自從1948年經 典信息論誕生以來,在其指導下,現代通信技術已經逼近了理論性能極限,例如信息熵 ,信道容量 以及率失真函數 。語義通信開辟了未來通信技術發(fā)展的新方向,但還缺乏數學指導理論。為了解決這一難題,本文構建了語義信息論的理論框架。通過研究語義通信的機制,我們發(fā)現同義性是其基本特征,由此定義了語義信息和語法信息之間的同義映射?;谕x映射 這一核心概念,我們引入了語義信息的度量體系,包括語義熵 ,上/下語義互信息 ,語義信道容量 以及語義率失真函數 。進一步,采用隨機編碼以及(聯合)同義典 型序列編譯碼方法,證明了三個語義編碼定理,即語義信源編碼定理、語義信道編碼定理以及語義率失真編碼定理。我們發(fā)現同義映射擴展了通信系統(tǒng)的極限。進一步討論了連續(xù)條件下的語義信息度量。特別地,對于帶寬受限的高斯信道,我們得到了新的信道容量公式 ,其中平均同義長度 表征了信息的辨識能力,這一公式是香農信道容量公式的推廣。 綜上所述,本文提出的語義信息論,依據同義映射這一語義信息的本質特征,構建了語義信息的度量體系,引入新的數學工具,證明了語義編碼的基本定理,論證了語義通信系統(tǒng)的性能極限,揭示了未來語義通信的巨大性能潛力。