该系统可以收集统计数据、校验精确的功能或者执行其它任务。FEC旁路模式的周期性关闭可以是1帧/每N帧，其中N是大约100，或者可以是几秒/几分钟，或者任何其它频率。

图5显示了FEC旁路(例如第二FEC编码器332(图3))的范例数据包。在此范例中，数据包包括包头，该包头标识诸如源标识符、目的标识符、优先级或者取决于数据包类型或协议类型的任何其它信息的信息。第二FEC编码器可以添加信息到该包头，诸如标签505。标签505可以是例如具有任意长度的二进制表示。根据某些范例，该标签由奇偶校验位或者码块来保护，以确保由数据包的接收方适当处理。该包头还可以标识关于特定用户链路的身份信息。举例来说，在字段510,515和520中可以分别指定光束、频率和时隙。或者替代地，该包头可以具有标签，该标签是对包含目的信息(诸如光束号、信道号、时隙和用户号)的查询表的索引。

图6显示了返回或者接收方向的经系统600的数据传输。在返回方向，数据包从用户终端690被发送回UAV650、网关620和因特网。虽然只有一个FEC解码器656被显示在图6的UAV650中，但是UAV650可以具有大量的FEC解码器来支持大量的用户。这些FEC解码器可以动态地从UAV650移动到网关终端620或者甚至进一步回到网络，诸如在地面交换中心(例如在云处理器上)。当用户信号质量高时，这些FEC解码器将基于每个用户被移动。当FEC解码器被移动到地面时，朝着网关终端620的UAV650上的FEC解码器656被绕过。

图7显示了一个范例，其中FEC解码器656被移动到网关620并且在UAV650上被绕过。UAV控制器722可以频繁地或连续地与网关控制器730通信。UAV控制器772和网关控制器730之一或者二者可以监视用户链路780和网关链路740之一或二者上的信号质量，并且确定例如该信号质量是否满足或超过预定阈值。如果满足阈值，则当在UAV650处接收到来自终端690的数据包时，该数据包可以被经调制解调器前端758直接导向到D/A和RF前端752，而绕过FEC解码器/编码器。举例来说，UAV控制器772可以指示调制解调器前端758跨过FEC旁路链路770发送数据包。FEC解码可以替代地在网关720由FEC解码器756来执行。

图8显示了系统800中接收方向FEC旁路的详细范例，其中实现了返回方向中附加的电量节约技术。UAV850处接收的数据包经过RF前端862和A/D转换器860。未经处理的I/Q样本然后被从A/D转换器860发送到格式化器和贴标签单元876。这不仅绕过FEC解码器/编码器，还将绕过调制解调器。在典型系统中，未经处理的IQ样本被发送到调制解调器，在此它们被解调成软判决比特，然后那些软判决比特被发送到FEC解码器。在当前范例中，数据包的包头/标签仍然被解码，数据包的数据部分被留作未处理I/Q样本。此模式的好处在于：因为量化了未处理的I/Q样本而丢失最少的信息，它允许在前向方向的末端用户站和返回方向的网关终端的优选解码器操作。但是，由于这项计算需要更大的带宽，它在整个系统需要远低于链路容量的时候最有用。

根据另一范例，不是从调制解调器前端858发送“硬判决”比特，而是可以发送“软判决”比特。“软判决”比特可以取决于信号质量是长度可变的。因此，软判决比特可以被提供到比特宽度减小器878，后者可以减小软判决比特的宽度到预定宽度。注意软判决比特是不同于未处理的IQ样本，这是因为它们已经被调制解调器解调。对于软判决比特，比特宽度越大，由于量化，信息损失越少，但是需要的容量越大因此需要的电量越大。所以比特宽度减小器连续地尝试最小化比特宽度，并且仍然保持最小的量化误差以便最小化BER。对于非常高的信号质量和低阶调制，仅需要小数量的比特，诸如6比特。对于稍微低的信号质量的情况，需要更多比特，诸如12-16比特。

利用软判决比特增加向下到网关820的需要的链路840容量。因此，软判决比特可以仅用于低容量时间期间。举例来说，控制器872可以监视网关链路840的容量。如果该容量高于预定阈值，则可以使用软判决比特。否则，可以使用硬判决比特。

