Non terrestrial networks (NTNs), particularly low Earth orbit (LEO) satellite systems, play a vital role in supporting future mission critical applications such as disaster relief. Recent advances in artificial intelligence (AI)-native communications enable LEO satellites to act as intelligent edge nodes capable of on board learning and task oriented inference. However, the limited link budget, coupled with severe path loss and fading, significantly constrains reliable downlink transmission. This paper proposes a deep joint source-channel coding (DJSCC)-based downlink scheme for AI-native LEO networks, optimized for goal-oriented visual inference. In the DJSCC approach, only semantically meaningful features are extracted and transmitted, whereas conventional separate source-channel coding (SSCC) transmits the original image data. To evaluate information freshness and visual event detection performance, this work introduces the age of misclassified information (AoMI) metric and a threshold based AoI analysis that measures the proportion of users meeting application specific timeliness requirements. Simulation results show that the proposed DJSCC scheme provides higher inference accuracy, lower average AoMI, and greater threshold compliance than the conventional SSCC baseline, enabling semantic communication in AI native LEO satellite networks for 6G and beyond.


翻译:非地面网络,特别是低地球轨道卫星系统,在支持未来关键任务应用(如灾害救援)中发挥着至关重要的作用。人工智能原生通信的最新进展使得低轨卫星能够作为智能边缘节点,具备星上学习和面向任务的推理能力。然而,有限的链路预算,加上严重的路径损耗和衰落,极大地限制了可靠的下行传输。本文提出了一种基于深度联合信源信道编码的下行传输方案,适用于面向目标视觉推理的AI原生低轨网络。在DJSCC方法中,仅提取并传输具有语义意义的特征,而传统的分离信源信道编码方案则传输原始图像数据。为了评估信息新鲜度和视觉事件检测性能,本文引入了误分类信息时效指标以及一种基于阈值的AoI分析,该分析用于衡量满足应用特定时效性要求的用户比例。仿真结果表明,与传统的SSCC基线方案相比,所提出的DJSCC方案提供了更高的推理精度、更低的平均AoMI以及更好的阈值符合度,从而为6G及未来的AI原生低轨卫星网络实现了语义通信。

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人工智能杂志AI(Artificial Intelligence)是目前公认的发表该领域最新研究成果的主要国际论坛。该期刊欢迎有关AI广泛方面的论文,这些论文构成了整个领域的进步,也欢迎介绍人工智能应用的论文,但重点应该放在新的和新颖的人工智能方法如何提高应用领域的性能,而不是介绍传统人工智能方法的另一个应用。关于应用的论文应该描述一个原则性的解决方案,强调其新颖性,并对正在开发的人工智能技术进行深入的评估。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/ai/
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