一、概述
數字化已成為當今信息傳輸的趨勢，但是使用數字信號就一定是“先進的”，使用模擬信號就一定是“落后的”，這個觀點可不一定是正確的，數據究竟應該是數字的還是模擬的，是由產生的數據的性質決定的，如，語音信息的聲波就是模擬數據，但數據必須轉換成信號才能在網絡上傳輸。一般來說，模擬數據和數字數據都可以轉換成為模擬信號或數字信號。
二、基帶信號和寬帶信號
2.1 信道
信道：信號的傳輸媒介，一般用於表示某方向傳輸信息的介質，因此一條通信線路一般包含一條發送信道和一條接收信道。
信道按傳輸信號可以分為模擬信道（傳輸模擬信號）、數字信道（傳輸數字信號）。
信道按傳輸介質可以分為無線信道、有線信道。
2.2 基帶信號和寬帶信號
信道上傳的信號可以分為基帶信號和寬帶信號。
基帶信號：將數字信號1和0直接用兩種不同的電壓表示，送到數字信道上傳輸（基帶傳輸）。來自信源的信號，例如計算機輸出的各種文字或圖像的數據信號都屬於基帶信號。
寬帶信號：將基帶信號進行調制后形成的頻分復用模擬信號，送到模擬信號上傳輸（寬帶傳輸）。把基帶信號經載波調制后，把信號的頻率范圍搬移到較高的頻段以便在信道中傳輸。
在傳輸距離較近時，計算機網絡采用基帶傳輸方式（近距離衰減小，從而信號內容不易發生變化）
在傳輸距離較遠時，計算機網絡采用頻帶傳輸方式（遠距離衰減大，即使信號變化大也能通過調制還原基帶信號）
三、編碼與調制
數據可以是數字的也可以是模擬的，對於數據來說不管是數字數據還是模擬數據，為了傳輸數據，首先需要把數據轉換成信號的形式在信道上進行傳輸，把數據轉換成信號的過程就是編碼或調制。
數據轉換成數字信號稱為編碼；數據轉換成模擬信號稱為調制。
數據數據與模擬數據的轉換，看下圖：
五、數字數據編碼為數字信號
數字數據編碼為數字信號的幾種方法
（1）非歸零編碼NRZ
（2）曼徹斯特編碼
（3）差分曼徹斯特編碼
（4）歸零編碼RZ
（5）反向不歸零編碼NRZI
（6）4B/5B編碼
5.1 非（不）歸零編碼NRZ
碼元中間信號不回歸到0，遇到1時，電平翻轉；遇到0時，電平不翻轉。這種翻轉的特性稱為差分機制，主要用在終端到調制解調器的接口中。（上圖的不歸零編碼圖例有誤）
5.2 歸零編碼RZ
信號電平在一個碼元內都要恢復到零這種編碼方式。
5.3 反向不歸零編碼NRZI
編碼后電平只有正負電平之分，沒有零電平，屬於不歸零碼。遇到0時，電平翻轉，遇到1時，電平不翻轉。
5.4 MTL-3編碼
用不變化電位狀態，與前一位的電位狀態保持一致來表示二進制0；用電位順序（0、+、0、-）電位變化狀態來表示二進制1。
編碼規則如下：
（1）如果下一輸入的數值是0，則電平保持不變。
（2）如果下一輸入的數值是1，則電平跳變，但有兩種情況：1. 如果前一個電平是+1或-1，則下一電平輸出為0，2. 如果前一電平值是0，下一個電平和最近一個非0平電值相反。
5.5 曼徹斯特編碼
將一個碼元分成兩個相等的間隔，碼元1是前一個間隔為高電平后一個間隔為低電平，碼元0則正好相反。也可以采用相反的規定，該編碼的特點是在每一個碼元的中間出現電平跳變，位中間的跳變既作時鍾信號（可用於同步），又作數據信號，但它所占的頻帶寬度是原始的基帶寬度的兩倍，每個碼元都調成兩個電平，所以數據傳輸速率只有調制速率的50%，常用於以太網中。
5.6 差分曼徹斯特編碼
常用於令牌環網，其規則是若碼元為1，則前半個碼元的電平與上一個碼元的后半個碼元的電平相同，若碼元為0則其前半個碼元的電平與上一個碼元的后半個碼元的電平相反，即為有跳變表示0，無跳變表示1。該編碼的特點是，在每個碼元的中間，都有一次電平的跳轉，可以實現自同步，且抗干擾性強於曼徹斯特編碼。
注：兩種曼徹斯特編碼優點：將時鍾和數據包含在信號數據流中，也稱為自同步碼。另外，編碼效率低，每個碼元都要調制為兩個不同的電平，因而調制速率是碼元速率的兩倍，對信道的帶寬指出了更高的要求，當數據傳輸速率為100Mbps時，需要200MHz的脈沖。
5.7 4B/5B編碼
比特流中插入額外的比特來打破一連串的0或1，就是用5個比特來編碼4個比特的數據，之后再傳給接收方，因此稱為4B/5B，使用不歸零碼（NRZ-I）編碼效率為80%，多一位用於解決同步問題。
