随着第五代移动通信系统（5th Generation Mobile Communication System,5G）的商用以及大规模普及,物联网（Internet of Things,Io T）也在人们的生活中得到了越来越广泛的应用。实现了智能识别、定位、跟踪、监控和管理事物等目标。由于物联网通信的特殊性,这对无线通信技术提出了更高的要求和更大的挑战。具体来说,物联网中的设备发送数据包的时间通常是零星的、不可预测的,且其数据包通常为短包。当网络中有大量设备节点时,短数据包的零星传输模式会使得制定有效的资源分配方案变得困难。因此,基于分配的接入模式将不再适用。为了解决这个问题,本文将研究随机接入（Random Access,RA）技术,设备节点随机占用通信资源,而不等待基站分配资源。与其他随机接入协议相比,ALOHA及其衍生协议能够在保持较低复杂度的同时,避免一些数据包碰撞,适合用于物联网场景中。因此,本文介绍了一种不规则重复时隙ALOHA协议（Irregular Repetition Slotted ALOHA,IRSA）。IRSA协议在时隙ALOHA协议的基础上进行了改进。在发送端,每个用户根据一个事先给定的概率分布随机选择若干个时隙发送数据包副本,每个副本中都有其他数据包所在时隙的位置信息。在接收端,接收到一个数据帧后,先解码未发生冲突的时隙处的数据包,接着根据该数据包中其他副本的位置信息,消去其他副本对其所在时隙的干扰。不断迭代该解码和干扰消除过程,直到无法迭代为止,本文使用了二分图来表示IRSA迭代解码过程。仿真结果显示,相比于时隙ALOHA系统吞吐量只有1/e,最大数据包重复数为16的IRSA的理论吞吐量可以达到0.965,在实际仿真中,其吞吐量也可以达到0.8以上。并且随着时隙数和最大迭代次数的增加,IRSA的实际性能也将越来越趋近于理论性能。多包接收（Multi-Packet Reception,MPR）是一种能够同时接收多个数据包的概念。若有多个用户在同一时频资源发送数据,接收机将不丢弃数据包,而是将所有数据包接收,并使用复杂的物理层技术将其成功解码,因此可以提高信道利用率。为了进一步提高吞吐量,本文将多包接收的概念引入IRSA协议中,介绍了一种具有MPR能力的IRSA协议,表示为K-IRSA。并使用理论分析推导了该方案的吞吐量和丢包率性能,同时还对该方案的算法流程进行了总结。在性能仿真中,还创新地考虑了误包率（Packet Error Rate,PER）对系统性能的影响。仿真结果显示,在多包接收能力K=1时,K-IRSA方案的归一化吞吐量性能能达到0.7。在K=2时,K-IRSA方案的归一化吞吐量性能最好,能够达到0.8。而在K大于2时,其性能则有所下降,但都好于K=1时的性能。同时,在研究了K-IRSA的基础上,本文考虑了将非正交多址接入（NonOrthogonal Multiple Access,NOMA）技术应用于IRSA协议中。首先介绍了一种功率域NOMA技术,给出了其与IRSA相结合的接入方案,表示为IRSA-NOMA。每个用户发送的数据包副本,根据从大到小的顺序依次选择一个功率电平,从而更大程度的避免了两个用户采用同样的功率发射信号。接着每个数据包再随机选择一个时隙进行发送。并使用基于节点度变化的方法对其进行了理论分析,得到了所提方案的吞吐量和丢包率的表达式。最后对所提出方案的性能进行了实际仿真,并与现有的方案进行了性能对比。仿真结果表明,本文所提出的IRSA-NOMA方案在可用功率电平数为3和4时,能够比现有方案提供更大的吞吐量和更小的丢包率。