CN108696897A - 基于卫星cdma多包接收的数据收集方法 - Google Patents

基于卫星cdma多包接收的数据收集方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于卫星通信技术领域，公开了基于卫星CDMA多包接收的数据收集方法，将CDMA的多包接收技术用于卫星接收端的数据收集方法中，增加每个时隙中成功检测数据包的能力，将时隙划分为广播时隙和接入时隙，广播时隙给传感器分组预分配可接入的时隙，接入时隙允许被指定的传感器分组在该时隙发送数据，若接收机在接入时隙检测到冲突时，传感器分组的可接入时隙资源将扩大两倍，直到所有分组成功发送数据。本发明可有效解决大容量设备同时接入时引起的碰撞率增加，时延过长等问题，尤其适用于大容量接入场景下对延时敏感的业务类型。

Description

基于卫星CDMA多包接收的数据收集方法
技术领域
本发明属于卫星通信技术领域，尤其涉及一种基于卫星CDMA多包接收的 数据收集方法。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：物联网的出现是现代高新技术发展 的必然结果，其各种各样的应用(如管道监测、地震监测、远航飞机定位、动 物栖息地监测等各种领域)逐渐改变了人们的生活行为方式。为了能够使设备 在人类最少干预或没有干预的情况下随时随地的自动通信，迫切的需要一种有 效的数据收集方式，及时的收集并回传分布在各种区域的监测数据，以供监测 中心进行信息快速分析处理，实现对现场的实时监控。然而上述的应用区域大 多分布在沙漠、山区、海洋等人烟稀少、地形复杂的特定区域或特殊区域，在 这些区域高密度的铺设地面网络显然是不现实的，并且这些区域大多处于自然灾害多发区，地面基础设施易损易毁，一旦瘫痪，地面应急网络搭建不及时， 就会造成该区域的物联网应用对象与监控中心“失联”，不能及时与监控中心 通信，这对于灾害应急监测应用是“致命”的缺点。将卫星通信业务拓展到物 联网，发挥其覆盖区域广、全天候、不受自然灾害影响、组网灵活等优势，可 对上述应用区域中的传感器网络提供高密度、全覆盖的海量节点接入，实时数 据采集和回传服务，弥补了地面信息网络的物联网缺陷，大大地提高了地面监 测与管理、导航定位和应急救援等重大应用系统的智能化水平，拓展了人类生产活动的空间。物联网节点只有先接入卫星基站才能实现数据通信，然而当海 量物联网节点同时接入网络时，容易发生碰撞率增加，成功率降低，时延过长 等问题，致使业务的服务质量不能保证。因此，能够有效的使设备接入网络， 并能降低时延将是卫星物联网应用尤其时延敏感型业务不可避免的问题。与此 同时，卫星通信的发展也为物联网业务的引入提供了基础。传统的卫星接入机 制在解决上述问题时大致分为固定分配类和随机竞争类两种。固定分配类最常 见的是TDMA，这种接入方式是将每帧划分为互不重叠的时隙，不同的用户占 用不同的时隙发送数据，因此，相互间不会干扰。但这种多址接入方式适用于 信道负荷小及数据连续发送的情况，当用户接入量过大时，必然引起接入周期 过长，不适用于延时敏感的业务类型，或当用户随机产生数据流量时，必然造 成信道资源的浪费。随机竞争类，如ALOHA，只要用户有数据发送，就立即让 其发送，这样很可能会产生冲突从而造成发送失败，尤其大容量接入情况下， 设备同时接入的可能性大大增加，会使接入性能急剧恶化，为了避免碰撞，则 需要保证本分组开始发送的相邻的两个t秒的时间间隔内没有其他的消息到达， t是一个分组的最小传输时间，即采用时隙ALOHA，该机制是一种降低碰撞的 有效措施，且吞吐量比ALOHA提高了一倍。然而由于接入终端数目巨大，且 其生成数据具有随机性，必然导致冲突概率增加，吞吐量性能下降，且其不断 的重传将导致吞吐量性能继续恶化。