信息的传播：信宿

吴俊杰

根据经典的通信理论，我们将信息通信过程的两端分别定义为信源和信宿，就像一个箭头的初始端到末尾端一样，信息在信源处完成了信源编码和信道编码，通过信道传输信息，到了信宿端需要经历信道译码和信宿译码的过程。本文将重点研究这两个过程。

● 声音信息的信道译码

信道译码之后，信源编码的结果是一组0和1的组合，被转换为信道可以传输的信号，如果我们选择声音信号作为信道的信号，那么这组信号的发射将通过下面的代码完成（如图1）。

接下来，我们需要接受这两种信号并且传输这两种信号，用双头耳机线将信息发射端电脑的耳机插口和信息接收端电脑的麦克风插口连接起来，这里发送信息，那边接收信息，声音通过有线的形式从一台电脑传输到另一台电脑中。我们发送不同的声音时，接收端能够感受音量值的变化，这种使用双头耳机线传输信息的方式，相对于用音箱和麦克风发射和接收信息，能够在最大限度上减少噪声对信道的干扰，就像有线电视一样，传输信号更好，效率更高。

接下来，我们需要一个接收端程序，来进一步区分两种不同的声音信息。可视化是一个很好的方法。使用图2的程序可以将0和1两种信号的音量变化显示出来。

通过实验图像，可以看出鼓声48和71的音量图像有明显的区别，意味着信号0和信息1可以通过这种波形的区别显现出来，没有信息的时候音量数值一直是0，听到声音后音量马上上升到25以上，并且信号0声音持续的时间比信号1长，信号1经历了7个循环即7×0.025=0.175秒之后音量已经衰减为0，而信号0经历7个循环之后音量数值还在10以上，因此可以选择音量5作为区分0和1的阈值。通过这些差别，我们可以用下面的程序区分信息0和信息1（如图3）。

我们将信息0和信息1的信道解码结果存储在链表中，就完成了信道译码的过程。

● 信宿译码

一组0和1的信息被存储到链表信道译码之后，就需要转化为一定位数的二进制数，然后再转化为人可以直接阅读的信息，这个过程是通过信宿译码实现的。例如，上面的8个二进制数，如果转化为2位二进制数，代表4个2位二进制字符串，如果转化为4位二进制数，则表示2个4位二进制字符串，因此我们需要一个变量来确定二进制译码时二进制数的位数，将一组0和1的链表，拆分为一系列二进制字符串（如图4）。图4的代码将链表信道译码转化为链表二进制字符串中（如图5）。

如果我们用2位二进制字符串的四种状态00、01、10、11分别指代上、下、左、右四个方向的话，就可以通过图6的过程来完成信宿译码。

至此，我们完成了信宿译码的过程，事实上，图7表示的2位二进制字符串和上下左右的对应关系，不只一种，从排列组合上看应该有4×3×2×1=24种组合，这24种组合构成了译码的多种可能性，这些可能性保护了信息传播的安全性，这称为密码，关于密码的设计和破译，我们会在后文当中介绍。

而我们上一篇文章所介绍的5位二进制数，也可以通过类似的方法来实现信宿端的译码，只需要变量的数值和信宿译码的如果判断，这里就不再赘述。至此我们从经典的通信过程触发，经历了一个完整的信息传播过程，像解剖麻雀一样，虽小而五脏俱全，但是在信息传播的过程中，信息安全、信道的选择、信息传播的准确性、信息传播的效率仍然是非常重要的命题，应紧扣信息技术实验的核心：通过实验的方法，研究稳定的对应关系，探求信息技术的核心概念和过程。endprint

根据经典的通信理论，我们将信息通信过程的两端分别定义为信源和信宿，就像一个箭头的初始端到末尾端一样，信息在信源处完成了信源编码和信道编码，通过信道传输信息，到了信宿端需要经历信道译码和信宿译码的过程。本文将重点研究这两个过程。

● 声音信息的信道译码

信道译码之后，信源编码的结果是一组0和1的组合，被转换为信道可以传输的信号，如果我们选择声音信号作为信道的信号，那么这组信号的发射将通过下面的代码完成（如图1）。

接下来，我们需要接受这两种信号并且传输这两种信号，用双头耳机线将信息发射端电脑的耳机插口和信息接收端电脑的麦克风插口连接起来，这里发送信息，那边接收信息，声音通过有线的形式从一台电脑传输到另一台电脑中。我们发送不同的声音时，接收端能够感受音量值的变化，这种使用双头耳机线传输信息的方式，相对于用音箱和麦克风发射和接收信息，能够在最大限度上减少噪声对信道的干扰，就像有线电视一样，传输信号更好，效率更高。

接下来，我们需要一个接收端程序，来进一步区分两种不同的声音信息。可视化是一个很好的方法。使用图2的程序可以将0和1两种信号的音量变化显示出来。

通过实验图像，可以看出鼓声48和71的音量图像有明显的区别，意味着信号0和信息1可以通过这种波形的区别显现出来，没有信息的时候音量数值一直是0，听到声音后音量马上上升到25以上，并且信号0声音持续的时间比信号1长，信号1经历了7个循环即7×0.025=0.175秒之后音量已经衰减为0，而信号0经历7个循环之后音量数值还在10以上，因此可以选择音量5作为区分0和1的阈值。通过这些差别，我们可以用下面的程序区分信息0和信息1（如图3）。

