由于无线信道时变衰落的自然特性和新兴的高速实时多媒体业务对无线网络QoS的要求，传统的那种各个层面独立进行优化和设计的分层式网络结构并不适用于现代的无线网络。因此，人们提出了一种对多个层面进行联合优化的跨层优化设计的概念。物理层和MAC(媒体接入控制)层是无线网络对其性能影响最大的两层，这两个层面的联合优化设计是目前无线网络跨层优化设计中的热点问题。 本文主要研究基于物理层和MAC层联合优化的资源分配算法。本文先对目前无线网络中物理层和MAC层的一些自适应技术进行讨论和分析，指出联合优化给系统整体性能带来的增益，并且总结目前物理层与MAC层的各种联合优化算法。 针对多载波系统中的资源分配问题，本文提出了一种OFDMA系统中基于遗传算法的联合优化设计。利用遗传算法来解决多载波系统中物理层与MAC联合优化的资源分配问题。把多载波系统中物理层与MAC层联合优化的资源分配问题分为子载波分配和分组调度两部分。提出一种基于平均等待时延公平性的调度算法，该调度算法利用随机逼近的方法来最大化系统的吞吐量和保证用户间的公平性。针对OFDMA系统的特性，设计出一种遗传算法来求解资源分配中的子载波分配问题。仿真结果表明该算法能有效地提高系统的性能和保证用户间的公平性。 本文最后提出一种分组调度和子载波分配交替迭代进行的资源分配算法。这种资源分配算法以数据包为资源分配的基本单位，分组调度算法先根据信道信息和MAC层队列信息选择出一个要发送的数据包，然后子载波分配算法根据每个子载波上的信道情况给该数据包分配子载波，这样一直进行下去，直到所有子载波都分配完毕或者MAC层中所有数据包都发送完毕为止。这种资源分配算法实现复杂度低，适合应用于短帧，大数据包的多媒体无线接入网中。仿真结果表明，该算法无论是在系统的吞吐量、丢包率还是数据包等待时延方面，都具有良好的性能。