上述的两种接入方式均不适用于大容量敏 感型业务类型，日本的YuichiKawamoto等人以GEO卫星为路由，面向时延敏 感型业务类型(如地震监测)做了大量研究工作。其在发表的论文“A centralized multiple access scheme for data gathering inSatellite-Routed Sensor System (SRSS)”(2013IEEE Global CommunicationsConference(GLOBECOM),Pages: 2998-3002,2013)中提出了一种新的有效的数据收集方式，即固定时隙分配与按 需分配相结合的方式。该方式将卫星一个波束范围内的所有传感器提前分为组， 卫星向每一组发送广播消息，询问是否有传感器要发送数据，每一组中有数据 要发送的传感器设备必须返回应答消息，卫星根据每一组中收到的应答消息将 分组分为3类，即没有数据发送的分组，只有一个设备发送数据的分组和有多 个设备发送数据的分组，此阶段称为搜索阶段。确定分类情况后进入分配阶段， 即给只有一个设备发送数据的每组分配一个TDMA时隙，给有多个设备发送数 据的分组中的所有传感器都分配时隙。在给出的总时延指标中，文献证明了存 在最优分组数可以最小化时延。在该论文的基础上，其在发表的论文“A divide and conquer approach for efficient bandwidthallocation in next generation satellite-routed sensor system(SRSS)”(2013 9thInternational Wireless Communications and Mobile Computing Conference(IWCMC),Pages:741- 745,2013)中又提出了“分而治之”的算法，但是一种比较简单的应用情况，即假设只有两个传感器同时发送数据。卫星向所有传感器广播消息，若收到多于 两个的数据信号，则将所有传感器二分为两组，重复搜索阶段，二分一定次数 后开始分配阶段，同样，存在最优的二分次数可以最小化总时延。其在论文 “Effective Data Collection ViaSatellite-Routed Sensor System(SRSS)to Realize Global-Scaled InternetofThings”(IEEE Sensors Journal,Pages:3645-3654,2013) 中又做了改进，即针对大容量下且有多个设备同时发送数据的情况，依然采用 “分而治之”算法，对不能确定是哪一个设备发送数据的分组不断二分，这种 算法相较于TDMA不但节约了时隙资源，还大大降低了接入总时延，然而这种 算法仍有局限性，算法中考虑的设备总数为1000，这远远小于物联网节点个数 (一般大于10000)，并且该算法在应用于节点数大于10000的情况性能较差。
综上所述，现有技术存在的问题是：现有技术中存在的大容量设备同时接 入时引起的碰撞率增加，时延过长。
解决上述技术问题的难度和意义：
物联网应用业务的突出特点就是传感器设备数目海量(一般在10K以上)， 海量传感器设备会产生海量的数据信息，其数据业务是小数据包、高频次的一 种实时在线业务，这是与现有接入环境区别最大的地方，同时也是卫星物联网 面临的最大的挑战。现有的接入机制无论是固定分配还是随机竞争接入都比较 适用于负载比较轻的应用场景，对于过载情况，不但难以发挥MAC协议的优势， 相反，由于同时接入用户数过多，轻则将导致数据包时延增加、吞吐量下降， 重则产生信令风暴，导致网络瘫痪。此外，星地往返传播时延不容忽视，尤其 面向同步轨道卫星的应用，往返时延长达500ms，现有卫星随机接入技术的缺陷 引起的碰撞率增加导致用户不断的重传，引入了不必要的星地传播时延，使接 入时延难以忍受，然而这对于一些监测类应用如地震监测、火灾监测、航空飞 机的监测应用的影响是致命的。这类应用需要及时的获取现场信息以供技术人 员及时作出判断，挽救生命财产损失。2014年3月8日马航MH370飞机的失联，就 留给了我们一个惨痛的教训。因此，面向大容量物联网随机接入场景，必须提 出一种新的接入算法，降低数据包碰撞概率和用户时延。
