随着5G移动通信业务的逐渐形成和自动驾驶（Self-driving）应用场景的不断发展,基于车载终端OBUs（On Board Units）与路侧基站RBS（Roadside Base Station）的陆地蜂窝移动通信系统,其有限频展的带宽资源与快速时变的网络拓扑,限制着多车联节点间高比特率数据和实时交通安全信标的交互需求。当前,融合着802.11p无线接入协议的专用短程通信技术DSRC（Dedicated Short Range Communication）、兼备蜂窝组网越区切换功能的城市道路新型车联网络IoV（Internet of Vehicles）,其主流技术是建立在面向公众应用的基于4G-LTEA或5G-NRS（5G-New Radio System）技术的面状蜂窝C-V2X（Cellular Vehicle to Everything）通信系统上的。然而,在复杂场景的智能交通系统ITS（Intelligent Transportation Systems）中,一方面,由于频谱资源受限和蜂窝小区不能随意分裂等诸多原因,C-V2X系统的通信容量难以持续提升以满足密集的多媒体数据交互需求;另一方面,当OBU节点数量增大、行驶速度变化随机性加强的时候,高频率广播与传播重要的交通安全信标,亦容易形成较长的交互时延与较低的数据传送率PDR（Packet Delivery Rate）。鉴于传统面状蜂窝C-V2X通信系统具有受限频谱带宽、多用户同抢业务信道时隙易发生拥塞、以及典型道路信号覆盖呈现线形等诸多特征,以提升与优化城市快速路段中IoV网络的数据交互性能为目标,本文提出并阐述一种运用带状蜂窝拓扑结构与动态协同控制多种链路资源的新型C-V2X通信系统。基于该系统运行的基本理论,包含着相互关联与递进的四个部分,分别为:V2V/V2B协同方式的新型带宽分配策略与改进时隙结构的新型传输协议,基于短时交通流信道估计模型的自适应调制编码方法AMC（Adaptive Modulation and Coding）,自适应链路参数ALP（Adaptive Link Parameter）的改进型算法与信标广播的链路调整及功率控制方法,以及计算运动相关时间与预测自适应交通信标ATB（Adaptive Traffic Beacons）的CO-HCCA数据接入协议。在研究这些策略、协议以及方法的过程中,详细阐述其算法仿真评估和数据性能分析。全文主要研究内容及创新性工作如下:1)C-V2X带状拓扑结构的车联无线通信系统是我们的主要研究对象,论文在理论上提出与论证该系统下V2V/V2B协同工作方式的新型带宽资源分配策略;进而在路侧带状强化因子作用下,阐述与分析一种简化时隙分配方法的IoV网络数据传输协议;并且由此提升相应高比特率数据业务（重点是交通安全类信标数据）的传播质量与交互性能。区别于各向同性的传统面状蜂窝无线网络模型,首先引入基站信号带状覆盖的蜂窝组网理论,采用Linux操作系统下的NS3网络计算平台,搭建多基站级联的新型IoV网络通信仿真模型;接着融入DSRC协议中的V2V（Vehicle to Vehicle）直联方式,分析与评估协同控制带宽资源分配策略下的信道平均带宽利用率SABUE、通信信道容量要求CRCC、数据交互时延以及PDR等重要性能指标;然后考察符合泊松随机过程的OBU位置、运动速度、越区时间等动态参数具有可预测的特点,在常用的瑞利、Expended-3、以及Naka-m等多类别城市路段的衰落信道环境中,结合带状强化因子的作用进行网络建模与指标计算,从而评估这种优化带宽分配与时隙结构的IoV网络传输协议的可行性。2)在当前5G-IoV网络中,每个RBS信号覆盖范围内OBUs之间的网络拓扑,需要结合车载节点动态行驶特征,进行实时链路的信道质量估计。论文引入交通运输领域的短时交通流预测模型,对C-V2X系统实时信道衰落特性进行计算评估,进而调整相应的数字调制方式与信号传播速率等技术参数,在有益于降低交互时延的同时,提升网络吞吐量。针对车联服务中最重要的预防式主动安全应用类信标数据,基于SUMO交通开源模拟器和OMNET++公用网络仿真平台,研究建立可预测短时交通流信道估计模型CEM-BPTF（Channel Estimation Model Based on Predictable Traffic Flow）。对于预测信道过程后调控的AMC调制方式,进行链路质量评估的公式推导与理论分析;继而采用Matlab计算软件配置Hiper LAN/2的物理层信道模型,进行多种设定下的收发信标仿真与计算数据评估。评估结果验证了这项研究能够为不同质量要求的安全信标动态选择合适的调制编码方式和信号传播速率,在相应的数据传输与交互中,有助于提升带状C-V2X系统的抗衰落功能。3)支撑智能交通与自主驾驶的IoV安全类重要消息交互,最有效的方法是在OBUs之间不断广播安全信标来实现传播。通过分析和处理这些数据,及时将预警信息发送给相关OBU并执行相应操作。研究同样采用SUMO交通模拟器中的新型Veins车联框架,建立带状拓扑结构的C-V2X信标广播模型,提出与评估对应系统链路层中改进自适应链路参数ALP的预测算法,并且测试其作用于安全信标实时广播过程的通信性能指标。ALP参数的自适应改变与信号发送功率的协同控制,能够调整被占用子信道的有效通信距离和合适广播频率,进而降低高密度OBUs信标广播与数据交互时的信道同抢冲突。与论文中预期的理论分析相验证,OMNET++网络平台上建立的带状信标广播模型的仿真结果表明:改进型的ALP预测算法对于动态V2X信道有较好适应力;在链路空闲或拥塞时的及时性、PDR、SABUE等核心通信性能指标均有所提升;并且通过调整广播频率与发送功率的流程,有助于有效控制安全类信标高吞吐量广播情况下的网络拥塞率。4)侧重于评价交通安全信标的交互优先级与防拥塞等级,是ATB算法区别于上述ALP算法的关键。一方面,鉴于城市快速路段交通拓扑变化时OBUs的多普勒频移衰落特性,论文把计算获得实时发送信标的相关时间值,作为动态衡量信道质量的重要拥塞控制等级参数,提出与研究一种新型R-ATB（Relevant-time based ATB）算法的信道质量评估方法以提高传统算法的计算性能,进而提升链路质量预测与通信信道部署的及时性。另一方面,基于R-ATB算法的预测过程,融合支持电信级蜂窝C-V2X移动通信NO.7信令控制系统的技术理论,对于IoV网络链路层的通用自适应信道接入控制HCCA（Hybrid Coordination Function Controlled Channel Access）协议,在不同周期的传播时隙内,采用固定编号与动态分段的算法策略,创新的提出预防CADI（Channel Access Demand Information）信令消息拥塞的CO-HCCA信道接入控制协议。并且,同样通过相应网络平台中带状结构C-V2X系统的建模计算与对比分析,验证该研究内容的理论可行性与指标有效性。