电院张文军团队在China Communications上发表面向退化广播信道语义通信系统的封面论文

近日，上海交通大学电子信息与电气工程学院未来媒体协同创新中心张文军团队在多用户语义通信系统取得重要进展，相关成果以“Multi-User Semantic Fusion for Semantic Communications over Degraded Broadcast Channels”（退化广播信道下基于多用户语义融合的语义通信系统）为题在《China Communications》以封面论文的形式发表。

1.研究背景

 语义通信能够理解和处理信息的实际意义，实现更精准和高效的传输，已成为第六代移动通信（6G）中潜在关键技术之一。近年来，研究人员设计了一系列神经网络结构与算法，以在不同的通信环境与语义任务下实现高效语义通信。然而，大多数语义通信聚焦于点对点传输研究，缺乏对于多用户语义通信的研究。如何实现多个用户之间的高效语义通信涉及语义相似性和语义多址接入等多个关键问题，是无线通信中一个基础性问题。

2.创新成果

研究团队针对经典的多用户信道——退化广播信道，面向图像传输，提出了一种新颖的基于多用户语义融合的语义通信系统。论文首先探索了多用户语义融合的可行性，创新性地提出了多用户语义融合机制。根据不同用户所需语义相似性，对多个用户的图像语义特征进行融合，从而提升退化广播信道的通信效率。紧接着，与传统退化广播信道采取的时分复用、频分复用、叠加码等复用策略不同，本文率先提出了一种基于语义融合的动态语义复用方式，发送端能够根据不同用户信道状态动态调整不同用户的语义特征在语义融合中的权重，从而最大化多用户的语义性能区域。

语义融合策略实现架构

进一步，论文设计了一种新颖的多用户信道自适应方法。在发送端利用一个信道状态信息编码器，将不同用户的信道状态注入到每一个编码模块。这些编码模块都具备一个独立的映射层，可将信道状态信息重新映射，并与语义信息融合。该方法实现了高性能的信道自适应编码，大幅缩小了需要计算量和参数量。

信道状态嵌入方法架构 

实验结果表明，该研究提出的语义融合策略能够有效扩大多用户语义性能区域，验证了所提出的基于语义融合的动态语义复用策略的卓越性能。此外，所设计的信道自适应方法仅以极低的计算量与参数量，实现了与现有基于注意力机制的信道自适应方法相同性能。

语义融合多用户语义通信系统性能区域

信道状态嵌入方法性能

信道状态嵌入方法参数与计算量

3.研究团队

该研究工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目支持。电院博士生吴桐为论文第一作者，陈智勇研究员为论文通讯作者，陶梅霞教授，夏斌教授，张文军教授为论文合作者。

从左至右：吴桐、陈智勇、陶梅霞、夏斌、张文军  

4.论文链接

http://www.cic-chinacommunications.cn/EN/10.23919/JCC.fa.2023-0766.202410