本发明充分利用卫星CDMA的多包接收技术扩大每个时隙中成功检测数据 包的能力，将时隙划分为广播时隙和接入时隙，广播时隙给传感器分组预分配 可接入的时隙，降低了不必要的星地传播时延。本发明可有效解决大容量设备 同时接入时引起的碰撞率增加，时延过长等问题，尤其适用于大容量接入场景 下对延时敏感的业务类型。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于卫星CDMA多包接收的 数据收集方法。
本发明是这样实现的，一种基于卫星CDMA多包接收的数据收集方法，所 述基于CDMA多包接收的数据收集方法将CDMA的多包接收技术用于卫星接 收端的数据收集方法中，增加每个时隙中成功检测数据包的能力，将时隙划分 为广播时隙和接入时隙，广播时隙给传感器分组预分配可接入的时隙，接入时 隙允许被指定的传感器分组在该时隙发送数据，若接收机在接入时隙检测到冲 突时，传感器分组的可接入时隙资源将扩大两倍，直到所有分组成功发送数据。
进一步，所述基于CDMA多包接收的数据收集方法包括以下步骤：
步骤一，初始化，卫星接收端将所有传感器初始化为Gr组，将开始时隙初 始化为Si＝1，将总占用时隙初始化为Send＝Gr，卫星接收机多包接收能力为R，在 si时隙发送的数据包个数为ntx，接收的数据包个数为nrx；
步骤二，卫星接收端开始收集数据，如果时隙Si≤Send时，执行步骤三，否 则执行步骤九；
步骤三，时隙Si≤2Gr，执行步骤四，否则执行步骤七；
步骤四，时隙si为广播时隙，那么执行步骤五，否则执行步骤六；
步骤五，Si＝Send+1为本组的接入时隙，更新Send＝Send+1；
步骤六，时隙si为接入时隙，设Si＝Send+1为本组的广播时隙，更新 Send＝Send+1，否则说明该时隙对应的分组成功发送数据包；i++，执行步骤二；
步骤七，时隙si为广播时隙，那么执行步骤八，否则执行步骤六；
步骤八，Si＝Send+1为本组的可接入时隙1，Si＝Send+2为本组的可接入时隙2， 更新Send＝Send+2；
步骤九，数据收集过程结束。
进一步，所述步骤一中的卫星CDMA多包接收能力在MAC层当一个时隙 中同时发送的数据包的个数小于R时，卫星接收端能成功接收，否则全部接收失 败，多包接收模型为：
其中和分别表示si时隙发送的和接收的数据包个数，R是物理层参数， 表示接收机的最大解调能力，当个数据包同时发送时，第i个数据包收到的信 干噪比为：
其中Pj是第j个数据包的接收功率，σ2为高斯噪声，L为扩频增益，由于接 收机采用了功率控制：
P1＝P2＝...＝Pn:＝P；
任一数据包收到的信干噪比为：
接收机成功解调的阈值为γth，则信干噪比需满足：
R为可同时传输的数据包最大值：
其中，γu:＝P/σ2是每个数据包的信噪比。
进一步，所述步骤一中的初始化阶段，卫星接收端将所有传感器初始化为Gr分组，相应的划分出Gr个广播时隙，进入广播阶段，每个广播时隙对应一个分 组，在广播时隙中向对应分组分配可接入时隙，其他分组收到广播信息自动选 择忽略；所有分组接收完广播消息后，开始分别接入卫星，相应的划分出Gr个 接入时隙，进入接入阶段，每个接入时隙对应一个分组，每个分组在对应接入 时隙中可发送数据包，在其他分组不允许发送数据包，所有分组发送完数据包 后，存在有冲突的时隙，根据冲突的时隙个数划分对应的广播时隙，又进入广 播阶段，但在每个广播时隙向对应的分组分配两个接入时隙。
