Recently, the ever-increasing demand for bandwidth in multi-modal communication systems requires a paradigm shift. Powered by deep learning, semantic communications are applied to multi-modal scenarios to boost communication efficiency and save communication resources. However, the existing end-to-end neural network (NN) based framework without the channel encoder/decoder is incompatible with modern digital communication systems. Moreover, most end-to-end designs are task-specific and require re-design and re-training for new tasks, which limits their applications. In this paper, we propose a distributed multi-modal semantic communication framework incorporating the conventional channel encoder/decoder. We adopt NN-based semantic encoder and decoder to extract correlated semantic information contained in different modalities, including speech, text, and image. Based on the proposed framework, we further establish a general rate-adaptive coding mechanism for various types of multi-modal semantic tasks. In particular, we utilize unequal error protection based on semantic importance, which is derived by evaluating the distortion bound of each modality. We further formulate and solve an optimization problem that aims at minimizing inference delay while maintaining inference accuracy for semantic tasks. Numerical results show that the proposed mechanism fares better than both conventional communication and existing semantic communication systems in terms of task performance, inference delay, and deployment complexity.


翻译:近年来,多模态通信系统对带宽的持续增长需求要求范式转变。借助深度学习的赋能,语义通信被应用于多模态场景以提升通信效率并节省通信资源。然而,现有基于端到端神经网络且不含信道编解码器的框架与现代数字通信系统不兼容。此外,多数端到端设计具有任务特异性,需针对新任务重新设计与训练,这限制了其应用范围。本文提出一种融合传统信道编解码器的分布式多模态语义通信框架,采用基于神经网络的语义编解码器提取语音、文本和图像等不同模态中包含的相关语义信息。基于所提框架,我们进一步建立适用于多类型多模态语义任务的通用速率自适应编码机制,具体通过评估各模态的失真界推导语义重要性,并实现基于语义重要性的非等差错保护。我们构建并求解了以最小化推理延迟并维持语义任务推理精度为目标的优化问题。数值结果表明,所提机制在任务性能、推理延迟及部署复杂度方面均优于传统通信系统与现有语义通信系统。

0
下载
关闭预览

相关内容

强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12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
6+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月5日
Arxiv
10+阅读 · 2021年2月26日
On Feature Normalization and Data Augmentation
Arxiv
15+阅读 · 2020年2月25日
VIP会员
最新内容
《基于深度强化学习的反无人机技术研究》178页
专知会员服务
1+阅读 · 今天16:06
“史诗怒火”行动与“AI中心战”模式的浮现
专知会员服务
1+阅读 · 今天15:31
【CVPR2026教程】扩散模型的解析理解
专知会员服务
0+阅读 · 今天14:49
马赛克战:俄乌战场透析
专知会员服务
13+阅读 · 今天4:12
《利用人工智能增强军事决策》
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:09
《自动机器学习在军事数据耕耘法中的应用》
专知会员服务
6+阅读 · 今天4:02
为何指挥所生存能力要求范式转变
专知会员服务
5+阅读 · 今天3:54
打造“新蛛网”模式与高科技动员
专知会员服务
4+阅读 · 今天3:33
“蛛网”行动一周年:远程无人机战争
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:23
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
7+阅读 · 6月9日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
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
6+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员