5G是新一代的移动通信技术,因其具有高速率及低时延等特点,被广泛的应用于社会的各行业各领域。在高铁领域,5G同样发挥出巨大的作用。随着高铁的快速发展,其运行速度越来越快,使得4G已经不能满足要求。5G支持高达500km/h的超高速移动,且为了对抗多普勒频移做出了更多优化,大大提升了高速移动场景下的性能。随机接入是用户终端与基站建立连接的第一步,是移动通信系统最基本的处理机制。随机接入过程为用户设备发送随机接入前导码并在基站接收,进而实现上行同步及上行数据传输。对随机接入的研究主要围绕解决多普勒频移问题,设计更加优高效的检测算法以实现高质量的通信。本论文首先介绍了5G物理层的关键技术,相对于LTE技术,5G在其基础上进行了优化,包括帧结构及资源分配等。对5G随机接入的信道设计进行概述,包括5G随机接入的应用场景以及随机接入完整流程,并对随机接入前导序列格式类型和资源配置进行详细描述。再给出了随机接入前导序列生成过程,详细介绍了ZC序列特性以及测量时间偏移的功能,并对UE端随机接入前导序列及其基带信号生成进行介绍。其次,本论文提出了前导检测的系统模型,并说明了频偏对信号子载波间干扰,再对前导信号解调方法、多天线接收时功率合并方式及噪声功率的设定方式进行对比分析。在高速移动场景下,主要对检测序列生成的三个检测窗口进行分析判定,本文在三窗口检测算法的基础上,设置两次阈值门限对三个搜索窗进行检测,将弥散的功率叠加后再进行阈值判定,通过仿真分析,提升了高速模式下前导检测性能。最后,针对超高速移动场景的前导检测进行分析研究。通过公式推导超高速移动场景下频偏对随机接入的影响,得出信号能量分散到五个搜索窗内。采用5G NR提出超高速场景下的限制集B,使得前导信号的五个搜索窗不会发生重叠。提出使用限制集B的超高速移动下检测算法,对五个搜索窗进行二次阈值检测,进一步提出自适应随机接入算法,可以在减小计算复杂度的同时,增加前导码检测成功率,为超高速移动场景下的随机接入检测提供了新的方案支持。通过仿真分析,验证了超高速场景下采用本论文提出算法的可靠性。