面向任务导向语义通信的谱效率感知码本设计
信号处理
2025-08-18 v2 图像与视频处理
摘要
数字任务导向语义通信（ToSC）旨在传输仅与任务相关的信息，显著减少通信开销。现有的ToSC方法通常依赖于学习码本来编码语义特征并将其映射到星座符号。然而，这些码本往往稀疏激活，导致谱效率低下，未充分利用信道容量。这凸显了一个关键挑战：如何设计一种既能支持特定任务推理又能接近信道容量理论极限的码本。为此，我们构建了一种显式纳入码本激活概率以进行优化的谱效率感知码本设计框架。除了最大化任务性能外，我们引入瓦斯特海斯距离作为正则化指标，以最小化学习到的激活分布与最优信道输入分布之间的差距。此外，我们从生成视角重新诠释WS理论，以与ToSC的语义本质相吻合。结合上述两个方面，我们提出了一种WS基准的自适应混合分布方案，称为WS-DC，它学习紧凑、任务驱动且信道感知的潜在表示。实验结果表明，WS-DC不仅在推理准确性方面优于现有方法，还显著提高了码本效率，为向接近容量的语义通信系统提供了前景。
引用
@article{arxiv.2508.04223,
title = {Spectral Efficiency-Aware Codebook Design for Task-Oriented Semantic Communications},
author = {Anbang Zhang and Shuaishuai Guo and Chenyuan Feng and Shuai Liu and Hongyang Du and Geyong Min},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.04223},
year = {2025}
}
备注
submitted to IEEE Journal