1、曼徹斯特代碼1曼徹斯特原理簡介和編碼規(guī)則12適用于曼徹斯特代碼的所有方面33曼徹斯特代碼和差分曼徹斯特代碼51曼徹斯特原理簡介和編碼規(guī)則Manchester編碼是常用的基帶信號編碼。內(nèi)置時鐘信息，使網(wǎng)絡(luò)上的所有系統(tǒng)保持同步。在Manchester編碼中，時間劃分為間隔均勻的小段，每個段表示一個數(shù)據(jù)。每個短時間本身被分成兩半，在前半期間傳遞的信號是在該期間傳遞比特值的反碼，后半期間傳遞比特值本身。在一段時間內(nèi)，中間點(diǎn)處的信號電平總是變化的，因此，可以攜帶信號發(fā)送的同步信息，而無需進(jìn)一步發(fā)送同步信號。Manchester編碼使用水平從高到低的下降表示0，平面表示從低到高的上升變化。發(fā)送和接收的并發(fā)

2、工作方式確保了信息傳遞的便利性和可靠性。為了減少控制器和位置反饋設(shè)備之間的連接數(shù)，信息傳遞可以使用兩行串行方式。發(fā)送方和接收方的同步由信息脈沖串前面的動機(jī)脈沖串組成。圖1二進(jìn)制代碼和曼徹斯特代碼比較圖在電信領(lǐng)域，曼徹斯特代碼(也稱為相位代碼或PE)是數(shù)據(jù)通信線性代碼，每個數(shù)據(jù)位是至少通過一次電壓轉(zhuǎn)換表示的曼徹斯特代碼，因此被認(rèn)為是用戶定義的時間代碼。自定義意味著數(shù)據(jù)流的精確同步是可能的。每個位在預(yù)定義的時間段內(nèi)正確傳輸。但是，今天有多種茄子復(fù)雜的編碼方法(例如8B/10B編碼)牙齒，為了實(shí)現(xiàn)等效目的，帶寬負(fù)載小，同步信號相位模糊小。二進(jìn)制代碼與曼徹斯特代碼波形的比較關(guān)系如圖1所示。在曼徹斯特編

3、碼中，電壓跳躍的相位不同，可以區(qū)分1和0。也就是說，正電壓跳躍表示0，負(fù)電壓跳躍表示1。因此，牙齒代碼也稱為相應(yīng)的編碼。跳躍發(fā)生在每個代碼元素的中間，因此接收器可以輕松地充當(dāng)位同步時鐘，因此牙齒代碼也稱為自同步編碼。用于數(shù)字基帶傳輸?shù)拇a類型很多，Manchester代碼是其中常用的代碼類型之一。Manchester代碼將要傳輸?shù)亩M(jìn)制信息(0或1)表示為非水平跳躍，通常定義為位中間的“1”和表示“0”的跳躍。曼徹斯特編碼是指當(dāng)被視為自定義時間碼時數(shù)據(jù)流的精確同步。每個位在預(yù)定義的時間段內(nèi)正確傳輸。在曼徹斯特編碼中，每個比特的中間有跳躍，比特中間的跳躍是時鐘信號和數(shù)據(jù)信號。從高到低的跳躍表示“

4、1”，從低到高的跳躍表示“0”。另一個是差分曼徹斯特代碼，每個中間跳躍只提供時鐘計(jì)時，每個開始時是否有跳躍，改為“0”或“1”，跳躍改為“0”，跳躍改為“1”。曼徹斯特編碼提供了對任意二進(jìn)制序列進(jìn)行編碼的簡單方法，即使在較長時間內(nèi)沒有平面跳躍的情況下也是如此。在牙齒情況下，防止同步時鐘信號丟失，并防止低通模擬電路期間低頻直流移動引起的比特錯誤。如果發(fā)送的編碼交流信號的直流分量為零，并且具有中繼信號的基準(zhǔn)漂移預(yù)防功能，則可以輕松地執(zhí)行信號恢復(fù)并防止能量浪費(fèi)。曼徹斯特代碼具有豐富的位計(jì)時信息。物理層同步時鐘編碼技術(shù)用于將時鐘和數(shù)據(jù)編碼合并到一個同步位數(shù)據(jù)流中。在牙齒技術(shù)中，在電纜上傳輸?shù)膶?shí)際二進(jìn)制

