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近年来,随着智慧城市和物联网技术不断进步,作为社会发展基础的道路交通联网研究也受到广泛关注,在此背景下,世界各地研究人员对车联网的研究正逐年增多,针对车联网通信协议的研究也日趋完善。车联网是指在一定的通信协议的规范下,完成车与人、车与车、车与路侧单元之间信息交换的网络,而通信协议就是车联网中各方完成信息交换所必须遵守的规则。目前,由IEEE组织制定的WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment)协议是世界范围内研究和应用的最主要车联网通信协议,该协议由IEEE 802.11p与IEEE 1609协议族组成,主要功能是制定车联网通信规则,实现信息在车联网高速环境下传输的目的。本文针对车联网WAVE协议安全类信息传输效率低和频谱利用率低的问题,引入认知无线电技术研究了结合优先级与时隙分配的认知车联网MAC协议、基于频段切换的认知车联网MAC协议以及基于双门限能量检测的认知车联网协作频谱感知方法。首先,为了解决车联网WAVE MAC协议存在的用户信息优先级划分不明确及采用固定时隙分配导致安全类信息传递效率低的问题,本文提出了结合优先级与时隙分配的认知车联网MAC协议(CR-WAVE MAC)。该协议首先使用增强型分布式信道接入(EDCA)参数调节策略,引入业务类型和用户数作为EDCA参数调节标准,划分用户信息优先级,然后使用认知无线电频谱感知和分配技术根据信息优先级高低进行动态时隙分配,达到增加安全类信息传输效率的目的。仿真实验结果证明本文提出的车联网CR-WAVE MAC协议提高了道路安全类信息的传输投递率和吞吐量,降低了传输时延。其次,为了增加安全类信息的传输机会,本文提出了基于频段切换的认知车联网MAC协议。该协议使用认知无线电技术评估DSRC授权频段以及ISM和UNII-3非授权频段信道状态,通过动态信道分配机制在授权频段满载时将车联网非安全类信息切换到ISM或UNII-3频段内信道传输,提高了安全类信息的传输介质访问优先级,从而提高了安全类信息的传输质量。仿真实验结果表明本文提出的车联网SS-WAVE MAC协议通过频段切换提高了道路安全类信息的传输效率。最后,为了提高车联网WAVE协议的频谱利用率,本文提出了车联网环境下基于双门限能量检测的频谱感知方法。该方法在单门限能量检测法的基础上引入网络覆盖范围内车辆节点数,在本地判决阶段进行双门限能量检测。同时该方法还设置双门限“不判决”区域,阻止受到噪声干扰的用户上传本地判决结果影响频谱感知成功率,从而提高频谱利用率。仿真实验结果证明本文提出的频谱感知方法可以在不同车辆密度、信噪比条件下提高频谱检测概率。