随着无线通信技术的进步,用户能够享受更好的通信服务质量。地面移动通信系统采用先进无线通信技术,可以为用户提供很好的通信服务。但是地面移动通信系统覆盖区域有限,对于偏远地区或海洋环境,不能满足用户的通信需求。为解决这类问题,卫星通信是一种较好的选择。卫星通信覆盖区域广,作为地面通信网的延伸和补充,为地面通信网不能覆盖区域的用户提供通信服务保障。随着地面物联网的发展,业务量不断增加,需要扩大其覆盖范围,则物联网与卫星网络的融合不可避免,从而诞生卫星物联网。卫星物联网面临如下问题:海量设备接入;设备的低功耗低频次唤醒;大量设备频繁的短报文更新。这些问题为随机接入技术带来前所未有的考验。为实现卫星物联网的高效接入,本文关注卫星物联网海量接入和短报文更新的问题,深入研究卫星场景下的免授权随机接入方案和接收端检测算法的设计和随机接入技术信息年龄。具体的研究工作如下:本文对卫星随机接入技术的基本理论进行了分析,首先介绍了现有的随机接入技术,通过对ALOHA及其衍生技术的算法比较,对卫星随机接入技术的吞吐量与误包率进行研究,同时对不同接入技术的误包率和吞吐量与信道负载的关系进行仿真。考虑到免受权的非正交多址接入,本文以扰码多址技术为基础,首先建立无线通信中扰码多址的上下行链路模型,然后进一步研究关于消息传递算法在扰码多址系统的模型。考虑扰码多址的不同多用户检测器,其中包括传统的基本信号估计器。采用消息传递算法可以准确表达基本信号估计器的概率模型,并以因子图的形式表示,可以在后续的算法进一步优化。仿真结果表明,在扰码多址系统基础上,指出两种多用户检测器的性能对比,给出扰码多址作为非正交多址接入是可行的。考虑到卫星信道场景,本文基于广义近似消息传递算法,进一步优化扰码多址系统中的消息传递多用户检测器。传统基本信号估计器拥有良好的性能但系统复杂度高,在此基础上提出消息传递算法,广义近似的消息传递算法可以较好地解决消息传递算法的高复杂度问题,利用消息传递的二次展开和高斯近似的方式,实现仅利用信道矩阵和接收的用户信号进行多用户信号检测。广义近似的消息传递算法结合扰码多址系统,该算法将进一步强化了多用户检测器的性能,同时也对接收信号中的多用户分离降低了迭代的复杂度。最后对不同随机接入技术的信息年龄进行研究,信息年龄作为新的参考指标,用来判断随机接入技术的性能。信息年龄的变化可以视为马尔可夫过程,本文推导并给出随机接入技术的信息年龄的一步转移概率和稳态分布概率。通过平稳分布可以推导出随机接入的平均信息年龄,仿真了不同负载下不同随机接入平均信息年龄的变化情况,仿真结果与理论推导结果相近,理论推导可以用于指导随机接入技术信息年龄的研究。