在多制式无线网络中,具有多种模式的网络终端可以同时接入多种不同制式的无线网络,同时利用多种无线网络的资源进行通信,从而获得更大的传输带宽和速率。一方面,多模终端可以根据其请求业务服务质量的需要或其用户偏好,灵活地接入更合适的无线网络,确保终端在移动过程中的服务质量需求。另一方面,网络的运营商可以通过对各种无线接入网络进行协同管理,提高网络中的无线资源利用率。本文从系统方案和决策算法的角度出发,以提高无线资源使用效率为目的,研究了多制式无线网络中的资源分配问题,并分析了这些问题在光无线通信与无线射频多制式无线网络中的解决策略。其主要研究内容和成果简述如下:(1)多制式异构无线网络中终端的网络选择不仅会影响自己的吞吐量、能量效率和传输时延等网络性能,还会影响到其他终端的性能。除此之外,终端的网络选择往往会导致一个组合优化问题,通常情况下为NP难。本章首先建立了一个符合马尔科夫特性的网络状态转移模型,并提出了一个只依赖于局部信息的马尔科夫状态转移概率。通过所设计的转移概率,网络可以朝着最优的网络拓扑进行跳转。初此之外,还提出了一个拉格朗日对偶加松弛的策略来解决网络之间的资源分配问题。最终提出了能量效率最大化的联合拓扑建立和资源分配算法可实现整个网络的能量效率最大化。(2)研究了动态多制式无线网络中能量效率最大化的自适应流分裂问题。首先,提出了一个转换方法将长期能量效率最大化转化成了每个时隙上的凸优化问题,并且给出了一个动态的流分裂算法来应对时变的无线信道。随后,设计了一个平均连续时间动态系统来描述动态的流分裂迭代算法,并且定义流分裂迭代算法和平均连续时间动态系统均衡点之间的差值为跟踪误差。提出了“移动惯性”模型来描述迭代算法的移动趋势,并作为一个补偿项来抵消流分裂迭代算法的跟踪误差。设计了一个虚拟随机动态系统来刻画自适应补偿的流分裂迭代算法和均衡点之间的跟踪误差。最后,通过使这个虚拟随机动态系统稳定,得到了自适应补偿流分裂迭代算法能够无差错地跟踪上均衡点的充分条件。(3)研究动态时变多制式无线网络中的联合流分裂和资源分配问题。首先,提出了一个分层的算法架构将联合流分裂和资源分配问题分解为两个子问题,即与传输层相对应的流分裂子问题和与物理层相对应的功率分配子问题。随后,提出了分别和两个子问题相对应的低复杂度分布式算法。设计了一个平均连续时间动态系统来分析分布式算法和系统均衡点之间的跟踪误差。随后提出了一个自适应补偿的联合流分裂和资源分配算法。最终,证明得到自适应补偿联合流分裂和功率分配算法能够实现网络效用和传输时延之间的一个性能折中关系,即网络时延随着控制参数V的增加而呈现线性增加;相反,网络效用会按照1/V的速率增加。(4)本文研究了RF和VLC构成的多制式无线网络中的网络选择和资源分配问题。为了适应不同时间尺度的网络状态和随机数据到达,设计了一个在线的两个时间尺度的自适应资源优化架构。在资源优化架构中,终端只需要在大时间尺度上进行一些简单的对比操作就能够得出其最优的网络选择策略。然后,为VLC的联合传输调度和功率控制设计了一个大时间尺度上的低复杂度算法。在小时间尺度上,开发了一个能够得到RF联合资源块和功率分配问题最优解的快速收敛算法。最终,验证了自适应资源优化架构能够实现网络功率开销和传输时延之间的一个性能折中。