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数字通信是随着20世纪50年代末计算机应用和计算机技术的发展而出现的一种通信方式。数字通信已成为现代通信技术的主流。
数据是对事物的表示形式，是信息的载体，信息是对数据所表示内容的解释。如：通过查ASCII编码表，可以知道英文单词“NEW”的ASCII编码为“1001110 1000101 1010111”的二进制比特序列，如果要在两台计算机之间传输“NEW”，由于计算机是数字设备，就只能传输0、1组成的序列，因此实际上通信系统中传输的是“1001110 1000101 1010111”这串二进制比特序列，在此过程中就包含了将“NEW”信息进行编码的编码技术，在通信系统中正确传输序列的传输技术以及到达接收端涉及的解码技术。
数字通信系统是通信网的基础，系统中被传输的“数据”是二进制代码0和1，也称为“码元”。数据通信的目标和任务是要准确传输二进制代码比特序列，而不需要解释代码所表示的内容。
数字通信的初级阶段发展与电报技术发展相关。在1937年，A.H.里夫斯提出脉冲编码调制（PCM），推动了模拟信号的数字化进程，为数字通信奠定了基础。1946年，法国工程师De Loraine提出增量调制（DM）方式，目的在于简化模拟信号的数字化方法。1950年，C.C.卡特勒提出DPCM，简称差值编码，可以提高编码频率。1947年，美国贝尔实验室研制出24路电子管脉冲编码调制装置进行实验，证实了实现脉冲编码调制的可行性，1953年又研制出了不用编码管的反馈比较型编码器，使输入信号的动态范围进一步扩大。1962年，美国研制出晶体管24路1.544 Mbit/s速率的PCM设备，广泛使用于市话网局间。
利用电磁波进行通信的历史可大致划分为三个阶段：1837年进入通信初级阶段，此时期电报开始使用；1948年进入近代通信阶段，由香农提出信息论开始；20世纪80年代以后的现代通信阶段，光纤通信应用、综合业务数字网开始崛起。
数字通信与模拟通信相比具有明显的优点。它抗干扰能力强，通信质量不受距离的影响，能适应各种通信业务的要求，便于采用大规模集成电路，便于实现保密通信和计算机管理。不足之处是占用的信道频带较宽。
20世纪90年代，数字通信向超高速、大容量、长距离方向发展，高效编码技术日益成熟，语声编码走向实用化，新的数字化智能终端进一步发展。随后，随着数字通信应用范围与应用规模的扩大，新的应用业务（如电子数据互换（EDI）、多媒体通信等）不断涌现。数字通信网路日益向高速、宽带、数字传输与综合利用的方向发展。与移动通信的发展相配合，移动式数据通信也获得迅速发展。同时随着网路与系统规模的不断扩大，不同类型的网络与系统的互连（也包括对互联网络的操作与管理）已成必然。
数字通信传输消息的载体是数字信号，需要对载波进行数字调制后再进行传输。它可传输电报、数字数据等数字信号，也可传输经过数字化处理的语音和图像等模拟信号。如数字电话系统、数字电视信号传输系统、数字广播系统等。数字通信模型如图2-1所示。
图2-1 数字通信模型
1.信源与信宿
信源与信宿位于通信系统的两端，如图2-2所示。
1）信源：位于发送端，是产生各种信息的信息源，负责将原始信息转换为电信号。
2）信宿：位于接收端，负责接收信息，将电信号转换回原始信息。
图2-2 信源和信宿
以电报通信为例，发报机作为信源，将携带文字信息的摩尔斯码转换为脉冲信号发送出去，收报机作为信宿，将接收到的脉冲信号转换回摩尔斯码，如图2-3所示。
图2-3 电报通信
2.信源编码/信源解码
信源编码也称作频带压缩编码或数据压缩编码。其实现将模拟信号转化为数字信号进行传输，即A/D变换。信源编码是一个做“减法”的过程，能有效提高信号传输的有效性，保证在传输质量一定的情况下，用有效的数字脉冲来表示信源产生的信息。在接收端进行D/A变换，将数字信号转为模拟信号，即为信源解码。
