车辆无线通信网络的跨层设计理论及关键技术研究

本申请课题拟结合多载波调制技术和定位系统，研究车辆网络环境中节点高速移动对系统性能的影响，结合安全应用和非安全应用的不同QoS要求，引入协作通信思想和跨层联合优化设计理论，重点研究时变快衰落环境中的多载波调制技术、研究对抗严重多普勒频偏的策略、研究多普勒分集技术、研究可满足高可靠、高实时性要求的安全数据业务的调度策略、研究可满足V2V通信网络拓扑迅速变化要求的组网技术及快速切换技术、研究适合于VANET网络的MAC协议及其关键技术、研究物理层与MAC层的跨层优化等关键技术，最终提出一个主要包括物理层和MAC协议的，适合于高速车辆无线通信系统的可行性架构建议。研究成果不仅可用于高速车辆通信，还可为未来高速无线移动通信系统的设计提供理论基础和参考。研究成果将在该领域能达到国际先进水平。

近年来，智能交通技术蓬勃发展，高品质安全的车辆无线网络需要庞大。在此背景下，课题主要致力于开展车辆无线通信网络物理层、MAC层和路由层关键技术及跨层设计技术的研究。主要研究成果包括：分析了多普勒频移对车载通信系统性能的影响，提出了基于导频辅助信道估计的多普勒分集技术；全面比较分析FMT与OFDM多载波技术，并提出了一种线性插值p-weighted降噪算法；分析研究了影响车载无线通信网络中MAC层系统吞吐量的主要因素；针对频谱移动性的挑战提出了一种新的适用于分布式认知无线电网络单收发设备的多信道mac协议；提出了一种改进的脉冲型短导频类MAC协议XY-MAC；研究了基于位置信息的路由选择协议及切换算法，并提出了基于QoS保障的安全信息广播机制及基于辅助转发中心的改进型路由算法；研究了认知车载系统的资源分配与共享技术，提出了一种可提高系统链路质量、资源利用率以及用户接入公平性等性能指标的分配与共享算法，并联合物理层进行跨层设计与优化。最后，基于上述研究成果，项目搭建了基于IEEE 802.11P和FPGA的车辆通信原型机。在该基金项目的资助下，共在国内外重要学术期刊和学术会议上发表学术论文52篇，其中SCI、EI分别收录7和41篇；已提交发明专利申请13项，指导完成博士学位毕业论文共8篇，硕士学位毕业论文共14篇。