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车路协同系统中多频段通信融合技术研究1

车路协同系统中多频段通信融合技术研究

摘要

车路协同系统作为智能交通体系的核心组成部分，其通信技术的可靠性和实时性

直接关系到交通安全与效率。本文系统研究了车路协同系统中多频段通信融合技术，通

过分析现有通信技术的局限性与互补性，提出了基于5G、CV2X和DSRC等多频段融

合的通信架构。研究采用理论分析与仿真验证相结合的方法，建立了多频段通信性能评

估模型，设计了自适应频段选择算法和异构网络无缝切换机制。实验结果表明，该融合

技术方案在复杂交通环境下可将通信可靠性提升35%以上，时延降低至10ms以内，为

车路协同系统的实际部署提供了技术支撑。本研究对推动智能交通基础设施建设、提升

自动驾驶安全性具有重要意义。

引言与背景

1.1研究背景与意义

随着城市化进程加速和汽车保有量持续增长，交通拥堵、事故频发等问题日益突

出。根据交通运输部发布的《中国智能交通行业发展报告》，2022年全国城市主干道平

均拥堵指数达到1.68，交通事故造成的经济损失超过2000亿元。车路协同系统(V2X)

通过实现车与车(V2V)、车与路(V2I)、车与人(V2P)及车与云(V2N)的全方位通信，

为解决上述问题提供了有效途径。

多频段通信融合技术是车路协同系统的关键支撑。单一频段通信难以满足复杂交

通场景下的多样化需求：高频段(如毫米波)虽能提供大带宽，但传输距离受限；低频

段覆盖范围广，但带宽不足。研究多频段通信融合技术，能够充分发挥不同频段的互补

优势，构建高可靠、低时延、大容量的车路协同通信网络，对提升自动驾驶安全等级、

优化交通管理效率具有重要战略意义。

1.2国内外研究现状

在国际上，美国、欧盟、日本等发达国家和地区已开展多频段车路协同通信研究。美

国联邦通信委员会(FCC)于2020年批准了5.9GHz频段的共享使用方案，允许CV2X

与DSRC技术共存。欧盟的5GPPP项目推出了”5GMoNArch”计划，重点研究多频段

协同通信架构。日本总务省则推动了”车联网多频段利用实证试验”，验证了700MHz、

3.5GHz和28GHz频段的融合应用效果。

国内研究方面，华为、大唐电信等企业在CV2X技术上取得突破，中国移动完成了

全球首个5G车路协同示范区建设。清华大学、同济大学等高校在多频段资源分配算法

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方面发表了多篇高水平论文。然而，现有研究多集中于单一频段优化或简单频段切换，

缺乏系统性的多频段融合架构设计和性能评估方法，亟需开展深入研究。

1.3研究内容与目标

本研究将围绕车路协同系统中多频段通信融合的关键科学问题展开，主要研究内

容包括：多频段信道特性建模、异构网络协同机制设计、自适应频段选择算法开发、融

合通信性能评估体系构建等。研究目标包括：建立覆盖300MHz28GHz的多频段车路信

道模型；设计支持无缝切换的多频段融合通信架构；开发基于深度学习的频段智能选择

算法；构建符合实际交通场景的仿真验证平台。

通过上述研究，预期实现车路协同通信可靠性提升30%以上、时延降低至10ms以

内的技术指标，为智能交通系统建设提供理论依据和技术支撑。

研究概述

2.1研究范畴界定

本研究聚焦于车路协同系统中多频段通信融合技术，重点涵盖以下范畴：频段范

围包括Sub6GHz(700MHz6GHz)和毫米波(24GHz28GHz)；通信技术包括5GNRV2X、

LTEV2X和DSRC；应用场景包括城市道路、高速公路和交叉路口等典型交通环境；性

能指标包括时延、可靠性、吞吐量和切换成功率等。

研究不涉及具体硬件设备开发，而是侧重于系统架构设计、算法开发和性能评估。

同时，研究将充分考虑不同频段的电磁兼容性、干扰协调和频谱效率等关键问题，确保

技术方案的可行性和实用性。

2.2核心问题识别

通过文献调研和实地调研，本研究识别出多频段通信融合面临的四大核心问题：一

是异构网络间的无缝切换难题，现有切换机制时延较大，难以满足高速移动场景需求；

二是多频段资源动态分配效率不高，传统静态分配方式无法适应交通流量的时空变化；

三是跨频段干扰抑制技术不足