近20年移动通信技术飞速发展,用户对高速数据业务的需求大幅度增加。为满足用户业务需求,以及应对其他技术的竞争等,3GPP组织在2004年启动了下一代移动通信长期演进(Long Time evolution, LTE)研究框架,确定将OFDM技术和MIMO技术作为核心技术,要求系统具有低时延、高速率、高移动性、频谱可配置等优点,可以满足在20MHz带宽条件下实现下行1OOMbps,上行50Mbps的高速率无线接入。在移动通信技术日新月异变革的同时,我国高速铁路的建设也突飞猛进的发展。随着高速铁路路线的增加,高移动环境下的移动通信技术的重要性更加凸显。LTE系统可以在终端移动速度达到350km/h的情况下正常通信,甚至在更高如500km/h时仍能支持通信,这给铁路运营商带来了巨大吸引力。随机接入作为UE开始和网络进行正常UL/DL传输之前的交互过程,其性能的好坏直接影响整个物理层和高层调度的工作。因此,在高速移动场景下,良好的随机接入性能是高效通信的重要保证,这就对整个随机接入物理层处理过程提出了更高的要求。本论文依据3GPP物理层相关协议,主要针对FDD-LTE模式下的非同步随机接入的物理层处理过程进行深入研究,对现有算法进行改进,给出了低复杂度的随机接入相关算法,包括低复杂频域ZC序列快速生成算法,终端前导序列产生过程算法和改进混合时／频域处理方法等。针对UE在高速移动情况下产生的较大Doppler频偏对随机接入检测性能造成急剧恶化的影响,详细讨论了循环移位限制集的使用,并且系统的介绍了高速模式下随机接入检测。本文通过FPGA仿真实现与MATLAB仿真对比,验证了改进算法的正确性,并在FT4000软件无线电平台上对改进算法进行了可行性验证。结果表明,改进算法完全满足系统要求。