摘要：本文研究5G网络下的无人机通信技术,分析5G特性与需求,探讨空中接口、频谱管理、网络切片和高精度定位等技术,提出了基于边缘计算的架构与策略。实验表明,该方案可降低延迟和丢包率,提升吞吐量和资源利用率,为无人机通信发展提供理论和实践参考。

　　关键词：5G网络；无人机通信；关键技术；通信性能

　　0引言

　　无人机在物流、农业、应急救援等领域应用广泛,通信技术至关重要。5G网络为无人机通信带来了机遇,但也使其面临信号遮挡和频谱管理等挑战[1]。本文研究了空中接口、网络切片和高精度定位等关键技术,提出了基于边缘计算的通信架构和协同通信策略。实验结果表明,本文研究可推动无人机通信技术的发展,助力实现该技术的智能化应用。

　　1 5G网络特性与无人机通信需求

　　1.1 5G网络的主要特性

　　5G网络以高数据速率、低时延和大规模设备连接为特点,为无人机通信提供了强大支持。其理论峰值下载速率可达20Gbps,上传速率可达10Gbps,远超4G网络的1Gbps和50Mbps,满足无人机高清视频传输和实时数据采集需求。数据速率计算公式如式（1）所示：

　　式中,R为数据速率；B为信道带宽；P为信号功率；N为噪声功率。此外,5G网络空口时延低至1毫秒,相比4G的20～30毫秒大幅降低,保障无人机在复杂环境下的安全飞行[2]。5G还支持每平方公里高达100万个设备的连接,满足无人机集群通信需求。5G与4G网络性能对比如表1所示。

　　1.2无人机通信在5G网络环境下的特定需求

　　无人机通信在5G网络环境下因应用场景不同而有多种需求。物流配送需高数据速率和低时延,但面临城市信号遮挡与多径效应；农业植保需大规模设备连接和高动态范围；应急救援需高可靠性和抗干扰能力,以保障复杂环境下的高清视频传输。这些需求可通过多径衰落模型分析,如式（2）所示：

　　2.3高精度定位技术

　　高精度定位技术是无人机通信技术的重要组成部分,尤其在复杂环境下对飞行安全和任务执行至关重要。基于5G网络的低时延和高数据速率特性,结合多基站定位和时间差定位技术,可实现厘米级定位精度,如式（6）所示：

　　式中,Throughput(ui,Channelk)是无人机ui在信道Channelk上的吞吐量；Interference(ui,Channelk)是无人机ui在信道textChannelk上的干扰。最后,通过迭代优化解决信道分配中的冲突,确保每个无人机都能在最小干扰下通信。

　　4实验与仿真

　　4.1实验环境与参数设置

　　为了验证提出的边缘计算节点部署策略和分布式协同调度算法的有效性,搭建以下实验环境,并设置相应的参数。实验环境包括一个模拟的城市景观,其中包含不同高度的建筑物、道路、绿地等元素。无人机群仿真参数设置如表2所示。

　　仿真环境采用高级网络仿真工具（如OMNeT或NS-3）,以支持大规模网络仿真和详细的协议栈模拟。

　　4.2实验结果分析

　　在对比研究中,提出的边缘计算通信架构在多项性能指标上显著优于传统集中式通信架构。具体而言,平均通信延迟从150ms降低到90ms,丢包率从7%降至2%,吞吐量从15Mbps提升至25Mbps。此外,边缘计算节点部署策略的评估结果表明,资源利用率从60%提升至85%,无人机任务完成时间从120秒缩短至80秒。这些结果证实了边缘计算架构在降低能耗、提升网络性能和满足高实时性需求方面的有效性。

　　5结语

　　本研究聚焦5G网络下的无人机通信关键技术,分析了5G特性与无人机通信需求,探讨了空中接口、频谱管理、网络切片和高精度定位等技术,并提出了基于边缘计算的通信架构与协同通信策略。实验表明,该方案可显著降低通信延迟和丢包率,提升吞吐量与资源利用率,有力支持无人机通信发展。未来,随着5G技术发展和应用场景复杂化,需融合人工智能、区块链等技术,进一步提升系统智能化水平和可靠性。

　参考文献

　　[1]张翠萍,张军惺,张磊.一种无人机辅助毫米波5G异构蜂窝网络资源管理方法[J].传感器与微系统,2025,44(1):92-96.

　　[2]汤德荣.基于5G电子通信的无人机导航网络信号抗干扰技术[J].佳木斯大学学报(自然科学版),2024,42(5):139-143.

　　[3]刘亚楠.基于5G网联无人机的网络优化创新研究[J].通信电源技术,2025,42(3):167-169.

　　[4]潘锐祥.基于5G技术的无人机电力巡检应用研究[J].中国新通信,2025,27(1):76-78.148