图9显示了利用交通工具间链路(IVLs)的范例。如图所示，网关920无线耦合到UAV950，后者再进一步耦合到UAV 951和UAV n。UAV n无线耦合到用户设备(UE)990。上述的电量节约技术可以在每一跳中使用。举例来说，如果对于所有链路940，941,942,980计算的总LQI高于预定阈值，则每个IVL940,941,942,980可以经过或不经过UAV950，951，n中的解码/编码功能提供数据。

图10显示了范例网关终端1020。该网关终端1020可以在通信上耦合在网络(诸如因特网)和UAV或具有电量限制的其它通信设备之间。UAV可以进一步耦合到一个或多个终端设备，诸如移动电话、平板电脑、笔记本电脑或者任何其它移动计算设备。

如图10所示，网关终端1020可以含有一个或多个处理器1030、存储器1060和网关终端中典型存在的其它部件，诸如接口、调制解调器、A/D和D/A转换器等等。网关终端1020可以还包括其它部件，诸如格式化器/非格式化器/贴标签单元1082、第一FEC编码器/解码器1084和第二FEC编码器/解码器1086。第一FEC编码器/解码器1084可以例如用于常规调制解调器处理。第二FEC编码器/解码器1086可以用于例如UAV中FEC被绕过的终端处理。

存储器可以是能够存储处理器可访问的信息的任何非暂时型的存储器，诸如硬驱、存储卡、RAM、DVD、可写的存储器等等。存储器1060可以存储一个或多个处理器1030可访问的信息，这些信息包括由一个或多个处理器1030执行的指令1068。存储器1060可以还包括能够被处理器1030检索、操作或存储的数据1062。

指令1068可以是由一个或多个处理器直接执行的任何指令组(诸如机器代码)或者间接执行的任何指令组(诸如脚本)。在此方面，术语“指令”、“应用”、“步骤”和“程序”可以交换使用。指令可以以目标代码格式存储，用于由处理器直接处理，或者以任何其它计算设备语言存储，这些语言包括根据需要翻译或事先编译的独立源代码模块的脚本或集合。

数据1062可以根据指令1068被一个或多个处理器1030检索、存储或修改。在一个范例中，数据1062可以包括至少一个预定信号质量阈值。该信号质量阈值可以基于BER、信号强度或这些或其它量化指标的任意组合。举例来说，阈值可以是10^-6的BER。

根据指令1068，网关1020可以确定连接网关1020到终端的链路是否在以高信号质量传送数据。举例来说，在恶劣天气期间，某些链路可能经历增加的误差率。当链路的信号质量高时，网关1020可以利用处理器1030执行指令以编码数据包用于由终端处理，并且将数据包格式化/贴标签用于在UAV中的FEC旁路。在相反方向，指令1068可以由处理器1030执行以确定从UAV接收的数据包是否绕过UAV中的FEC，于是确定该数据包是应该被发送到第一FEC编码器/解码器1084还是第二FEC编码器/解码器1086。

虽然这里描述的主题不限于任何的特别数据结构，但是数据1062可以存储在内部或外部存储器、计算机寄存器中，作为具有许多不同字段和记录的表格存储在关系数据库中或者XML文件中。数据1062还可以以任何计算设备可读的格式(诸如但不限于二进制值、ASCII或Unicode)被格式化。此外，数据可以包括足以标识相关信息的任何信息，诸如数字、描述性文本、专有代码、指针、存储在其它存储器(例如其它网络位置)中的数据的参考或者由某功能使用以计算相关数据的信息。

一个或多个处理器1030可以是任何传统的处理器，比如商用CPU。替代地，处理器可以是专用部件，比如特定应用的集成电路(“ASIC”)或者其它基于硬件的处理器。虽然不是必要的，处理器1030可以包括专用硬件部件来执行特定计算过程。

