近来,认知无线电被认为是无线通信的“下一个大事件”,它能有效地使用利用率较低的授权频谱资源,从而提高频谱使用率以解决无线电频谱资源紧缺的问题。认知无线电技术研究的重要内容包括如何感知授权频段的使用情况,如何有效地利用授权网络的空闲频谱资源,如何让认知无线电网络高效工作等。本文内容主要针对认知无线电研究的两个相关方向:多信道MAC协议和仿真平台设计。认知无线电网络中,多信道MAC协议可以解决多个用户共享多个频段的问题。本论文在第二章中,首先对传统无线网络多信道MAC协议进行了分类比较,分析了各种类型协议的优缺点;进而结合认知无线电网络的特性,提出了认知无线网络中多信道MAC协议设计的难点;通过对现有研究中典型的多信道MAC协议的分析,进一步提出下一步研究方向。在此基础上,第三章,本论文提出了一种新的分布式认知无线电网络多信道MAC协议,并对该协议的系统模型、设计流程和性能做了详细的介绍和分析。该协议基于专用控制信道,能够有效地解决隐藏终端、暴露终端和多信道隐藏终端等问题。而针对专用控制信道瓶颈问题,本文给出了一种有效的估计方法,可有效减少控制信道的瓶颈对网络吞吐量的影响。该MAC协议采用了一种信道、功率、速率自适应的分配方式,通过仿真证明,此算法能够有效地提高认知用户系统网络吞吐量,减小丢包率、数据包平均延迟时间和平均每比特消耗能量。仿真平台设计也是认知无线电网络研究的基础性工作之一,优秀的仿真平台可大大提高研究的有效性和正确性。第四章,本论文简单介绍了分级频谱共享网络,设计了一个应用于分级频谱共享网络的仿真平台,详细分析了该仿真平台的设计思想和主要模块的功能及仿真场景、仿真流程。通过一个仿真实例证明,该仿真平台在一定程度上能满足分级频谱共享网络的算法、协议仿真需求,能够衡量分级频谱共享网络的性能,其中的一些功能模块也具有典型性。第五章,对本论文做出总结,并提出了下一步研究建议。