1.数字数据的数字编码
数字数据的数字编码问题是研究如何把数字数据用物理信号（如电信号）的波形表示。通常可以由许多不同形式的电信号的波形来表示数字数据。数字信号是离散的、不连续的电压或电流的脉冲序列，每个脉冲代表一个信号单元（或称码元）。
这里主要讨论二进制的数据信号，即用两种码元形式分别表示二进制数字符号1 和0，每一位二进制符号和一个码元相对应。采用不同的编码方案，产生出的表示二进制数字码元的形式也不同。下面主要介绍最常用的不归零码、归零码和曼彻斯特码等。
1）不归零码
（1）单极性不归零码。单极性不归零码（NRZ）的波形如图2.11（a）所示。该码在每一码元时间间隔内，用高电平和低电平（常为零电平）分别表示二进制数据的1 和0。容易看出，这种信号在一个码元周期T 内电平保持不变，电脉冲之间无间隔，极性单一，有直流分量。解调时，通常将每一个码元的中心时间作为抽样时间，判决门限设为半幅度电平，即0.5E，若接收信号的值在0.5E 与E 之间，则判为1；若在0 与0.5E 之间，则判为0。单极性不归零码适用于近距离信号传输。
（2）双极性不归零码。双极性不归零码（BNRZ）的波形如图2.11（b）所示。该码在每一码元时间间隔内，用正电平和负电平分别表示二进制数据的1 和0，正电平的幅值和负电平的幅值相等。与单极性不归零码一样，在一个码元周期T 内电平保持不变，电脉冲之间无间隔。这种码中不存在零电平，当1，0 符号等概率出现时，无直流成分。解调时，这种情况的判决门限定为零电平。接收信号的值如在零电平以上，判为1；接收信号的值在零电平以下判为0。双极性不归零码的抗干扰能力较强，适用于有线信号传输。
图2.11 不归零码
以上两种不归零码信号属于全宽码，即每一位码占用全部的码元宽度，如重复发送1，就要连续发送正电平；如重复发送0，就要连续发送零电平或负电平。这样，上一位码元和下一位码元之间没有间隙，不易互相识别，并且无法提取位同步，需要使用某种方法来使发送器和接收器进行定时或同步。此外，如果传输中1 或0 占优势的话，则将有累积的直流分量。这样，使用变压器以及在数据通信设备和所处环境之间提供良好的绝缘的交流耦合将是不可能的。
2）归零码
（1）单极性归零码。单极性归零码（RZ）是指它的电脉冲宽度比码元周期T 窄，当发送1 时，只在码元周期T 内持续一段时间的高电平后降为零电平，其余时间内则为零电平，所以称这种码为单极性归零码，如图2.12（a）所示。单极性归零码的脉冲窄，有利于减小码元间波形的干扰；码元间隔明显，有利于同步时钟提取。但因脉冲窄，码元能量小，接收输出信噪比较低。
图2.12 归零码
（2）双极性归零码。双极性归零码（BRZ）是指在每一码元周期T 内，当发送1 时，发出正的窄脉冲；当发送0 时，发负的窄脉冲，如图2.12（b）所示。相邻脉冲之间必定留有零电平的间隔，间隔时间可以大于每一个窄脉冲的宽度。解调时，通常将抽样时间对准窄脉冲的中心位置。双极性归零码的特点与单极性归零码基本相同。
（3）交替双极性归零码。交替双极性归零码（AMI）是双极性归零码的另一种形式，其编码规则是：在发送1 时发一个窄脉冲，且脉冲的极性总是交替的，即如果发送前一个1 时是正脉冲，则发送后一个1 时是负脉冲，而发送0 时不发送脉冲，其波形如图2.13所示。这种交替的双极性码元也可用全宽码，采样定时信号仍对准每一脉冲的中心位置。(www.xing528.com)
图2.13 交替双极性归零码
3）曼彻斯特码
（1）曼彻斯特码。曼彻斯特码（manchester）又称双相码，波形如图2.14（a）所示。曼彻斯特码的编码方式中，当发送0 时，在码元的中间时刻电平从低向高跃变；当发送1 时，在码元的中间时刻电平从高向低跃变。曼彻斯特码的特点是不管信码的统计特性如何，在每一位的中间都有一个跃变，位中间的跃变既作为时钟，又作为数据，因此也称为自同步编码。此外，在任一码元周期内，信号正负电平各占一半，因而无直流分量。曼彻斯特码的编码过程简单，但占用的带宽较宽。
图2.14 曼彻斯特码及差分曼彻斯特码的波形图
（2）差分曼彻斯特码。差分曼彻斯特码是曼彻斯特码的改进形式，波形如图2.14（b）所示。在每一码元周期内，无论发送1 或0，在每一位的中间都有一个电平的跃变，但发送1时，码元周期开始时刻不跃变（即与前一码元周期相位相反）；发送0 时，码元周期开始时刻就跃变（即与前一码元周期相位相同）。
以上的各种编码各有优缺点，选择应用时应注意：第一，脉冲宽度越大，发送信号的能量就越大，这对于提高接收端的信噪比有利；第二，脉冲时间宽度与传输频带宽度成反比关系，归零码的脉冲比全宽码的窄，因此，它们在信道上占用的频带就较宽，归零码在频谱中包含了码元的速率，即在发送信号的频谱中包含有码元的定时信息；第三，双极性码与单极性码相比，直流分量和低频成分减少了，如果数据序列中1 的位数和0 的位数相等，则双极性码就没有直流分量输出，交替双极性码也没有直流分量输出，这一点对于实践中的传输是有利的；第四，曼彻斯特码和差分曼彻斯特码在每个码元中间均有跃变，也没有直流分量，利用这些跃变可以自动计时，因而便于同步（即自同步）。在这些编码中，曼彻斯特码和差分曼彻斯特码的应用较为普遍，已成为局域网的标准编码。
2.模拟数据的数字编码
这种编码方式主要解决的是语音、图像信息的数字化传输问题，由于数字信号传输失真小、误码率低、传输速率高、便于计算机存储，所以模拟数据数字传输已成为现在的必然趋势。这其中的关键问题就是如何将语音、图像等模拟数据转化为数字信号。为了解决这个关键问题，贝尔实验室工程人员开发了脉冲编码调制PCM 技术。PCM 的工作过程包括3 个步骤：采样、量化和编码。
采样：对连续变化的模拟信号进行周期性采样，只要采样频率大于等于有效信号最高频率或其带宽的两倍，采样值便可包含原始信号的全部信息。
量化：将采样幅度值赋予一个整数值，如使用数字2 的倍数对其进行量化。
编码：将量化后的结果转化成二进制代码。
信号经过数字传输系统到达接收端后，由接收端还原出原来的一系列脉冲信号，再经过滤波处理后就可以得到原来的模拟信号。
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