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基于matlab的V2X通信仿真设计与实现文献综述

 2020-04-14 15:28:55  

1.目的及意义

人们对道路交通安全问题的关注度持续上升,使得车载自组网络(VANET, vehicular ad hoc network)的研究成为当前学术界和工业界研究领域的热点课题。VANET 的本质是在车辆与车辆之间、车辆与路边设施之间实现单跳或者多跳的无线通信,并能够自组织地建立起一个临时的无线网络通信环境,通信内容包括交通事故地理位置信息、车辆移动速度信息、车辆故障预警信息、道路拥塞状况信息以及其他应用信息等。 VANET 网络技术是在道路上动态地构建出一个自组织、易部署、费用低、开放的无线通信网络,及时有效地将事故、路况等警示信息在同一路段行驶的车辆之间传递,降低二次事故的发生,从而减少交通事故的危害,其进展性研究成果的实用价值是非常大的。可预测 VANET 技术成熟后, 因其对行车便利性与安全性的改善, 短期内将成为机动车的标准配备, 市场与经济效益看好。

本次课题研究使用matlab完成基于IEEE 802.11p的V2X通信仿真设计与实现。车连接到一切(V2X)的本质就是通过提供实时的,可靠程度高并且可操作的信息流来重新定义交通,进而提高效率安全和环保。V2X被称为协作式ITS(C-ITS),它在未来的高效,安全和环保的交通情况中占有非常重要的地位,将推进智慧交通和自动驾驶技术的进步和发展。

首先,美国交通部在《智能交通系统战略研究计划:2010-2014》中,首次提出了“车联网”构想。其目标是利用无线通信建立一个全国性、多模式的地面交通系统,形成一个车辆、道路基础设施、乘客便携式设备之间相互连接的交通环境,最大程度地保障交通运输的安全性、灵活性和环境友好性。其次,日本车辆信息通信系统(VICS)是从各地警察和道路管理部门收集道路拥堵情况、道路信息及路线、停车场空位、交通事故等实时交通信息,并通过道路电波装置发送至经过的车辆。再次,欧洲正在全面应用开发远程信息处理技术(Telematics),在全欧洲建立交通专用无线通信网,并以此为基础开展交通管理、导航和电子收费等相关应用。

近年来,我国在物联网技术发展和研究方面取得了一定的突破,在智能计算以及传感器网络通信等方面相关技术标准的研究取得进展,成为国际标准化组织(ISO)传感器网络标准工作组(WG7)的主导国之一。这些方面的技术成果将成为车联网技术发展的重要基础。2010年,科技部现代交通技术领域发布了与车联网相关的主题项目,目的是形成我国道路交通主动安全保障的核心技术体系。2011年,在“十二五”国家科技计划交通领域中,车联网技术作为汽车共性技术得到继续支持。中国车联网的发展历程,主要包括以下事件:

标准化方面:2014年起,大唐和华为等联合牵头完成“基于TD-LTE的车辆安全短程通信技术研究”,“基于LTE车联网无线通信技术总体技术要求”行标制订,无线接入网“基于LTE的V2X可行性研究”等。

应用示范方面:2015年4月,第十四届亚太智能交通论坛上,华为携手上汽集团和同济大学展示了首个基站参与的LTE-V车联网应用;同年6月,华为携手沃达丰,与捷豹路虎在英国共同进行LTE-V路测演示;在G20峰会期间华为联合浙江移动,阿里巴巴,上汽和同济大学等产业链合作伙伴打造面向5G的LTE-V实验孵化基地。

测试建设方面:2016年6月7日,中国首个“国家智能网联汽车(上海)试点示范区”封闭测试区在上海嘉定正式开园,目前可为自动驾驶和V2X网联汽车提供近30种场景的测试验证。

2015年5月国务院公布《中国制造2025》,多次提到智能汽车发展目标,2017年6月,在工信部指导下,成立了中国智能网联汽车产业创新联盟。这些举措都必将推动中国车联网技术领域更快更好地发展。


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2. 研究的基本内容与方案

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本次课题要完成的主要内容为:(1)使用matlab仿真并完成正交频分复用(OFDM)的物理层仿真。(2)使用matlab实现52个子载波可支持正交振幅调变(QAM)、相位移键调变(PSK)等调变技术,同时搭配向前错误校正技术(FEC)。最终的目标是使用matlab完成基于IEEE 802.11p的V2X通信仿真设计与实现。802.11p物理层架构与802.11a大致相同,采用正交多频分工(OFDM)调变技术,且52个子载波可支持正交振幅调变(QAM),相位移键调变(PSK)等调变技术,同时搭配向前错误校正技术(FEC),减少信息重新传输所发生的延迟情况,能够应用在高速移动下信息传递的实时性。

(OFDM)是一种多载波调制(MCM)技术,它将串行高速信息数据流变换成为若干路并行低速数据流,每路低速数据被调制在彼此正交的子载波上,然后所有子载波叠加在一起构成发送信号。和传统的单载波系统相比,(OFDM)系统的各子载波信道频谱相互重叠,因此具有较高的频谱利用率,其频谱效率比单载波高出近一倍。

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