2025年面向 6G 的语义通信技术研究报告

2025年11月 版权声明CopyrightNotification 未经书面许可禁止打印、复制及通过任何媒体传播 ©2025IMT-2030（6G）推进组版权所有 目录 2.1语义通信的典型应用场景划分.........................................................................................32.2语义通信的典型应用场景及需求分析.............................................................................3 第三章语义通信基础理论.........................................................................................................13 3.1语义信息论.......................................................................................................................133.2信息传导率.......................................................................................................................183.3模分多址理论...................................................................................................................20 第四章语义通信系统设计方法.................................................................................................29 4.1语义通信系统设计方案...................................................................................................294.2语义通信的评估指标体系...............................................................................................304.3语义通信兼容设计方案...................................................................................................414.4语义通信端到端架构及协议框架...................................................................................594.5语义通信系统设计其他方面...........................................................................................63 第五章语义通信关键技术.........................................................................................................69 5.1基于信源信道联合编码的CSI反馈技术......................................................................695.2面向用户数据的语义通信技术.......................................................................................755.3基于语义重要性的关键技术.........................................................................................1155.4语义知识库关键技术.....................................................................................................1195.5新型多址接入技术.........................................................................................................1245.6语义通信双工技术.........................................................................................................1275.7语义效用通信技术.........................................................................................................1315.8语义通信模型管理技术.................................................................................................135 第六章语义通信试验验证.......................................................................................................140 6.1语义通信仿真平台.........................................................................................................1406.2语义通信原型验证系统.................................................................................................142第七章总结..................................................................................................................................150参考文献........................................................................................................................................151致谢................................................................................................................................................155附录：缩略词表............................................................................................................................156 第一章引言 香农信息论作为通信系统设计的基础理论，在过去70多年中为信息测量提供了严谨的方法论，并构建了可靠、高效的通信系统设计的数学框架。在Shannon和Weaver提出的经典通信理论中，通信被划分为三个层次：句法层、语义层和语用层。具体而言，句法层聚焦于符号的准确传递，主要解决信号在传输过程中的误差问题，而不涉及符号所承载的实际意义；语义层则强调在传递符号的同时，如何确保其期望意义被准确理解，从而使通信双方能够达成共识；语用层更进一步，关注信息是否能够满足接收者的特定意图，以及所传递的意义如何有效影响接收者的行为和决策。这一分层框架不仅揭示了通信的本质，还为通信技术的演进提供了理论基础。随着通信需求的日益复杂和多样化，香农信息论及其分层理论在推动通信系统从符号传递到语义理解、从信息传输到价值实现的转变中，依然发挥着重要的指导作用。尤其是在语义通信、智能通信等新兴领域，这一理论框架为信息的高效、精准传递提供了深层次的启发和方法支撑。 语义通信作为未来6G的关键潜在技术之一，是一种有别于传统符号级传输的全新通信范式，其核心在于强调数据本身的含义，注重通信双方对信息的一致理解和意义的有效共享。通过智能技术与通信网络的深度融合，语义通信实现了语义特征提取、语义信息传输和语义信息恢复的高效协同，不仅支持语言传输，还扩展至多模态信息交互，如手势、面部表情和符号等，从而提升通信效率并优化用户体验。相较于传统语法通信，语义通信在处理对象、方法、承载形式及评估准则等方面具有显著差异，其依托智能技术构建的语义特征模型成为表征语义的重要载体。学术界和工业界已在语义信息提取、表征、编码、传输等领域开展了深入的理论研究和技术探索，并在典型场景中进行了试验验证与示范应用，推动了语义通信从理论走向实践。 语义通信系统以人工智能（ArtificialIntelligence,AI）和信息论等多学科理论为指导，通过深挖语法、语义与语用之间的转换关系，将需求信息进行特征提取并转化为语义信息，再通过编码将其转化为语法信息，从而实现面向需求和任务的高效通信。该系统利用深度神经网络的强大刻画能力，精准识别和提取信源信息的需求特征，并在接收端实现原始信息的重建，赋予信源到信宿全新的感知能力、通信能力和理解能力，显著提升了通信的精准性和效率。这种全新的通信模式不仅颠覆了传统基于统计概率的香农定理的通信框架，还突破了传统通信在语法层面通过增加信息传输物理维度和改变资源利用方式实现符号级准确传输的局限。从1G到5G的发展中，传统通信通过探索新频谱利用、多址接入和编码技术等方式不断提升系统速率，但这种以系统复杂度换取性能增益的堆叠式发展已难以满足网络智能化和服务多样化的业务需求。语义通信系统的出现为解决这一瓶颈提供了新的方向，它通过智能化手段实现通信从符号传递到语义理解的跃迁，为未来通信技术的发展开辟了更为广阔的空间。 语义通信与无线AI两大研究方向在6G体系中关注点不同但互为支撑。语义通信侧重于信息“意义”的高效传递与理解，通过语义特征提取、编码与恢复，实现从符号级到语义级的通信跃迁，提升传输效率与智能交互能力；而无线AI强调通信系统的“智能化演进”，通过AI算法与无线架构的深度融合，实现信道估计、波束赋形、资源调度等过程的自适应与最优决策。前者重构通信内容的提取与表征，聚焦信息层与语义层的协同，实现物理层信道自适应传输；后者重构通信过程的运行机制，聚焦物理层与协议层的智能优化。两者共同推动6G系统从“可连接”迈向“可理解、自演进”的智能通信新时代。 在IMT-2030（6G）推进组的统一部署下，《面向6G的语义通信技术研究报告》聚焦于语义通信典型应用场景、评估体系、系统跨层设计、关键技术、协议设计及端到端网络架构六大方向，系统性研究语义通信的核心问题与发展路径。前期关于语义通信的