无线协作通信中的跨层设计是一项重要的理论创新，与传统分层设计不同，跨层设计充分利用通信系统中各层之间的相关性，将无线协作网络的协议进行整体设计。本文主要研究基于跨层设计的协作MAC协议，重点是针对节点能量有限的无线协作网络场景中有关生命周期方面的研究。首先提出基于节点效用的跨层协作MAC协议，节点效用综合考虑了剩余能量信息及信道状态信息，该跨层MAC协议根据节点效用值设置退避时间，选择最优的中继节点，根据选择的中继节点调整物理层的发射功率，以达到节省能量，延长整个网络生命周期的作用。其次，联合考虑功率控制和速率选择，提出一种基于链路性能的跨层协作MAC协议。该协议物理层采用放大转发的协作模式，数据链路层采用组间竞争，组内竞争和冲突竞争等三种竞争方式。结合物理层和数据链路层分析提出链路性能的概念，选择链路性能最好的节点作为最优中继节点，该最优中继节点拥有较高的数据传输速率和较多的剩余能量。仿真结果表明该跨层协作MAC协议可有效延长无线网络生命周期，提高能量利用率。