2023语义通信技术研究报告

行业报告：《2023语义通信技术研究报告》

（内容出品方：IMT-20306G推进组）

报告共计：102页

引言

自从 1948 年香农奠基信息论以来，现代通信技术，特别是移动通信技术的发展已经逐 步逼近理论极限，例如信源编码技术已经逼近信源熵率失真函数，而信道编码技如 LDPC 码、极化码等也已逼近信道容量。 近来，各种新的互联网应用不断出现，例如虚拟现实、自动 运输、消费机器人、环境监测和远程健康。这些应用程序的互连将产生惊人的字节数量的数 据。此外，这些应用程序需要在有限的频谱资源上支持大规模连接，但需要较低的延迟，这 对传统的信源信道编码提出了严峻挑战。建立在概率信息基础上的通信系统，迫切需要技术 突破与变革，才能应对未来 6G 移动通信的发展需求。

通信真正的目的是通过通信双方交互使接收方理解发送方的信息内容，即“达意”通信。 香农早已定义信息所表示的内容为“语义”。Weaver 进一步研究通信的深层含义, 并提出了 三个层次的通信: 第一层次为技术问题, 它主要解决“通信符号如何准确传输” 的问题; 第二 层次为语义问题, 它主要解决“传输的符号如何精准传达含义”的问题; 第三层次为效用问题, 它主要解决“收到的含义如何以期望的方式有效影响行为”的问题. 自香农建立信息论以来 的七十多年, 学者们就如何逼近香农限做出了大量卓越贡献, 这些工作主要集中在第一个层次. 近几年, 随着人工智能、自然语言处理等相关支撑技术的快速发展, 通信设备的智能化水平和 对外界的认知能力不断增强, 为深入开展第二层次的语义通信问题研究提供了可能，语义通 信也逐渐成为通信领域的一大研究趋势[1]。

与传统通信相比，语义通信可以通过提取数据的含义，过滤掉无用、无关和非本质的信息，从而在保留数据语义的同时进一步压缩数据，进而减少传输的信息量，降低了对信道带 宽的要求[2]。此外，语义通信还有希望对恶劣的信道环境，即低信噪比区域具有鲁棒性，这非常适合要求高可靠性的应用。面向语义的通信系统已被公认为下一代无线通信的一个有 前景的方向[3]。语义通信与传统通信的最大区别在于语义通信有存在于发送端和接收端的共享知识，发送端基于共享知识从信源信息中提取语义信息，接收端基于共享知识根据语义 信息进行信息重建，从而减少需要传输的信息量[4]。在实际的通信系统设计中，编码器和 译码器的模型参数就相当于共享知识[5]。

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