The goal of semantic communication is to surpass optimal Shannon's criterion regarding a notable problem for future communication which lies in the integration of collaborative efforts between the intelligence of the transmission source and the joint design of source coding and channel coding. The convergence of scholarly investigation and applicable products in the field of semantic communication is facilitated by the utilization of flexible structural hardware design, which is constrained by the computational capabilities of edge devices. This characteristic represents a significant benefit of joint source-channel coding (JSCC), as it enables the generation of source alphabets with diverse lengths and achieves a code rate of unity. Moreover, JSCC exhibits near-capacity performance while maintaining low complexity. Therefore, we leverage not only quasi-cyclic (QC) characteristics to propose a QC-LDPC code-based JSCC scheme but also Unequal Error Protection (UEP) to ensure the recovery of semantic importance. In this study, the feasibility for using a semantic encoder/decoder that is aware of UEP can be explored based on the existing JSCC system. This approach is aimed at protecting the significance of semantic task-oriented information. Additionally, the deployment of a JSCC system can be facilitated by employing Low-Density Parity-Check (LDPC) codes on a reconfigurable device. This is achieved by reconstructing the LDPC codes as QC-LDPC codes. The QC-LDPC layered decoding technique, which has been specifically optimized for hardware parallelism and tailored for channel decoding applications, can be suitably adapted to accommodate the JSCC system. The performance of the proposed system is evaluated by conducting BER measurements using both floating-point and 6-bit quantization.


翻译:语义通信的目标是超越最优香农准则,解决未来通信中一个关键问题,即传输源的智能协作与信源编码、信道编码的联合设计。借助灵活的结构化硬件设计(受边缘设备计算能力约束),语义通信领域的学术研究与可应用产品得以融合。这一特性是联合信源信道编码(JSCC)的重要优势,使其能够生成不同长度的源字母表,并实现单位码率。此外,JSCC在保持低复杂度的同时展现出接近信道容量的性能。因此,我们不仅利用准循环(QC)特性提出基于QC-LDPC码的JSCC方案,还采用不等错误保护(UEP)来确保语义重要信息的恢复。本研究可在现有JSCC系统基础上,探索使用具有UEP感知能力的语义编码器/解码器的可行性,旨在保护面向语义任务的关键信息。此外,通过在可重构器件上采用低密度奇偶校验(LDPC)码(将LDPC码重构为QC-LDPC码),可促进JSCC系统的部署。针对硬件并行性专门优化并适用于信道解码的QC-LDPC分层解码技术,可经适当调整后适配JSCC系统。通过采用浮点与6比特量化进行误比特率测量,评估了所提系统的性能。

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