단극형(unipolar) 부호화는 디지털 데이터의 0과 1을 나타내기 위해 전압 레벨을 하나만 사용하는 방식이다. 0은 0전압을 사용하고, 1은 양(+) 전합이나 음(-) 전압 중 하나를 사용한다. 1은 +V 전압으로, 0은 0전압으로 나타낸 단극형 부호화의 예는 [ 그림 4-3 ] 과 같다. 이 방법은 매우 간단하고 구현 비용이 저렴하지만 직류 성분과 동기화 문제 때문에 거의 사용되지 않는다.

예제 4-1 [ 그림 4-3 ]에서 양 전압이 +5V일 경우 평균 전압을 구하시오.

• 그림에서 0과 1의 개수가 4개씩 동일하므로 평균 전압은 2.5V다. 0과 1의 개수가 달라지면 평균 전압도 다르다. 그러나 확률적으로 0과 1의 개수는 균등하게 분포하므로 전체적으로 평균 전압은 2.5V가 된다.

[ 그림 4-3 ] 에서는 1에 +V 전압을 사용했지만, 반대로 -V를 사용할 수도 있다. 이와 같이 단극형 부호화인 경우 신호의 평균 전압이 임의의 상수 값을 갖게 되고 결과적으로 직류 성분(DC component)이 생기게 된다. 직류 성분은 전송 과정에 있는 변압기(transformer)를 통과하지 못하기 때문에 시스템 설계에 제약을 준다. 반면, 교류 성분은 전자기 유도 성질에 의해 변압기를 통과할 수 있기 때문에 회로 설계 측면에서 장점이 된다.

비트의 시작과 끝을 구별해내는 것을 동기화(synchronization)라고 한다. 단극형 부호화에서 0이나 1이 연속으로 발생할 경우 신호의 전압 천이(transition)가 발생하지 않으므로 수신 측에서 신호의 타이밍(timing)을 정확하게 알 수 없다. 수신 측에서 신호의 타이밍은 수신되는 신호의 전압 레벨 변화(0 → 1 또는 1 → 0) 시점을 살피는 방법으로 알아내기 때문이다. 또한 신호가 전달되면서 지연에 변화가 생겨 각 비트의 타이밍이 미세하게 변하기 때문에 정확한 타이밍을 알기 어렵다. 따라서 신호의 전압 천이를 계속 발생시키도록 부호화해야 한다. 이러한 동기 문제를 해결하기 위해 독립된 클록(clock) 신호 회선이 필요하므로 비용이 증가하게 된다.