国际电信联盟(ITU)要求5G用户体验速率需达到1Gbps,峰值速率需达到20Gbps,时延较4G系统要降低5～10倍,连接用户密度提升10～100倍。为了满足5G 大幅提升吞吐量的要求,大规模 MIMO(Massive Multiple-Input Multiple-Output)通过部署天线阵列,实现多路信号在相同频谱资源上传输,可以同时服务多用户并提高系统频谱效率,已成为5G的关键技术之一。另一方面,海量用户通信对5G接入过程提出了新的挑战:受限于信道相干时间,导频数量无法满足海量用户同时接入,接入过程中可能存在多个用户使用在相同时频资源上使用相同导频序列而导致接入冲突。本文针对大规模MIMO系统中海量用户的接入导频冲突问题展开研究,主要贡献如下:首先,针对集中式大规模MIMO天线阵列集中的特点和接入用户数量过大时可能存在的导频冲突问题,分析其对海量用户随机接入过程的影响,并提出基于集中式大规模MIMO的最强用户检测改进(Improved Algorithm for Strongest User Detection for Centralized Massive MIMO,C-SUCIR)机制。基于典型的 Rician 信道模型推导用户使用C-SUCIR机制时该系统解决导频冲突的近似闭合表达式,得到用户的平均接入时延。通过仿真证明,当天线与用户数量比低于1.5时,使用C-SUCIR机制的用户平均接入时延可以较随机接入方式降低90%,能够解决系统中85%的导频冲突问题。其次,针对分布式大规模MIMO场景中天线单元与用户位置较近的特点,对基于Rician信道下的分布式大规模MIMO随机接入过程进行建模,并提出基于分布式大规模MIMO的最强用户检测改进(Improved Algorithm for Strongest User Detection for Distributed Massive MIMO,D-SUCIR)机制。仿真结果证明,当天线与用户数量比低于2时,D-SUCIR机制能够解决分布式大规模MIMO用户随机接入过程中95%的导频冲突问题,且用户平均接入时延低于随机接入机制中平均接入时延的1/10。综上所述,本文针对天线数量、用户数量、用户活跃情况、竞争用户干扰等关键参数对集中式和分布式大规模MIMO的随机接入过程影响进行研究,基于集中式和分布式大规模MIMO天线阵列与用户位置关系特点分别提出C-SUCIR和D-SUCIR随机接入机制。研究表明,本文所提出的随机接入机制可有效解决集中式和分布式大规模MIMO系统中的导频冲突问题,降低用户接入时延,为实际5G系统性能优化提供理论指导。