随着无线移动通信的发展,用户不断增长的业务服务质量需求(QoS)与有限频谱资源之间的矛盾变得愈加突出。为了解决这一矛盾,必须从无线网络的各个层面入手。跨层调度和资源分配将跨层优化设计的思想与传统OFDM物理层的资源分配算法相结合来能够提高系统整体性能,有利于保证用户对不同类型多媒体业务的服务质量要求,在未来无线通信系统中受到广泛关注。本文对多用户OFDM系统中的跨层调度和资源分配进行了研究。首先介绍了课题的相关理论,包括OFDM技术的原理、多用户OFDM系统模型、经典的调度算法和物理层资源分配算法等,分析研究了动态资源分配中的速率自适应问题模型和边值自适应问题模型及其经典解。其次,针对多用户OFDM系统中总功率受限、不同用户具有不同QoS限制的条件下最大化总吞吐量的优化问题,提出了一种改进的基于最低速率约束的跨层资源分配算法,该算法首先对用户缓冲队列进行马尔科夫状态分析,将用户的最大分组损耗要求转换为物理层的最低速率约束,然后在得到的速率约束条件下进行物理层的子载波和功率联合分配。在进行子载波和功率分配时,优先选择系统中为了达到最低速率约束需要消耗功率多的用户,通过最小化消耗功率使系统中剩余更多的功率来最大化吞吐量。仿真结果表明,改进算法不仅可以使用户的最终速率得到提升,进而提高系统吞吐量,而且可以降低中断概率。最后,针对OFDM认知无线电系统中具有多个授权用户和多个认知用户的场景,研究了在授权用户干扰门限、认知用户最低速率和认知用户总传输功率的约束条件下最大化认知用户总吞吐量的优化问题,提出了一种近似最优的资源分配算法。该算法根据凸优化理论,将原始问题转化对偶问题,利用次梯度法找到子载波和功率的最优解。仿真结果表明,该算法不仅可以满足不同认知用户的最低速率限制进而满足其QoS要求,而且可以进一步提高吞吐量。