近些年来,随着无线通信技术快速发展,移动互联网向无线端迅速延伸。一方面,通信方式不断增加,覆盖范围持续扩展,业务多样性明显提升,给人们生活带来了显著变化。另一方面,随着社交网络、人工智能、大数据等信息产业的发展,数据信息量的大幅攀升,呈指数增长的人和机器需要实时构建信息网络,对无线网络的需求加速更新。新兴业务对通信服务质量和用户体验等要求的提升,使得传统通信技术难以满足信息量的现实需求。其中的核心问题是,无线网络的迅猛扩张导致用户数量和内存占用成线性增长,带宽、计算和存储等方面资源的需求量相比过去提升了好几个数量级。但是,无线端可用频谱却非常有限,且不可再生。因此,解决供需矛盾刻不容缓,需要寻找新的移动通信技术,有效提升现有网络的组网性能。目前国际上解决频谱资源不足的方法主要包括拓展空白频谱和提高已授权频谱的资源利用率。由于前一种方法的实现难度较大、周期较长,因此,第二种方法,即提高频谱利用率成为了重点研究方向,而无线信道接入方法是决定网络性能的关键。针对无线分布式网络频谱接入方法中物理层信道时变性和接入控制层用户竞争性导致接入效率低下的问题,本文结合无线协作的传输方式,提出了物理层和接入层联合设计的概念,研究了协作网络分布式信道感知接入方法,实现了网络吞吐量性能最优,有效提高了频谱利用率。本文的主要工作及贡献如下:1.针对时间敏感度约束下的多用户分布式协作接入问题,建立了基于约束性最优停止理论的信道接入统计学模型。分别针对解码—转发和放大—转发中继传输方式,提出了满足平均时延约束的分布式信道接入方法。理论分析表明,该方法具有纯阈值结构,具有很好的工程可实现性。理论和仿真结果证明,所提方法具有系统吞吐量统计最优性。2.针对多中继节点部署下的分布式协作接入问题,建立了基于最优序列规划决策理论的信道接入统计学模型。提出基于中继信道动态优选的多用户信道感知接入方法。理论分析表明,该方法具有半阈值结构,具有优良的工程可实现性。仿真结果证明,所提方法具有系统吞吐量统计最优性。