进一步，所述步骤一中的初始化随机分组Gr，存在最优分组，通过使接入 时延最小化获得，具体包括：
(1)卫星一个波束内覆盖的传感器设备共有Ntotal个，某一时刻有大量传感 器同时激活申请入网，激活概率用p表示，则实际请求接入的设备数为 n0＝Ntotal·p；卫星将所有传感器设备随机平均分成Gr组，用表示每 个组中实际请求接入的设备数；卫星向每一组广播消息所用时间为t，t表示时 隙间隔。用D表示二分次数，初始接入时，D＝0，Gr组占用广播时隙Gr个，接入 时隙Gr个，传播延迟用rtt表示，则：
其中，hsat表示卫星与地面的距离，约36000公里，c表示光速，乘2表示往 返时延；
(2)第D＝0次二分的总时延为：
ΔS(D0)＝rtt+Gr·t+Gr·t＝rtt+2Gr·t；
每个时隙失败的概率PF(D)为：
其中表示每个时隙的接入用户数，第D次二分后的分组数为Gr(D)， 接入失败概率为PF(D)，则时隙冲突后的剩余分组数为：
G′r(D)＝Gr(D)·PF(D)；
传播时延为rtt，广播时间为传播时延与广播时隙所用时间的和，表示为：
Sg(D)＝G′r·t+rtt；
新的接入时隙是碰撞时隙个数的2倍：
Gr(D+1)＝2G′r(D)；
接入时间为：
Sa(D)＝Gr(D+1)·t；
则第D次二分的总时间为：
ΔS(D)＝Sg(D)+Sa(D)；
(3)第Dend次二分后所有用户接入成功，则总的接入时间Ttotal为：
存在最优的二分次数Doptend使得总的接入时间达到最小Tmintotal：
是
本发明的另一目的在于提供一种应用所述基于CDMA多包接收的数据收集 方法的卫星通信系统。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：
本发明有效的利用了卫星CDMA的多包接收方法，由于CDMA接入是“软 容量”系统，其一个时隙中可接入多个用户，且随着多用户检测技术的提高， 接入性能也会进一步提高，与现有技术相比，大大降低了接入碰撞率和接入时 延等问题。本发明采用的二分算法和时隙资源预分配相结合的方式，有效的提 高了拥塞控制的效果，可以解决大容量(一般大于10000)传感器设备同时接入 的场景，而现有技术在应用于节点数大于10000的情况性能较差，且由于技术 本身的缺陷引入了不必要的星地往返传播时延。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于卫星CDMA多包接收的数据收集方法流程 图。
图2是本发明实施例提供的适用的卫星物联网随机接入系统模型图。
图3是本发明实施例提供的基于卫星CDMA多包接收的数据收集方法实现 流程图。
图4是本发明实施例提供的基于卫星CDMA多包接收的数据收集方法用于 实施例示意图。
图5是本发明实施例提供的仿真和理论分析对比示意图。
图6是本发明实施例提供的接收端多包接收能力与接入时延的关系图。
图7是本发明实施例提供的在不同系统负载量时的接入时延对比图(接收 端检测能力为1)。
图8、图9是本发明实施例提供的在不同系统负载量时的接入时延对比图 (接收端检测能力为5)。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例， 对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以 解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明具体涉及卫星CDMA多包接收技术，二分算法，对随机接入系统进 行拥塞控制与资源预分配的方法，可用于卫星物联网下的传感器数据收集。
