数字信号在物理层传输时，本质上是数字信号还是模拟信号，为什么？
要理解这一点，我们得把目光投向信号的旅程。当一个我们称之为“数字信号”的信息，比如电脑里的一串0和1，准备要通过一根网线、一束光纤，或者无线电波发送出去时，它必须经历一个物理世界的转换过程。
信号在物理层传输时，本质上是模拟信号。
为什么这么说呢？让我来详细解释一下：
1. 数字信号的定义与物理现实的鸿沟：
我们通常理解的数字信号是离散的、非连续的。它由一串代表不同状态的数值组成，最常见的就是二进制的“0”和“1”。这些“0”和“1”在理论上代表着两种截然不同的、明确区分的状态（例如，高电平代表1，低电平代表0；或者一种频率代表1，另一种频率代表0）。
然而，物理世界并不会直接产生或承载这种绝对的、瞬间的跳跃式变化。任何物理量的变化，无论是电压、电流还是光强的变化，都遵循物理定律，这些变化通常是连续的、渐进的。
2. 编码与调制的过程：
当数字信息（0s和1s）需要传输时，它需要被“翻译”成物理世界能够理解和传递的语言。这个过程就是编码（Encoding）和调制（Modulation）。
编码是将数字比特流转换成一系列的脉冲序列（例如，曼彻斯特编码将0编码为一个高到低的变化，1编码为一个低到高的变化）。
调制则是将这些编码后的脉冲信号映射到物理传输介质的某种特性上。
在电缆传输（如铜线）中，数字信号会被转换成不同幅度的电压脉冲或电流脉冲。比如，一个“1”可能被表示为一个正电压脉冲，一个“0”可能被表示为一个负电压脉冲，或者一个高电平表示1，低电平表示0。
在光纤传输中，数字信号会被转换成光脉冲。一个“1”可能是一个短促的光亮闪烁，一个“0”可能是一个短暂的黑暗（没有光）。
在无线传输中，数字信号会被用来调制载波的频率（FSK）、幅度（ASK）或相位（PSK），最终以电磁波的形式向空中辐射。
3. 物理信号的本质是模拟的：
仔细观察这些被调制后的物理信号，你会发现它们并非完美的、瞬时从一个值跳到另一个值的“数字”波形。
电压/电流脉冲： 即使是代表“1”的电压脉冲，从零伏特升到某个高电压，再从高电压降回零伏特，这个过程本身是连续的、有上升时间和下降时间的。它是一个模拟量的变化。信号幅度不会瞬间从高到低跳变。
光脉冲： 光强从亮到灭，或者从灭到亮，也存在一个响应时间和过载过程，并非瞬间完成。
电磁波： 调制的载波（如高频正弦波）在被幅度、频率或相位改变时，其物理载波信号本身是连续变化的模拟信号。
4. 接收端与解码：
在接收端，物理信号会再次经历一个“翻译”过程，即解调（Demodulation）和解码（Decoding）。
接收设备会采样这些物理信号（例如，测量电压值、检测光亮与否、接收电磁波），并根据预设的规则将其转换回离散的“0”和“1”。
这里的采样点至关重要。接收端会在认为信号处于稳定状态的时刻去读取其值（例如，电压是在上升沿的中间点读取，还是在稳定高电平的中间点读取），并根据这个采样值判断是“0”还是“1”。
总结一下，为什么物理层传输的信号本质上是模拟的：
物理世界的连续性： 任何物理量的变化（电压、电流、光强、电磁场等）都遵循连续的物理定律，存在上升时间、下降时间和过渡期。
编码与调制是对模拟特性的“利用”： 数字信息被编码成一种模式，然后通过调制技术将这种模式叠加或映射到连续变化的物理信号（如电压、光强、电磁波）的某个属性上。我们是利用模拟信号的某些特性（比如幅度高低、有无光、特定频率）来“代表”数字信息。
信号恢复依赖于采样： 数字信息从物理信号中恢复出来，是依靠在特定时间点对连续变化的物理信号进行“采样”，然后根据采样结果来判断原始数字状态的过程。
所以，虽然我们谈论的是“数字信号传输”，但在物理介质上传输的信号本体，是经过编码调制后，被表示在连续变化的物理量上的模拟信号。是接收端的采样和解码，将这些模拟信号还原成了我们理解的离散的数字信息。可以形象地说，数字信息是乘坐着模拟信号这辆“车”在物理世界中进行的旅行。
网友意见
嗯，应该说是数字信号。
可能跟你想象的不同，数字信号和模拟信号在传输的时候都是电信号，也都需要调制，我们区分数字信号还是模拟信号，是根据我们编码和解码的方法的：
- 当我们使用的码元数量有限的时候，是数字信号
