原始的二進(jìn)制序列（基帶比特流）通常需要經(jīng)過(guò)編碼和調(diào)制才能在實(shí)際物理介質(zhì)中傳輸，這一過(guò)程是連接數(shù)字域與物理域的關(guān)鍵橋梁。

1. 線路編碼：適應(yīng)物理傳輸

線路編碼將基帶比特流轉(zhuǎn)換為適合物理介質(zhì)傳輸?shù)碾娦盘?hào)或光信號(hào)模式，核心目標(biāo)是：

確保直流平衡，避免信號(hào)長(zhǎng)期偏向正或負(fù)電平

提供足夠的跳變，便于接收端提取時(shí)鐘同步信號(hào)

便于錯(cuò)誤檢測(cè)

常見的線路編碼方式包括：

• 曼徹斯特編碼：以太網(wǎng)（10Mbps）采用，每個(gè)比特中間有跳變，跳變方向表示比特值
• 差分曼徹斯特編碼：令牌環(huán)網(wǎng)采用，通過(guò)相鄰比特的跳變與否表示比特值，抗干擾性更強(qiáng)
• NRZ-I 編碼：USB 2.0 采用，通過(guò)電平跳變表示 "1"，不變表示 "0"
• 8B/10B 編碼：高速以太網(wǎng)（1Gbps 及以上）采用，將 8 比特?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 10 比特傳輸，確保足夠跳變

以曼徹斯特編碼為例，其編碼規(guī)則使比特流中不存在連續(xù)的 "0" 或 "1"，接收端可通過(guò)信號(hào)跳變精確恢復(fù)時(shí)鐘，這種自同步特性是可靠傳輸?shù)年P(guān)鍵。

2. 調(diào)制技術(shù)：提升傳輸效率

在無(wú)線通信和高速有線通信中，調(diào)制技術(shù)將比特流映射到載波的幅度、頻率或相位上，實(shí)現(xiàn)高頻段傳輸和頻譜效率提升：

• 幅度鍵控（ASK）：通過(guò)載波幅度變化表示比特，如 2ASK 用兩種幅度表示 "0" 和 "1"
• 頻率鍵控（FSK）：通過(guò)載波頻率變化表示比特，如藍(lán)牙的 GFSK 調(diào)制
• 相位鍵控（PSK）：通過(guò)載波相位變化表示比特，如 4PSK 用 4 種相位表示 2 比特組合
• 正交幅度調(diào)制（QAM）：結(jié)合幅度和相位調(diào)制，如 256QAM 每個(gè)符號(hào)攜帶 8 比特信息

調(diào)制階數(shù)越高，每個(gè)符號(hào)攜帶的比特?cái)?shù)越多，頻譜效率越高。5G 通信采用的 256QAM 和 1024QAM 技術(shù)，使其在有限的頻譜資源下實(shí)現(xiàn)了高速比特流傳輸。

3. 糾錯(cuò)編碼：保障傳輸可靠性

由于信道噪聲和干擾不可避免，比特流在傳輸過(guò)程中可能發(fā)生錯(cuò)誤（"0" 變成 "1" 或反之）。糾錯(cuò)編碼通過(guò)在比特流中加入冗余信息，實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤的檢測(cè)和糾正：

• 奇偶校驗(yàn)：最簡(jiǎn)單的糾錯(cuò)編碼，通過(guò)增加 1 比特校驗(yàn)位檢測(cè)奇數(shù)個(gè)錯(cuò)誤
• 循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）：廣泛用于數(shù)據(jù)鏈路層，能檢測(cè)出大部分常見錯(cuò)誤
• 漢明碼：可同時(shí)檢測(cè)和糾正單個(gè)比特錯(cuò)誤，用于內(nèi)存等對(duì)可靠性要求高的場(chǎng)景
• 卷積碼：適用于連續(xù)比特流，在移動(dòng)通信中廣泛應(yīng)用
• 低密度奇偶校驗(yàn)碼（LDPC）：接近香農(nóng)極限的高性能糾錯(cuò)碼，用于 5G、衛(wèi)星通信

糾錯(cuò)編碼的開銷通常用編碼率表示（有效比特?cái)?shù)與總比特?cái)?shù)之比），如 1/2 編碼率表示每傳輸 1 比特有效信息需要發(fā)送 2 比特（含 1 比特冗余）。在噪聲較大的信道中，需要更高的冗余度（更低的編碼率）來(lái)保證可靠性。