新时期海洋战略的提出推动了诸如海上风力发电、海上油气田开发、智能航海等海事活动的开展,为了向海事设备和作业人员等海上用户提供便捷可靠的数据传输服务,国内外发展了各种海上无线通信系统。作为海上无线通信系统空口关键技术,随机接入确保了上行多用户之间的正交性,是上行通信链路建立的前提。但是,本文拟研究的海上无线通信系统具有信道带宽大、覆盖距离远、运动速度快等特点,现有随机接入方案无法满足上述设计需求。针对该问题,本文的具体研究内容包括:首先,针对大带宽、远距离、大频偏下的随机接入具体场景,分析了海杂波信道给随机接入检测带来的影响,并计算系统的指标需求。采用Longley-Rice模型预测6级海况下电磁波传播损耗;建立考虑漫反射分量的多径模型,引入有效漫反射区域计算漫反射多径;针对最大50km传输距离、80节相对运动速度的需求,计算系统的捕获灵敏度、多径时延、往返时延和多普勒频移等关键指标。其次,考虑海杂波信道大频偏特征和低复杂度工程实现需求,设计了优化的随机接入方案。针对随机接入前导序列通用设计方案对抗大频偏的不足,提出了一种具备抗频偏能力的前导序列设计,采用共轭对称的ZC序列进行时域叠加,消除了频偏对前导检测的影响。Matlab仿真结果表明,当SNR为-17.4d B且归一化频偏大于0.32时,本文所提前导序列检测性能优于通用前导序列。基于提出的前导序列设计,以低复杂度工程实现为目的,对随机接入发射机生成算法和接收机检测算法进行了一定优化。最后,完成海杂波信道随机接入方案硬件平台实现以及性能测试。给出了关键模块的接口和处理流程,分析了布局布线后的硬件资源消耗情况,在实验室环境搭建验证平台验证了论文设计的随机接入方案性能。测试结果表明,SNR高于-14.7d B时,误检概率小于10-2,且能应对50km覆盖范围的到达时间不确定性和2.5k Hz最大多普勒频移。本文设计的海杂波信道下随机接入设计方案和验证方案可进行工程应用,对远距离、大频偏的随机接入方案设计与实现具有一定参考价值。