В телекоммуникациях и хранении данных манчестерский код (также известный как фазовое кодирование или PE ) представляет собой линейный код , в котором кодирование каждого бита данных либо низкое, затем высокое, или высокое, а затем низкое, в течение одинакового времени. Это самосинхронизирующийся сигнал без составляющей постоянного тока . Следовательно, электрические соединения, использующие манчестерский код, легко гальванически развязываются .
Манчестерский код получил свое название от своей разработки в Манчестерском университете , 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 с разрешением 6250 бит на дюйм, в которых использовалась более эффективная 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 связи ближнего радиуса действия .
Манчестерское кодирование — это особый случай двоичной фазовой манипуляции (BPSK), когда данные управляют фазой прямоугольной несущей , частота которой равна скорости передачи данных. Манчестерский код обеспечивает частые изменения напряжения в сети, прямо пропорциональные тактовой частоте; это помогает восстановлению часов .
Постоянная составляющая кодированного сигнала не зависит от данных и, следовательно, не несет никакой информации. Поэтому соединения могут быть индуктивными или емкостными , что позволяет удобно передавать сигнал по гальванически изолированной среде (например, Ethernet) с использованием сетевого изолятора — простого однозначного импульсного трансформатора , который не может передавать составляющую постоянного тока.
Скорость передачи данных манчестерского кодирования составляет лишь половину скорости передачи данных некодированного сигнала, что ограничивает его полезность для систем, где полоса пропускания не является проблемой, таких как локальная сеть (LAN) . [2]
Манчестерское кодирование создает сложные проблемы, связанные с частотой, которые делают его непригодным для использования на более высоких скоростях передачи данных. [2] [3]
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 частотным ошибкам и джиттеру в опорных тактовых импульсах передатчика и приемника. [ нужна цитата ]
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 на данные. Переходы на границах периодов не несут информации. Они существуют только для того, чтобы перевести сигнал в правильное состояние, позволяющее осуществить переход среднего бита.
Существует два противоположных соглашения о представлении данных.
Первый из них был впервые опубликован Дж. Э. Томасом в 1949 году, за ним последовали многочисленные авторы (например, Энди Таненбаум ). [4] Он определяет, что для нулевого бита уровни сигнала будут низкими-высокими (при условии амплитудного физического кодирования данных) – с низким уровнем в первой половине битового периода и высоким уровнем во второй половине. . Для 1 бита уровни сигнала будут высокими и низкими. Он также известен как код Manchester II или Biphase-L.
Второму соглашению также следуют многочисленные авторы (например, Уильям Столлингс ) [5] , а также стандарты IEEE 802.4 (маркерная шина) и более низкоскоростные версии стандартов IEEE 802.3 (Ethernet). В нем говорится, что логический 0 представлен последовательностью сигналов высокого и низкого уровня, а логическая 1 представлена последовательностью сигналов низкого и высокого уровня.
Если сигнал, закодированный в Манчестере, инвертируется при передаче, он преобразуется из одного соглашения в другое. Эту неоднозначность можно преодолеть, используя дифференциальное манчестерское кодирование .
Существование гарантированных переходов позволяет сигналу быть самосинхронизирующимся, а также позволяет приемнику правильно выравниваться; приемник может определить, смещено ли оно на половину периода бита, поскольку в течение каждого периода бита больше не всегда будет переход. Цена этих преимуществ — удвоение требований к полосе пропускания по сравнению с более простыми схемами кодирования NRZ .
Соглашения о кодировании следующие:
0выражается переходом от низкого к высокому, a - 1переходом от высокого к низкому (согласно соглашению GE Thomas - в соглашении IEEE 802.3 верно обратное). [7]0или 1происходят в середине периода.манчестерское кодирование вызывает некоторые сложные проблемы, связанные с частотой, которые делают его непригодным для использования на более высоких скоростях передачи данных.
Эта статья включает общедоступные материалы из Федерального стандарта 1037C. Управление общего обслуживания . Архивировано из оригинала 22 января 2022 года. (в поддержку MIL-STD-188 ).