WiMAX网络是基于IEEE802.16标准的高速宽带无线城域网（WMAN）,它具有覆盖范围广、传输速率高、面向连接服务、提供QoS支持等优点。基于IEEE802.16m标准的WiMAX-2是ITU认可的4G标准,在5G网络中,WiMAX-Advanced标准与LTE技术相融合。IEEE802.16系列标准及草案主要关注MAC层和PHY层相关技术,规定了WiMAX网络的基本框架、层次结构,帧结构、桥接与网络管理、移动性、多跳中继等主要功能。但在标准中,OFDM帧的时隙分配和预留机制、QoS管理与调度优化等作为一个开放问题留待用户或开发商自己解决,从而得该问题成为一个研究热点。本文的内容正是对WiMAX网络帧的时隙分配算法以及支持QoS的资源调度算法进行分析与研究,提出新的解决方案。针对使用自适应调制和编码模式（AMC）以及正交频分多址（OFDMA）技术的WiMAX网络的物理帧,提出了一种碎片优化的启发式下行链路资源分配（映射）方案。对一组用户站MSs请求,首先根据MS的调制级别从高到低确定资源分配顺序,并为每个MS在更大范围内寻找最高资源利用率的矩形burst资源块,同时考虑减少碎片的产生。对提出的资源分配方案进行了详细的描述及仿真分析。结果表明,本章提出的方案与经典的下行带宽分配算法（EDBA）相比,在相同时间复杂度下具有较高的信道利用率以及系统吞吐量。给出了WiMAX上行信道的竞争模型,得出了依据可测量参数（碰撞概率）实现可控参数（竞争时隙数量）的动态分配算法的依据和思路。在WiMAX上行链路中,IEEE802.16标准将上行链路争用时隙分成测距和带宽请求两个组,每个组被多个用户共享使用,进行特定类型的数据传输。经过分析与计算,提出了竞争信道的静态模型,并以此为依据,给出了碰撞概率与竞争时隙数量的动态模型,仿真验证了算法的可行性和有效性,并对相关参数进行了分析和讨论。以集中式Mesh网络为研究对象,提出了一种动态的最小冲突调度树构建算法以及QoS带宽调度算法。调度树构建算法综合考虑了调度树路径间的相互干扰和路由树动态变化等因素,提高了数据传输的并发性,降低了调度长度。同时研究了BS支持不同业务QoS的带宽调度算法,把基于效用最优的思想应用到WiMAX网络的QoS业务保证机制中,阐述了带宽请求与授予机制,设计了效用函数。该调度算法在保证业务QoS的前提下,提高了系统的吞吐量。针对基于TDMA的协调分布式Mesh网络数据子帧分配问题,提出了一个基于优化分配模型的minislot分配算法LS（Longest Segment）。该算法以平均段长最大为目标,以达到减少离散的微时隙窗口的数量、实现尽量连续分配minislot的目标。描述了LS算法的设计思想,算法中各参数的计算方法,并进行了算法分析和仿真,结果表明该算法比传统的FF算法有较高的minislot利用率和较低的包传输延迟。