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无线传感器网络作为一种事件监测和数据采集技术，已被广泛应用于环境监测、军事监控和工业自动化等领域。随着无线业务的快速增长，无线传感器网络设备和WiFi，蓝牙，射频识别等技术都工作于工业、科学及医疗免授权频段，这使得该频段变得非常拥挤。无线信道的开放共享特性使得无线传感器网络设备在该频段会受到其他技术的干扰，影响网络的性能。认知无线传感器网络将认知无线电技术引入到无线传感器网络中，使得网络中节点可以实现对授权频段的动态接入，为上述问题提供了解决思路。决定认知无线传感器网络性能的关键是介质访问控制（Medium Access Control，MAC）协议的设计。传统无线传感器网络的MAC协议，只考虑在免授权频段通信的情况下传感器节点之间的传输冲突问题;而认知无线传感器网络除了解决认知节点之间的冲突，还需要严格保护主用户，实现认知节点对主用户的透明传输。 本文围绕认知无线传感器网络的MAC协议展开研究，研究内容及创新性成果概述如下: 首先，本文对无线传感器网络，认知无线网络和认知无线传感器网络的相关概念、技术特点和研究现状等进行了梳理和归纳。对上述网络中现有的MAC协议和采用的相关机制等进行了总结和讨论，指出了现有相关MAC协议存在的问题和不足。 其次，本文在不使用公共控制信道的条件下，提出了一种基于自适应频谱感知的认知MAC协议。通过对认知节点的功能进行区分，分别对节点发送过程和接收过程的帧结构进行了设计。该协议中认知节点能够根据自身数据包发送结果动态的调节频谱感知的时间，同时采用了提前确认的前导侦听机制。仿真结果表明，设计的APS-MAC协议可以有效提升网络的能效。 最后，受无线广播本质和多跳传输特点的启发，通过进一步改进前导发送机制，本文提出了一种基于拓扑信息的短广播前导认知MAC协议。该协议利用认知节点唤醒的异步特点使用广播前导，使得满足转发条件的首先唤醒的邻居认知节点可以在接收到短前导后立即进行响应，可以有效缩短收发节点间建立通信的过程。仿真结果表明，所设计的SPC-MAC协议在网络吞吐量和节点能耗较已有工作具有优势。