基于Android智能手机的5G测试台中空地移动通信KPI建模与分析
信号处理
2026-04-10 v2 性能
摘要
将细胞通信集成到无人机（UAV）中扩展了自动UAV应用的命令与控制及有效载荷通信范围。准确建模这种空地无线环境有助于UAV任务规划。基于真实实验构建的模型和所获见解能精细地捕捉空地链路质量随UAV位置变化的特征，为仿真和系统设计提供了比那些依赖为地面场景或射线追踪仿真的通用理论模型更高的保真度。在本工作中，我们在Aerial Experimentation and Research Platform for Advanced Wireless（AERPAW）Lake Wheeler测试台进行空中飞行，研究4G/5G私有小基站KPI随UAV高度、距离、仰角和方位角相对基站位置变化的特征。记录并分析4G和5G物理层KPI和应用层吞吐量，使用两个Android智能手机：一个通过root操作系统获得增强的KPI访问权限的Keysight Nemo设备，以及运行自定义应用程序利用开源Android API的标准智能手机。所观察到的信号强度测量值与包含基站天线辐射特性的自由空间路径损耗模型的理论预测进行比较。推导用于多项式曲线逼近观察数据的数学模型参数。采用轻量级机器学习方法，即随机森林、梯度提升回归器和神经网络，对KPI随UAV相对于基站位置变化的行为进行建模。本研究中从真实实验中生成的见解和模型可作为设计、仿真和部署基于细胞通信的UAV系统的有价值工具。
引用
@article{arxiv.2604.04452,
title = {Modeling and Analysis of Air-to-Ground Cellular KPIs in a 5G Testbed using Android Smartphones},
author = {Simran Singh and Anıl Gürses and Özgür Özdemir and Ram Asokan and Mihail L. Sichitiu and İsmail Güvenç and Rudra Dutta and Magreth Mushi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.04452},
year = {2026}
}