如图1所示，本发明实施例提供的基于卫星CDMA多包接收的数据收集方 法包括以下步骤：
S101：根据初始分组Gr划分Gr个广播时隙，即开始广播阶段，在每个广播 时隙向对应的分组广播信息，告知该分组其可接入的时隙，分组只监听对应广 播时隙的信息，而忽略其他广播信息；
S102：按序广播完所有信息后，开始接入阶段，对应的接入时隙的个数与 刚经历过的广播时隙个数相等，每个接入时隙只允许对应的分组接入，按序完 成所有分组的接入后；
S103：根据刚完成的发生冲突的时隙个数划分相等个数的广播时隙，若不 存在冲突的时隙，表明所有分组接入成功，否则又进入广播阶段，同样向对应 分组广播允许其接入的时隙信息，但为该冲突分组分配的可接入时隙个数加倍， 这个过程一直重复直到所有分组接入成功。
下面结合附图对本发明的应用原理作进一步的描述。
如图2所示，卫星物联网随机接入系统中，包括了GEO卫星、用户节点、 地球站以及数据服务中心。其中GEO卫星在系统中传感器设备(节点)成功接 入后，将节点发送的数据转发给地球站，地球站提交数据至数据服务中心进行 处理。系统中的节点有数据发送时，会处于激活状态，直接向卫星请求随机接 入。为了充分展示本发明，结合现有文献，本实施例采用CDMA卫星物联网随 机接入系统，卫星与地面间单向传播时延为240ms，时隙长度为50ms，激活概 率从0.01～0.1中选择，且本发明采用的节点总数远远大于现有文献给出的设置。
如图3所示，基于卫星CDMA多包接收的数据收集方法，包括如下步骤：
(1)初始化，卫星接收端将所有传感器初始化为Gr组，将开始时隙初始化 为Si＝1，将总占用时隙初始化为Send＝Gr，卫星接收机多包接收能力为R，在si时 隙发送的数据包个数为ntx，接收的数据包个数为nrx；
(2)卫星接收端开始收集数据，如果时隙Si≤Send时，执行步骤(3)，否则 执行步骤(9)；
(3)如果时隙Si＜2Gr，执行步骤(4)，否则执行步骤(7)；
(4)如果时隙si为广播时隙，那么执行步骤(5)，否则执行步骤(6)；
(5)设Si＝Send+1为本组的接入时隙，更新Send＝Send+1；
(6)该时隙si为接入时隙，如果设Si＝Send+1为本组的广播时隙，更 新Send＝Send+1，否则说明该时隙对应的分组成功发送数据包。i++，执行步骤(2)；
(7)如果时隙si为广播时隙，那么执行步骤(8)，否则执行步骤(6)；
(8)设Si＝Send+1为本组的可接入时隙1，设Si＝Send+2为本组的可接入时隙2， 更新Send＝Send+2；
(9)数据收集过程结束；
如图4所示，假设有18个设备请求接入网络，最大可检测用户数R为5， 初始分组数为Gr为1，且暂时不考虑用户到地面的传播时延问题。黑色阴影表示 在该接入时隙实际的用户接入数量大于卫星最大可检测数R，卫星不能成功解 码，认为接入失败或时隙冲突；浅色阴影表示广播时隙；空白时隙表示接入成 功。卫星在时隙1给所有用户广播信息，告知所有用户时隙2为可接入时隙。 于是所有用户在时隙2申请接入，由于该时隙实际接入用户数大于可检测用户 数5，卫星在时隙3广播告知所有用户请求接入失败，可在时隙4、5重新随机 接入。假设时隙4接入用户数为7个，时隙5接入用户数为11个，仍然产生冲 突，卫星在时隙6广播告知在时隙4接入的7个用户可在时隙8、9重新随机接 入，卫星在时隙7广播告知在时隙5接入的11个用户可在时隙10、11重新随 机接入。假设时隙8、9接入用户数分别为4、3，则两个时隙均成功接入，假设 时隙10、11接入用户数分别为6、5，则时隙10接入失败、时隙11接入成功。 卫星在时隙12广播告知在时隙10接入的所有用户可在时隙13、14重新随机接入，若时隙13、14接入用户数分别为3，3，则所有用户全部接入成功。接入时 延(定义为从第一个用户开始接入到最后一个用户成功接入所用的总时间)为 14个时隙。
