车联网是智能交通系统的重要组成部分,能够实现车辆间、车辆与行人、车辆与基础设施间各类信息的交互,从而预知潜在危险情况,提升城市交通安全。其中,基于现有蜂窝移动通信的蜂窝车联网(Cellular Vehicle to Everything,C-V2X),作为重要的车联网候选技术之一,其系统性能研究对于车联网的理论发展与实际系统部署都具有重要的指导意义,已成为业界关注的焦点。为此,本文围绕C-V2X的系统性能进行了分析研究。本文首先根据目前标准化协议的相关内容,对C-V2X系统级仿真平台进行了设计与实现;之后,基于所搭建系统级仿真平台给出了 C-V2X相应的系统级仿真评估结果;最后,在仿真结果的基础上提出了性能提升方案。主要的研究工作和创新包括:1.结合3GPP中NR-V2X的相关协议标准,设计与搭建了 C-V2X系统级仿真平台。其中,针对安全相关的基础业务,搭建了基于PC5接口的车车直接通信(V2V)平台,实现了 V2V通信中发送、接收、解调等功能及各类资源选择算法。同时,针对先进V2X应用,搭建了基于Uu接口的车辆与基站通信(V2N)平台,实现了基站动态资源分配,天线阵列建模及链路自适应等功能。2.基于所搭建的系统级仿真平台,对C-V2X系统性能进行了仿真评估。首先,从车辆密度和业务负载两方面对V2V通信系统的可靠性进行研究。结果表明,在高速场景中不同业务负载条件下均可达到目标可靠性要求,而在城区场景中高业务负载会导致可靠性下降,需进一步对资源调度算法进行研究。之后,对V2N通信系统的传输容量和覆盖性能进行研究。仿真结果表明,采用毫米波通信技术可使系统传输容量提升9～10倍,在城区和高速场景下有效覆盖范围分别可达到240米和2000米左右。3.针对V2V通信系统中传统资源调度算法主要针对周期性业务设计,在高业务负载场景中难以满足系统可靠性的问题,本文提出一种基于分簇的车车资源调度算法。首先,通过指定簇头和资源池预配置的方式,为V2V通信中车辆用户进行分簇及资源划分,减少簇间资源碰撞;之后通过设计簇内车辆资源预留机制的方式,实现簇成员自主地选择资源,缓解簇内资源碰撞问题。仿真结果显示,相比于传统V2V调度算法,本文提出的算法可满足非周期业务传输的性能要求,同时可有效地提升系统可靠性。本文通过系统级仿真平台,对C-V2X的系统性能进行了仿真研究并提出性能提升方案,研究结果不仅为C-V2X的理论研究奠定了基础,也为C-V2X的部署应用提供技术参考。