第二节　信息与信号

一、信息

信息同物质和能量一样，是人类赖以生存和发展的基础，是人类社会进行沟通、交流的纽带。信息的概念具有广泛的内涵，人们从不同侧面对信息进行了定义，通常的定义为：信息是对客观世界中各种事物的变化和特征的反映，对使用者具有价值或潜在的价值，是客观事物之间相互作用和联系的表征以及经过传递后的再现。因此，信息不是事物本身，而是事物的存在方式和运动状态，以及关于事物存在方式和运动状态的陈述。

消息、信号、数据及资料均是信息的具体表现形式。信息的基本特征包括以下几个方面：

（1）传递性

信息总是处在一定的传递过程中，与物质流、能量流相融合形成信息流，没有传递就没有信息。信息的传递因现代通信技术的出现，特别是因特网的大规模使用，真正实现了“信息无国界”。

（2）时效性

无论是信息的产生、传递还是利用，都有一定的时间期限。信息随时间的变化而变化，只有掌握了最新信息，并及时有效地加以利用，才能实现其价值，创造财富。

（3）累积性

信息从不同的侧面反映事物存在与发展状况，因而随着时间的延续，信息在不断积累和增长。再生性信息在流通使用过程中，可以分析、综合，亦可进行提炼、加工，从而获得更为广泛的知识。

（4）共享性

信息不仅可同时为众多的使用者所共享，而且还会因交流而呈现出内容的倍增。信息的共享性使信息资源通过多种渠道和传输手段加以扩展，从而获得广泛的利用。因特网的出现和高速发展，将最大限度地实现信息共享。

（5）无限性

物质和能量都是有一定储量的，信息资源却不是这样，它会不断扩充，不仅没有限度，而且永远不会耗尽，越来越多，迅速增长。“信息爆炸”、“知识爆炸”与“石油枯竭”、“粮食危机”、“水资源危机”呈现出鲜明的对比。

信息除了以上的基本特征外，还具有其他一些特征，如客观性、目的性、开发性、普遍性、科学性、替代性以及可编性等，这些都构成了信息的复杂性。

二、信号

信息是指消息中包含的有意义的内容，它是通过信号来表达的，信号是信息的载体。信号是指随时间变化的物理量。因为消息不适合于在信道中直接传输，需将其调制成适合在信道中传输的信号。在通信系统中传输的信号是由某些电的参量（如电压、电流等物理参量）表示的。在通信系统中常见的信号有：语音信号、图像信号和数据信号等。信号根据物理参量基本特征的不同，可分为模拟信号和数字信号。

（一）模拟信号

模拟信号是时间和幅度都为连续值的信号，如图1-2所示。好像模拟信息变化，其特点是幅度上连续，因此称为模拟信号。连续的含义是在某一取值范围内可以取无限多个数值。将时间上连续的和幅度上连续的信号叫做连续信号。例如语音信号、摄像机产生的图像信号等，它们的电压（或电流）波形的取值为连续的时间函数。以幅度代表信息变化的信号，幅度是连续的，且在时间上也是连续的，语音信号、图像信号及遥测、遥控等信号就是属于时间连续的模拟信号，而脉冲幅度调制（PAM）、脉冲相位调制（PPM）和脉冲宽度调制（PWM）等信号则为时间上不连续的模拟信号。

（二）数字信号

数字信号，又称离散信号，不仅在时间上，而且在幅度上也是离散的，如图1-3所示。其特点是幅值被限制在有限个数值之内，它不是连续的，而是离散的。例如，电传电报机信号、计算机信号、数字电话信号及数字电视信号等。这种信号的取值为有限个离散值，且不是时间的连续函数。一般而言，数字信号的幅度集合是任意有限集合，最常用的是二进制数字信号。二进制就是只有两种取值的可能性，通常用（0，1）表示。在数字通信中常用时间间隔相同的符号来表示一位二进制数字。