虽然图10在功能上显示了处理器、存储器和网关终端1020的其它元素位于同一模块之内，但是处理器、计算机、计算设备或者存储器可以实际上包括可以或不可以存放在同一物理外壳之内的多个处理器、计算机、计算设备或存储器。举例来说，存储器可以是位于不同于网关终端1020的外壳的外壳中的硬驱或者其它存储介质。因此，应该理解，提及处理器、计算机、计算设备或存储器时包括提及可以或不可以并行操作的处理器、计算机、计算设备或存储器的集合。举例来说，网关终端1020可以包括载荷均衡计算设备、分布式系统等等。但是，虽然下述的某些功能被指明发生在具有单个处理器的单个的计算设备上，这里所描述的主题的多种方面可以由例如经网络进行信息通信的多个计算设备实施。

图11显示了范例UAV 1150。类似于网关终端，UAV 1150可以包括含有数据1162和指令1168的存储器1160及一个或多个与存储器1160和其它部件通信的处理器1172。存储器1160和处理器1172可以是多种类型中的任何类型，类似于结合图10所述的存储器1060和处理器1030。

UAV 1150还包括电源1178，诸如电池。当指令1168由处理器1172执行时，指令可以帮助减小电源1178上的耗电。举例来说，对于从用户终端接收的数据包，UAV1150确定到其耦合的设备的链路的信号质量是否满足或超过预定阈值。它还可以确定链路容量是否超过阈值。如果前述两个条件都满足，则UAV 1150从其调制解调器发送具有减小的宽度的软判决比特到其格式化器而绕过FEC编码/解码。绕过FEC编码/解码会减小电源1178上的耗电(典型地在UAV处执行FEC编码/解码会导致耗电)。相反，FEC解码被移动到网关终端，在此能够更好地利用电源。当来自网关终端的数据包被接收并定向到终端时，UAV1150确定是否给该数据包贴标签以便用于FEC旁路，并相应地发送该数据包。

除了上述之外，下面说明根据本公开的方法。虽然该方法以特别顺序来说明，但是应当理解操作顺序可以改变。某些操作可以是同时执行的。此外，可以增加操作或省略操作。

图12显示了前向传送数据包的方法1200的范例流程图。在方块1205，网关终端监视一个或多个链路的信号质量。举例来说，可以监视网关、UAV和终端之间的所有链路。在其它范例中，可以监视仅仅特定的链路。监视过程可以连续地、周期地或者响应于预定事件而进行。举例来说，当初始化系统时，可以在开始每隔几秒的监视过程之前等待数秒或一分钟，并且在等待时间内发送数据包用于常规处理。在其它范例中，监视过程可以响应于接收到了一个或多个数据包而执行。在执行监视时，网关终端可以接收来自UAV或者其它任何耦合的设备的信息，其中该UAV也可以执行监视。

在方块1210，网关终端接收来自回程线路的数据包，该回程线路可以由光纤或其它链路耦合到网关。数据包可以利用多种协议中的任意一种格式化和发送。

在方块1215，确定被监视的信号质量是否超过预定阈值。如果未超过，则该数据包被编码用于包含UAV中的FEC编码/解码的常规UAV处理(方块1230)。

但是，如果信号质量确实超过阈值，则数据包被编码用于UAV和终端之间的链路(方块1220)，以便该数据包可以直接由终端解码。编码的数据包被贴标签并格式化(方块1225)以标识UAV应该如何处理它。举例来说，可以设置数据包的包头中的一个或多个标签来指明在UAV中应当绕过FEC。此外，还可以在数据包包头中指明经其可以由UAV发送数据包的特定用户链路。

但是，无论数据包是否在网关被编码，它都在方块1235被发送到UAV。在方块1240，UAV接收并标识该数据包。UAV基于前述的标识过程确定(方块1245)是否给该数据包贴标签以用于FEC旁路。如果是，则UAV绕过FEC(方块1260)，例如通过在绕过UAV中的FEC编码器和解码器的链路上发送该数据包。

如果在方块1245确定该数据包不被贴标签以用于FEC旁路，则可以在UAV执行用于终端链路的常规FEC解码和编码。无论在UAV处如何处理该数据包，在方块1265它都被发送到UE。

