数字基带信号的波形、码型和码元是不同的概念。那么我们首先从数字基带信号的概念谈起。
一、数字基带信号的概念
二进制数字（Binary Digit，比特），即字符“0”、“l”是数字系统的基本信息单元。它采用以2为基数的计数体制，与信号的两种有意义状态相对应，ITU对其称呼和特征参数调制规定详见下表0。比特流（Bit Stream），通常称为数字基带信号或基带信号（Baseband Signal），又称作码型，是指二进制数字（0和1）流或比特序列，是信息的数字波形（未经调制的脉冲电压或电流）表现形式。
表0：ITU对二进制信号的建议规定
基带信号的种类繁多，一般可分为不归零（NRZ）、归零（RZ）、相位编码和多电平二进制等。其中，NRZ码分为NRZ-L（L为电平）、NRZ-M（M为传号）和NRZ-S（S为空号）码等。RZ码分为单极性RZ、双极性RZ和RZ-AMI码等，主要用于基带数据传输和磁带记录等。相位编码则包括bi-Ф-L码、bi-Ф-S码、bi-Ф-M码和延迟调制码等，主要用于磁带记录、光通信和卫星遥测等。根据码元幅度取值不同，基带信号又可分为二元码、三元码和多元码等。
1、二元码：二元码幅度取值只有1、0两个，在电话应用中则称作线路码。
1）单极性不归零（NRZ-L）码，又称作单流波形。它用一个电平（如高电平）代表二进制数1，而另一个电平（如低电平或零电平）代表二进制数0，并在整个码元期间电平保持不变，可应用于数字逻辑电路中。
2）双极性NRZ码，又称作双流波形。它用一个电平（如正电平）代表二进制数1，而另一个电平（如负电平）代表二进制数0，并在整个码元期间电平保持不变，可用于基带信号传输或用作接口信号。
3）单极性RZ码，用半个比特宽度的脉冲代表1，没有脉冲代表。
上述码型不具备检错能力，其频谱中含有丰富的低频乃至直流成分，且当信息中包含连续“1”或“0”时，因信号中不出现跳变而导致接收端无法从中获取定时同步信息。因此，通常只用于机内或距离很近的信息传递。
4）数字双相（Digital Biphase）码又称作分相（Split-phase）码或曼彻斯特（Manchester）码，可通过NRZ-L码与定时信号模二和产生。其中包括：bi-Ф-L（bi-phase-Level）码、bi-Ф-M（bi-phase-Mark）码和bi-Ф-S（bi-phase-Space）码，其含义详见下表1-1。
表1-1：数字双相码的分类及含义
双相不归零码中，0→1或1→0数据转换用脉冲极性的改变表示。如果数据保持不变，则在整个码元持续时间内发送零电平；双相归零码中，1→0或0→1转换时，则生成半个码元持续时间的极性改变。如果数据保持不变，则发送零电平。数字双相码频谱中不存在直流分量，且定时同步信息不受信源统计特性的影响，但传输频带增加一倍，故通常适用于数据终端设备在以同轴电缆为介质的短距离传输。
5）差分编码（Differential Encoding）又称为相对码，是用电平跳变与否来分别表示二进制数1和0。其电平只具有相对意义，而不存在绝对的对应关系，故可用于解决相位键控同步解调中因接收端本地载波相位倒置时所引起的译码错误（即0、1倒置）。传号差分码（NRZ-M）用电平变化代表1（称为传号），而电平不变化代表0（称为空号），主要应用于磁带记录中；空号差分码（NRZ-S）则用电平不变化代表1，而电平变化代表0。
6）传号反转（CMI）码。是交替地用“00”和“11”两位码组（即确定相位的一个周期方波）来表示二进制数1（或称为传号），而固定地用“01”码组来表示二进制数0。在数字双相码和CMI码中，原始的二元信息在编码后都是用一组两位的二元码来表示的，因此又称为1B2B码。但在某些文献中，1B2B码则特指CMI码。CMI码频谱中不存在直流分量，其定时同步信息可由波形负跳变直接提取，且易于实现。因其既可检测传输误码，亦可克服数字双相码中存在的相位不确定问题，故被纳入ITU建议，作为PCM四次群的接口码型，在传输速率低于8448kbit/s的光纤数字传输系统中，则被推荐为线路传输码型。
7）延迟调制（Delay Modulation，DM）码。即米勒（Milly）码，是用码元持续时间中心点出现跃变来表示二进制数1；而对于单个的0，则在码元持续时间内不出现电平跃变，且在相邻码元的边界处也不出现跃变；对于连续多个的0，在两个0码的边界处出现电平跃变。其最大宽度为两个码元周期，而最小宽度为一个码元周期，可检测传输误码或线路故障，常用于气象卫星及磁带记录和低速数据的基带数传机。实际上，DM码是数字双相码经过一级触发器后得到的波形，是数字双相码的差分形式，可克服数字双相码中存在的相位不确定问题。
2、三元码：三元码幅度取值虽有+1、0、-1三个，但因其实现时并不是将二进制数直接变为三进制数，而是某种特定的取代，故又称为准三元码或伪三元码，现被广泛地用作PCM的线路传输码型，如双极性RZ波形、传号交替反转（Alternate Mark Inversion，AMI）码、n阶高密度双极性码（HDBn）和N连0取代双极性码（BNZS )等。
