随着无线通信技术的发展和人们对于随时随地通信需求的增加，Ad hoc网络以其不需要固定设施支持、组网快速、灵活等的独有特性越来越受到关注，成为了移动通信技术发展的一个重要方向。媒体访问控制层(Media Access Control，MAC)控制着节点对无线信道的接入，对Ad hoc网络的性能起着决定作用。针对Ad hoc网络的无线信道特点，需要为其设计专门的MAC协议。在军事网络中的应用是Ad hoc网络应用的主要场合和发展的主要推动力之一。在MAC层采用时分多址接入(Time DivisionMultiple Access，TDMA)可满足军用Ad hoc网络传输实时业务和抗干扰通信的需求。由于Ad hoc网络是一种分布式、自组织、多跳和拓扑可变的网络，在这样的网络中采用TDMA接入面临着巨大的挑战。本文以Ad hoc网络军事应用为背景，研究和探索了在其中采用TDMA接入所面临的两个关键问题：时隙同步和时隙分配，给出了有效的解决方案。同时，利用跨层设计的思想，在MAC协议的设计中引入了路由层和物理层的参数来优化系统的性能。时隙同步是网络节点进行TDMA接入的前提条件，时隙同步实现地好坏将直接影响到网络的性能。本文针对军用Ad hoc网络应用的特殊性和现有时隙同步协议中存在的问题，提出了一种基于内部参数解析的时隙同步方案。该方案分为时间同步协议和保护带设定两个部分，通过时间同步协议可实现网络节点的时隙粗同步；通过在时隙间加入保护带可允许时隙的抖动，避免冲突的发生。在此方案的基础上，考虑到物理层采用跳频技术，提出了一种利用跳频同步的时隙同步方案。该方案将跳频帧中固定的分隔符位置作为衡量基准，通过时延补偿，使得网络中的节点具有相同的时隙起始基准，从而可避免在网络中传递具体的时间信息，节省了带宽资源。该方案在实际军用通信设备中的应用获得了良好的实测性能。时隙分配是进行TDMA接入的主要内容，为了能够高效的利用有限的无线带宽资源，需要对时隙进行动态分配。从兼顾对动态拓扑的适应和对信道的访问出发，提出了一种按需动态的时隙分配协议(On-demand and Dynamic Slot Assignment，ODSA)。该协议基于节点的两跳邻域信息进行时隙分配，在选择的空闲时隙内进行时隙申请，可尽量的减少和有效的解决时隙申请冲突。在节点有发送需求时为其分配时隙，及时的释放不再被使用的时隙供其他节点使用，因此可以很好的适应业务和拓扑结构的变化。另一方面，节点分配到的时隙可一直保持到业务或拓扑发生变化，因此可以保证拥有时隙节点对信道的访问。为了更好的适应邻域内有通信需求节点的变化，在ODSA的基础上，提出了一种基于二叉树的帧长可变的动态时隙分配协议(Binary-tree-based Adaptive Slot Assignment Protocol，BASAP)。在BASAP中，利用与时帧结构对应的二叉树结构，可方便地管理不同时帧长度的时隙分配信息，根据特定的准则为节点选择合适的时隙。相比于固定帧长的ODSA，BASAP通过动态的伸缩帧长可获得很大的性能提升。跨层优化设计是Ad hoe网络协议设计的发展趋势。通过综合多层的因素进行统一的协调，可获得网络总体性能的提升。因此，本文研究了在TDMA MAC的设计中引入其他层因素的跨层优化设计。为了满足业务的QoS需求，提出了MAC层的TDMA时隙分配与路由协议的联合设计方案(Combined design of MAC and Routing to provideQoS，CMRQ)。在CMRQ中，一方面通过联合两层的控制信息包来减少控制包的开销；另一方面则将业务的QoS对于带宽的需求与特定的时帧长度相对应，通过保证一条路由上的节点都选择了相应的时隙来保证QoS。联合物理层特性来进行MAC层协议设计也是目前Ad hoc网络研究的热点之一。由于时变波动信道特性的存在，不同的用户具有不同的即时信道增益，利用这一特性可实现多用户分集。本文提出了一种应用于Ad hoc网络的利用多用户分集增益的TDMA接入策略。在此分配策略中，一个时隙由控制阶段和数据阶段组成。控制阶段分割成了若干小时隙，用于链路信息的交互和接入冲突的解决。数据阶段则由接入成功的链路进行数据传输。该策略相比于原有的随机接入时隙的策略在性能上有很大的提升，可有效的利用多用户分集增益。