- 当我们使用的码元数量无限的时候，是其他情况；当使用的码元就是某个实数区间的时候，就是离散/模拟信号
这里用“其他情况”，是因为印象当中好像没有定义一些特殊的，比如用[-1,1]之间的有理数作为码元这样的诡异的系统……另外，离散/模拟信号是什么意思呢？离散信号和模拟信号通过奈奎斯特采样定理相互联系，一个离散信号与一个带限的（即有带宽限制的）模拟信号是等价的，而能传输的信号一般来说一定是频域有限的，所以我们不需要区分这两种情况。
在一个理想的传输模型中，我们首先将来自信源的信息进行一次变换，将信号映射到一个码元序列：
X是我们的信源。在信息论当中，X一般用一个随机变量（或者随机过程）来描述，可能是离散随机变量也可能是连续随机变量。不管怎样，我们通过某种变换，将这个信源变成了码元的序列，这个过程一般可以叫做信源编码。对于数字信号传输技术来说，我们总是仅仅使用少数几个码元；而对于模拟信号传输技术来说，我们使用的码元是个连续的范围。比如说，我们可以用0和1两个码元来编码，编码得到的就是我们最常见的数字信号——比特流。
注意，X这个随机变量是离散随机变量还是连续随机变量，与最后使用的码元是有限（数字通信）还是无限（模拟通信）并不完全相关，当X是离散随机变量时我们同样可以用无限多的码元来进行编码（比如熵编码，这种情况在工程中很少见），反过来，X是连续的随机变量时我们也同样可以用有限多的码元进行编码，最常见的方法就是AD采样。
接下来我们要考虑传输的问题，一般来说我们在传输时能使用的码元也许跟我们信源编码得到的结果是不一样的，比如说我们使用QPSK传输的时候，能够使用四个码元。另外，信道一般会有一定的误码率，我们需要编码一些冗余进去对抗这个误码率。这个在数字通信当中研究得比较多，不过也不能说一定只有数字通信才存在，在调频通信这种模拟调制方式当中，由于噪声不均衡，就有预加重这种方法，也相当于一种信道编码。
最后，我们终于开始考虑传输的问题了，这部分一般来说超出了信息论的范围，进入了工程的领域。一般来说我们会把编码后的码元转换成电信号，这个过程叫做调制；细分起来，又可以分为基带调制和频带调制两部分，其中基带调制将符号序列转变为一个连续的电信号，这个电信号通常有很多低频分量，适合有线传输；而频带调制将符号转变为一个高频带通的信号，适合通过无线系统发送。到这一步之后，不管是数字信号还是模拟信号，都变成了连续的电信号，但是这个最多被叫做连续信号，叫模拟信号其实是不正确的。
经过信道传输之后，我们的电信号到达了接收方，一般来说这个时候由于噪声的影响，波形会有一些失真。接受方要做的事情与发送方刚好按顺序相反：
- 解调：将调制后的信号通过某些方法，还原到信道码元序列
- 信道解码：将信道码元序列还原到信源码元序列，在这个过程中可以进行纠错或检错
- 从信源码元序列还原原始信号
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回到问题，怎么区分数字通信（信号）还是模拟通信（信号）呢？我们从上面的过程中已经看出来了，两种通信方式区别在于信源/信道码元，是采用有限数量的码元，还是连续可变的码元。我们的以太网或者其他网络的传输的时候，信道码元都是有限数量的，包括使用电话线拨号上网在内。所以我们的信号在物理层传输的时候，仍然毫无疑问是数字信号，而不是模拟信号。
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举以太网的例子来简单说明前面的过程：
以太网物理层的信源来自于上层协议栈，一般来说是一个1518字节左右的比特流，以太网不做信源编码，但是进行一次4B/5B（或者8B/10B）的信道编码，用来在信号中同时传输时钟信号。以太网使用基带调制，而且是最简单的ASK（键控幅度调制），1就是高电平，0就是低电平。
接收方受到的信号是一个变形了的方波，首先需要通过这个信号进行锁相还原出时钟，然后通过最简单的采样判别的方法解调，将解调后的符号进行4B/5B（或者8B/10B）的解码，得到原始的1518字节比特流。
这个过程中的电信号，毫无疑问是数字信号。将中间发送的连续信号描述成模拟信号是很不准确的。
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