Mounting compact and lightweight base stations on unmanned aerial vehicles (UAVs) is a cost-effective and flexible solution to provide seamless coverage on the existing terrestrial networks. While the coverage probability in UAV-assisted cellular networks has been widely investigated, it provides only the first-order statistic of signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR). In this paper, to analyze high-order statistics of SINR and characterize the disparity among individual links, we provide a meta distribution (MD)-based analytical framework for UAV-assisted cellular networks, in which the probabilistic line-of-sight channel and realistic antenna pattern are taken into account for air-to-ground transmissions. To accurately characterize the interference from UAVs, we relax the widely applied uniform off-boresight angle (OBA) assumption and derive the exact distribution of OBA. Using stochastic geometry, for both steerable and vertical antenna scenarios, we obtain mathematical expressions for the moments of condition success probability, the SINR MD, and the mean local delay. Moreover, we study the asymptotic behavior of the moments as network density approaches infinity. Numerical results validate the tightness of the theoretical results and show that the uniform OBA assumption underestimates the network performance, especially in the regime of moderate altitude of UAV. We also show that when UAVs are equipped with steerable antennas, the network coverage and user fairness can be optimized simultaneously by carefully adjusting the UAV parameters.


翻译:在无人驾驶航空器(无人驾驶航空器)上,架设紧凑和轻重基站是一个具有成本效益和灵活性的双重分析框架,可以对现有地面网络进行无缝覆盖。虽然对无人驾驶航空器协助的蜂窝网络的覆盖概率进行了广泛调查,但仅提供了信号对干涉+噪声比率的第一阶统计(SINR)。在本文中,我们分析SINR的高度统计并区分个人连接之间的差异,为无人驾驶航空器协助的蜂窝网络提供一个基于元分布(MD)的分析框架,其中对空对地传输的准确度考虑视线参数和现实天线模式的公平性。为准确描述无人驾驶航空器干扰的概率,我们放松广泛应用的统一离线对干涉角度假设(OBA)的假设,并得出OBA的精确分布。在可控和垂直天线的情景假设中,我们获得条件成功概率、SINRMD和局部平均延迟的数学表达。此外,我们研究当UNRRRMD(U)的稳妥度表现时,当UAV(UAVI)的用户密度和机尾(尤其是OAVADI)的高度)的假设接近轨道,我们还要验证了网络的网络的准确性结果。

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