语义通信白皮书-2024全球6G技术大会

摘要 在过去几十年中，通信领域的研究主要集中在如何准确有效地将符号从发送端传输到接收端，即语法通信。随着无线通信系统的发展，系统容量逐渐接近香农极限。香农和韦弗将语义通信划分为通信的第二个层次。区别于传统通信将符号的准确传输作为目标，语义通信的主要目的是实现语义信息的准确交互。语义通信专注于传递信息的含义和重要性，而非仅仅关注符号本身，主要用于解决如何精准传递发送符号的含义，以及接收方如何以期望的方式影响系统行为的问题。通过对信息语义的提取、编码和传输，语义通信可大幅提升通信效率。随着新一代通信技术和人工智能技术的蓬勃发展，语义通信在人机交互、全息通信、智能制造等领域展现出广阔的应用前景，受到了全球学术界和工业界的广泛关注。 本白皮书全面介绍了语义通信的基本原理、技术模块、应用领域以及关键挑战等，旨在为语义通信在下一代无线网络中的应用提供参考和指导。白皮书详细讨论了语义通信的关键模块，包括语义知识库构建、语义信道联合编解码、语义信息传输以及与现有系统的兼容性，为读者提供了深入了解语义通信技术的基础。进一步探讨了单模态和多模态语义通信系统架构，同时研究了抑制语义噪声的方法，为实现多模态多用户语义通信提供了综合视角。白皮书还关注了语义通信与其他网络的结合，包括数字通信网络、认知网络、分布式网络、安全网络以及卫星网络等，旨在实现高效、可靠和智能化的语义传输。最后，分析了语义通信的现有和潜在应用场景，并探讨了相关的挑战，同时展望了语义通信领域的未来发展，为读者提供了对未来研究和创新方向的启示。 目录 摘要..................................................................................................................................................11.语义通信概述...............................................................................................................................62.语义通信关键模块........................................................................................................................82.1语义知识库.............................................................................................................................82.1.1语义知识库使能的现代语义通信..............................................................................................82.1.2面向语义通信的语义知识库结构体系....................................................................................102.1.3语义知识库的构建方法............................................................................................................112.1.4语义知识库对语义通信的支撑示例........................................................................................122.2语义-信道联合编解码............................................................................................................142.2.1语义编解码................................................................................................................................142.2.2语义信道联合编解码................................................................................................................152.3语义信息传输........................................................................................................................162.3.1语义信息的传输与挑战............................................................................................................172.3.2应对现代通信挑战：语义信息传输系统的示例....................................................................182.4语义通信与现有系统的兼容性..............................................................................................202.4.1语义通信与信源编码兼容........................................................................................................202.4.2语义通信与经典通信系统的分层架构兼容............................................................................253.单模态语义通信..........................................................................................................................283.1面向文本的语义通信.............................................................................................................283.2面向语音的语义通信.............................................................................................................313.3面向图像的语义通信.............................................................................................................353.4面向视频的语义通信.............................................................................................................373.4.1视频传输背景............................................................................................................................373.4.2语义视频传输............................................................................................................................373.4.3语义视频会议............................................................................................................................383.4.4小结............................................................................................................................................404.语义噪声抑制.............................................................................................................................414.1鲁棒的文本语义通信.............................................................................................................41 4.2鲁棒的语音语义通信.............................................................................................................424.3鲁棒的图像语义通信.............................................................................................................435.多模态语义通信..........................................................................................................................465.1多模态语义通信架构.............................................................................................................465.1.1多模态语义通信中的模态融合设计........................................................................................475.1.2多模态语义通信中的抗噪性设计...........................................................................................495.2多任务的语义通信............................................................................