超宽带（UWB，Ultra Wideband）无线通信技术以高传输速率、高分辨率和低功耗等优点日益受到人们的青睐，被视为下一代无线通信的关键技术之一，采用超宽带技术的高速无线个域网（HR-WPAN，High-Rate Wireless Personal Area Network）已逐渐成为无线通信领域研究、开发和应用的热点。传统的网络使用分层协议模型，不同协议层之间彼此透明，协议的开发和实现是一个简单而又可升级的过程，但无线环境的复杂性决定了高层协议必然受到物理信道不稳定性的影响。本论文提出了将跨层设计的思想应用到超宽带无线通信技术的开发设计之中，通过层间信息交互的方式实现联合优化，以进一步提高超宽带网络的性能。　　 论文首先提出了一种基于ECMA-368协议物理层OFDM技术的MAC层接入机制改进方案，该方案利用物理层OFDM系统的空子载波传输忙音信号，在MAC层RTS/CTS控制报文的基础上加入忙音辅助信号避免了报文的碰撞。理论分析表明，改进方案在略微增加了物理层硬件实现复杂度的基础上提高了信道利用率，在网络信道质量较差或数据传输端到端跳数较多时，改进方案的优势尤为明显。　　 其次，论文深入研究了基于ECMA-368协议的跨层负载均衡路由协议，给出了一种利用MAC层采集信息作为路径负载状态判断依据的跨层负载感知技术。该评判准则综合考虑了源目的节点之间整条路径的负载总和与路径中每个节点的负载状态，相比常用单径负载均衡路由协议的评判准则更为合理。仿真分析表明，当网络负载较大时，该负载均衡协议仍然可以保证数据报文的高到达率和低端到端时延。　　 然后，论文提出了一种基于超宽带定位技术的位置辅助路由协议ULAR，该协议中节点首先利用超宽带定位技术获得网络中各个节点的坐标，随后节点基于定位信息进行范围受限的洪泛路由发现，收到路由查询报文的中间节点可以根据本节点记录位置信息更新路由请求区域，在路由请求区域的选择上采用范围可动态调节的扇形区域。仿真分析表明，ULAR协议有效降低了路由层的控制开销，缩短了数据报文端到端平均时延，当网络中节点密度较大时，协议的改进效果尤为明显。　　 最后，论文总结了全文的工作，并对进一步工作做了展望。