图13提供显示接收方向中发送数据包的方法1300的另一流程图。在方块1305，UAV监视信号质量。类似于以上的方法，监视过程可以是连续的、周期性的或者响应于特定事件等等。在某些范例中，这样的监视过程可以包括接收来自网关或耦合到UAV的其它设备的信息。

UAV接收来自终端的数据包(包括1310)并确定信号质量是否大于预定阈值(方块1315)。在某些范例中，在传送方向设定的阈值可以不同于在接收方向设定的阈值。如果信号质量低于阈值，则UAV在方块1350执行典型的FEC解码和编码。但是，如果信号质量满足阈值，则UAV可以绕过FEC编码/解码，而是准备该数据包由网关处理。举例来说，UAV可以确定UAV和网关之间的链路容量是否大于容量阈值。如果否，则UAV中的调制解调器发送未处理的样本到格式化器(方块1340)。但是如果网关链路具有充足的容量，则调制解调器发送软判决比特(方块1325)。这些软判决比特在被发送到格式化器和贴标签器之前(方块1335)可以经比特宽度减小器被发送(方块1330)。

在方块1355，数据包被发送到网关。网关可以在方块1360标识该数据包并基于该标识确定该数据包是否在UAV被编码(方块1365)。如果是，则在方块1375可以由第一FEC编码器执行常规FEC解码。但是，如果在UAV绕过FEC解码/编码，则数据包可以被发送到第二解码器(方块1370)用于FEC解码。解码的数据包在方块1380被发送到回程线路。

虽然上述范例主要是结合UAV来说明的，但是所说明的电量节约技术可以在多种系统中的任一系统中实施，其中延迟节点位于具有有限电量的远程位置。举例来说，这样的技术可以在卫星、UAV、电量有限的地点或任何其它通信系统中实施。

由于通信载荷的电量消耗确定UAV上可以支持的用户的数量，当可以利用时利用FEC旁路保留UAV中的电量可以导致用户数量增加。用户数量直接演化成UAV所产生的总的收入。此外，低的电量载荷可以减小达到给定的用户集所需的UAV的尺寸。

由于上述特征的这些和其它变体和组合可以在不脱离权利要求所定义的主题的前提下利用，因此前述的实施例的说明应该被理解为为了显示而不是限定权利要求所定义的主题。作为范例，前述的操作不是必须以所述的精确顺序来实施。而是可以以不同顺序或者同时地处理多个步骤。除非特别声明，步骤还可以被省略。此外，这里所说明的范例中的规定，以及短语(如“诸如”、“包括”等等)不应当理解为限定权利要求的主题到该特定的范例，相反，该范例旨在显示多种可能实施例中的一种。此外，不同附图中的相同参考标号可以标识相同或类似的元素。

Claims (20)

