随着全球信息化的发展,物联网行业规模不断提升,开启了万物互联的新时代。而大规模机器通信作为物联网主要应用场景之一,引起了业界的广泛关注。而大规模机器通信海量连接、低能耗、短数据包和零星通信的特点,展示出了和传统蜂窝网络的根本区别,传统随机多址接入和编码方案已不再适用。针对大规模物联网随机接入新需求,本文对大规模无源随机接入技术进行了初步研究和探索,设计了低复杂度和高能效的大规模接入编码方案和通信方案。首先研究了大规模无源随机接入现有的解决方案,对T-fold ALOHA协议进行改进,研究了基于T-fold IRSA协议的随机接入编码方案。仿真分析了信道负载和数据包未知概率q之间的关系以及不同T值对系统性能的影响,结果表明归一化负载门限和T值的关系不成正比,仅在T值较小的情况下,归一化负载门限较大,系统吞吐量较高。且当最大数据包重复次数为2,2≤T≤4时,其系统性能最优。另一方面,Polar码不仅被证明在码长趋于无穷大时能够实现信道容量,而且在短码长的情况下也表现出优于低密度奇偶校验码的性能。因此,本文设计了基于Polar码的T-fold IRSA方案。把用户传输的消息分为两部分,第一部分是前导序列,用于选择时隙,提高用户之间的抗干扰能力。由于在大规模随机接入场景下活跃用户组成的向量具有天然的稀疏性,接收端利用压缩感知译码器进行恢复。实验仿真了不同的Np、kp和Kb参数对压缩感知译码器性能的影响。结果表明,通过选取合适的参数,前导序列几乎可以完全恢复。第二部分是有效负载,使用Polar码进行信道编码,提高信道抗干扰能力。在发送端,给出了冻结比特选择方案。在接收端,研究了一种联合抵消列表译码算法,同时恢复多用户信息序列。并实验仿真了不同路径值和不同用户数下该译码算法的性能,结果表明,JSCL译码算法随着路径值的增加,性能得到提升,且在T≤4时性能最优。本文针对高斯多址信道中的大规模无源随机接入问题,研究了低复杂度的T-fold IRSA随机接入技术,设计了基于Polar码的T-fold IRSA的大规模无源随机接入解决方案。针对T-fold IRSA的系统模型,把传输帧长（?）分为两部分,第一部分Np用于接收前导序列,包含了用户传输图样信息。第二部分Nc进一步划分为多个时隙,活跃用户随机选择不同时隙重复发送数据包副本,重复次数服从给定概率分布L（x）。时隙内采用Polar码作为时隙编码,结合JSCL译码算法可以解决T阶以下的冲突,时隙间结合串行干扰消除译码算法,解决已成功译码用户在其它时隙造成的干扰,迭代地进行该操作直到触发终止机制,最终可以恢复尽可能多的用户信息。本文的研究目的是将实现目标丢包率ε所需每比特能量Eb/N0降至最低。实验结果表明,在4-fold IRSA的方案中,使用Polar码替换LDPC码,其性能提升约1至2d B,和Polyanskiy提出的有限块长边界差距进一步缩小。