Манчестерский код Манчестерский код или

Манчестерский код

• Манчестерский код, или Манчестер-II, получил наибольшее распространение в локальных сетях. Он, как и RZ, является самосинхронизирующимся кодом, но в отличие от него имеет не три, а два уровня, что обеспечивает лучшую помехозащищенность канала.

В "манчестерском" коде единица кодируется переходом сигнала в середине битового интервала из состояния "OFF" в состояние "ON", а ноль - наоборот, переходом сигнала в середине битового интервала из состояния "ON" в состояние "OFF". Кодирование нулевого бита Кодирование единичного бита OFF ON ON OFF Длительность половины бита Длительность целого бита Что такое состояния "ON" и "OFF"? Состояния сигнала "ON" и "OFF" - это логические состояния. В общем случае "OFF" - это неактивное состояние, такое же, как при отсутствии какого-либо обмена вообще, а "ON" - это активное состояние, то есть такое, которое как-либо отличается от неактивного. На самом деле состояния "ON" и "OFF" могут быть закодированы совершенно по-разному. Например, ИК-пульты кодируют эти состояния наличием или отсутствием импульсов на определённой частоте, интегральные фотоприёмники (у которых чаще всего неактивным является высокий уровень сигнала на выходе) выдают код, в котором "ON" закодировано низким уровнем, а "OFF" - высоким и т. д.

Ключевым свойством "манчестерского" кодирования является то, что при передаче каждого бита обязательно присутствуют оба состояния сигнала: "ON" и "OFF. То есть, во время передачи каждого бита сигнал должен хотя бы раз изменить своё состояние. То есть "манчестерский" код может состоять только из интервалов одинарной, если соседние биты одинаковые, и двойной, если соседние биты отличаются, длительности (это продемонстрировано на рисунке слева). Описанное свойство позволяет дополнительно синхронизировать приёмник с передатчиком приёме каждого бита, определять - может ли вообще принимаемый код быть "манчестерским", диагностировать конец сообщения или "потерю" сигнала передатчика.

• Логика кодирования хорошо видна на примере передачи последовательности единиц или нулей. При передаче чередующихся битов частота следования импульсов уменьшается в два раза. Изменения сигнала в середине бита остаются, а на границе битовых интервалов отсутствуют. Эта логическая функция выполняется с помощью последовательности запрещающих импульсов, которые синхронизируются с информационными импульсами и запрещают нежелательные граничные переходы. Важная характеристика манчестерского кода — отсутствие у сигнала постоянной составляющей при передаче длинной последовательности единиц или нулей. Благодаря этому передатчики и приемники можно “развязать” гальванически с помощью импульсных трансформаторов.

• Манчестерский код используется как в электрических, так и в оптоволоконных кабелях (в последнем случае один уровень соответствует отсутствию света, а другой – его наличию). • Основное достоинство манчестерского кода – постоянная составляющая в сигнале (половину времени сигнал имеет высокий уровень, другую половину – низкий). Постоянная составляющая равна среднему значению между двумя уровнями сигнала. • Если высокий уровень имеет положительную величину, а низкий – такую же отрицательную, то постоянная составляющая равна нулю. Это дает возможность легко применять для гальванической развязки импульсные трансформаторы. При этом не требуется наличие дополнительного источника питания для линии связи (как, например, в случае использования оптронной гальванической развязки ), резко уменьшается влияние низкочастотных помех, которые не проходят через трансформатор, легко решается проблемасогласования. • Если же один из уровней сигнала в манчестерском коде нулевой (как, например, в сети Ethernet), то величина постоянной составляющей в течение передачи будет равна примерно половине амплитуды сигнала. Это позволяет легко фиксировать столкновения пакетов в сети (конфликт, коллизию) по отклонению величины постоянной составляющей за установленные пределы. • Частотный спектр сигнала при манчестерском кодировании включает в себя только две частоты: при скорости передачи 10 Мбит/с это 10 МГц (соответствует передаваемой цепочке из одних нулей или из одних единиц) и 5 МГц (соответствует последовательности из чередующихся нулей и единиц: 101010. . . ). Поэтому с помощью простейших полосовых фильтров можно легко избавиться от всех других частот (помехи, наводки, шумы).