曼彻斯特编码.doc

数字数据编码 在数字信道中传输计算机数据时，要对计算机中的数字信号重新编码就行基带传输，在基带传输中数字数据的编码包括 一、非归零码： nonreturn to zero code (NRZ) 一种二进制信息的编码，用两种不同的电联分别表示“1”和“0”，不使用零电平。信息密度高，但需要外同步并有误码积累。 0：低电平 1：高电平 二.曼彻斯特编码： 曼彻斯特编码（Manchester Encoding），也叫做相位编码(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。曼彻斯特编码被用在以太网媒介系统中。曼彻斯特编码提供一个简单的方式给编码简单的二进制序列而没有长的周期没有转换级别，因而防止时钟同步的丢失，或来自低频率位移在贫乏补偿的模拟链接位错误。在这个技术下，实际上的二进制数据被传输通过这个电缆，不是作为一个序列的逻辑1或0来发送的（技术上叫做反向不归零制(NRZ)）。相反地，这些位被转换为一个稍微不同的格式，它通过使用直接的二进制编码有很多的优点。 曼彻斯特编码，常用于局域网传输。在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号；从低到高跳变表示0，从高到低跳变表示1。还有一种是差分曼彻斯特编码，每位中间的跳变仅提供时钟定时，而用每位开始时有无跳变表示0或1，有跳变为0，无跳变为1。 对于以上电平跳变观点有歧义：关于曼彻斯特编码电平跳变，在雷振甲编写的网络工程师教程中对曼彻斯特编码的解释为：从低电平到高电平的转换表示1，从高电平到低电平的转换表示0，模拟卷中的答案也是如此，张友生写的考点分析中也是这样讲的，而计算机网络（第4版）中（P232页）则解释为高电平到低电平的转换为1，低电平到高电平的转换为0。清华大学的计算机通信与网络教程计算机网络（第4版）采用如下方式：曼彻斯特编码从高到低的跳变是 1 从低到高的跳变是 0 。 两种曼彻斯特编码是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。 就是说主要用在数据同步传输的一种编码方式。 【在曼彻斯特编码中，用电压跳变的相位不同来区分1和0，即用正的电压跳变表示0，用负的电压跳变表示1。因此，这种编码也称为相应编码。由于跳变都发生在每一个码元的中间，接收端可以方便地利用它作为位同步时钟，因此，这种编码也称为自同步编码。】 Manchester encoding uses the transition in the middle of the timing window to determine the binary value for that bit period. In Figure , the top waveform moves to a lower position so it is interpreted as a binary zero. The second waveform moves to a higher position and is interpreted as a binary one . 【关于数据表示的约定】 事实上存在两种相反的数据表示约定。 第一种是由G. E. Thomas, Andrew S. Tanenbaum等人在1949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。 第二种约定则是在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. 三.差分曼彻斯特编码： 曼彻斯特编码的编码规则是: 在信号位中电平从高到低跳变表示1 在信号位中电平从低到高跳变表示0 差分曼彻斯特编码的编码规则是: 在信号位开始时不改变信号极性，表示辑1 在信号位开始时改变信号极性，表示逻辑0 不论码元是1或者0，在每个码元正中间的时刻，一定有一次电平转换。 曼切斯特和差分曼切斯特编码是原理基本相同的两种编码，后者是前者的改进。他们的特征是在传输的每一位信息中都带有位同步时钟，因此一次传输可以允许有很长的数据位。 曼切斯特编码的每个比特位在时钟周期内只占一半，当传输“1”时，在时钟周期的前一半为高电平，后一半为低电平；而传输“0”时正相反。这样，每个时钟周期内必有一次跳变，这种跳变就是位同步信号。 差分曼切斯特编码是曼切斯特编码的改进。它在每个时钟位的中间都有一次跳变，传输的是“1”还是“0”，是在每个时钟位的开始有无跳变来区分的。 差分曼切斯特编码比曼切斯特编码的变化要少，因此更适合与传输高速的信息，被广泛用于宽带高速网中。然而，由于每个时钟位都必须有一次变化，所以这两种编码的效率仅可达到50%左右 详细分析： 分别用标准曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码画出1011001的波形图 （如右上图） 一：标准曼彻斯特编码波形图1代表从高到低，0代表从低到高 二：差分曼彻斯特编码波形图1代表没有跳变（也就是说上一个波形图在高现在继续在高开始，上一波形图在低继续在低开始）开始画0代表有跳变（也就是说上一个波形图在高位现在必须改在低开始，上一波形