通信技术的飞速发展和Internet的广泛普及，极大地推动了人们对无线应用的需求，做为下一代网络重要组成部分的无线网络受到了产业界和学术届的广泛关注。日益增长的种类繁多的无线应用使得无线通信技术朝着高速、宽带以及严格服务质量需求保证的方向演进；无线网络物理层固有的传输特性和有限的无线资源与高速宽带传输服务要求之间的矛盾为无线资源管理问题的研究带来了新的挑战，无线资源管理问题的深入研究对改善和提高无线网络性能具有非常重要的实际意义。本论文针对无线资源管理问题，分别从无线频谱宏观上的静态分配和动态分配出发，使用跨层设计的方法和开放频谱的思想，对于无线资源的调度和动态分配进行了深入研究，主要包括以下四个方面的工作：1、针对无线网络提出了改进的自适应调制(AMC)与选择性自动重传请求(SR-ARQ)相结合的跨层自适应方案和N-成功／(N+1)-失败系统吞吐模型；并在模型的基础上进行了理论分析。通过把已有的使用了信道预测速率自适应方案运用到跨层设计中，在跨层方案中调制方式的选择上充分考虑了信道的动态时变特性，而非直接把上一帧传输信息假设为下一帧的信道状态，从而改善了无线传输的服务质量(QoS)。并通过大量仿真试验对所提方案与现有方案进行了对比分析，仿真实验结果表明改进的方案与现有的方案相比，在保证MAC层分组差错率性能上表现突出；同时，系统频谱利用率也有所提高。2、在前述跨层自适应方案的基础上，针对同时穿越有线网络段和无线网络段的实时应用，在兼顾系统吞吐性能和异构网络上实时应用严格的QoS需求的基础上，提出了一种基于跨层设计的无线网络跨层调度算法(RTCLA)。通过大量的仿真实验，与改进的比例公平算法(MPF)、最早到期优先(EDF)和改进的最大加权延时优先(M-LWDF)三个广泛使用的算法性能进行了对比分析。仿真结果表明，综合考虑实时应用的严格时延要求和信道的时变特性，RTCLA更适合于对时延敏感的实时应用，尤其是分组超时率性能方面远远优于MPF和M-LWDF算法。3、针对OFDMA系统的跨层调度和资源分配问题，提出了一种基于跨层和时频二维分配的OFDMA下行链路资源分配和调度算法。算法在调度和资源分配时，考虑了用户物理信道状态信息以及MAC层和数据链路层的用户速率要求、延时要求、分组差错率要求等QoS参数，以提高系统吞吐性能为目标，同时并兼顾了公平性性能。并通过大量的仿真实验，就系统有效吞吐量、中断率以及公平性分别与经典的PF算法和M-LWDF算法进行了对比分析，证明了所提算法在系统频谱效率和中断率性能方面均表现较好。4、针对开放频谱管理系统中的动态频谱分配算法问题进行了研究，使用图论对系统进行了建模，在模型的基础上对开放频谱管理系统中的动态频谱分配问题进行了理论分析；在综合考虑系统总带宽、收敛性能、公平性等因素后，提出了两种适用于不同应用要求的易实现且具有良好收敛性能的启发式频谱动态分配算法——兼顾最大化系统总带宽的快速收敛算法(FCMB)和兼顾最大化系统总带宽的启发式公平分配算法(HFWB)；并通过大量的仿真实验，与现有经典算法就系统总带宽、公平性和收敛性三个方面性能进行了对比分析，同时还分析了系统中环境参数变化对算法性能带来的影响，验证了所提的两个算法的性能。