编码和调制

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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 是将 原始的数字信号（代表 0 和 1 的电压脉冲）， 转换为 另一种形式的经过变换的数字波形，使其更适合在传输介质上传输，或者具备更好的抗干扰、同步等性能。

0
1
0
1
1
0
1
0
二进制数据
归零编码
非归零编码
反向非归零编码
曼彻斯特编码
差分曼彻斯特编码
编码方法1 的表示0 的表示
归零编码（RZ）前半个时钟周期为高电平，后半个时钟周期返回零电平整个时钟周期保持零电平（单极性 RZ）
非归零编码（NRZ）整个时钟周期保持高电平整个时钟周期保持低电平
反向不归零编码（NRZI）比特开始处不发生电平跳变比特开始处发生一次电平跳变
曼彻斯特编码比特中间由高电平跳变到低电平比特中间由低电平跳变到高电平
差分曼彻斯特编码比特开始处不发生跳变，比特中间始终跳变比特开始处发生跳变，比特中间始终跳变
注意

NRZI 和 差分曼彻斯特编码 的第一个电平如何确定？

NRZI 编码和差分曼彻斯特编码都属于差分编码（Differential Encoding），它们编码的是“电平是否发生跳变”，而不是“电平本身是高还是低”。因此，仅根据数据序列无法唯一确定第一个比特的电平，必须预先给定一个初始电平（高或低）。不同的初始电平只会使整个波形上下翻转，但不会影响数据的正确解码。

考试中一般如果让你根据波形来判断编码方法的话，一般会给出初始电平，这一点要注意一下。

提示

可以通过通过以下口诀记忆以上编码方法：

  • 非差分编码
    • RZ：1 是高变低，0 一直低
    • NRZ：1 一直高，0 一直低
    • 曼彻斯特：1 高变低，0 反过来
  • 差分编码
    • NRZI：0 变 1 不变
    • 差分曼彻斯特：0 不变 1 变

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。

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0
基带信号
基带信号
2ASK
2ASK
2FSK
2FSK
2PSK
2PSKText is not SVG - cannot display

调制方法主要了解以下四种：

  1. ASK (幅度偏移键控 - Amplitude Shift Keying)
  2. FSK (频率偏移键控 - Frequency Shift Keying)
  3. PSK (相位偏移键控 - Phase Shift Keying)
  4. 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