消息和信息、信号和数据解读

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消息和信息

信号

数据?

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消息和信息

通信是在源点与终点之间传递消息或者信息。

信息和消息有着不同的概念。

消息是指能向人们表达客观物质运动和主观思维活动的文字、符号、数据、语音和图像等。它有两个特点:

• 能被通信双方所理解
• 可以相互传递。

信息是指包含在消息中对通信者有意义的那部分内容。

消息是信息的载体，消息中可能含有信息

?一条消息包含信息的多少称为信息量，信息量的大小与消息所描述事件的出现概率有关。

• 消息表示的事件是必然事件(概率为1)，则该消息不含有任何信息量
• 消息表示的事件根本不可能发生(概率为0) ，则该消息含有无穷的信息量。

事件的不确定程度，可以用其出现的概率来描述，也就是说，事件出现的可能性越小，则概率越小；反之，则概率就越大。消息中的信息量与消息发生的概率紧密相关。消息出现的概率越小，则消息中包含的信息量就越大。如果事件是必然的（概率为1），那么它传递的信息量就应该为零。如果事件是不可能的（概率为0），那么它有无穷的信息量。

香农规定，一条消息所荷载的信息量等于它所表示的事件发生的概率P的倒数的对数。?

?通常用比特作为信息量的单位

?对于一条含有m个符号的消息，每个符号出现的概率不同。当m很大，若第i个符号出现的概率为Pi，共出现了n次，则它具有的信息量是

?整条消息所具有的信息量是所有这样的信息量在不同的 i 值时之总和

每个符号包含的平均信息量是?

?平均信息量是每个符号所含信息量的统计平均值，其单位为比特/符号。平均信息量又称为熵。

信号

在通信系统中，消息是通过电信号来传递的，信号是消息的载体。

信号的分类

连续信号与离散信号

• 连续信号：连续时间范围内都有定义的信号；若函数值也连续，则称为模拟信号。
• 离散信号：仅在一些离散的瞬间才有定义的信号；当取值为规定数值时，则称为数字信号。

随机信号与确知信号

• 随机信号是指其取值不确定、且不能事先确切预知的信号。
• 确知信号是指其取值在任何时间都是确定的和可预知的信号。

确知信号还可分为周期信号与非周期信号。

?信号的特性

信号的特性表现在时间特性和频率特性两个方面。

• 时间特性主要指信号随时间变化的特性。信号随时间变化的表现包含了信号的全部信息量。
• 频率特性是指信号可用频谱函数来表示的特性。频谱函数表征信号的各频率成分，以及各频率成分的振幅和相位。

在分析通信系统时，把输入信号称为激励，输出信号称为响应。

?信号分析的两种方法：

• 时域分析法是利用信号的时间特性，把激励和响应看成是时间函数的分析方法。
• 频域分析法是利用信号的频率特性，把激励和响应经过傅立叶变换，将时间变量变换为频率变量进行分析的分析方法。?

?信号的带宽

在通信领域中，信号的带宽最为常用的有以下两种定义。

绝对带宽B——指信号频谱正频谱非零部分所对应的频率范围。

半功率带宽——信号频谱在f0处为最大值而f0属于(f1,f2)区间内，且P(f1)= P(f2)=0.5P(f0)，定义f1到f2的频率范围为半功率带宽。

注意：信号的带宽与传输系统的带宽是两个概念。传输系统的带宽通常是指系统的频率响应曲线保持在中心处取值的0.707倍以内的频率区间。?

数据?

数据是使用特定方式表示的信息，通常是有意义的符号序列。它是消息的一种表现形式，是传达某种信息的实体。

当信息被表示为数据时，数据中就包含了信息。因此，信息可以通过解释数据来产生。

信息强调“处理”和“使用”两个方面，尤其是“使用”。一份资料在使用之前其中的内容隶属于数据范畴，仅当它被使用之后才转化为信息。

通信系统中的电信号有模拟信号和数字信号，而数据又分为模拟数据和数字数据。

• 模拟数据在一段时间内具有连续的值(如声音等)
• 数字数据则具有离散的值(如文本等)。?

无论是模拟数据还是数字数据都能编码成模拟信号或数字信号。选择何种编码方式取决于需满足的要求和可能提供的传输媒体和通信设施。?

数据和信号的四种组合：

• 数字数据，数字信号(如0/1表示负电平/正电平，一串离散的、非连续的电压脉冲序列)
• 数字数据，模拟信号(如ASK、FSK和PSK)
• 模拟数据，数字信号(如话音信号的PCM调制)
• 模拟数据，模拟信号(如AM、FM和PM)