面向空天地网络的弹性语义通信

来源：电子与信息学报杂志2025年第10期北京时间：

作者：王文远, 周明宇, 王朝炜, 许霁松, 张云泽, 庞明亮, 江帆, 徐乐西, 张治

单位：1.北京邮电大学电子工程学院 北京 1008762.北京首都科技项目经理人管理有限公司 北京 1000833.泛网无线通信教育部重点实验室 北京 1008764.西安邮电大学通信与信息工程学院(人工智能学院) 西安 7101215.中国联合网络通信有限公司研究院 北京 1000486.北京邮电大学信息与通信工程学院 北京 100876

摘要：针对空天地网络中图像传输面临的带宽受限和信道损伤等挑战，该文提出一种弹性语义通信方案。该方案基于信息瓶颈(IB)理论构建了增强的率失真(RD)函数，采用Gumbel-Softmax方法和可变速率网络实现动态速率自适应，并设计了加权多重非对称高斯分布来表征不同语义特征的概率密度。在架构设计上，该方案采用注意力机制和残差学习，根据信噪比(SNR)要求自适应地选择网络模块，实现计算效率和传输可靠性之间的最佳权衡。实验表明，与传统方案相比，所提方案在信道带宽比(CBR)和重建质量方面均取得了显著提升，特别是在具有挑战性的信道条件下，表现出更强的鲁棒性和更高的图像保真度。

关键词：空天地网络, 语义通信, 信道自适应, 拓展的信息瓶颈理论, 信源信道联合编码

基金资助：国家自然科学基金(62471052)