我们将信息0和信息1的信道解码结果存储在链表中，就完成了信道译码的过程。

● 信宿译码

一组0和1的信息被存储到链表信道译码之后，就需要转化为一定位数的二进制数，然后再转化为人可以直接阅读的信息，这个过程是通过信宿译码实现的。例如，上面的8个二进制数，如果转化为2位二进制数，代表4个2位二进制字符串，如果转化为4位二进制数，则表示2个4位二进制字符串，因此我们需要一个变量来确定二进制译码时二进制数的位数，将一组0和1的链表，拆分为一系列二进制字符串（如图4）。图4的代码将链表信道译码转化为链表二进制字符串中（如图5）。

如果我们用2位二进制字符串的四种状态00、01、10、11分别指代上、下、左、右四个方向的话，就可以通过图6的过程来完成信宿译码。

至此，我们完成了信宿译码的过程，事实上，图7表示的2位二进制字符串和上下左右的对应关系，不只一种，从排列组合上看应该有4×3×2×1=24种组合，这24种组合构成了译码的多种可能性，这些可能性保护了信息传播的安全性，这称为密码，关于密码的设计和破译，我们会在后文当中介绍。

而我们上一篇文章所介绍的5位二进制数，也可以通过类似的方法来实现信宿端的译码，只需要变量的数值和信宿译码的如果判断，这里就不再赘述。至此我们从经典的通信过程触发，经历了一个完整的信息传播过程，像解剖麻雀一样，虽小而五脏俱全，但是在信息传播的过程中，信息安全、信道的选择、信息传播的准确性、信息传播的效率仍然是非常重要的命题，应紧扣信息技术实验的核心：通过实验的方法，研究稳定的对应关系，探求信息技术的核心概念和过程。endprint

根据经典的通信理论，我们将信息通信过程的两端分别定义为信源和信宿，就像一个箭头的初始端到末尾端一样，信息在信源处完成了信源编码和信道编码，通过信道传输信息，到了信宿端需要经历信道译码和信宿译码的过程。本文将重点研究这两个过程。

● 声音信息的信道译码

信道译码之后，信源编码的结果是一组0和1的组合，被转换为信道可以传输的信号，如果我们选择声音信号作为信道的信号，那么这组信号的发射将通过下面的代码完成（如图1）。

接下来，我们需要接受这两种信号并且传输这两种信号，用双头耳机线将信息发射端电脑的耳机插口和信息接收端电脑的麦克风插口连接起来，这里发送信息，那边接收信息，声音通过有线的形式从一台电脑传输到另一台电脑中。我们发送不同的声音时，接收端能够感受音量值的变化，这种使用双头耳机线传输信息的方式，相对于用音箱和麦克风发射和接收信息，能够在最大限度上减少噪声对信道的干扰，就像有线电视一样，传输信号更好，效率更高。

接下来，我们需要一个接收端程序，来进一步区分两种不同的声音信息。可视化是一个很好的方法。使用图2的程序可以将0和1两种信号的音量变化显示出来。

通过实验图像，可以看出鼓声48和71的音量图像有明显的区别，意味着信号0和信息1可以通过这种波形的区别显现出来，没有信息的时候音量数值一直是0，听到声音后音量马上上升到25以上，并且信号0声音持续的时间比信号1长，信号1经历了7个循环即7×0.025=0.175秒之后音量已经衰减为0，而信号0经历7个循环之后音量数值还在10以上，因此可以选择音量5作为区分0和1的阈值。通过这些差别，我们可以用下面的程序区分信息0和信息1（如图3）。

我们将信息0和信息1的信道解码结果存储在链表中，就完成了信道译码的过程。

● 信宿译码

一组0和1的信息被存储到链表信道译码之后，就需要转化为一定位数的二进制数，然后再转化为人可以直接阅读的信息，这个过程是通过信宿译码实现的。例如，上面的8个二进制数，如果转化为2位二进制数，代表4个2位二进制字符串，如果转化为4位二进制数，则表示2个4位二进制字符串，因此我们需要一个变量来确定二进制译码时二进制数的位数，将一组0和1的链表，拆分为一系列二进制字符串（如图4）。图4的代码将链表信道译码转化为链表二进制字符串中（如图5）。

如果我们用2位二进制字符串的四种状态00、01、10、11分别指代上、下、左、右四个方向的话，就可以通过图6的过程来完成信宿译码。

至此，我们完成了信宿译码的过程，事实上，图7表示的2位二进制字符串和上下左右的对应关系，不只一种，从排列组合上看应该有4×3×2×1=24种组合，这24种组合构成了译码的多种可能性，这些可能性保护了信息传播的安全性，这称为密码，关于密码的设计和破译，我们会在后文当中介绍。

而我们上一篇文章所介绍的5位二进制数，也可以通过类似的方法来实现信宿端的译码，只需要变量的数值和信宿译码的如果判断，这里就不再赘述。至此我们从经典的通信过程触发，经历了一个完整的信息传播过程，像解剖麻雀一样，虽小而五脏俱全，但是在信息传播的过程中，信息安全、信道的选择、信息传播的准确性、信息传播的效率仍然是非常重要的命题，应紧扣信息技术实验的核心：通过实验的方法，研究稳定的对应关系，探求信息技术的核心概念和过程。endprint