3.信道编码/信道解码
信道编码，又称为差错控制编码、抗干扰编码、纠错编码。其解决数字通信的可靠性问题，对信号做“加法”，即对传输的码元按一定的规则加入一些冗余码，也称为监督码，形成新的码字。在接收端按照约定好的规律进行检错或纠错，即信道解码。
4.调制/解调
数字调制指将数字基带信号进行频谱搬移，将频谱搬移到高频，变换为适合在信道中传输的频带信号。来自信源（或经过编码）的信号所占用的频带称为基带信号，通常大部分信道无法传输低频率的信号，因此需要用一个载波进行调制，适合信道传输，同时提高信号在信道上的传输效率，能够进行远距离传输。基本的数字调制方式有振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）。接收端进行反变换就是解调。
5.同步
同步指通信系统的收、发双方具有共同的时间标准，使它们的工作“步调一致”，接收端正确获知码元的起止时刻，因此同步对于数字通信来说是非常重要的部分。如果同步存在误差或失去同步，就会增加通信误码率，甚至导致整个通信系统失效。
6.信道
信道是信号的传输媒介，负责在发送器和接收器之间传输信号。信道的特性决定了信息在信道上的传输形式，取决于传输媒介，因此按传输媒介进行分类可以将信道分为有线信道和无线信道。
（1）有线信道
有线信道的传输媒介为电话线、网线、光纤、同轴电缆等导线，如图2-4所示。
图2-4 有线信道的传输媒介
a）电话线 b）网线 c）光纤 d）同轴电缆
（2）无线信道
无线信道的传输媒介为自由空间的电磁波，在通信系统中主要用到了无线电波和光波。无线电波按波长可分为超长波、长波、中波、短波、超短波和微波，如WiFi主要使用特高频（UHF）的2.4GHz微波和超高频（SHF）的5GHz微波进行通信，微波和卫星通信使用SHF和极高频（EHF）频段的7～38GHz微波进行通信。
各种信道可分为基带信道和带通信道，基带信道可以传输低频信号，如双绞线，而带通信号则不能，如无线电信道。
7.噪声
噪声分为外部加性噪声和系统中各种设备以及信道中所固有的内部噪声，为了分析方便，把噪声源视为各处噪声的线性叠加添加到信道中。
数字通信系统采用数字信号传输，相较于模拟信号，数字信号有很多优点。
2.1.3 数字通信系统的特点
1.抗干扰能力强 ， 传输质量高
数字信号的抗干扰能力很强。以二进制码元为例，使用高电平和低电平分别表示码元1和0，接收端只需要区分高、低电平，关注采样时刻的电平值即可，不需要关心接收信号的波形，因此在传输过程中波形失真对数字信号的影响很小。
对于远距离传输，模拟信号采用中继放大的过程会使得噪声也被放大，传输累积的噪声会随着距离增加而越来越多，信号质量越来越差，而数字信号通过中继器放大时，可通过系统中的纠错编码技术来控制和恢复出理想脉冲波形，叠加在信号上的噪声就不会累积，从而提高了系统的抗干扰能力。
2.提高通信信道利用率
数字信号便于复用传输，可实现并行传输，即可以按时间错开、轮流占用传输线路；数字信号也可以按码型、频率等进行复用，提高通信信道利用率。相较于模拟信号，数字信号可以压缩，减少信息冗余度，结合数字调制技术，提高信道利用率。
3.便于实现用户间的数据交换
数字信号利用时隙交换很容易实现用户间的数据交换。
4.传输安全性高 、 保密性好
数字信号便于进行加密和解密，在通信过程中，可采用保密性极高的保密技术，提高系统传输的保密性。
5.数字电路设备功耗低 ， 集成度高
相较于模拟电路，数字电路工作电压低、电流小、功耗低，可靠性更高。数字电路由于集成度高、设计过程自动化程度高，所以数字通信设备的设计和制造更容易，体积更小，重量更轻。
数字通信还有诸多其他优点，也正是因为这些优点而得到了日益广泛的应用，如电话、电视、计算机等的信号远距离传输几乎都采用了数字传输技术，目前仅在有线电话用户环路、无线电广播和电视广播等少数领域还在使用模拟传输技术，但也在逐步转变为数字化。