中继协作通信技术可用于增强通信链路的可靠性、连通性,扩大覆盖范围,实现空间分集。将中继协作通信技术应用于车载系统中可提高交通效率,提升交通安全指数。然而由于车辆的高移动性,车载通信网络的拓扑结构快速变化。采用分簇算法将整个网络划分为多个车辆组子网,有利于系统对快速变化的拓扑结构作出反应,提高通信稳定性和可靠性。资源配置策略在很大程度上决定协作车载通信系统性能的提升,功率控制是资源配置的重要内容,其能够减少车载设备能量的消耗和车载节点间的相互干扰。基于上述考虑,论文研究的主要内容如下:第一,概述协作车载通信系统中的基础理论,包括车载通信网络架构、车辆分簇算法、非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)技术以及协作通信基础。第二,针对城市交叉口处的车辆拥堵场景,提出了优化的k-means分簇算法和簇头车辆(Clustering Head Vehicle,CHV)之间的功率控制方案。分簇算法可以根据车辆密度参数快速地选出CHV,通过CHV之间的协作通信来缓解拥堵并稳固网络拓扑。此外,采用增量混合译码放大协作转发策略,在系统中断概率的约束下最小化所有CHV的传输功率,以实现车间绿色通信。数值分析结果表明:优化的分簇算法所选出的CHV均处于车辆密度较高且接近集群中心的位置;所采用的协作转发策略和功率控制方案能够显著降低CHV的总功耗。第三,为了使分簇算法更适用于实际的城市道路交通,针对微观交通流模型中的车辆跟驰场景,提出了一种动态更新车辆集群的分簇算法。该算法利用跟车距离和相邻车辆的速度差来调整群集大小。此外,为了提高协作车载通信系统的吞吐量并保证CHV之间的公平性,采用协作NOMA技术提出了基站与CHV之间下行链路的功率控制方案。该方案通过调整功率分配系数,在基站给定的总发射功率下最大化CHV中的最小可实现速率。数值分析结果表明:该分簇算法可以选出在车辆的相对速度和传输功率之间实现最佳权衡的CHV;在基站总发射功率相同的条件下,与传统NOMA和固定NOMA相比,所提出的协作NOMA功率控制方案能够显著提高CHV的最小可实现速率。