物联网（Internet of Things,Io T）的主要愿景是为现实生活中的物理对象配备计算和通信能力,以便它们能够为了社会利益相互作用。作为物联网的关键成员之一,车联网（Internet of Vehicles,Io V）在通信技术方面取得了长足的进步。现在,车辆可以与其他车辆和路边基础设施轻松交换安全、效率、信息娱乐和舒适相关信息。在车联网信息交互过程中,路边设施大部分是各种类型的传感器,其上传到车辆的监测数据包长较短且不固定,不同业务类型下,可以达到几个字节到几百字节。在信息交换过程中,对于安全警示类的信息需要达到高可靠低时延的需求,然而现有的无线通信系统主要的设计目标是传输的有效性,并不能满足物联网的传输要求。因此亟需开展针对短包通信相关性能的优化。为了满足传感器上传到车辆数据的有效性和准确性,本文提出了面向短包通信的性能优化以及进行相关优化方法的硬件实现。首先,本文构建了在物联网上行链路的系统模型。在模型中,路边传感器上传短包数据,同时包含其他传感器的干扰。在模型的基础上,对短包数据的帧结构进行设计,在满足传输总时延需求的基础上,对传统5G NR系统的帧结构进行更改以增加传输效率。其次,本文针对系统传输可靠性进行分析,对于传统的信道估计算法进行性能提升,在面对复杂信道的同时保证可靠性需求。对于传统信道估计方式,包括最小二乘法（Least Square,LS）和最小均方误差法（Minimum Mean Square Error,MMSE）在短包通信的场景下由于包长较短导频数量较少导致信道估计误差增大可靠性降低。本文利用传输数据作为虚拟导频与传统导频进行联合信道估计以提升信道估计的性能。再次,由于路边传感器的供电方式大部分为电池供电,因此需要对发射功率进行一定程度的限制避免能量消耗过度。本文在满足可靠性以及时延的需求下对短包数据的传输进行能量效率的优化,通过合理有效的分配发射功率,一方面能够有效的传输数据,另一方面可以节省能量消耗。最后,本文对所提出的信道估计优化方法进行FPGA硬件实现,主要包括发射端与接收端两部分。发射端针对提出的帧结构以及编码、调制等进行实现,接收端主要负责解码、信道估计优化算法等的实现。