第一章引言
香农信息论作为传统通信系统设计的基础理论，其分层理论（句法层、语义层和语用层）为通信技术演进提供了理论基础。语义通信作为未来6G的关键技术，强调数据本身的含义，注重通信双方对信息的一致理解和意义的有效共享，通过智能技术与通信网络的深度融合，实现语义特征提取、语义信息传输和语义信息恢复的高效协同，提升通信效率并优化用户体验。
第二章语义通信的典型应用场景
语义通信在多个领域具有广泛的应用价值，本报告重点探讨了以下三大领域的典型应用场景：
- 低信噪比和有损传输场景：例如空天地一体化的应急救援场景和低空无人机巡检与高清航拍场景，语义通信通过智能筛选和压缩传输内容，在低带宽环境下实现高效可靠的数据传输。
- 业务体验增强和eMBB场景：例如扩展现实（XR）应用场景、生成式VR视频远程传输场景和视频会议场景，语义通信通过提取关键语义信息，实现数据量的智能压缩与动态优化传输，提升用户体验。
- 人-机-物交互增强场景：例如基于语义通信的多车协同感知场景、工业互联网及智能体通信场景和数字孪生赋能智慧交通场景，语义通信提升生产效率、质量管理和运营优化，赋能机器与平台、人与平台、以及人机之间的高效互联互通。
第三章语义通信基础理论
本报告提出了基于同义的语义信息论框架，包括语义通信系统模型、同义映射、语义信息度量（语义熵、上下语义互信息、语义信道容量与语义率失真函数）以及语义编码定理（语义信源编码定理、语义信道编码定理和语义率失真编码定理）。此外，报告还提出了信息传导率作为衡量语义层面有效信息传输能力的指标，并介绍了模分多址（MDMA）技术方案，证明其在理论上与其他现有多址接入方案相比具有性能增益。
第四章语义通信系统设计方法
本报告提出了面向文本、语音、图像、视频和任务等多种信源的端到端语义通信方案，强调与现有协议架构的跨层协同。报告建立了传输效率和语义恢复效果等多维度评估指标，并提出了加密语义通信、跨层适配、数据校验及基于特征重要性的跨层传输机制，确保了系统在复杂环境中的鲁棒性与可扩展性。
第五章语义通信关键技术
本报告探讨了多个语义通信关键技术，包括：
- 基于信源信道联合编码的CSI反馈技术：通过联合信源信道编码（JSCC）重构CSI反馈架构，提升CSI在非理想信道下的反馈性能。
- 面向用户数据的语义通信技术：例如基于OFDM的知识增强文本语义通信系统、面向图像信源传输的非线性变换信源信道编码提案、感知驱动的低复杂度语音语义通信系统、面向语义通信的比特级信源信道一体化编码方法、基于语义空间扩散模型的信道自适应均衡去噪语义通信技术、面向图像传输的跨模态生成式语义通信方案、基于深度学习的视频语义传输技术提案、基于场景图的面向任务的语义通信系统、基于大模型的多模态语义通信系统、多模态语义损伤消除抑制机制、基于部分采样的语义通信系统、GAN判别器辅助的图像传输联合编解码、基于深度生成模型的演进式语义通信系统、跨模态超分全景视频语义传输、基于Swintransformer的抗丢包视频语义通信系统、基于Mamba模型的联合信源信道编码技术研究。
- 基于语义重要性的关键技术：例如基于特征重要性的语义信息传输跨层优化、基于语义重要性的语义层映射方法、面向语义的无线通信调制技术、基于特征重要性的语义信息跨层传输机制。
- 语义知识库关键技术：例如基于Wyner-Ziv编码损失的码本辅助语义通信系统、语义知识库使能的零样本多层级特征传输、码本辅助的生成式图像语义通信系统设计方法。
- 新型多址接入技术：例如模分多址接入技术的跨层设计、MDMA智简空口设计提案。
- 语义通信双工技术：例如全双工通信中的无反馈语义通信方案。
- 语义效用通信技术：例如基于深度学习的语义通信和效用通信、基于语义效用通信架构的机器间通信、大语言模型辅助语义/效用通信机器间通信。
- 语义通信模型管理技术：例如语义通信模型管理技术研究、面向语义通信的云边端模型协同、语义模型的神经网络参数传输策略。
第六章语义通信试验验证
本报告介绍了语义通信仿真平台和语义通信原型验证系统，验证了语义通信的实际可行性，并为未来的标准化和产业化提供了实验依据。
第七章总结
语义通信作为6G核心技术范式，通过提取、压缩和传输“关键语义特征”来提升效率与体验，在多个领域展现出性能优势。本报告构建了需求-理论-方法-技术-验证的完整研究链条，为语义通信在6G中的发展提供了理论依据和技术保障。
