无线通信飞速发展至今天,人们对通信速率和质量的需求越来越高。长期演进(Long Term Evolution,LTE)系统的骨干核心网是全IP分组兼容的层次结构,提供高品质的宽带无线多媒体服务,如话音、视频、数据等有差异服务质量(QoS)要求的多种业务。在全IP的场景下,高效地利用有限的无线频谱资源,同时满足用户的QoS要求,成为3G-LTE系统在进行资源分配时至关重要的问题。无线资源主要分布在通信协议的三层,分别是呼叫接入控制层(CAC)、媒质接入控制层(MAC)和物理层(PHY)。QoS保证机制涉及到所有协议层,每一层相关参数的设置都会使用户的QoS受到影响。在现有的协议中,上层算法的结果作为下层算法的输入,下层算法的结果并不反馈至上层形成闭环控制,这样不能很好地保证用户的QoS。而将通信协议下层的资源分配结果定量反馈至上层,修正上层协议的算法,即跨层资源分配则可以较好地解决这一问题。本文分别为3G-LTE的全IP OFDMA通信系统以及MIMO-OFDM系统提出了一种基于多层联合资源分配的QoS保证算法,用以保证全IP条件下多种业务的服务质量。算法同时考虑CAC层、MAC层以及物理层,统一多层通信协议中对通信资源的量化和表达,把系统物理层的资源如传输码率和功率映射为上层协议可以分配的等效频谱带宽,从而把QoS对资源的要求和限制表达为对等效频谱带宽分配的约束条件,并使得这些条件在不同的通信层中得到统一考虑。算法能够保证不同业务所要求的误码率、传输延迟时间和连接中断概率。仿真结果表明,本文提出的算法比现有系统具有更好的资源利用率。