5、數(shù)據(jù)不是用一系列邏輯序列1或0表示的(牙齒技術(shù)也不是零的NRZ)。要傳輸?shù)倪@些數(shù)據(jù)位將轉(zhuǎn)換為比直接使用二進(jìn)制代碼(i.e. NRZ)稍有不同的格式。在曼徹斯特編碼方案中，位循環(huán)中間的0到1跳表示邏輯0，位循環(huán)中間的1到0跳表示邏輯1。信號跳躍不一定是“BIT Boundaries”位邊界(一個位與另一個位)之間的邊界，但始終發(fā)生在每個位的中間位置。曼徹斯特編碼規(guī)則見下表1。表1初始數(shù)據(jù)發(fā)送的值邏輯11到0(位中心向上跳躍)邏輯00到1(跳至位中心以下)Manchester編碼實(shí)現(xiàn)可以是硬件或軟件。對于牙齒主題中主要使用的MAXPLUS軟件、使用VHDL語言編寫和模擬節(jié)目、軟件實(shí)現(xiàn)，請將程序下載

6、到FPGA平臺以執(zhí)行硬件實(shí)現(xiàn)。曼徹斯特編碼的缺點(diǎn)是對每個位進(jìn)行水平跳躍的結(jié)果是，曼徹斯特信號編碼所需的帶寬比異步通信高兩倍，頻譜寬度大。曼徹斯特編碼是一種非?？煽康耐ㄐ欧绞剑菐捯蟊徽J(rèn)為是不利的，但如果實(shí)現(xiàn)了相同的目標(biāo)，則由于更好的編碼性能和更小的帶寬要求，最現(xiàn)代的通信協(xié)議正在向更現(xiàn)代化的線性編碼發(fā)展。2曼徹斯特代碼應(yīng)用的所有方面曼徹斯特編碼已被以太網(wǎng)電信標(biāo)準(zhǔn)等許多高效、廣泛使用的電信標(biāo)準(zhǔn)(如以太網(wǎng)通信)采用。曼徹斯特編碼是超越傳統(tǒng)數(shù)字傳輸?shù)耐ǖ谰幋a技術(shù)。隱式時鐘，零頻率信號消除功能，廣泛應(yīng)用于石油勘探記錄。1949年首次提出的曼徹斯特編碼方案是基于物理層的同步時鐘編碼技術(shù)，用于將時鐘和

7、數(shù)據(jù)編碼合并到一個同步位數(shù)據(jù)流中。在牙齒技術(shù)中，在電纜上傳輸?shù)膶?shí)際二進(jìn)制數(shù)據(jù)不是用一系列邏輯序列1或0表示的(牙齒技術(shù)也不是零的NRZ)。要傳輸?shù)倪@些數(shù)據(jù)位將轉(zhuǎn)換為比直接使用二進(jìn)制代碼(i.e. NRZ)稍有不同的格式。在曼徹斯特編碼方案中，位循環(huán)中間的0到1跳表示邏輯0，位循環(huán)中間的1到0跳表示邏輯1。信號跳躍不一定是“Bit Boundaries”位邊界(一個位與另一個位)之間的邊界，但始終發(fā)生在每個位的中間位置。由于特殊性能，曼徹斯特代碼被廣泛應(yīng)用于低功耗無線傳輸系統(tǒng)。曼徹斯特編碼是用于新行數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑賽鹤鲃〉木幋a方式。曼徹斯特編碼的最大優(yōu)點(diǎn)是：數(shù)據(jù)和同步時鐘集成編碼。萬代號包含豐富的時

8、鐘信號，直流分量默認(rèn)為0。接收器可以輕松地執(zhí)行同步時鐘恢復(fù)和數(shù)據(jù)同步調(diào)節(jié)。抗干擾性能好，更適合通道傳輸。IEEE802.4令牌總線標(biāo)準(zhǔn)使用這些傳輸技術(shù)。曼徹斯特編碼用作一個以太網(wǎng)局域網(wǎng)物理層，如果將同軸電纜用作一個以太網(wǎng)局域網(wǎng)的傳輸介質(zhì)，則額外帶寬無關(guān)緊要。CAT5e纜線的帶寬有限，需要更有效的編碼方法來實(shí)現(xiàn)100 Mbps的數(shù)據(jù)速率。必須使用4b/5b MLT編碼方案。使用三個信號水平值代替用于曼徹斯特編碼的兩個水平值，從而實(shí)現(xiàn)100 Mbps信號的數(shù)據(jù)速率，只需要占用31 MHz的帶寬。IEEE-802.3u規(guī)范使用三級符號傳輸系統(tǒng)(而不是10BaseT的二級曼徹斯特編碼)提供與快速以太網(wǎng)

9、的兼容性。牙齒方案使用最初為光纖分布式數(shù)據(jù)介面(FDDI)系統(tǒng)開發(fā)的4B/5B編碼。牙齒編碼將4位數(shù)據(jù)半字節(jié)轉(zhuǎn)換為5位編碼，從而允許添加控制代碼，例如錯誤檢測和數(shù)據(jù)流開始和結(jié)束分隔符。將符號率提高到125 Mbps將補(bǔ)償4B/5B 20%的資料傳輸效率，但由于這些帶寬增加，頻譜數(shù)量將通過曼徹斯特編碼擴(kuò)展到數(shù)百兆赫。衰減損失和EMC問題導(dǎo)致牙齒方法不可用，因此100BaseTX使用了多級轉(zhuǎn)換三級(MLT-3)托架。千兆位以太網(wǎng)使用5級值和8b/10b編碼方案，在有限的電纜帶寬下更有效地在100 MHz帶寬內(nèi)提供1Gbps的數(shù)據(jù)速率。曼徹斯特代碼在日志記錄方面也得到廣泛應(yīng)用。日志記錄技術(shù)發(fā)展到今天

