卫星通信可以在全球范围内实现信息网络的无缝覆盖,是天基信息传输系统中的重要构成部分,也是构建天地一体化网络的战略重点。伴随地面移动通信技术的不断更迭,卫星网络和地面5G网络的相互融合技术也在快速发展。地面用户终端在与网络建立连接之前,需要通过随机接入过程确保自身的上行传输时间和基站保持同步,使得网络的上行帧时序与用户终端发送帧时序对齐。高效率低延时的上行接入是保障终端与网络进行正常通信的前提,因此在卫星与5G融合系统中,随机接入技术的研究尤为重要。本文着眼于GEO卫星与地面5G网络融合系统,以GEO卫星广域覆盖导致传播时延较长的系统特性为切入点,融合地面5G协议设计思路,以研究适用于卫星5G融合系统的快速随机接入技术为目标,从快速随机接入信道设计、多用户msgA数据载荷检测算法研究以及快速随机接入信号传输方案设计与仿真验证三方面展开,论文主要工作为:（1）针对目前在星地融合系统中采用的传统随机接入方案因多次信息交换导致接入效率较低、接入过程耗时较长的问题,分析3GPP基于地面场景提出的快速随机接入方案的处理流程和时序模型,研究将该方案应用于GEO卫星场景实现高效率低延时接入的可行性。（2）针对快速随机接入信号（msgA）包含前导和数据两部分的特点,导致传统随机接入信道无法适用于快速随机接入技术的问题,结合卫星大波束覆盖范围和单天线端口系统特性,提出了一种快速随机接入信道设计方案。该方案通过将前导与数据载荷合并发送,降低接入次数,节省物理资源开销,并保证较优的接入性能。（3）针对多用户发起接入时,msgA数据信号采用传统MMSE-SIC检测算法时存在的误差传播问题,提出了一种多判决排序串行干扰消除（MD-OSIC）算法。该算法首先通过MUSA系统的等效信道系数以及MMSE加权矩阵计算所有待检测用户的SINR并排序优化用户的选择策略,然后对MMSE线性检测后位于不可靠区域内的符号进行多次判决,有效提升了 msgA数据载荷检测的可靠性。（4）设计适用于本系统的msgA信号传输与检测方案,并基于MATLAB搭建链路级仿真平台,对快速随机接入性能进行仿真验证。通过对msgA前导信号的漏检和虚警概率以及msgA数据信号的误码率性能进行评估,验证本文所提出的快速随机接入信道设计方案在卫星场景下应用的可行性;通过对MMSE-SIC和MD-OSIC算法检测性能的仿真对比,验证MD-OSIC算法能有效降低误差传播对msgA数据信号误码率性能的影响。