1.一种改善通信的方法，包括：

在与终端经无人机(UAV)在通信上耦合的网关处接收第一数据包，其中第一无线链路在通信上耦合该网关到该UAV，第二无线链路在通信上耦合该UAV到该终端；

用一个或多个处理器确定第一方向上的在该网关和UAV之间的至少第一链路上的信号质量；

如果该信号质量超过第一预定阈值，则：

在该网关处编码第一接收数据包，用于由该终端处理；

为该第一接收数据包标记用于绕过UAV的前向纠错(FEC)的指示符。

2.根据权利要求1的方法，还包括：

在该网关处接收来自该UAV的第二数据包，该第二数据包起源于该终端；

用一个或多个处理器确定该第二数据包是否在该UAV处被FEC解码和编码；

如果确定该第二数据包未在该UAV处被FEC解码及编码，则利用终端调制解调器处理来在该网关处解码该第二数据包。

3.根据权利要求1的方法，其中信号质量的确定包括确定该第一链路和第二链路上的总信号质量。

4.根据权利要求1的方法，其中信号质量的确定包括计算信号强度、误帧率和误码率中至少之一。

5.根据权利要求1的方法，其中给接收的数据包标记指示符还包括指定特定用户链路，在该用户链路上该UAV将传送该接收的数据包给该终端。

6.根据权利要求1的方法，还包括：

利用该网关处的一个或多个处理器监视至少第一链路上的信号质量；

将该被监视的信号质量与低于该第一阈值的第二阈值比较；

继续将数据包编码和标记指示符，以用于在UAV的FEC旁路，直到被监视的信号质量下降得低于该第二阈值。

7.一种网关，包括：

接口，适于在通信上经第一链路与无人机(UAV)耦合及经在该UAV和至少一个终端之间的第二链路与该至少一个终端耦合；

至少一个前向纠错(FEC)编码器，适于与回程线路对接以接收来自该回程线路的第一数据包；

格式化单元，耦合到该FEC编码器；及

控制器，在通信上耦合到该至少一个FEC编码器和该格式化单元；

其中该控制器构造用于确定该第一链路上的信号质量是否超过第一预定阈值；及

如果该信号质量被确定超过该第一预定阈值，则该网关从第一模式切换到第二模式，其中在该第二模式中：

该至少一个FEC编码器构造用于编码接收的第一数据包，以由该终端处理；

该格式化单元构造用于给该接收的第一数据包标记指示符，以在UAV处绕过FEC。

8.根据权利要求7的网关，其中该格式化单元还构造用于从在该UAV和多个终端之间的多个终端链路中识别一特定终端链路，在该链路上该第一数据包将被发送。

9.根据权利要求8的网关，其中在给该第一数据包标记指示符和在识别该特定终端链路时，该格式化器修正该第一数据包的包头。

10.根据权利要求7的网关，其中：

当该网关处于第二模式时，该网关监视该信号质量是否下降得低于比该第一阈值更低的第二阈值；及

如果该信号质量下降得低于该第二阈值，则该网关切换到第一模式，其中该接收的第一数据包被编码以便由该UAV解码。

11.根据权利要求7的网关，其中该信号质量基于第一链路和第二链路二者来计算。

12.根据权利要求11的网关，其中该信号质量作为信号强度、误码率和误帧率的函数来计算。

13.根据权利要求7的网关，其中：

该接口构造用于经该第一链路接收来自该UAV的至少一个第二数据包；

该格式化单元构造用于确定该第二数据包是否在该UAV处被解码及编码；及

该控制器构造用于基于该格式化单元的确定来选择第一解码器和第二解码器之一以便解码该第二数据包。

14.一种无人机(UAV)，包括：

第一接口，适于接收来自在通信上经第一无线链路耦合到该UAV的网关的第一数据包；

第二接口，适于接收来自在通信上经第二无线链路耦合到该UAV的终端的第二数据包；

前向纠错(FEC)编码器，耦合在该第一接口和第二接口之间；

FEC解码器，耦合在该第一接口和第二接口之间；

旁路链路，耦合在该第一接口和第二接口之间，用于绕过该FEC编码器和该FEC解码器；及

控制器，与至少该第一接口和第二接口通信，该控制器构造用于：

确定该第一数据包是否已经被编码以便终端处理；

如果该第一数据包已经被编码用于终端处理，则使得该第一数据包在该旁路链路上发送。

15.根据权利要求14的UAV，其中该控制器还构造用于：

确定该第一无线链路和第二无线链路至少之一上的信号质量；

如果该信号质量超过预定阈值，则使该第二数据包在该旁路链路上发送。

16.根据权利要求15的UAV，其中该信号质量的确定包括基于信号强度、误码率和误帧率中至少之一计算指示符。

17.根据权利要求15的UAV，还包括：格式化单元，当该第一数据包在该旁路链路上被发送时，该格式化单元被编程用于格式化该第一数据包以便在该网关处FEC解码。

18.根据权利要求17的UAV，其中该控制器还构造用于：

确定该第一无线链路的容量；及

如果该容量超过预定容量阈值，则发送数据包的软判决比特到该格式化单元。

19.根据权利要求18的UAV，还包括：比特宽度减小器，耦合在该第二接口和格式化单元之间，所述比特宽度减小器构造用于减小该软判决比特的宽度。

20.根据权利要求18的UAV，其中如果该第二无线链路的容量不超过该容量阈值，则该控制器构造用于发送未处理样本到该格式化单元。