编码与调制学习卡片

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编码与调制基本概念
编码
将二进制数据转换为数字信号的过程，逆过程称为"解码"
调制
将二进制数据转换为模拟信号的过程，逆过程称为"解调"
  • 编码用于数字信号传输
  • 调制用于模拟信道传输
  • 模拟信号抗干扰能力更强，适合长距离传输
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调幅(AM/ASK)
原理
通过调整正弦波振幅表示不同信号
示例
振幅=0表示二进制0，振幅=1表示二进制1
别名
幅移键控(ASK)，A代表Amplitude
数据容量
k种振幅 → 1码元=log₂k比特
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调频(FM/FSK)
原理
通过改变信号频率区分不同状态
示例
频率参数=1表示0，=2表示1
别名
频移键控(FSK)，F代表Frequency
特点
抗干扰能力强于调幅
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调相(PM/PSK)
原理
通过改变相位区分信号
示例
相位=0表示0，相位=π表示1
别名
相移键控(PSK)，P代表Phase
扩展
可增加相位种类提高数据率
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正交幅度调制(QAM)
组合方式
调幅和调相相结合
信号种类
m种振幅 × n种相位 = m×n种信号
数据容量
1码元=log₂(mn)比特
命名规则
  • QAM-16：16种信号组合
  • QAM-64：64种信号组合
  • QAM-128：128种信号组合
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ASK调制例题

题目：200kHz带宽，4种幅值ASK调制，最大数据传输速率是？

解题步骤：

  1. 奈奎斯特定理：极限波特率=2W=400k波特
  2. 4种幅值→1码元=log₂4=2比特
  3. 最大数据率=400k×2=800kbps

答案：C选项(800kbps)

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🧮
QAM调制例题

题目：3kHz带宽，4相位×4振幅QAM调制，最大数据传输速率是？

解题步骤：

  1. 奈奎斯特定理：极限波特率=2W=6k波特
  2. 4×4=16种信号→1码元=log₂16=4比特
  3. 最大数据率=6k×4=24kbps

答案：B选项(24kbps)

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编码技术对比
编码类型 自同步 带宽效率
NRZ ❌ 无 ✅ 高
RZ ✅ 有 ❌ 低
NRZI 🔄 可增加 🔼 中等
曼彻斯特 ✅ 有 ❌ 低
  • 以太网默认使用曼彻斯特编码
  • 模拟信道必须使用调制技术
  • 曼彻斯特编码抗干扰能力强
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奈奎斯特定理
公式
无噪声信道极限波特率 = 2 × 带宽
应用
结合调制方式计算比特率
示例
200kHz带宽 + 4幅值ASK = 800kbps

计算步骤：

  1. 计算波特率 (2×带宽)
  2. 确定每码元比特数 (log₂信号种类)
  3. 相乘得到比特率
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调制技术对比
技术 参数 比特/码元
ASK 振幅 log₂k
FSK 频率 log₂k
PSK 相位 log₂k
QAM 振幅×相位 log₂(mn)

效率对比：

  • QAM效率最高 (复合维度)
  • 需掌握信号种类与比特数的换算
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重要公式总结
奈奎斯特定理
最大波特率 = 2 × 带宽(Hz)
比特率计算
比特率 = 波特率 × log₂(信号种类)
ASK/FSK/PSK
1码元 = log₂k 比特 (k=振幅/频率/相位种类)
QAM
1码元 = log₂(mn) 比特 (m=振幅种类，n=相位种类)

记忆技巧：

  • 所有调制技术都使用log₂计算
  • QAM是振幅和相位的乘积
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关键考点总结
  • 区分编码(数字信号)与调制(模拟信号)
  • ASK别名是幅移键控，注意振幅种类与比特数的关系
  • FSK抗干扰能力强于ASK
  • PSK通过相位偏移区分码元
  • QAM后缀数字表示总信号数(如QAM16=16种信号=4比特/码元)
  • 奈奎斯特定理计算：波特率→比特率转换
  • 曼彻斯特编码是以太网默认格式

最高效技术： QAM (复合振幅和相位)

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