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考研计算机考点：计算机网络-调制与编码

发布日期：2021-12-04 22:45:21 来源：四川中公考研

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调制和编码知识点，在考研计算机网络历年考题当中，会经常以基本原理、特点以及表示标准等知识点进行综合考察。所以要求同学们重点掌握调制与编码在工作原理和特点上的区别以及不同的表示方式。
一、概念
模拟数据和数字数据都可以转换为模拟信号或数字信号。将模拟数据或数字数据转换为模拟信号的过程称为调制，将模拟数据或数字数据转换为数字信号的过程称之为编码。数字数据调制技术在发送端将数字信号转换为模拟信号，而在接收端将模拟信号还原为数字信号，分别对应于调制解调器的调制和解调过程。
二、调制和编码的原理与比较
1. 调制
（1）数字数据调制为模拟信号
将基带信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输，由此引出了3种方式：调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM），如图1-1所示。

图1-1 三种数字调制方式示意图
注：正交振幅（QAM），振幅相位混合调制。也是一种调制方法。
（2）模拟数据调制为模拟信号
为了实现传输的有效性，充分利用带宽，有时需要较高的频率。模拟数据是加载到模拟的载波信号中传输的。
2. 编码
（1）数字数据编码为数字信号
数字数据用于基带传输中，即在基本不改变数字数据信号频率的情况下，改变信号波形，使之适应信道特性，直接传输数字信号。对于这种编码方式，具体用什么样的数字信号表示0以及用什么样的数字信号表示1就是所谓的编码。常用的方式如图1-2所示。
①不归零制（NRZ）：正电平代表1，负电平代表0；也可以相反。这种方法相对实现容易，但是缺点是没有检错的功能，也无法判断一个码元的开始和结束，难以保持同步。
②归零制（RZ）：它是一种二进制信息的编码，用极性不同的脉冲分别表示二进制的“1”和“0”，在脉冲结束之后要维持一段时间的零电平。
③曼彻斯特编码：将一个码元分成两个相等的间隔，前一个间隔为高电平后一个间隔为低电平表示码元1；码元0刚好相反。也可以相反规定。曼彻斯特编码的特点就是在每一个码元中间出现电平跳变，位中间的跳变可以用作时钟信号，又作为数据信号。以太网使用的编码方式就是曼彻斯特编码。
④差分曼彻斯特编码：常用于局域网传输，在每一位的中心处始终都有跳变。若码元为1，则与前一位码元电平跳变方式相反，若码元为0，则与前一位码元电平跳变方式相同。此编码每一个码元中间出现电平跳变，可以实现自同步，且干扰性较好。
计算机网络

图1-2 几种常用编码方式示意图
（2）模拟数据编码为数字信号
该编码方法最典型的例子就是对音频信号进行编码的脉冲编码调制。脉冲编码调制主要包括三个步骤：采样、量化和编码。采样是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成离散的信号；量化是把抽样取得的电平幅值按照一定的分级标度化为对应的数字值，并取整数，这样就把连续的电平幅值转化为离散的数字量。编码：把量化的结果转换为与之对应的二进制编码。
三、题目再现
1.若下图为10 BaseT网卡接收到的信号波形，则该网卡收到的比特串是（）。
计算机考研

A. 0011 0110
B. 1010 1101
C. 0101 0010
D. 1100 0101
2.下列有关曼彻斯特编码的叙述正确的是（）。
A．每个信号起始边界作为时钟信号有利于同步
B．将时钟与数据取值都包含在信号中
C．这种模拟信号的编码机制特别适合于传输声音
D．每位的中间不跳变表示信号的取值为0
答案：
1.A
解析：10BaseT代表的是传统以太网，而以太网使用的是曼彻斯特编码。曼彻斯特编码的特点是将码元时间分成两个相等的间隔，前半个码元与后半个码元在码元中点时刻必须跳变，例如上跳变可以表示0，下跳变可以表示1，但也可反过来定义。在本题中，只有选项A符合曼彻斯特编码的特点，并且可以看出上跳变表示0，下跳变表示1。
2.B
解析：曼彻斯特编码将每一个码元分成两个相等的间隔。前面一个间隔为高电平而后一个间隔为低电平表示码元1，码元0正好相反；也可以采用相反的规定，因此选项D错。位中间的跳变作为时钟信号，每个码元的电平作为数据信号，因此选项B正确。曼彻斯特编码是将时钟和数据包含在数据流中，在传输代码信息的同时，也将时钟同步信号一起传输到对方，因此选项A错。声音是模拟数据，而曼彻斯特编码最适合传输二进制数字信号，因此选项C错。

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