OTFS通信链路构建及其三维星座加密设计

来源：电子与信息学报杂志2025年第10期北京时间：

作者：马英杰, 刘岳恒, 赵耿, 赵明晶, 王丹

单位：1.北京电子科技学院电子与通信工程系 北京 1000702.北京电子科技学院网络空间安全系 北京 100070

摘要：为满足第6代移动通信(6G)在高速移动场景下高可靠、安全传输需求，针对正交时频空(OTFS)调制的通信链路，该文设计一种新的三维星座加密方案，充分发挥了OTFS与三维星座的性能优势。首先，设计了一种新型三维星座分布图，16个星座点分布在以原点为中心的球体表面，由球面与坐标轴的6个交点及两个平行于XOY平面的正五边形顶点构成，优化后星座点间最小欧氏距离提升5%，平均功率降低11%，星座图性能指数提升10%，改善了误码率性能。此外，提出了一种三维星座映射与旋转加密方案，通过16位量化混沌序列动态选择映射方式，并结合两次星座点旋转操作，实现了三维星座的高效加密。仿真结果表明，相较于现有方案，所提出的方案在确保通信性能的同时，安全性能有较好提升，误码率性能提升约0.6 dB，且密钥空间达10120，能够有效抵抗暴力破解，加密后图像直方图分布均匀，相关系数趋近于0，具有强抗统计攻击能力，且密钥敏感性和鲁棒性测试进一步验证了其安全性能。

关键词：正交时频空间, 三维星座映射, 星座加密, 物理层安全

基金资助：国家自然科学基金(62441208)，中央高校基本科研业务费资金资助(3282024060, 3282025011)