只采用16種對應16種不同的4位碼，其他的16種作為控制碼（幀的開始和結束，線路的狀態信息等）或保留。
5.8 常見的編碼方式的傳輸效率
六、數字數據調制為模擬信號
模擬信號送發的基礎就是載波信號，數字數據調制技術在發送端將數字信號轉換為模擬信號，而在接收端將模擬信號還原為數字信號，分別對應調制解調器的調制和解調過程。
數字數據的調制可以分為調移鍵控ASK、頻移鍵控FSK、相移鍵控PSK，正交振幅調控QAM圖為三種調制方式：
1）調移鍵控ASK：利用載波的振幅變化去攜帶數字數據，而載波的頻率、相位都保持不變。
2）頻移鍵控FSK：利用已調波的頻率變化去攜帶數字數據，而載波的頻率、相位不變。
3）相移鍵控PSK：利用已調波的相位變化去攜帶數字數據，而載波的頻率、振幅不變。
4）正交振幅調制QAM：將幅移鍵控和相移鍵控結合在一起，把兩個振幅相同但相位差90o 的摸擬信號合成一個模擬信號。
七、模擬數據編碼為數字信號
計算機內部處理的是二進制數據，處理的音頻也是數字音頻，所以需要將模擬音頻通過采樣、量化轉換成數字離散序列，即音頻數字化。
對音頻信號進行編碼的脈碼調制PCM。它主要過程分為三步：抽樣、量化、編碼。
7.1 抽樣
對模擬信號進行調期性掃描，把時間上連續的信號變成時間上離散的信號。為了使得離散信號能無失真地代表被抽樣的模擬數據，要遵循采樣定理：
f采樣頻率 ≥ 2f信號最高頻率
7.2 量化
把抽樣取得的電平值按照一定的分級標准轉化為對應的數字值，並取整數，這就把連接的電平值轉換為離散的數字量。
7.3 編碼
把量化的結果轉換為與之對應的二進制編碼。
八、模擬數據調制為模擬信號
為了實現傳輸的有效性，可能需要較高的頻率，這種調制方式還可以使用頻分復用技術，充分利用帶寬資源，在電話機和本地交換機所傳輸的信號是采用模擬信號傳輸模擬數據的方式：模擬的聲音數據是加載到模擬的載波信號中傳輸的。
九、擴頻通信
為了提高通信系統抗干擾性能，往往需要從調制和編碼多方面入手，改進通信質量，擴頻通信就是方法之一。由於擴頻通信利用了擴展頻譜技術，在接收端對干擾頻譜能量加以擴散，對信號頻譜能量壓縮集中，因此在輸出端就得到了信噪比的增益。
擴頻通信是指系統占用的頻帶寬度遠大於要傳輸的原始信號的帶度（或信息比特率），且與原始信號帶寬無關。通常規定：如果信息帶寬為B，擴頻信號帶寬為fss ，則擴頻信號帶寬與信息帶寬之比 fss/B 稱為擴頻因子。
當 fss/B = 1 - 2，射頻信號帶寬略大於信息帶寬時，稱為窄帶通信；
當 fss/B ≥ 50，射頻信號帶寬大於信息帶寬時，稱為寬帶通信；
當 fss/B ≥ 100，射頻信號帶寬遠大於信息帶寬時，稱為擴頻通信。
擴頻通信系統可以分為以下幾種基本形式：
（1）直接序列擴頻（Direct Sequencing，DS）
將要傳送的信息經偽隨機序列編碼后對載波進行調制，在發送端直接用擴頻碼序列去擴展信號的頻譜，在接收端，用相同的擴頻碼序列進行解擴，將展寬的頻譜擴展信號還原成原始信號。因為偽隨機序列的速率遠大於要傳送信息的速率，所以受調信號的頻譜寬度將遠大於要傳送信息的頻譜寬度。
（2）跳頻（Frequency Hopping，FH）
載波信息的信號頻率受偽隨機序列的控制，快速地在一個頻段中跳變，此跳變的頻段范圍遠大於要傳送信息所占的頻譜寬度。只要收、發信雙方保證時-頻域上的調頻順序一互致，就能確保雙方的可靠通信。在每一個跳頻時間的瞬時，用戶占用的信道帶寬是窄帶頻譜，隨着時間的變換，一系列的瞬時窄帶頻譜在一個很寬的頻帶內跳變，形成一個很寬的調頻帶寬。
（3）跳時（Time Hopping，TH）
在跳時方式中，把每個信息碼元划分成若干個時隙，此信息受偽隨機序列的控制，以突發的方式隨機地占用其中一個時隙進行傳輸。因為信號在時域中壓縮其傳輸時間，相應地在頻域中要擴展其頻變寬度。
（4） 線性調頻擴頻
指在給定脈沖持續間隔內，系統的載頻線性地掃過一個很寬的頻帶。因為頻率在較寬的頻帶內變化，所以信號的帶寬被展寬。
注：WLAN使用的技術是直接序列擴頻和跳頻擴頻技術。