随着无线通信技术的发展,越来越多的无线网络设备的出现导致无线通信频谱越发匮乏。传统的无线频谱分配方式导致频谱利用率低下,导致在授权频段范围出现了许多的频谱空穴。认知无线电作为一种智能无线通信系统,通过对外界通信环境的感知,使得用户可以接入空闲的信道进行数据传输,从而达到提高频谱利用率和通信性能的目的。认知无线电的主要研究内容在于如何有效地利用频谱空穴并使网络高效地工作,这些功能主要通过认知无线网的MAC层进行实现。本文主要研究基于信道划分的多控制信道MAC协议和仿真平台设计。认知无线自组织网络中,多信道MAC协议为频谱共享提供了一种解决方案。本文首先对无线自组织网络的概念和特征做了介绍,并分析了认知网MAC层相关的技术,阐明MAC层在认知无线网中承担的重要作用。最后基于不同交互方式对无线多信道MAC协议进行分类,具体比较并分析不同类型MAC协议的优缺点。通过对现有的多信道MAC协议分析与比较,进一步提出本文的研究方向。为了解决传统多信道MAC协议交互方式中的不足,本文提出了一种新的基于控制信道划分的分布式认知多信道MAC协议。对该协议的具体模型和设计流程进行了详细的分析,针对在传统的分组多信道协议中的信道耳聋问题,本文认知MAC协议采用的信道感知与交互机制可予以有效地解决。并且该认知MAC协议能够避免现有的单控制信道协议中容易产生控制信道饱和的瓶颈问题。本文的最后利用网络仿真工具NS-3对提出的基于信道划分的多控制信道MAC协议进行了仿真建模,并根据不同的网络性能指标对协议的结果进行实验验证分析,验证了协议设计的有效性。