无线局域网因速度快、成本低和易部署等优点而成为移动互联网的主要接入方式之一,面对移动互联网及其应用的爆炸式增长,如何有效地改善有限频谱资源的使用效率是无线局域网面临的主要技术挑战。针对这一问题,研究人员开始尝试将动态频谱访问和多入多出MIMO (Multiple Input Multiple Output)技术引入到无线局域网中。论文以IEEE802.11无线局域网为研究对象,以优化网络性能为研究目标,结合动态频谱访问和MIMO技术,从网络的角度解决无线局域网的高效频谱分配和天线模式选择问题。论文工作包括;1.针对吞吐量优化的频谱分配问题,提出了一种基于关联控制和负载的频谱分配算法；该算法基于聚类划分理论解决了远近效应问题,并在此基础之上设计了一种基于报文缓冲区队长和信噪比均值的频谱分配子算法,解决了系统负载不均衡问题,真实数据驱动的仿真实验表明本算法能够有效地提高系统吞吐量;2.针对吞吐量和时延联合优化的频谱分配问题,基于Lyapunov优化方法提出了一种稳定有效的速率控制和频谱分配联合解决方案,理论分析和真实数据驱动的仿真结果表明本方案能够优化系统吞吐量同时保证时延的上界；3.针对基于频谱分配的路径选择问题,提出了一种新的路径测度计算模型,并在此基础上实现了一种新的路径选择协议,仿真结果表明该协议能够有效提升TCP性能并减少协议开销；4.针对MIMO天线模式自适应选择的吞吐量优化问题,通过对多种环境和场景下的MIMO实验分析,总结和分析出了3条MIMO天线模式选择算法设计原则,并在此基础上设计和实现了一种简单有效的MIMO天线模式选择算法,真实实验结果表明本算法能够有效提升吞吐量；5.针对MIMO天线模式选择的能耗问题,提出了一种能耗感知的MIMO天线模式选择算法,基于真实实验数据的数值分析结果表明本算法能够有效优化发送端能耗并保持较高吞吐量。