В связи и хранении данных , Манчестер коде (также известный как фазовое кодирование , или ПЭ ) представляет собой код строки , в котором кодирование данных каждого бита является либо низким , то высоким, или высоким , то низким, равным время. Это самосинхронизирующийся сигнал без постоянной составляющей . Следовательно, электрические соединения с использованием кода Манчестера легко гальванически изолированы .
Код Манчестера получил свое название от его разработки в Университете Манчестера , где кодирование использовалось для хранения данных на магнитных барабанах компьютера Manchester Mark 1 .
Манчестерский код широко использовался для магнитной записи на компьютерных лентах с разрешением 1600 бит на дюйм до появления лент 6250 бит на дюйм, которые использовали более эффективную запись с групповым кодированием . [1] Манчестерский код использовался в ранних стандартах физического уровня Ethernet и до сих пор используется в потребительских ИК- протоколах, RFID и коммуникациях ближнего поля .
Функции
Манчестерское кодирование - это особый случай двоичной фазовой манипуляции (BPSK), когда данные управляют фазой прямоугольной несущей , частота которой является скоростью передачи данных. Манчестерский код обеспечивает частые скачки напряжения в сети, прямо пропорциональные тактовой частоте; это помогает восстановить часы .
Компонент постоянного тока кодированного сигнала не зависит от данных и, следовательно, не несет информации. Поэтому соединения могут иметь индуктивную или емкостную связь , что позволяет удобно передавать сигнал с помощью гальванически изолированной среды (например, Ethernet) с использованием сетевого изолятора - простого изолирующего трансформатора типа « один к одному», который не может передавать составляющую постоянного тока.
Согласно Cisco , «манчестерское кодирование создает некоторые сложные проблемы, связанные с частотой, которые делают его непригодным для использования при более высоких скоростях передачи данных». [2]
Существуют более сложные коды, такие как кодирование 8B / 10B , которые используют меньшую полосу пропускания для достижения той же скорости передачи данных, но могут быть менее терпимы к ошибкам частоты и дрожанию в опорных тактовых сигналах передатчика и приемника. [ необходима цитата ]
Кодирование и декодирование
Манчестерский код всегда имеет переход в середине каждого битового периода и может (в зависимости от передаваемой информации) также иметь переход в начале периода. Направление перехода среднего бита указывает данные. Переходы на границах периода не несут информации. Они существуют только для того, чтобы перевести сигнал в правильное состояние, чтобы разрешить переход среднего бита.
Условные обозначения для представления данных
Есть два противоположных соглашения о представлении данных.
Первый из них был впервые опубликован GE Thomas в 1949 году, за ним последовали многочисленные авторы (например, Энди Таненбаум ). [3] Он определяет, что для бита 0 уровни сигнала будут низкие-высокие (при условии физического кодирования данных по амплитуде) - с низким уровнем в первой половине периода битов и высоким уровнем во второй половине. . Для 1 бита уровни сигнала будут высокими-низкими. Это также известно как код Manchester II или Biphase-L.
Второму соглашению также следуют многочисленные авторы (например, Уильям Столлингс ) [4], а также стандарты IEEE 802.4 (шина токенов) и версии с более низкой скоростью IEEE 802.3 (Ethernet). В нем указано, что логический 0 представлен сигнальной последовательностью высокий-низкий, а логическая 1 представлена сигнальной последовательностью низкий-высокий.
Если сигнал, закодированный манчестерским кодированием, инвертируется при коммуникации, он преобразуется из одного соглашения в другое. Эту неоднозначность можно преодолеть, используя дифференциальное манчестерское кодирование .
Расшифровка
Наличие гарантированных переходов позволяет сигналу быть самосинхронизирующимся, а также позволяет приемнику правильно настроиться; приемник может определить, не выровнен ли он на половину периода бита, так как переход не всегда будет происходить в течение каждого периода бита. Цена этих преимуществ - удвоение требований к полосе пропускания по сравнению с более простыми схемами кодирования NRZ .
Кодирование
Исходные данные | Часы | Манчестерская ценность | ||
---|---|---|---|---|
0 | XOR ⊕ | 0 | знак равно | 0 |
1 | 1 | |||
1 | 0 | 1 | ||
1 | 0 |
Соглашения о кодировании следующие:
- Каждый бит передается за фиксированное время («период»).
- A
0
выражается переходом от низкого к высокому, a переходом1
от высокого к низкому (согласно соглашению GE Thomas - в соглашении IEEE 802.3 верно обратное). [6] - Переходы, которые означают
0
или1
происходят в середине периода. - Переходы в начале периода являются накладными и не означают данных.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Савард, Джон JG (2018) [2006]. «Цифровая запись на магнитную ленту» . квадиблок . Архивировано из оригинала на 2018-07-02 . Проверено 16 июля 2018 .
- ^ Ethernet Technologies , Cisco Systems , заархивировано из оригинала 28 декабря 2018 г. , извлечено 12 сентября 2017 г. ,
манчестерское кодирование
вызываетнекоторые сложные проблемы, связанные с частотой, которые делают его непригодным для использования при более высоких скоростях передачи данных.
- ^ Таненбаум, Эндрю С. (2002). Компьютерные сети (4-е изд.). Прентис Холл . С. 274–275 . ISBN 0-13-066102-3.
- ^ Столлингс, Уильям (2004). Данные и компьютерные коммуникации (7-е изд.). Прентис Холл . С. 137–138 . ISBN 0-13-100681-9.
- ^ Manchester Data Encoding for Radio Communications , получено 28 мая 2018 г.
- ^ Форстер, Р. (2000). «Манчестерское кодирование: решены противоположные определения». Журнал инженерной науки и образования . 9 (6): 278. DOI : 10,1049 / esej: 20000609 .
Эта статья включает материалы, являющиеся общественным достоянием, из документа General Services Administration : «Федеральный стандарт 1037С» .(в поддержку MIL-STD-188 )