10、，發(fā)生了巨大的變化。一是從模擬記錄技術(shù)發(fā)展到數(shù)字記錄技術(shù)。其次，從數(shù)字測井技術(shù)發(fā)展到數(shù)控測井技術(shù)。進(jìn)入90年代，成像記錄技術(shù)有了很大的發(fā)展，需要在記錄系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息的楊怡越來越大。為此，需要解決數(shù)據(jù)的高速傳輸和相關(guān)編碼技術(shù)、電纜核心多路復(fù)用技術(shù)、基帶均衡技術(shù)等兩個茄子問題。用于提高數(shù)據(jù)傳輸速率和降低位錯誤率。在日志記錄資料傳輸系統(tǒng)中，曼徹斯特代碼充足的定時組件和DC漂移、DC當(dāng)前，實(shí)際的工程日志記錄經(jīng)常使用Manchester編譯器HD-15530將日志記錄數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Manchester代碼，并將Manchester代碼解碼為數(shù)據(jù)。發(fā)送HD-15530牙齒數(shù)據(jù)輸入和接受數(shù)據(jù)輸出是串行方式

11、，Manchester邏輯上必須使用16位集成串行移位寄存器和16位串行移位寄存器和微控制器接口。這樣硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，儀器成本高。考慮到日志記錄數(shù)據(jù)傳輸速率不高，可以使用微控制器軟件實(shí)現(xiàn)Manchester編碼和解碼功能。在油田測井中，井下儀器從井下收集大量信息，并將其傳送到地面測井系統(tǒng)。但是從地下儀表到地面分段通道的傳輸性能不好。常用的NRZ碼不適合在這種通道上傳輸，NRZ碼中含有豐富的DC成分，容易引起滾筒的磁化，因此選擇了另一種編碼-曼徹斯特碼。曼徹斯特編碼是串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾幋a方法。與最常用的NRZ代碼相比，曼徹斯特代碼具有很多優(yōu)點(diǎn)。例如，刪除NRZ代碼中的直流組件，改進(jìn)時鐘恢復(fù)和抗干

12、擾性能，使其更適合通道傳輸。3曼徹斯特代碼和差分曼徹斯特代碼曼徹斯特編碼，通常用于局域網(wǎng)傳輸。在曼徹斯特編碼中，每個比特的中間有跳躍，比特中間的跳躍是時鐘信號和數(shù)據(jù)信號。從高到低的跳躍表示“1”，從低到高的跳躍表示“0”。另一個是差分曼徹斯特代碼，每個中間跳躍只提供時鐘計(jì)時，每個開始時是否有跳躍，改為“0”或“1”，跳躍改為“0”，跳躍改為“1”。兩種茄子曼徹斯特編碼是在數(shù)據(jù)流中包含時鐘和數(shù)據(jù)，在發(fā)送代碼信息的過程中，時鐘同步信號也同時發(fā)送給對方。每個編碼都沒有跳、DC組件，因此具有自我同步功能和抗干擾性能。但是每碼曹征到兩個等級，所以數(shù)據(jù)傳輸速率只是調(diào)制速度的二分之一。也就是說，主要用于數(shù)據(jù)

13、同步傳輸?shù)木幋a方法。在曼徹斯特編碼中，電壓跳躍的相位不同，可以區(qū)分1和0。也就是說，正電壓跳躍表示0，負(fù)電壓跳躍表示1。因此，牙齒代碼也稱為相應(yīng)的編碼。跳躍發(fā)生在每個代碼元素的中間，因此接收器可以輕松地充當(dāng)位同步時鐘，因此牙齒代碼也稱為自同步編碼。曼徹斯特編碼的編碼規(guī)則是在：牙齒信號位中從低到高表示1，在信號位中從高到低表示0。差分曼徹斯特編碼的編碼規(guī)則在：牙齒信號位開始時不改變信號極性，指示剪輯“1”，在信號位開始時改變信號極性，指示邏輯“0”。曼徹斯特和差分曼徹斯特代碼是原理幾乎相同的兩個茄子代碼，后者是前者的改進(jìn)。他們在傳輸?shù)乃行畔⒅卸加形煌綍r鐘，允許在一次傳輸中接受長數(shù)據(jù)位。曼徹斯特編碼的每個比特在時鐘周期中只有一半，傳