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2025 conference-paper

ReVeal: A Physics-Informed Neural Network for High-Fidelity Radio Environment Mapping

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Rattachement africain : us. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Accurately mapping the radio environment (e.g., identifying wireless signal strength at specific frequency bands and geographic locations) is crucial for efficient spectrum sharing, enabling Secondary Users (SUs) to access underutilized spectrum bands while protecting Primary Users (PUs). However, existing models either lack generalization due to shadowing, interference, and fading, or are computationally expensive, limiting real-world applicability. To address such shortcomings, we derive a second-order Partial Differential Equation (PDE) for the Received Signal Strength Indicator (RSSI) based on an established statistical model. We then propose ReVeal (Reconstructor and Visualizer of Spectrum Landscape), a novel Physics-Informed Neural Network (PINN) that integrates the PDE residual into a neural network loss function to accurately model the radio environment using sparse Radio Frequency (RF) sensor measurements. ReVeal is validated using real-world measurement data from rural and suburban areas of the ARA testbed and benchmarked against existing methods. ReVeal outperforms traditional approaches in radio environment prediction; for example, with a Root Mean Square Error (RMSE) of only 1.95 dB, ReVeal achieves an accuracy of the order of magnitude higher than existing methods, including 3GPP and ITU-R channel models, ray tracing, and neural networks. In addition, ReVeal achieves high accuracy with low computational complexity while requiring only sparse RF sampling—for instance, just 30 training sample points across a 514-square-kilometer area. The promising results demonstrate ReVeal's potential to advance spectrum management by enabling precise interference management between PUs and SUs.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
ReVeal: A Physics-Informed Neural Network for High-Fidelity Radio Environment Mapping
Date Crossref
12/05/2025
Éditeur
IEEE
Type
proceedings-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Iowa State University pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure

Iowa State University.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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