Манчестерский кодекс - Manchester code

В телекоммуникации и хранилище данных, Манчестерский кодекс (также известен как фазовое кодирование, или PE) это линейный код в котором кодирование каждого данных немного либо низкий, затем высокий, либо высокий, затем низкий, в течение одинакового времени. Это самосинхронизирующийся сигнал без Компонент постоянного тока. Следовательно, электрические соединения с использованием манчестерского кода легко гальванически изолированный.

Код Манчестера получил свое название от его разработки в Манчестерский университет, где кодировка использовалась для хранения данных на магнитных барабанах Манчестер Марк 1 компьютер.

Манчестерский код широко использовался для магнитная запись на компьютерных лентах с разрешением 1600 бит на дюйм до введения лент 6250 бит на дюйм, которые использовали более эффективные групповая запись.[1] Манчестерский код использовался в начале Физический уровень Ethernet стандартов и до сих пор используется в потребительский IR протоколы, RFID и связь ближнего поля.

особенности

Манчестерское кодирование - частный случай двоичная фазовая манипуляция (BPSK), где данные контролируют фаза прямоугольной волны перевозчик частота которого равна скорости передачи данных. Манчестерский код обеспечивает частые скачки напряжения в сети, прямо пропорциональные тактовой частоте; это помогает восстановление часов.

В Компонент постоянного тока кодированного сигнала не зависит от данных и поэтому не несет информации. Поэтому связи могут быть индуктивно или емкостной соединены, что позволяет удобно передавать сигнал через гальванически изолированную среду (например, Ethernet) с использованием сетевой изолятор - простой индивидуальный подход разделительный трансформатор который не может передавать компонент постоянного тока.

Согласно с Cisco, «Манчестерское кодирование создает некоторые сложные проблемы, связанные с частотой, которые делают его непригодным для использования при более высоких скоростях передачи данных».[2]

Есть более сложные коды, например Кодирование 8B / 10B, которые используют меньше пропускная способность для достижения той же скорости передачи данных, но может быть менее терпимым к ошибкам частоты и дрожь в опорных часах передатчика и приемника.[нужна цитата ]

Кодирование и декодирование

Пример манчестерской кодировки, показывающий как соглашения для представления данных

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 периодов 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 Г. Э. Томасом в 1949 г., за ним последовали многочисленные авторы (например, Энди Таненбаум ).[3] Он определяет, что для бита 0 уровни сигнала будут низко-высокими (при условии физического кодирования данных по амплитуде) - с низким уровнем в первой половине битового периода 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 многие авторы (например, Уильям Столлингс )[4] а также IEEE 802.4 (токен-шина) и более низкоскоростные версии IEEE 802.3 (Ethernet) стандарты. В нем указано, что логический 0 представлен сигнальной последовательностью высокий-низкий, а логическая 1 представлена ​​сигнальной последовательностью низкий-высокий.

Если сигнал, закодированный в манчестерском коде, 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 выравниваться; приемник может идентифицировать, если он не выровнен на половину периода битов, поскольку больше не всегда будет переход во время каждого периода битов. Цена этих преимуществ - удвоение требований к пропускной способности по сравнению с более простым NRZ схемы кодирования.

Кодирование

Кодирование данных с использованием Эксклюзивный или логика (соглашение 802.3)[5]
Исходные данныеЧасыМанчестерская ценность
0XOR
⊕		0=0
11
101
10

Соглашения о кодировании следующие:

  • Каждый бит передается в фиксированное время («период»).
  • А 0 выражается переходом от низкого к высокому, 1 переходом с высокого на низкий (согласно соглашению Дж. Э. Томаса - в соглашении IEEE 802.3 верно обратное).[6]
  • Переходы, которые означают 0 или 1 происходят в середине периода.
  • Переходы в начале периода являются накладными и не означают данных.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Савард, Джон Дж. Г. (2018) [2006]. «Цифровая запись на магнитную ленту». квадиблок. Архивировано из оригинал на 2018-07-02. Получено 2018-07-16.
  2. ^ Технологии Ethernet, Cisco Systems, заархивировано из оригинал на 2018-12-28, получено 2017-09-12, Манчестерское кодирование создает некоторые сложные проблемы, связанные с частотой, которые делают его непригодным для использования при более высоких скоростях передачи данных.
  3. ^ Таненбаум, Эндрю С. (2002). Компьютерная сеть (4-е изд.). Prentice Hall. стр.274–275. ISBN  0-13-066102-3.
  4. ^ Столлингс, Уильям (2004). Данные и компьютерные коммуникации (7-е изд.). Prentice Hall. стр.137–138. ISBN  0-13-100681-9.
  5. ^ Манчестерское кодирование данных для радиосвязи, получено 2018-05-28
  6. ^ Форстер, Р. (2000). «Манчестерское кодирование: решены противоположные определения». Журнал инженерной науки и образования. 9 (6): 278. Дои:10.1049 / esej: 20000609.

Эта статья включаетматериалы общественного достояния от Администрация общих служб документ: «Федеральный стандарт 1037С». (в поддержку MIL-STD-188 )