多信道无线通信允许同一网络内不同节点接入到互不干扰的信道上进行通信,能够解决传统单信道无线通信网络中频谱资源竞争激烈和存在相互干扰的问题,因此多信道无线通信逐渐成为当前无线通信网络的一个热点领域。其中,多信道动态接入技术在抗干扰无线组网方面有着广泛的应用前景:当存在恶意干扰时,通信节点可以动态选择受干扰程度较轻的信道进行通信;即使不存在恶意干扰,在同一网络内的通信节点也可以使用不同的信道链路同时进行数据传输,从而一定程度上有效地避免了信道冲突,提高了网络的吞吐量。正是在这样的背景下,本文以基于多信道动态接入技术来提高多信道通信的可靠性和建链的高效性为目标,围绕基于专用控制信道的多信道动态接入网络仿真模型设计与硬件仿真实现和基于信道跳变的盲汇聚动态接入协议的设计与优化等内容展开研究,主要工作和创新点如下:首先,针对现有的经典HC-MAC协议中信道感知算法复杂、协议实现的实时性较差的问题,设计了一种在硬件设备上易于实现且实时性较好的基于专用控制信道的多信道动态接入MAC协议。该协议不仅具有同类专用控制信道协议的共同信道结构特性,而且协议的信道感知算法更加具有实用性,同时协议实现的实时性也得到显著增强。该协议的设计为网络仿真模型的设计和实现提供了实践支撑。其次,结合离散事件驱动系统,将本文设计的多信道MAC协议离散化为几个系统状态的事件点,通过分析各事件点之间的推进过程和参数变化,设计了一种适用于专用控制信道结构的多信道网络离散仿真模型,并通过对协议的仿真分析优化了网络模型中数据帧发送数量。利用该仿真模型不仅可以真实反映出专用控制信道结构对网络性能的影响,而且可以更高效地进行大规模的多信道网络仿真。然后,针对不同类型协议中专用控制信道的协商瓶颈和时间同步难以实现以及平行汇聚的协商负载过重的问题,提出了一种可以并行协商汇聚的基于信道跳变的盲汇聚算法。在不预知接收节点的信道跳变序列的情况下,可以使收发节点快速高效地在所有共有可用信道上成功汇聚。该算法的实现无需专用控制信道、无需要时间同步并且可保证全分集的信道汇聚,大大提高了多信道通信中的抗干扰性能和通信链路建立的高效性,以及通信网络的鲁棒性。理论分析和数值仿真结果证明了该算法具有快速全分集汇聚的良好性能。最后,结合GNU Radio软件工具和USRP2硬件设备搭建了一个灵活的多信道无线通信系统平台。为了提高多信道网络仿真的真实性,以本文设计的网络仿真模型为框架,在该通信系统平台基础上设计和实现了一个半实物网络仿真平台。该网络仿真平台能够真实地模拟多个节点的无线通信网络,提高了无线网络MAC协议仿真的真实性以及可配置性。其具有硬件成本低,可扩展性强,仿真效率高以及仿真结果参考意义强的特点,网络仿真平台的仿真结果验证了网络仿真模型的准确性。同时,利用该多信道无线通信系统平台对本文提出的盲汇聚动态接入算法进行了实际测试和性能评估,验证了课题工作的先进性和可行性。