下面结合仿真对本发明的应用效果作详细的描述。
1、仿真条件：
本发明适用的系统是卫星物联网随机接入系统，卫星与地面间单向传播时 延为240ms，时隙长度为50ms，传感器设备总数至少为10000，传感器激活概 率从0.01～0.1中选择，假设传感器激活后立即申请入网，且只发送一次数据包。 仿真软件环境为Intel(R)Core(TM)i7-4790 CPU@3.60GHz,Windows 7 64bit操 作系统下的MATLAB R2015b。本发明采用接入时延来评价系统数据收集的性 能，接入时延为激活的传感器从开始接入到全部成功接入所用的时间。
2、仿真结果分析：
如图5所示，横坐标表示的是传感器设备总数，纵坐标表示的是接入时延； 从图中可以看出，关于传感器接入时延的理论分析和实际仿真基本相吻合，略 有出入处是由于仿真的随机性太大。此外，还可以发现，设备的激活率越高， 接入延时越长，这很容易理解，同时接入的设备数越多，冲突的可能性越大， 需要分配更多的时隙解决冲突。
如图6所示，横坐标表示的是接收机多包检测能力，纵坐标表示的是接入 时延；从图中可以看出，多包检测能力越大，接入时延越小，这也可从公式(9) 中看出，一个时隙的检测门限R越大，失败概率越小，接入成功率越高，成功接 入占用的时隙越少。从另一方面说明，本发明的性能会随着CDMA多用户检测 技术的提高而进一步提高。
如图7所示，横坐标表示的是初始分组，纵坐标表示的是接入时延；从图 中可以看出，不同的激活概率存在最优分组数，可以最小化时延，当大于或小 于最优分组数时，都会令时延增加。此外，激活概率越小，最优分组数越小， 反之，越大。通过大量的仿真发现最优分组数可在附近处取得。
如图8所示，横坐标为激活概率，纵坐标为接入时延；从图中可以看出， 当接收端多包接收能力为1时，即与现有技术采用同样的检测能力时，即使传 感器终端海量，本发明仍能有效降低接入时延，接入时延比采用现有技术的至 少降低了2.5倍。
如图9所示，横坐标为激活概率，纵坐标为接入时延；从图中可以看出， 当接收端多包接收能力为5时，本发明有效的降低了接入时延，接入时延比采 用现有技术的至少降低了5倍，且接收端检测能力越高，就更加适用于海量终 端接入的情况。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于卫星CDMA多包接收的数据收集方法，其特征在于，所述基于卫星CDMA多包接收的数据收集方法将CDMA的多包接收技术用于卫星接收端的数据收集方法中，增加每个时隙中成功检测数据包的能力，将时隙划分为广播时隙和接入时隙，广播时隙给传感器分组预分配可接入的时隙，接入时隙允许被指定的传感器分组在该时隙发送数据，若接收机在接入时隙检测到冲突时，传感器分组的可接入时隙资源将扩大两倍，直到所有分组成功发送数据。
2.如权利要求1所述的基于卫星CDMA多包接收的数据收集方法，其特征在于，所述基于CDMA多包接收的数据收集方法包括以下步骤：
步骤一，初始化，卫星接收端将所有传感器初始化为Gr组，将开始时隙初始化为Si＝1，将总占用时隙初始化为Send＝Gr，卫星接收机多包接收能力为R，在si时隙发送的数据包个数为ntx，接收的数据包个数为nrx；
步骤二，卫星接收端开始收集数据，如果时隙Si≤Send时，执行步骤三，否则执行步骤九；
步骤三，时隙Si≤2Gr，执行步骤四，否则执行步骤七；
步骤四，时隙si为广播时隙，那么执行步骤五，否则执行步骤六；
步骤五，Si＝Send+1为本组的接入时隙，更新Send＝Send+1；