1）双极性RZ码，是用两个极性相反、宽度均为半个比特的脉冲分别代表二进制数1和0。这样，零态就作为第三种符号用以隔离码元，且每个比特时隙中都有脉冲。
2）传号交替反转（RZ-AMI）码用于电话系统中，用幅度相等、正负交替的归零脉冲代表二进制数1，而用没有脉冲代表二进制数0，且脉冲宽度通常为码元周期的一半。
AMI码具有检错能力，其性能与信源统计特性相关，能量集中在频率为1/2码速处，且频谱中无直流分量，低频分量较小，形状随信息中传号率（即出现“1”的概率）而变化。AMI码经全波整流变为二元RZ码后，可获取位同步信息。不过当信息中出现连“0”码（≥15个）时，因电平跳变长时间不出现将影响到位定时信息的提取，故ITU规定使用AMI码的同时加传定时信号，但其使用条件受限。此外，用特定码组即取代节替代固定长度的连“0”码，可得到目前流行的HDBn（连“0”数≤n）和BNZS（连“0”数＜N）等码型。
汇总上述的各种基带信号，其矩形脉冲波型详见下图1-2。
图1-2：基带信号二元码与三元码的矩形脉冲波形
3、多元码：多元码幅度取值可有多个，即对于n位二进制码组，可用M=2n元码来传输。与二元码传输相比，其频带利用率提高n倍。在频带受限的高速数字传输系统中，线路码型选择非常重要。ITU已将一种四元码2BlQ列为建议标准，详见图1-3，用以表示两个二进制码元。为减少在接收时因错误判定电平幅度而引起的误码率，通常采用格雷码表示。
图1-3：四元码2BlQ的矩形脉冲波形
二、数字基带信号波形
从上述对数字基带信号概念的分析，可以看出，从信源送出的是信码序列，然后转变成一定的基带信号波形。从传送不同的数字符号状态这一目的来说，只要是任意可以区分的并有利于改善传输性能的基带信号波形都可以用于数字基带传输系统。不过应用最广泛的也是最简单的仍是方波信号。常见的矩形脉冲基带信号如图1-2和图1-3所示。
三、数字基带信号的码型
从上述对数字基带信号概念的分析可知，码型指的是所传输的代码序列的结构。由数字信源产生的数字序列是原始的代码序列。由于数字信道的特性及要求不同，需要将原代码依照一定的规则转换成适合信道传输要求的传输码（又称作线路码）。当然在收端最终还是要将它们转换成原来的信码序列。
合理设计或选用基带信号可以使信息变换为适合给定信道传输特性的频谱结构（这一过程称作码型变换），以便在某些有线信道中直接传送（特别是在传输距离不太远的情况下，称为基带传输）。不同形式的基带信号具有不同的频谱结构，其频谱范围一般是从直流（或接近直流）到一个有限值（通常不超过数兆赫兹），如图3-1所示。
图3-1：几种基带信号的功率谱
鉴于码型性能上的差异，选用时应考虑下表3-1的6种因素，但需要指出的是，表3-1中各项原则并非均需要满足才行，往往是根据实际要求满足其中的若干项即可。也只有这样，才能简化设备、降低成本。
表3-1：码型选用时应考虑的因素
实际系统中使用的码型有很多种，欲进一步了解的请进入。
四、码元。
码元（Symbol）即数字消息，是指携带数字信息的信号单元。通常，用一个单元即kbit来表示有限码元集或字母表中的消息码元mi（i =1，…，M；字符集的大小为M=2k）。
对于基带传输，每个码元mi可用一组基带脉冲波形gi(t)之一来表示；对于典型的射频或带通传输，每个脉冲gi(t)则由一组带通数字波形si(t)中的一个来表示。例如，在无线通信系统中，码元mi就是通过在码元持续时间T内发送波形si(t)来实现的。其中，每个码元对应于有限符号集中的一个符号，且多数情况下其持续时间相等。数字通信系统接收机仅需判别所接收到的波形是M个发送波形中的哪一个，而无需像模拟通信系统接收机那样去精确地估计波形。
在任何数字通信系统的设计中，k或M的值是首先要考虑的参数。对于k=1的二进制系统而言，码元集大小为M=21=2，并在每个码元周期内用2个不同的波形来分别表示二进制数“1”和“0”。且只有在这个特例中，码元和比特才是相等的。
图4的示例将有助于阐明消息、字符、码型、码元及其波形等之间的关系。在图4中，文本信息“THINK”可由6bit的ASCII码生成30bit的比特流（基带信号或码型）。若k=3，则M=23=8，构成10个代表八进制数的码元，且在每个码元周期中分别对应一个特定的波形gi(t)；若k=5，则M=25=32，构成6个代表三十二进制数的码元，且在每个码元周期中分别对应一个特定的波形gi(t)。注意，没有必要使码元边界和字符边界相一致，如第一个码元代表第一个字符“T”的5/6，第二个码元代表字符“T”剩余的1/6和下一个字符“H”的4/6，依次类推，字符不一定要划分得很美观。系统仅将字符视为一串待传输的数字，而不像终端用户要从接收到的比特流中获得文本消息。
图4：消息、字符和码元及波型的示例
这里，脉冲序列由理想的矩形脉冲组成，相邻脉冲之间存在间隔。不过，实际系统中的脉冲不可能与图中所绘的相同，因为这种间隔无任何用处。而且，对于给定的比特速率，脉冲间隔会增加所需的传输带宽；对于给定的带宽，脉冲间隔会增加获得信息的时延。
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