作为实现物联网的一项关键技术,机对机(M2M)通信是新一代LTE无线通信领域中一个至关重要的业务增长点,被称为第三次信息产业革命。然而现有的蜂窝网络主要是针对人与人(H2H)之间的通信特点设计的,能容纳的终端数目是有限的,因此在LTE系统中装载海量的MTC终端会给现有的蜂窝网络带来巨大的挑战。其中蜂窝网络所面临的第一个挑战就是当海量的MTC终端随机接入到基站时,极易引起随机接入信道的过载。针对这个问题,现有的文献大多数都集中在MAC层的接入协议改进和资源分配方面,然而物理层的接收端检测算法的研究对于接入容量的提升更为直接有效,因此本文主要针对LTE系统中M2M随机接入的检测算法进行研究。因为小区中每个MTC终端相对于基站的移动速度是有所差异的,而相对移动产生的多普勒频偏又会给随机接入的检测性能带来较大影响,因此我们分为低速和高速这两种场景对M2M随机接入的检测算法进行研究。在低速场景中,首先阐述了目前已有的传统的相关检测算法、广义似然比检测算法和迭代并行干扰消除算法,然后在对多点接入的干扰分析的基础上,我们对迭代并行干扰消除算法进行了改进。通过对干扰信号进行更为准确的重构从而尽可能地消除多用户间干扰,提出的改进算法相对于现有的算法不管是在检测性能还是在参数估计性能上都有所提高。在高速场景中,首先分析了频偏对相关检测带来的影响,然后参考低速场景中的迭代并行干扰消除算法,在基于频偏补偿的基础上,提出了一种多步混合迭代多用户检测算法。该算法不仅可以提高检测性能,参数估计,特别是频偏估计的精度也可以随着改善。通过搭建基于MATLAB的LTE仿真系统,上述各种算法的性能都得到了仿真验证。本文提出的随机接入多用户检测算法对于提高LTE系统的随机接入容量,从而改善海量MTC终端接入引起的随机接入信道阻塞问题有着十分重要的意义。