随着热点地区的增多以及多媒体应用的推动,无线通信系统向着宽带高速的方向演进。新一代无线通信网络高吞吐率的需求对媒体接入控制层(Media Access Control, MAC)和物理层(Physical layer, PHY)提出了挑战,同时也让高速跨层通信成为重要的研究课题。本文主要来源课题是国家科技重大专项——“超高速无线局域网无线接口关键技术研究与验证”。该项目对新一代无线局域网接口关键技术进行研究和硬件平台验证。本文主要研究高速、超高速无线通信系统中MAC-PHY跨层接口的设计、实现及其跨层联合应用。首先介绍了高速无线通信试验系统的协议及实现平台架构。然后基于此系统,本文提出了一种基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)和PCIe (Peripheral Component Interconnect Express)总线的新型MAC-PHY高速跨层接口协议,并进行了仿真和硬件平台实现。测试结果证实本文提出的架构可以支持高达2.50Gbps的峰值数据速率以及1.21Gbps的系统吞吐量,取得预期性能,能满足下一代无线通信系统的高速、实时传输需求。最后基于本文提出的MAC-PHY接口(MAC-PHY Interface, MPI)协议,结合跨层设计思想,研究了自适应调制编码(Adaptive Modulation and Coding, AMC)技术并设计了硬件实现解决方案。此外,联合MPI,对现有的低密度校验码(Low-Density Parity-Check Codes, LDPC)高速译码器进行了优化,制定了MAC-PHY跨层联合优化设计方案。