移动通信系统中无线资源的匮乏决定了资源分配在影响系统性能方面的重要性。随着近年来移动通信技术的飞速发展、各类通信系统的大规模商用,用户的业务需求日益丰富,对高速移动数据的需求不断增加,业务的类型也趋于多样化。提供高速的数据传输成为未来移动通信系统的主要目标。同时,移动通信新兴技术的引入与应用,以及移动通信系统标准的快速演进,加上移动通信网络结构的多样化,都使得资源分配的研究成为移动通信系统的核心问题之一。所以,如何有效地利用宝贵的无线资源来更好地满足用户各类数据业务的需求,是B3G/4G移动通信系统需要主要考虑的问题。本论文对基于OFDM技术的B3G/4G移动通信系统中的资源分配方案进行了研究。通过对混合业务模型的分析,研究出了统一的效用函数。然后基于此统一的效用函数建立了混合业务下的资源分配模型,通过对模型的求解来获得最优的资源分配方案,再基于提出的理论研究方案,为混合业务的资源分配设计相应的算法。基于此,可建立起混合业务下基于统一效用函数的资源分配方案的研究框架。在此基础之上,再对各类新兴移动通信技术下的资源分配方案进行了研究和相应的性能仿真。最后提出了统一的系统级仿真方法论和仿真框架,以及通用的系统级仿真平台的设计与建立,用以评估和对比不同移动通信系统或者技术方案的性能。本论文的主要工作、结论和贡献包括：(1)针对移动通信系统中的混合业务,提出了统一的效用函数。由于考虑到基于效用函数的跨层资源分配的研究关键在于效用函数的设计,效用函数的形式直接影响资源分配方案的实现和实际性能。而且未来的移动通信网络中,混合业务具有不同的性能指标和需求,并且在不同业务之间还存在一定的优先级。本文为移动通信系统混合业务场景提出了统一的效用函数,此效用函数对于不同的业务类型具有相同的函数形式,而使用函数中不同的参数组合来区分不同的业务类型。统一的效用函数不仅能简化混合业务下资源分配方案的研究和算法设计,还能保证业务之间的优先级以及同时满足各业务的性能需求。效用函数的研究将是后续资源分配方案研究的基础。(2)B3G/4G移动通信系统混合业务场景下,研究了基于统一效用函数的资源分配方案及相应算法。在研究了统一效用函数的基础之上,通过对跨层资源分配的分析和研究,建立起OFDM系统中基于统一效用函数的跨层资源优化的框架。首先建立了资源分配的最优化模型,为了满足各业务类型的性能需求和优先级,考虑以系统内所有用户的累积效用和最大化作为优化目标,以系统总资源限制及各业务的性能需求作为约束条件。然后通过对此模型的求解理论推导得到统一的资源分配方案,而各类业务不同的性能需求通过方案中的不同参数取值来满足。同时,这种基于统一效用函数的资源分配方案还能自动保证各业务之间的优先级。在进行最优资源分配方案的理论推导之后,为使研究的方案能够在实际系统中得以应用,本文在各业务场景下为各理论方案设计了启发式算法,并对算法的复杂度和可靠性进行了分析。最后对提出的资源分配方案及相应算法的性能进行了仿真评估。而且从仿真结果可以验证,这种基于统一效用函数的资源分配方案能在混合业务场景下,自动优先满足QoS业务的资源请求,并保证BE业务用户之间的公平性。(3)研究了多基站协作技术下的资源分配方案。LTE-A系统采用协作多点技术后,可以协同地对多个小区联合进行资源分配,这样可以提升系统中小区边缘用户的性能。本文研究了OFDM系统中小区间协作资源分配方案。采用与前面相同的研究方法,基于效用函数建立起最优化模型,所不同的是这里的模型包括了协同的多个小区内的用户以及相应的资源。在多基站协同下的资源分配方案中,多个小区的资源联合进行分配,从而达到对小区间干扰的控制。此方案的缺点是复杂度太高,所以在论文中,对提出方案的复杂度进行分析研究,找到影响方案复杂度的因素,对资源分配方案进行简化,使之能在实际系统中得以应用。通过对性能的分析和仿真可以得到,在多基站协作技术下的资源分配方案可以有效地提升小区边缘的性能,从而获得更好的用户间公平性。同时,在多基站协作技术下,协作基站间需要通过Backhaul网络共享一些信令,包括用户的信道状态信息、调度信息等。所以,多基站协作下的资源分配方案能以一定的系统信令开销和算法复杂度的代价来换取小区边缘用户的性能,以及控制小区间干扰。(4)研究了载波聚合技术下的子载波调度方案。当LTE-A系统采用载波聚合技术后,系统的可用频谱变成了若干个连续或者非连续的子频带,通过设计合理的资源调度方案来为用户提供服务。根据用户待传数据队列在同一时刻是否可以使用所有的子频带可以分为：联合队列调度和非联合队列调度。在联合队列调度中,每个用户数据流对所有的子频带只有一个队列,使用一个调度器将不同用户的数据流映射到各子频带上的资源块上。而在非联合队列调度中,首先按某种方案将用户数据流分配到子频带,然后再使用调度器将各队列中的数据映射到相应子频带内的资源块上。此外,为了研究载波聚合技术的性能优势,还提出独立载波调度方案作为对比。在这种方案中,每个用户只能使用一个子频带内的资源直到用户业务终止。在对不同调度器模型服务时延敏感型业务的QoS性能对比中采用了排队论相关知识来进行分析。此外,还从硬件设备、系统兼容性、数据传输速率等方面对它们进行了对比。这些调度方案各具优点和适用场景,特别是在时延敏感的业务下,联合队列调度器的性能会明显优于非联合队列。最后通过仿真对各类业务场景下的性能进行评估,可以得到载波聚合技术的优势,以及本文提出的调度器的性能比较。(5)提出了一套统一的系统级仿真方法论和仿真流程,并建立了通用的系统级仿真平台的模型与框架。为了合理评估不同的蜂窝移动通信系统的性能,公平地对它们进行比较,本论文提出了一套统一的仿真方法论和仿真流程,以及通用系统级仿真平台的设计。它具有普适性,可以应用于各种标准制式的蜂窝移动通信系统的性能评估。首先对系统级仿真的各模块进行统一的建模,再对系统级仿真的流程及相关功能模块进行讨论,结合统一仿真参数配置的方法,即可建立起一套完整的系统级仿真方法论,它可以公平地比较各系统之间的性能。基于此统一的仿真方法论,设计和建立了通用的系统级仿真平台,使用此仿真平台可以评估各类不同蜂窝移动通信系统的整体性能,或评估本课题研究的相关技术方案。