曼彻斯特编码(Manchester Encoding),也叫做相位编码( Phase Encode,简写PE),是一个同步时钟编码技术,被物理层使用来编码一个同步位流的时钟和数据。它在以太网媒介系统中的应用属于数据通信中的两种位同步方法里的自同步法(另一种是外同步法),即接收方利用包含有同步信号的特殊编码从信号自身提取同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率,达到同步目的。
曼彻斯特编码,常用于局域网传输。曼彻斯特编码将时钟和数据包含在数据流中,在传输代码信息的同时,也将时钟同步信号一起传输到对方,每位编码中有一跳变,不存在直流分量,因此具有自同步能力和良好的抗干扰性能。但每一个码元都被调成两个电平,所以数据传输速率只有调制速率的1/2。
有两种编码方式
第一种G. E. Thomas, Andrew S. Tanenbaum1949年提出的,它规定0是由低-高的电平跳变表示,1是高-低的电平跳变。
第二种IEEE 802.4(令牌总线)和低速版的IEEE 802.3(以太网)中规定, 按照这样的说法, 低-高电平跳变表示1, 高-低的电平跳变表示0。
由于有以上两种不同的表示方法,所以有些地方会出现歧异。当然,这可以在差分曼彻斯特编码(Differential Manchester encoding)方式中克服。
差分曼彻斯特编码
在信号位开始时改变信号极性,表示逻辑"0" ;
在信号位开始时不改变信号极性,表示逻辑"1";
如图
b)曼彻斯特码
c)差分曼彻斯特码
曼彻斯特编码又叫数字双相码。
差分曼彻斯特编码又叫条件双相码(CDP码)。
3.一种简单的识别差分曼彻斯特编码的方法:
主要看两个相邻的波形,如果后一个波形和前一个的波形相同,则后一个波形表示0,如果波形不同,则表示1.
不归零编码NRZ
信号电平的一次反转代表1,电平不变化表示0,并且在表示完一个码元后,电压不需回到0
不归零制编码是效率最高的编码
缺点是存在发送方和接收方的同步问题
单极性不归零码,无电压(也就是元电流)用来表示"0",而恒定的正电压用来表示"1"。每一个码元时间的中间点是采样时间,判决门限为半幅度电平(即0.5)。也就是说接收信号的值在0.5与1.0之间,就判为"1"码,如果在O与0.5之间就判为"0"码。每秒钟发送的二进制码元数称为"码速"。
双极性不归零码,"1"码和"0"码都有电流,但是"1"码是正电流,"0"码是负电流,正和负的幅度相等,故称为双极性码。此时的判决门限为零电平,接收端使用零判决器或正负判决器,接收信号的值若在零电平以上为正,判为"1"码;若在零电平以下为负,判为"0"码。
单极性归零码,当发"1"码时,发出正电流,但持续时间短于一个码元的时间宽度,即发出一个窄脉冲;当发"0"码时,仍然完全不发送电流,所以称这种码为单极性归零码。
双极性归零码,其中"1"码发正的窄脉冲,"0"码发负的窄脉冲,两个码元的间隔时间可以大于每一个窄脉冲的宽度,取样时间是对准脉冲的中心。
非归零码在传输中难以确定一位的结束和另一位的开始,需要用某种方法使发送器和接收器之间进行定时或同步;归零码的脉冲较窄,根据脉冲宽度与传输频带宽度成反比的关系,因而归零码在信道上占用的频带就较宽。
单极性码会积累直流分量,这样就不能使用变压器在数据通信设备和所处环境之间提供良好绝缘的交流藕合,直流分量还会损坏连接点的表面电镀层;
双极性码的直流分量大大减少,这对数据传输是很有利的。
以上两种编码,都是在一个码元的全部时间内发出或不发出电流(单极性),以及发出正电流或负电流(双极性)。每一位编码占用了全部码元的宽度,故这两种编码都属于全宽码,也称作不归零码NRZ (Non Return Zero)。如果重复发送"1"码,势必要连续发送正电流;如果重复发送"0"码,势必要连续不送电流或连续发送负电流,这样使某一位码元与其下一位码元之间没有间隙,不易区分识别。归零码可以改善这种状况。