跨层设计思想是下一代无线通信系统的一项关键的理论创新,该方法打破了传统的分层设计思想,将原来被割裂的网络各层作为统一的整体进行设计、分析、优化和控制,同时充分利用物理层、MAC层以及其它各层之间强烈的相关性信息,进行无线网络协议性能的整体优化。本论文以跨层设计的思想为主线,研究了下一代无线通信网络的不同标准的系统跨层设计MAC协议的若干关键问题,并且通过理论和计算机仿真验证了跨层设计在吞吐量、丢包率和平均延时等参数相对于传统分层设计在性能上的显著优势。本论文的研究成果为下一代无线通信网络提供了可参考的跨层优化策略,而且还有助于为下一代无线通信系统的标准化提供参考。 在本论文中,我们将跨层设计、非线性优化和资源动态分配作为主要的研究对象,通过建立包含各层参数的统一数学模型,使用非线性优化这个数学工具,将跨层设计和资源的动态分配有机的结合起来,从而达到提高网络性能的目的。