编码和调制

编码、解码、调制和解调

• 编码：将数字信号转换为二进制信号

• 解码：将二进制信号转换为数字信号

编码和解码一般由有限网络适配器也称编码解码器（网卡）完成

• 调制：将二进制信号转换为模拟信号

• 解调：将模拟信号转换为二进制信号

调制和解调一般由调制解调器（光猫）完成

常用编码方法

常用编码方法

提示

• 对于不归零编码，为了保证某一时间段单一电平信号不出现周期错误或缺失导致丢失信息，会发送额外的一条时钟信号，保证发送方和接收方的时钟节拍一致。

• 对于归零编码，每个信号的后半周期会电平至于零，这样的操作可以使发送接收方保持相同的相位，从而避免信号传输过程中长时间的相同电位导致出现信号缺失误差的影响。

• 同样的，对于差分曼彻斯特编码，每个信号的后半周期会进行一次点平反转，从而保持时钟节拍。

• 对于这种有对齐信号的能力称为：自同步能力（信源和信宿可以根据信号完成“节奏同步”，无需时钟信号）

各种编码的特点

编码方法	自同步能力	浪费带宽？	抗干扰能力
不归零编码	无	不浪费	弱
归零编码	有	浪费	弱
反向非归零编码	若增加冗余位（eg.8 + 1 bit），可支持自同步	中等	弱
曼彻斯特编码	有	浪费	强
差分曼彻斯特编码	有	浪费	强

• 浪费与否在于一个信号所需要信道的带宽大小，例如不归零编码一个信号只消耗 一个单位 的带宽，而曼彻斯特编码一个信号则消耗 两个单位 的带宽。电平变换越频繁，带宽消耗越大。

注意

以太网默认采用曼彻斯特编码进行数据传输

常用调制方法

• 基带信号：来自信源的数字信号，需调制后才能在某些信道上传输

常用调制方法

提示

• 对于调幅，若设计 $k$ 各幅值，则 $\text{1 码元} = \log_2 k \ \text{bit}$

• 对于调频，若设计 $k$ 个频率，则 $\text{1 码元} = \log_2 k \ \text{bit}$

• 对于调相，若设计 $k$ 个相位，则 $\text{1 码元} = \log_2 k \ \text{bit}$

正交幅度调制（QAM）：一种特殊的调制方法

若设计 $m$ 种幅值、 $n$ 种相位，则将 $AM$、$PM$ 信号两两“复合”，可调制出 $mn$ 种信号，则 QAM 种 $\text{1 码元} = \log_2 mn \ \text{bit}$