超宽带(Ultra WideBand,UWB)技术在与其它通信系统共存的情况下能够提供低功耗、高速率的数据传输,已逐渐成为无线通信领域研究、开发的一个热点,并被视为下一代无线通信的关键技术之一。现在绝大多数的超宽带无线通信的研究还是基于开放系统互连模型进行分层研究。分层设计方法在过去的几十年中应用得很好,但日益增加的用户需求正在挑战这种设计哲学,超宽带通信必须支持各式各样、不断变化的业务类型及其服务质量要求。如何将分散在各个子层的特性参数协调融合,以提升超宽带网络的性能,这些就对超宽带无线通信系统的设计提出了新的挑战。本学位论文依托于国家863计划项目“基于多带体制的UWB无线通信关键技术研究与系统演示”。本文的研究内容为基于多带体制OFDM技术的UWB系统的物理层和媒体接入控制层的跨层研究和联合优化,主要是利用层次之间的信息交换来达到增加网络效用、减小网络功率的目的。本文主要分为六章,主要针对本文研究的不同侧面介绍。第一章是绪论。首先介绍了无线网络的发展概况及其分类,其次简要介绍了无线个域网的几种主要技术,进而介绍了本文重点研究的UWB技术的背景。最后简述了论文的研究安排。第二章从UWB技术的标准化现状出发,介绍了现有的物理层和媒体接入控制层方案。其中物理层重点介绍了本文研究的基于多带OFDM技术的UWB方案,媒体接入控制层主要介绍了目前可能被成为UWB媒体接入控制标准的IEEE802.15.3标准和ECMA标准。第三章主要研究了现有的无线通信跨层设计方法。首先讨论了跨层设计的衡量准则,接着介绍了现有的无线通信结合物理层的联合设计方法,最后简单讨论了基于多带OFDM技术的UWB跨层研究的目标和方向。第四章进行了基于多带OFDM技术的UWB系统的跨层理论研究。首先研究了现有物理层和媒体接入控制层的关键技术性能,进而结合物理层信息进一步对实际系统的媒体接入控制层关键技术性能进行了联合分析;接着在上述分析的基础上提出了一种称作“独享微微网”的可以进行物理层-媒体接入控制层联合优化的网络结构,并做出性能分析。第五章主要研究了基于多带OFDM技术的UWB系统物理层和媒体接入控制层的联合FPGA实现。首先介绍了已经实现的物理层FPGA演示系统,然后研究了对现有物理层系统的优化,接着进一步讨论了媒体接入控制的FPGA实现,最后研究了物理层和媒体接入控制层联合实现的接口连接和控制。第六章是总结了全文的工作,并对进一步工作做了展望。