步骤六，时隙si为接入时隙，设Si＝Send+1为本组的广播时隙，更新Send＝Send+1，否则说明该时隙对应的分组成功发送数据包；i++，执行步骤二；
步骤七，时隙si为广播时隙，那么执行步骤八，否则执行步骤六；
步骤八，Si＝Send+1为本组的可接入时隙1，Si＝Send+2为本组的可接入时隙2，更新Send＝Send+2；
步骤九，数据收集过程结束。
3.如权利要求2所述的基于卫星CDMA多包接收的数据收集方法，其特征在于，所述步骤一中的CDMA多包接收能力在MAC层当一个时隙中同时发送的数据包的个数小于R时，卫星接收端能成功接收，否则全部接收失败，多包接收模型为：
其中和分别表示si时隙发送的和接收的数据包个数，R是物理层参数，表示接收机的最大解调能力，当个数据包同时发送时，第i个数据包收到的信干噪比为：
其中Pj是第j个数据包的接收功率，σ2为高斯噪声，L为扩频增益，由于接收机采用了功率控制：
P1＝P2＝...＝Pn:＝P；
任一数据包收到的信干噪比为：
接收机成功解调的阈值为γth，则信干噪比需满足：
R为可同时传输的数据包最大值：
其中，γu:＝P/σ2是每个数据包的信噪比。
4.如权利要求2所述的基于卫星CDMA多包接收的数据收集方法，其特征在于，所述步骤一中的初始化阶段，卫星接收端将所有传感器初始化为Gr分组，相应的划分出Gr个广播时隙，进入广播阶段，每个广播时隙对应一个分组，在广播时隙中向对应分组分配可接入时隙，其他分组收到广播信息自动选择忽略；所有分组接收完广播消息后，开始分别接入卫星，相应的划分出Gr个接入时隙，进入接入阶段，每个接入时隙对应一个分组，每个分组在对应接入时隙中可发送数据包，在其他分组不允许发送数据包，所有分组发送完数据包后，存在有冲突的时隙，根据冲突的时隙个数划分对应的广播时隙，又进入广播阶段，但在每个广播时隙向对应的分组分配两个接入时隙。
5.如权利要求3所述的基于卫星CDMA多包接收的数据收集方法，其特征在于，所述步骤一中的初始化随机分组Gr，存在最优分组，通过使接入时延最小化获得，具体包括：
(1)卫星一个波束内覆盖的传感器设备共有Ntotal个，某一时刻有大量传感器同时激活申请入网，激活概率用p表示，则实际请求接入的设备数为n0＝Ntotal·p；卫星将所有传感器设备随机平均分成Gr组，用表示每个组中实际请求接入的设备数；卫星向每一组广播消息所用时间为t，t表示时隙间隔；用D表示二分次数，初始接入时，D＝0，Gr组占用广播时隙Gr个，接入时隙Gr个，传播延迟用rtt表示，则：
其中，hsat表示卫星与地面的距离，约36000公里，c表示光速，乘2表示往返时延；
(2)第D＝0次二分的总时延为：
ΔS(D0)＝rtt+Gr·t+Gr·t＝rtt+2Gr·t；
每个时隙失败的概率PF(D)为：
其中表示每个时隙的接入用户数，第D次二分后的分组数为Gr(D)，接入失败概率为PF(D)，则时隙冲突后的剩余分组数为：
G′r(D)＝Gr(D)·PF(D)；
传播时延为rtt，广播时间为传播时延与广播时隙所用时间的和，表示为：
Sg(D)＝G′r·t+rtt；
新的接入时隙是碰撞时隙个数的2倍：
Gr(D+1)＝2G′r(D)；
接入时间为：
Sa(D)＝Gr(D+1)·t；
则第D次二分的总时间为：
ΔS(D)＝Sg(D)+Sa(D)；
(3)第Dend次二分后所有用户接入成功，则总的接入时间Ttotal为：
存在最优的二分次数Doptend使得总的接入时间达到最小Tmintotal：
于是
6.一种应用权利要求1～5任意一项所述基于卫星CDMA多包接收的数据收集方法的卫星通信系统。
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