近年来,随着人们在不同环境下对移动业务需求的增加,Ad Hoc网络以其无中心、分布式、自组织等特性,在社会生活中占据了越来越重要的地位。然而,Ad Hoc网络所具有的特殊性,使得有线网络上一些成熟的技术不能直接应用于其上。如何使用有别于有线网络的方法来适应Ad Hoc网络成为研究热点之一。由于Ad Hoc网络的多维性、缺少全局信息、不确定性和移动等特性,如何保证Ad Hoc网络的QoS性能,并设计合理有效的资源分配方案面临着巨大的挑战,这些问题成为Ad Hoc网络的主要问题。传统的Ad Hoc网络采用了分层的设计思想,在这种模型中,虽然网络的设计复杂度低,但层与层之间是分开的,信息不能共享,网络的QoS得不到保障,资源利用率不高。而跨层的思想是利用各层之间的相关信息,将网络作为整体进行优化和设计,比较适合用于提高Ad Hoc网络的性能。为此,本文利用跨层优化的思想对Ad Hoc网络进行探索和研究,具体研究内容如下：(1)提出一种基于跨层设计的丢包触发机制来提高Ad Hoc网络的QoS性能传统的TCP协议是为固定主机和有线网络设计的,将丢包原因完全归结为网络拥塞,如果把标准TCP协议直接应用于Ad Hoc网络模型中,可能会错误地启动拥塞控制,从而导致Ad Hoc网络的性能下降。本文联合MAC层、网络层和传输层,提出一种跨层的方法来区分Ad Hoc网络中不同的丢包原因,如链路拥塞、链路失效和信号干扰等,当有丢包发生的时候触发丢包控制机制,链路根据当前的信道情况做出不同的控制反应。利用这种方法能够提高Ad Hoc网络的吞吐量、分组投递率和时延等方面的QoS性能。(2)联合速率和功率控制进行跨层设计,并提出利用分布式牛顿算法对其进行求解传统的无线网络通常使用网络效用最大化模型来进行资源分配,采用的是基于拉格朗日对偶分解架构和次梯度分布式算法,这种算法收敛速度缓慢,对步长选择敏感。本文利用网络层、数据链路层和物理层的信息,在网络效用最大化模型中,联合速率和功率控制,提出用分布式牛顿算法来解决Ad Hoc网络的资源分配问题,该算法的主要思想是利用当前的局部信息求解每次迭代过程中的原始变量和对偶变量。该算法具有更快的二次收敛速度。除此之外,利用速率和功率控制的跨层优化算法,在保证网络效用最大化的同时,可降低节点的发送功率,从而有效地延长网络的寿命。