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将模拟数据编码为数字信号的最常见方法是脉冲编码调制，简称脉码调制（Pulse Code Modulation, PCM）。脉码调制是以采样定理为基础的。从数学上可以这样说明采样定理：若对连续变化的模拟信号进行周期性采样，只要采样频率等于或大于有效信号最高频率的两倍，则采样信息包含原信号的全部信息。再利用低通滤波器可以从这些采样中重新构造出原始信号。
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式中：Fs（即1/Ts）为采样频率；Fmax为原始信号的最高频率；Bs（=Fmax-Fmin）为原始信号的带宽。
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PCM编码过程包括采样、量化和编码3个步骤，如下图所示。
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每隔一定的时间对连续模拟信号进行采样，得到的信号就成为一组"离散"的脉冲信号序列，这种方式称为脉冲幅值调制（Pulse Amplitude Modulation, PAM）。
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量化是一个分级过程，把采样所得到的PAM脉冲按量级比较，并且"取整"，这样脉冲序列就成为数字信号了。
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表示采样序列量化后的量化幅度，它用一定位数的二进制码表示。如果有N个量化级，那么就应当有log2N位二进制数码。
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例如，声音数据频率一般在4000Hz以下，那么只要8000次/s的采样就可以完整地表示声音信号的特征。目前，在语音数字化脉冲调制系统中，通常分为128个量级，即用7位二进制数码表示。PCM编码的数据率为8000×7=56kb/s。
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数据可分为模拟数据与数字数据两种。在通信系统中，表示模拟数据的信号称为模拟信号，表示数字数据的信号称为数字信号，二者可以相互转化。模拟信号在时间和幅度取值上都是连续的，其电平随时间连续变化，如下图所示。例如，语音是典型的模拟信号，其他由模拟传感器接收到的信号如温度、压力、流量等也是模拟信号。数字信号在时间上是离散的，在幅值上是经过量化的，它一般是由二进制代码0、1组成的数字序列，如下图所示，如计算机中传送的是典型的数字信号。
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传统的电话通信信道是传输音频的模拟信道，无法直接传输计算机中的数字信号。为了利用现有的模拟线路传输数字信号，必须将数字信号转化为模拟信号，将这一过程称为调制（Modulation）。在另一端，接收到的模拟信号要还原成数字信号，这个过程称为解调（Demodulation）。通常由于数据的传输是双向的，因此，每端都需要调制和解调，这种设备称为调制解调器（Modem）。
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模拟信号的数字化需要3个步骤，即采样、量化和编码。采样是指用每隔一定时间的信号样值序列来代替原来在时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟信号离散化。量化是用有限个幅度值近似原来连续变化的幅度值，把模拟信号的连续幅度变为有限数量的有一定间隔的离散值。编码则是按照一定的规律，把量化后的值用二进制数字表示，然后转换成二值或多值的数字信号流，这样得到的数字信号可以通过电缆、光纤、微波干线、卫星通道等数字线路传输，在接收端则与上述模拟信号数字化过程相反，经过滤波又恢复成原来的模拟信号。上述数字化的过程又称为脉冲编码调制。
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采样是指每隔一定时间间隔，取模拟信号的当前值作为样本，该样本代表了模拟信号在某一时刻的瞬时值。这样，就变连续的模拟信息为离散信号。采样技术依据奈奎斯特取样定理：如果采样速率大于模拟信号最高频率的2倍，则可以用得到的样本空间恢复原来的模拟信号。
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