Unmanned-aerial-vehicles (UAVs) are intended to be a vital part of beyond 5G (B5G) and 6G communication networks. UAV-to-ground communications in urban and populated areas are usually exposed to highly variable propagation conditions that can be often characterized by composite fading channels. This paper provides mathematical framework for the performance evaluation of UAV-to-ground communications over double-scattered single-shadowed (DS-SS), and double scattered double shadowed (DS-DS) fading channels. To analyse in details we provide probability density function (PDF), cumulative distribution function (CDF), average fade duration (AFD) and level crossing rate (LCR) of the product of double Nakagami-m (DN) and single inverse Gamma (SIG) random processes (RPs), as well as the product of DN and double inverse Gamma (DIG) RPs. Furthermore, the derived integral-form formulas for the second order (SO) statistical measures are approximated by Laplace integration (LI) and exponential LI in order to provide closed-form expressions. The impact of DS-SS and DS-DS fading types on the SO statistics of UAV-to-ground propagation scenario are thoroughly examined. Moreover, the impact of different values of DS-SS and DS-DS fading severities on the SO statistics are also taken into investigation. Lastly, the proposed UAV-to-ground model is extended to include the SO performance analysis of L-number of UAVs. All the analytical results for the SO statistics are confirmed by Monte-Carlo simulations.

中文翻译：

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具有UAV选择的UAV地面通信复合通道模型的二阶统计量

无人飞行器（UAV）旨在成为超越5G（B5G）和6G通信网络的重要组成部分。城市和人口稠密地区的无人机到地面通信通常会受到高度可变的传播条件的影响，通常可以通过复合衰落信道来表征。本文为评估双散射单影（DS-SS）和双散射双影（DS-DS）衰落信道上的无人机到地面通信的性能提供了数学框架。为了详细分析，我们提供了双中伽米（DN）和单反伽马（SIG）乘积的概率密度函数（PDF），累积分布函数（CDF），平均衰落持续时间（AFD）和电平穿越速率（LCR）。 ）随机过程（RP），以及DN和双反伽马（DIG）RP的乘积。此外，通过拉普拉斯积分（LI）和指数LI来近似推导用于二阶（SO）统计量度的积分形式公式，以提供闭合形式的表达式。彻底检查了DS-SS和DS-DS衰落类型对UAV到地面传播场景的SO统计的影响。此外，还研究了不同值的DS-SS和DS-DS衰落严重度对SO统计量的影响。最后，将提出的无人机对地模型进行扩展，以包括对L数量的无人机的SO性能分析。SO统计数据的所有分析结果均已通过蒙特卡洛模拟得到了证实。彻底检查了DS-SS和DS-DS衰落类型对UAV到地面传播场景的SO统计的影响。此外，还研究了不同值的DS-SS和DS-DS衰落严重度对SO统计量的影响。最后，将提出的无人机对地模型进行扩展，以包括对L数量的无人机的SO性能分析。SO统计数据的所有分析结果均已通过蒙特卡洛模拟得到了证实。彻底检查了DS-SS和DS-DS衰落类型对UAV到地面传播场景的SO统计的影响。此外，还研究了不同值的DS-SS和DS-DS衰落严重度对SO统计量的影响。最后，将提出的无人机对地模型进行扩展，以包括对L数量的无人机的SO性能分析。SO统计数据的所有分析结果均已通过蒙特卡洛模拟得到了证实。