为了提高频谱效率、支持多业务的高速数据的传输,人们公认必将采用两种关键技术:一是正交频分复用(OFDM),二是多入多出(MIMO)。无线资源的综合利用是未来移动通信的重要支撑技术,对提高系统频谱效率、保证用户服务质量(QoS)起着至关重要的作用。在基于MIMO OFDM的未来移动通信系统中,可用的无线资源从一维空间扩大到多维空间,从一收一发的可变速率、可变调制、可变功率、可变系统带宽,到多发多收下的可变天线数目、天线的联合使用方式,再到结合媒体接入控制(MAC)层和物理层的交叉层资源调度,使得无线资源管理变得非常复杂。本文在分析MIMO OFDM系统模型和改进无线局域网MAC协议的基础上,研究了结合物理层与MAC层的MIMO OFDM系统交叉层无线资源管理技术。主要工作概括如下:1.研究了IEEE 802.11无线局域网(WLAN)及其QoS增强MAC协议,提出了一种基于时延的退避算法,使竞争窗口(CW)随着不同业务需求和当前时延动态变化,因而可在保证高优先级用户QoS(时延和吞吐量)的前提下,避免低优先级用户饥饿的问题。2.研究了OFDM系统中的物理层功率分配和比特加载技术,在比例公平算法的基础上,根据不同业务的QoS需求,提出了结合MAC层与物理层的多用户OFDM系统交叉层无线资源管理算法。该算法不仅考虑了用户信道状态信息,而且考虑了业务优先级及其QoS特性。此外还提出了使用容量区域估计可接入用户数的接入控制算法。通过对各用户带宽、时延等特性的分析与仿真表明,所提算法能够保证用户所需的QoS。3.研究了MIMO系统中的物理层功率分配和比特加载技术。在块对角算法的基础上,针对块对角算法用户数不能大于基站发送天线数的限制,提出一种空域和时域相结合的无线资源管理算法。算法结合空域的多用户天线选择和时域上的时隙分配,把资源管理扩展到空时二维,使得各用户带宽、时延等QoS需求在某个给定大小的周期内得到有效保证。4.在充分研究OFDM和MIMO系统资源分配算法的基础上,研究了空间相关性对MIMO系统的影响,给出了一种MIMO OFDM系统中的空-时-频三维资源分配算法,其中通过频域分离可能存在空间高度相关的用户,为他们分配不同子载波来避免空间多用户干扰;同时还根据用户请求带宽进行空域天线选择和频域子载波分配。此外,在时域采用速率补偿机制,提高吞吐量,并保证用户间的公平性。这种补偿机制的原理是:当某个或某几个用户的信道质量过差时,将其带宽暂时分配给其他用户使用,以便提高总的频谱效率,而当这些信道质量变好时,则给予速率补偿,以满足其带宽需求。