在移动通信系统中,传播环境和信道特性是很复杂的。为了克服无线信道的时变特性,可以采用各种自适应手段来适应信道的变化。目前的链路自适应技术研究主要集中在物理层,存在信令流量大、对信道信息的估计误差和反馈时延敏感等缺点。而跨层自适应可以在减少时延、丢包率的同时,提高频谱利用效率。如何将链路层ARQ与物理层的自适应技术有机地结合起来,通过充分利用数据链路层的可靠传输机制及其统计信息等进行自适应链路调整策略研究,具有重要的意义。正交频分复用(OFDM)技术和多入多出(MIMO)技术可以消除由于频率选择性信道中的码间干扰,在有限的频谱上提供更高的传输速率和系统容量。作为下一代移动通信中的热点技术,他们在3GPP、802.1x协议中都得到了广泛的应用。本文在讨论了无线信道的特性和OFDM系统的基本原理后,验证了在OFDM系统中采用自适应调制时,系统性能得到明显提升。在此基础上,提出两种基于自适应调制(AM)和有限自动重传请求(ARQ)PHY-MAC跨层设计算法,他们都可以在保证上层吞吐量一定的条件下提供更小的丢包率以保证OFDM链路质量。不同的是,其中的一种算法性能更优,而另一种复杂度更低。并通过仿真表明,该方案中系统能够根据不同的信道状态在PHY层和MAC层联合进行性能优化,相对传统的分层结构设计更为合理有效。最后,研究了OFDM跨层算法应用于MIMO系统的可行性。基于SVD分解的自适应调制利用预编码器和解码器把信道分解为并行的奇异值信道(奇异值为各条信道的增益),即能使MIMO系统化为并行的SISO系统这一结论,使得本文适用于SISO的跨层自适应算法能够移植到MIMO-OFDM系统。最后通过仿真表明,MIMO能够为该跨层系统提供进一步的增益。