信息、消息和信号的区别与联系

信息的传输来自于人类社会日常的生产和生活活动，至少是双方进行信息交流。而信息的传输过程就是通信的过程。通信的目的是传输信息，以消除收信端对发信端所产生的消息的不确定性。为此，先以最简单的双方通信的例子来说明通信中消息、信号与信息的传输过程。

【例1.1】

张三给李四发送了两条短信，报告了两件事情：“我刚吃完晚饭”和“某地发生特大地震”，这是两条“消息”。李四看过后，对第一条消息“我刚吃完晚饭”没有什么特殊反映，但是会对第二条消息“某地发生特大地震”感到非常吃惊。在这个例子中涉及消息、信号和信息三个信息论的基本概念，并隐含信息量多和少的概念。“消息”的传输过程如图1.1所示。

1）短信首先被张三的手机变换（编码）成无线电波发送出去。该无线电波是短信（消息）的载体，是物理世界存在的无线电“信号”。

2）李四的手机接收到信号之后，经解码恢复成原消息，并在屏幕上显示短信（消息）的内容。

3）李四看到消息之后，会在大脑中形成自己的理解和感受，这是“信息”。

从例1.1的消息传输过程中可以总结出通信的部分基本要素和概念：

1）通信至少需要双方（至少1个发信端和1个收信端）才能进行，发信端将消息通过传输通道传送给收信端。

2）消息是客观世界运动产生的（如“吃饭”“地震”“天气状况”等），或者是主观的人的思维活动产生的（如“想去国外旅游”“准备学好信息论”等）。

3）消息是客观或主观活动产生的，需要用一定的符号来表达。如用中文、英文文字表述，或其他符号形式（如图片、语言、旗语、手语等）来表述。但是，一般要使消息通过通信的传输通道有效地传送到收信端，还需要将消息进一步变换成适合传输的物理信号（如电信号、声信号、无线电波等）的形式。因此，信号是消息的载体，信号是实际物理存在的。

图1.1 消息、信号和信息

4）发信端（在张三的手机上）需要把消息转换成信号（写成文字，变换成无线电波），再进行传输；收信端收到信号（无线电波）后恢复出消息（变换成文字），并显示在手机上。这其中的“变换”就是编码技术（信源编码、信道编码、加密编码等）、解码技术（编码的逆过程）、调制技术和解调技术等。

5）通信所要传输的最重要的内容是消息中或信号中所蕴含的信息。而信息的量是由收信者对信息的感受来衡量的。按照常识，对于接收到“我刚吃完晚饭”的消息并不感到意外（即获得的信息量小），因为这是人们日常生活中必需进行的活动，经常发生（大概率事件）。而对于接收到“某地发生特大地震”的消息会感到非常吃惊（即获得的信息量大），因为这是一件特不寻常的事情（小概率事件）。可见，信息的量与事件的出现概率有重要关系。(www.xing528.com)

总结上述讨论，可以给出消息、信号与信息的概念如下：

信息：信息是任何随机事件发生所包含的内容。它是一个十分抽象而又复杂的概念（参见1.5节），包含在消息之中，是通信系统中传输的对象。

信息仅与随机事件的发生相关，非随机事件的发生不包含任何信息。也就是说，信息的基本概念在于它具有某种不确定性。如果仅以随机事件的概率来度量信息，这就是概率信息。概率信息是本书研究的重点，但相同的消息所蕴含的信息对不同的使用对象是有区别的，即信息除了有信息的主观的量值外，还有信息的意义与效用等更复杂的问题。

消息：用文字、符号、数据、语言、音符、图片、图像等能够被人们感觉器官所感知的物理现象，把客观物质运动和主观思维活动的状态表达出来就称为消息。

从通信的观点出发，构成消息的各种物理现象要具有两个条件，一是能够为通信双方所理解；二是可以传输和交换。因此，从电报、电视、广播和网络等处得到的是一些具体消息，是描述主观和客观各种事物运动状态的消息。而电报、电视、广播和网络等都是这些消息的传输系统。

需要指出，同一条消息可以含有不同的信息量，而同一信息可以用不同形式的消息来载荷。例如，同样是“下雪了”这一条消息，在数九隆冬和夏日炎炎两个不同季节会给出不同的信息量（惊讶程度不同）。又如，一场足球赛事可以用电视图像、广播语言、报纸文字等不同消息来表述。

信号：信号是消息的物理体现。

在各种实际通信系统中，为克服时间或空间上的限制而进行通信，必须对消息进行加工处理。把消息变换成适合信道传输的物理量，这种物理量就是信号（如电信号、光信号、无线电信号、声信号、生物信号等）。信号是可以测量、描述和显示的，它携带着消息，是消息的运载工具。

以人类的语言为例，当人们说话时发出声信号，这种声信号经过送话器的转换变成电信号。这里的声信号和电信号都是所指的信号，在本书中涉及的信号主要是指电信号。

还需要指出，同一条消息可以用不同的信号来表示，而同一信号可以表示不同的消息。例如，在十字路口红、绿灯信号表示能否通行的信息；而在电子仪器面板上，红、绿灯信号却表示仪器是否正常工作或者表示高低电压等信息。

可见，信息、消息和信号是既有区别又有联系的三个不同的概念。

信息是一切通信系统所要传输的内容，而消息作为信息的载体是一种“高级”载体；信号作为消息的物理体现，是信息的一种“低级”载体。作为通信与信息系统的设计人员，所接触的只是信号，而这种信号最终要变成消息的形式，才能被大众接受。