近日，上海交通大学电子信息与电气工程学院未来媒体协同创新中心张文军团队在多用户语义通信系统方向取得重要进展，相关成果以“Multi-User Semantic Fusion for Semantic Communications over Degraded Broadcast Channels”（退化广播信道下基于多用户语义融合的语义通信系统）为题发表于《China Communications》2024年10月刊，并被遴选为当期封面论文。
研究背景
语义通信能够理解和处理信息的实际意义，实现更精准和高效的传输，已成为第六代移动通信（6G）中潜在关键技术之一。近年来，研究人员设计了一系列神经网络结构与算法，以在不同的通信环境与语义任务下实现高效语义通信。然而，大多数语义通信聚焦于点对点传输研究，缺乏对于多用户语义通信的研究。如何实现多个用户之间的高效语义通信涉及语义相似性和语义多址接入等多个关键问题，是无线通信中一个基础性问题。
创新成果
研究团队针对经典的多用户信道——退化广播信道，面向图像传输，提出了一种新颖的基于多用户语义融合的语义通信系统。论文首先探索了多用户语义融合的可行性，创新性地提出了多用户语义融合机制。根据不同用户所需语义相似性，对多个用户的图像语义特征进行融合，从而提升退化广播信道的通信效率。紧接着，与传统退化广播信道采取的时分复用、频分复用、叠加码等复用策略不同，本文率先提出了一种基于语义融合的动态语义复用方式，发送端能够根据不同用户信道状态动态调整不同用户的语义特征在语义融合中的权重，从而最大化多用户的语义性能区域。
语义融合策略实现架构
退化广播信道感知的Transformer
研究团队针对经典的多用户信道——退化广播信道，面向图像传输，提出了一种新颖的基于多用户语义融合的语义通信系统。论文首先探索了多用户语义融合的可行性，创新性地提出了多用户语义融合机制。根据不同用户所需语义相似性，对多个用户的图像语义特征进行融合，从而提升退化广播信道的通信效率。紧接着，与传统退化广播信道采取的时分复用、频分复用、叠加码等复用策略不同，本文率先提出了一种基于语义融合的动态语义复用方式，发送端能够根据不同用户信道状态动态调整不同用户的语义特征在语义融合中的权重，从而最大化多用户的语义性能区域。
信道状态嵌入方法架构
实验结果表明，该研究提出的语义融合策略能够有效扩大多用户语义性能区域，验证了所提出的基于语义融合的动态语义复用策略的卓越性能。此外，所设计的信道自适应方法仅以极低的计算量与参数量，实现了与现有基于注意力机制的信道自适应方法相同性能。
多种广播策略下多用户语义通信系统性能区域
多种信道自适应方法性能
多种信道自适应方法的计算量、推理时延与参数量
