机器类设备(Machine Type Communication Device, MTCD)通过蜂窝网络进行数据交换的通信方式被称为机器类通信,具有终端数量大、小数据包传输、应用类别多等特性,普遍应用于智能抄表、电子健康、环境监控等场景,具有广阔的应用市场。然而,当前蜂窝网络是针对人与人(human to human, H2H)高速下行业务进行设计,不适合M2M通信。一方面,当大量事件触发型MTCD在随机接入信道(Physical Random Access Channel, PRACH)突发上行接入时,将造成严重的接入碰撞,降低了MTCD成功接入网络的概率。另一方面,上行M2M通信包括随机接入信道的接入过程和上行共享信道(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH)的数据传输过程。而大量不同应用的MTCD具有上行小数据包传输特性,在此情况下,若MTCD采用当前蜂窝网络先通过随机接入建立连接、再传输数据的通信方式,将降低系统的资源利用率。此外PRACH资源与PUSCH资源比例的不匹配将降低MTCD成功接入数目。因此,本文将以M2M随机接入过程为研究重点,对突发大量随机接入造成的严重碰撞和大量MTCD小数据包传输的资源分配两方面进行深入的研究。针对大量MTCD突发上行随机接入场景,本文提出了一种前导资源划分和ACB (access class barring)拥塞控制结合的方案,以提高MTCD成功接入概率。已知在该场景下,新发起接入的MTCD数目远小于重传的MTCD数目。通过前导资源划分,使基站能在MTCD请求接入过程中区分新发起接入的MTCD和接入失败后重传的MTCD。因此,基站只需通过估计每个接入时隙新到达的MTCD数目,便可计算得出系统当前请求接入的MTCD数目,有效减小了MTCD数目的估计误差,使设置的系统参数更接近最优值。此外,根据新到达的MTCD和重传的MTCD数目估计值,划分前导资源,并采用ACB策略为新发起接入的和重传的MTCD配置不同接入参数,优化发起接入的MTCD数目,减小碰撞概率。仿真结果表明,所提接入优化方案可提高MTCD成功接入概率,降低接入时延和平均服务时间。针对大量M2M通信中上行小数据包传输的场景,本文提出了ACB拥塞控制策略和SCMA技术结合的随机接入方案,并优化了PRACH资源和PUSCH资源的比例、ACB接入参数以及SCMA的码字长度,以提高MTCD成功接入数目。其中,针对大量MTCD在随机接入信道上请求的上行随机接入,通过ACB策略进行相应的拥塞控制,优化发起接入的MTCD数目,从而减小碰撞概率,提高前导成功接入概率。其次,SCMA码分多址技术可使连接的终端数目超过占用的资源数目,可以有效提高PSUCH资源内上行小数据包传输的MTCD数目。因此,对于成功发送前导的MTCD,基站可为其分配SCMA码本资源。为提高成功连接数目,本文形成了PRACH资源和基于SCMA方式下PUSCH资源分配的优化问题。最后,本文提出了一种有效的资源分配算法求解该优化问题,优化了资源划分比例、ACB接入参数以及SCMA码字长度。仿真结果表明,所提接入优化方案在接入过载情况下,有效减小了前导碰撞概率,同时提高了MTCD成功接入数目和PUSCH资源利用率。