编码和调制
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真题练习
常在选择题中考查编码类型和调制概念，需要熟悉几种编码方式的电平特征和调制的思想。
在计算机网络中，编码 和 调制 是数据传输的两个关键过程，它们的目标都是为了让 数字信息（如二进制的 0 和 1）能够有效、准确地在 物理介质（如双绞线、光纤、无线电波等）上传输。
编码类型
编码（encoding）指的是把 数字信号（0 和 1）转换成适合在 传输介质 上传输的电信号或光信号。常见的编码方式有以下几种：
| 编码方法 | 1 的表示 | 0 的表示 |
|---|---|---|
| 归零编码（RZ） | 在时钟周期内由高电平跳到低电平 | 在时钟周期中保持低电平 |
| 非归零编码（NRZ） | 时钟周期内保持高电平 | 时钟周期内保持低电平 |
| 反向不归零编码（NRZI） | 电平与上一个时钟周期保持一致 | 电平相比上一个时钟周期发生跳变 |
| 曼彻斯特编码（Manchester Encoding） | 在时钟周期内由高电平跳到低电平 | 在时钟周期中由低电平跳到高电平 |
| 差分曼彻斯特编码（Differential Manchester Encoding） | 电平变化与上一个时钟周期相反 | 电平变化相比上一个时钟周期一致 |
可以通过通过以下口诀记忆以上编码方法：
提示
- RZ：一高归零，零全程低
- NRZ：一高零低
- NRZI：零变一不变
- 曼彻斯特：一高到低，零低到高
- 差分曼彻斯特：一反零随
注意
差分曼彻斯特编码的第一个电平如何确定？
标准定义中，差分曼彻斯特的第一个半周期电平没有固定要求，可以为高或低，实际编码只依赖相邻比特间的“是否跳变”关系。
但在考试与教材中，为便于绘图与判定，一般会按照曼彻斯特编码的方向规则来确定第一个比特的波形： 例如，若题目给出的第一个比特是 1，则绘制为“高 → 低”；若是 0，则绘制为“低 → 高”。 在确定了初始半周期后，后续比特再严格遵循差分曼彻斯特的规则进行编码即可。
调制方法
调制方法 指的是把 编码后 的 数字信号 转换为 模拟信号（如正弦波），以适应 物理信道（如无线电波）的传输。
调制方法主要了解以下四种：
- ASK (幅度偏移键控 - Amplitude Shift Keying)
- FSK (频率偏移键控 - Frequency Shift Keying)
- PSK (相位偏移键控 - Phase Shift Keying)
- QAM (象限幅度调制 - Quadrature Amplitude Modulation)
| 调制技术 | 基本思想 | 表示方法例子 | 常见应用 |
|---|---|---|---|
| ASK | 通过改变载波的 幅度 表示数据 | 0: 无信号；1: 最大幅度的信号 | 光纤通信 |
| FSK | 通过改变载波的 频率 表示数据 | 0: 900 Hz；1: 901 Hz | 低速无线通信、电话系统 |
| PSK | 通过改变载波的 相位 表示数据 | 0: 0°相位；1: 180°相位 | 高速无线通信，例如 Wi-Fi |
| QAM | 同时改变载波的 幅度和相位 表示数据 | 16 种不同的幅度和相位组合 | 数字电视、Wi-Fi、有线和无线通信系统 |