We introduce a new semantic communication mechanism, whose key idea is to preserve the semantic information instead of strictly securing the bit-level precision. Starting by analyzing the defects of existing joint source channel coding (JSCC) methods, we show that the commonly used bit-level metrics are vulnerable of catching important semantic meaning and structures. To address this problem, we take advantage of learning from semantic similarity, instead of relying on conventional paired bit-level supervisions like cross entropy and bit error rate. However, to develop such a semantic communication system is indeed a nontrivial task, considering the nondifferentiability of most semantic metrics as well as the instability from noisy channels. To further resolve these issues, we put forward a reinforcement learning (RL)-based solution which allows us to simultaneously optimize any user-defined semantic measurement by using the policy gradient technique, and to interact with the surrounding noisy environment in a natural way. We have testified the proposed method in the challenging European-parliament dataset. Experiments on both AWGN and phase-invariant fading channel have confirmed the superiority of our method in revealing the semantic meanings, and better handling the channel noise especially in low-SNR situations. Apart from the experimental results, we further provide an indepth look at how the semantics model behaves, along with its superb generalization ability in real-life examples. As a brand new method in learning-based JSCC tasks, we also exemplify an RL-based image transmission paradigm, both to prove the generalization ability, and to leave this new topic for future discussion.


翻译:我们引入了新的语义通信机制, 其关键理念是保存语义信息, 而不是严格确保比特级精确度。 我们从分析现有联合源码频道编码(JSCC)方法的缺陷开始, 显示常用的比特级测量仪很容易发现重要的语义含义和结构。 为了解决这一问题, 我们利用从语义相似性学习, 而不是依赖传统的配对比特级监督, 比如交叉读取率和比特误差率。 然而, 开发这样一个语义模式通信系统确实不是一帆风顺的任务, 因为考虑到大多数语义测量仪的不易差异性以及来自噪音频道的不稳定性。 为了进一步解决这些问题, 我们提出了一个基于语义的强化学习(RL)解决方案, 使我们能够同时通过政策梯度技术优化任何用户定义的语义测量, 并且以自然的方式与周围的杂乱环境进行互动。 我们已经在具有挑战性的欧洲语义分布式数据集中证实了拟议的方法。 实验了基于 以 以 跨新N 和 阶段平变式 平面 讨论, 以及从我们这个实验频道上更高级的 展示了一种超常态,,, 展示了我们在实验性 的路径上 的 的 的,, 展示了我们 的 的 的 的, 展示了一种高级, 的,,,, 展示了我们 的 的 的, 的 的 的, 的,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 在, 在, 在, 在, 在, 在, 在, 在, 在 的, 在 的 的 的 的, 在 的 的, 在, 在, 在, 在, 在, 在 的 的 的, 在 的, 在 的 的 的, 在, 在, 在, 在, 在, 在, 在, 在, 在, 在, 在, 在, 在, 在 的 的 的 的 的 的

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