随着技术的进步与用户需求的提升,当今的无线通信网络正朝着多样化的方向发展,形成了多种类型网络共存的局面。在这样的背景下,异构网络的概念应运而生。然而,异构网络的出现也给业界带来了许多新的挑战,例如如何在各种系统间进行联合无线资源管理,如何为用户提供服务质量有保证的多媒体业务等等。为了进一步提升无线通信网络的性能,学术界提出了跨层优化的概念,与传统协议栈中只允许相邻层间进行通信不同,跨层优化通过支持多层间通信和数据共享,更好的适配了无线网络的特性。本论文分别从网络和业务的角度各研究了一种适用于异构网络的跨层优化技术：联合接纳与垂直切换技术以及面向无线视频广播的信源信道联合编码技术。在联合接纳与垂直切换技术方面,本论文结合目前4G牌照发放、3G与4G系统将会长期共存的形势,以LTE和WCDMA两种系统组成的异构网络作为研究场景,提出了一种基于跨层效用函数的算法,同时,为了验证此技术的性能,论文还基于双事件链表机制搭建了异构网络仿真平台,并针对吞吐率、干扰、切换成功率等关键性能指标进行仿真。仿真结果表明,该技术能够有效均衡网络负载、协调网络干扰、提升网络总吞吐率,提高了异构网络无线资源的利用率。在面向无线视频广播的信源信道联合编码技术方面,本论文研究了一种新型无线视频广播技术——SoftCast,并对它进行了软件仿真。相关结果说明,这种应用层与物理层的跨层设计可以有效消除悬崖效应、提高视频传输的鲁棒性。随后,论文深入研究了SoftCast编码器中主要参数对接收视频质量和方案复杂度的影响,提出了一些将其应用到实际异构网络中的建议。最后,作为对SoftCast这种视频技术实用化的补充研究,论文还对移动终端的节能机制进行了一定的分析。