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Spectral Efficiency-Aware Codebook Design for Task-Oriented Semantic Communications

delete2026-04-01
delete0
PRE
AI
A
Anbang Zhang
S
Shuaishuai Guo
C
Chenyuan Feng
S
Shuai Liu
H
Hongyang Du
G
Geyong Min
DOI:10.1109/TWC.2026.3677460delete
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摘要

摘要

En 中文
面向任务的任务导向语义通信(ToSC)旨在仅传输任务相关信息,显著降低通信开销。现有的ToSC方法通常依赖学习得到的码本对语义特征进行编码,并将其映射到星座符号上。然而,这些码本往往激活稀疏,导致频谱效率低下和信道容量利用不足。这凸显了一个关键挑战:如何设计一个既能支持任务特定推理,又能接近信道容量理论极限的码本。为应对这一挑战,我们构建了一个频谱效率感知的码本设计框架,该框架明确将码本激活概率纳入优化过程。除了最大化任务性能外,我们引入Wasserstein(WS)距离作为正则化指标,以最小化学习得到的激活分布与最优信道输入分布之间的差距。此外,我们从生成角度重新诠释WS理论,以适应ToSC的语义特性。结合上述两个方面,我们提出了一种基于WS的自适应混合分布方案,即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不仅在推理准确率上优于现有方法,还显著提升了码本效率,为面向容量的语义通信系统提供了一种有前景的方向。
Keyword:
Task-oriented semantic communication
Wasserstein distance
codebook activation
task-driven
channel-aware

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IEEE Transactions on Wireless Communications 封面图
IEEE Transactions on Wireless Communications
IF:
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