编码和调制

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）	一个约定中为前半周期高、后半周期归零	保持低电平
非归零编码（NRZ）	保持高电平	保持低电平
反向不归零编码（NRZI）	按本教材约定，比特开始处不跳变	按本教材约定，比特开始处跳变
曼彻斯特编码（Manchester Encoding）	按本教材约定，中间由高到低	按本教材约定，中间由低到高
差分曼彻斯特编码（Differential Manchester Encoding）	每个比特中间都跳变；按本教材约定，开始处不跳变	每个比特中间都跳变；按本教材约定，开始处跳变

不同标准或教材可能交换 0、1 的约定，考试应以题目所给波形规则为准；曼彻斯特的核心是 每位中间必跳变，差分曼彻斯特的核心是用 位开始处是否跳变 表示数据。

按本页采用的具体约定逐项展开：归零编码的 1 在时钟周期内由高电平跳到低电平，0 在时钟周期中保持低电平；非归零编码的 1 在时钟周期内保持高电平，0 在时钟周期内保持低电平；反向不归零编码的 1 与上一个时钟周期保持一致，0 相比上一个时钟周期发生跳变；曼彻斯特编码的 1 由高电平跳到低电平，0 由低电平跳到高电平。差分曼彻斯特不能只看绝对高低，而要结合前一位结束电平判断本位开始处是否跳变。

做题时应把 编码方法、1 的表示、0 的表示 逐列核对，再根据题目给出的初始电平连续绘制，不能只凭某一小段波形猜测编码类型。

可以通过通过以下口诀记忆以上编码方法：

记忆提示（按本页约定）：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“中间必变，零始变、一始不变”。

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。若题目没有给出初始电平，只能确定相对跳变关系，不能仅根据第一个比特唯一确定绝对高低波形；若题目给出起始电平，再按“位中间必跳变、位开始处按数据决定是否跳变”的规则连续绘制。

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：

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（正交振幅调制，Quadrature Amplitude Modulation）

调制技术	基本思想	表示方法例子	常见应用
ASK	改变载波的 幅度	0：无载波；1：有载波（OOK）	光通信、低成本无线链路
FSK	改变载波的 频率	0、1 分别使用两个不同频率	低速无线通信、调制解调器
PSK	改变载波的 相位	BPSK 可用 0° 与 180°	无线通信，例如 Wi-Fi
QAM	同时改变载波的 幅度和相位	16-QAM 使用 16 个星座点	数字电视、Wi-Fi、有线与无线通信系统

例如，ASK 通过改变载波的 幅度 表示数据，FSK 通过改变载波的 频率 表示数据，PSK 通过改变载波的 相位 表示数据，而 QAM 同时改变载波的 幅度和相位。因此看到星座图时，应把星座点数量与每码元比特数 $\log_2V$ 联系起来。