Ad Hoc网络是由一组带有无线通信收发装置的移动节点组成的一个多跳、自组织、无中心网络。与固定有线网络和传统蜂窝网络不同，对于拓扑经常发生变化、带宽很窄、能源受限的Ad Hoc网络而言，提供QoS支持是一个复杂而具有挑战意义的课题。因特网上关于QoS问题已经研究很多，但是Internet上传统的QOS框架模型和保障机制不能直接应用于Ad Hoc网络，必须采用合适的QoS保障措施加以解决这些问题。 本论文概述了目前无线自组网QoS问题的研究现状，当前Ad Hoc网络中绝大多数QoS保障机制的研究都是基于分层体系的，但是分层QoS保障机制却造成了网络各个层次独立优化而整个系统不能实现全局优化的问题。为此，QoS的研究应当突破传统OSI体系结构各层之间的独立性，模糊层间界限和跨层设计的方案是解决QoS问题的有效途径。通过在协议栈的各层之间(主要是应用层、传输层、网络层、链路层和物理层)的信息交互，使协议栈能够根据无线环境的变化来实现对资源的自适应优化配置，从而更有效的利用无线网络资源，提高Ad Hoc网络的服务质量。本文系统地阐述了物理层、链路层、网络层、传输层和应用层跨层设计机制，并针对一种基于延迟反馈的跨层数据通道结构模型进行了仿真分析。 在此基础上，本文针对网络层的路由优化问题进行了深入研究。提出了一种Ad Hoc网络多路径路由算法AMR(Aggregated multipath routing)，它是由单路径DSR路由算法改进而来，可以有效地找出多条节点不相交路径。然后，在AMR协议中引入了一种经过改进后的粒子群优化算法，微粒群算法是继蚁群算法之后提出的又一种新型的优化计算技术，具有典型的群体智能的特性。通过对基于PSO的路由算法的仿真实验，结果显示该算法在网络负载较大的情况下取得了满意的效果。