Semantic knowledge bases are regarded as a promising technology for upcoming 6G communications. However, existing studies mainly focus on source-side semantic modeling while overlooking the structural impact of propagation environments on semantic transmission performance. To address this issue, we propose a generative channel knowledge base (CKB) with environmental information to facilitate joint source-channel coding (JSCC) in semantic communications (SemCom) systems. First, to enable the construction of the CKB, an environment-aware dataset is established by collecting spatial position information, global image features, fine-grained semantic features, and the corresponding channel matrices. A region-of-interest (ROI)-based filtering algorithm is further designed to remove semantic components that are irrelevant to signal propagation. Second, a Transformer-based generative framework is developed to learn the mapping between multidimensional environmental information and channel matrices. A self-attention mechanism is introduced to adaptively fuse heterogeneous features, enabling the construction of a structured CKB. Third, a CKB-driven JSCC SemCom architecture is proposed, where the generated channel knowledge is injected into both of the encoder and decoder to jointly exploit source semantics and channel-environment priors in an end-to-end manner. Experimental results demonstrate that the proposed multidimensional feature fusion method achieves a channel matrix estimation error at the $10^{-3}$ level. Moreover, the CKB-driven JSCC SemCom framework integrated into SemCom systems significantly outperforms existing benchmark schemes in terms of transmission performance.


翻译:语义知识库被视为未来6G通信中极具前景的技术。然而,现有研究主要聚焦于信源端语义建模,忽视了传播环境结构对语义传输性能的影响。针对这一问题,本文提出了一种融合环境信息的生成式信道知识库(CKB),以促进语义通信(SemCom)系统中的联合信源信道编码(JSCC)。首先,为构建信道知识库,通过采集空间位置信息、全局图像特征、细粒度语义特征以及相应的信道矩阵,建立了环境感知数据集。进一步设计了基于感兴趣区域(ROI)的过滤算法,以移除与信号传播无关的语义成分。其次,开发了基于Transformer的生成式框架,学习多维环境信息与信道矩阵之间的映射关系,并引入自注意力机制自适应融合异构特征,从而构建结构化的信道知识库。第三,提出了CKB驱动的JSCC SemCom架构,将生成的信道知识注入编码器与解码器,以端到端方式联合利用信源语义与信道环境先验信息。实验结果表明,所提多维特征融合方法在信道矩阵估计误差上达到$10^{-3}$量级。此外,集成于SemCom系统的CKB驱动的JSCC SemCom框架在传输性能上显著优于现有基准方案。

0
下载
关闭预览

相关内容

《面向现代语义通信的语义知识库技术白皮书》正式发布
专知会员服务
58+阅读 · 2023年12月13日
KnowledGPT:基于知识库的检索和存储访问增强大型语言模型
专知会员服务
32+阅读 · 2021年1月9日
专知会员服务
38+阅读 · 2020年9月25日
自然语言生成资源列表
专知
17+阅读 · 2020年1月4日
技术动态 | TechKG:一个面向中文学术领域的大型知识图谱
开放知识图谱
25+阅读 · 2018年12月20日
【知识图谱】知识图谱+人工智能=新型网络信息体系
产业智能官
14+阅读 · 2018年11月18日
科普 | 典型的知识库/链接数据/知识图谱项目
开放知识图谱
15+阅读 · 2017年10月13日
语料库构建——自然语言理解的基础
计算机研究与发展
11+阅读 · 2017年8月21日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21日
相关VIP内容
《面向现代语义通信的语义知识库技术白皮书》正式发布
专知会员服务
58+阅读 · 2023年12月13日
KnowledGPT:基于知识库的检索和存储访问增强大型语言模型
专知会员服务
32+阅读 · 2021年1月9日
专知会员服务
38+阅读 · 2020年9月25日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员