无线通信经历了一百多年的发展,已成为了人们日常生活和科研创新活动中必不可缺的一部分。目前,第三代无线通信系统3G和即将到来的第四代无线通信系统4G无疑是学者们研究的热点。在最新一代的4G系统中,正交频分多址接入(OFDMA, Orthogonal Frequency Division Multiple Access)技术受到了广泛的关注。研究显示,采用OFDMA技术可有效提高无线通信系统的接入速率,有效对抗窄带干扰和由多径传播引起的符号间干扰,提高系统传输信息的容量。无线资源管理技术(RRM, Radio Resource Management)能有效利用无线通信系统中有限、珍贵的频谱资源,提高无线通信网络的系统容量并控制发射功率。针对无线资源紧缺的现状,将多业务OFDMA系统与有效的无线资源管理技术相结合,能够实现更高的数据传输速率和频谱效率。近年来建模仿真分析已经逐渐成为一种模拟系统实际运行情况并对系统性能进行分析的有效手段。着色Petri网(CPN, Colored Petri Nets)建模技术已广泛应用于各种大型复杂系统的建模和性能分析中,该技术利用CPN对通信系统进行建模分析,具有可视性强、修改方便、仿真运行速度快等优点。目前,已有的OFDMA系统自适应无线资源管理的CPN建模研究主要是针对接纳控制模块,其研究结果已经验证了CPN模型同Markov模型在状态空间上是同构的,并且CPN具有突出优点来克服随机Petri网(SPN, Stochastic Petri Net)所存在的诸多问题(状态空间爆炸等)。但已有的模型仅考虑了最大化系统容量的目标,缺少在功率控制和分配方面的研究实现。本文首先考虑了OFDMA系统自适应无线资源管理中的功率控制及分配问题,使用CPN在CPN Tools软件平台上建立基于总发射功率最小化(MA, Margin Adaptive)准则的OFDMA系统自适应无线资源管理模型。该模型以系统总发射功率最小化为目标,对系统呼叫接纳控制、信道分配、功率控制和分配部分进行了模拟。其中,系统总发射功率最小化这一目标利用自适应无线资源分配MA优化算法通过CPN中的ML编程语言来实现。该CPN模型采用层次化建模方法,将OFDMA系统自适应无线资源管理中的各部分分别设置为子网模型来建立。本文进一步在OFDMA系统白适应无线资源管理中同时考虑了系统容量与功率控制及分配问题,建立了基于总发射功率最小化(MA)和系统吞吐量最大化(RA, Rate Adaptive)准则的联合优化CPN模型。该模型实现了业务源的分流处理：将FTP数据业务和话音业务分成两个业务源,系统模型分别对两种业务根据MA和RA两种优化准则进行呼叫接纳控制处理和资源的分配。针对FTP数据业务以大化系统容量为目标,而针对话音业务则以最小化系统总发射功率为目标,通过这种方式来综合优化OFDMA系统的性能。利用CPN Tools中的Monitor仿真工具,本文最后对已建立的系统模型进行了性能仿真分析。设定了几种Monitor来提取和保存系统模型仿真运行过程中的各种数据。由这些数据可以直接或间接计算得出系统的各种性能指标,包括反应系统处理业务效率的业务平均排队队列长度、业务阻塞概率、系统总发射功率以及系统总吞吐量。本文将基于MA准则的自适应无线资源管理模型和基于MA准则与RA准则的联合优化CPN模型以及已有的Petri网系统模型进行了性能对比分析。仿真结果显示,基于MA准则与RA准则的联合优化模型综合了其他两种单一准则算法模型的优点,更适合在多业务OFDMA系统中进行应用。