Motivated by recent success of machine learning tools at the PHY layer and driven by high bandwidth demands of the next wireless communication standard 6G, the old idea of semantic communication by Weaver from 1949 has received considerable attention. It breaks with the classic design paradigm according to Shannon by aiming to transmit the meaning of a message rather than its exact copy and thus potentially allows for savings in bandwidth. In this work, inspired by Weaver, we propose an information-theoretic framework where the semantic context is explicitly introduced into probabilistic models. In particular, for bandwidth efficient transmission, we define semantic communication system design as an Information Bottleneck optimization problem and consider important implementation aspects. Further, we uncover the restrictions of the classic 5G communication system design w.r.t. semantic context. Notably, based on the example of distributed image classification, we reveal the huge potential of a semantic communication system design. Numerical results show a tremendous saving in bandwidth of 20 dB with our proposed approach ISCNet compared to a classic PHY layer design.


翻译:在PHY层的机器学习工具最近取得成功的推动下,在下一个无线通信标准6G的高带宽需求的驱动下,Weaver1949年以来的语义通信的旧观念受到相当重视,它与香农的典型设计范式相违背,目的是传递电文的含义,而不是其准确副本,从而有可能节省带宽。在Weaver的启发下,我们在这项工作中提出了一个信息理论框架,其中将语义环境明确引入概率模型。特别是,对于带宽高效传输,我们把语义通信系统设计定义为信息波特内克优化问题,并考虑重要的实施方面。此外,我们发现了经典的5G通信系统设计(w.r.t. 语义背景)的限制。值得注意的是,根据分布式图像分类的范例,我们揭示了语义通信系统设计的巨大潜力。数字结果显示,与典型的PHYDY层设计相比,我们提议的ISCNet方法在20 dB带宽度方面节省了巨大的资金。

0
下载
关闭预览

相关内容

《计算机信息》杂志发表高质量的论文,扩大了运筹学和计算的范围,寻求有关理论、方法、实验、系统和应用方面的原创研究论文、新颖的调查和教程论文,以及描述新的和有用的软件工具的论文。官网链接:https://pubsonline.informs.org/journal/ijoc
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
59+阅读 · 2019年10月17日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
19+阅读 · 2017年12月17日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
15+阅读 · 2022年1月24日
Arxiv
31+阅读 · 2021年6月30日
Disentangled Information Bottleneck
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月22日
A Survey on Edge Intelligence
Arxiv
51+阅读 · 2020年3月26日
Arxiv
35+阅读 · 2019年11月7日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
19+阅读 · 2017年12月17日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员