曼彻斯特编码是一种同步数字体系(SDC)的编码方式,通过电平跳变来表示二进制数据,并同时传输时钟信号。其核心特点如下:
一、编码规则
基本规则 - 0码:
信号从低电平跳变到高电平(即前半段为低电平,后半段为高电平)
- 1码:信号从高电平跳变到低电平(即前半段为高电平,后半段为低电平)
- 每个码元的中心点都有一次电平跳变,跳变方向用于表示数据位
时序说明 - 假设信号的上升沿表示“0”,下降沿表示“1”:
- 0码:
前半段为低电平,后半段为高电平(如0101)
- 1码:前半段为高电平,后半段为低电平(如1010)
- 若相邻码元相同,则跳变发生在当前码元的中点,用于同步时钟信号
二、同步与传输优势
自同步性:每个码元的中点电平跳变作为时钟信号,接收端可据此同步数据
抗干扰能力:由于跳变发生在码元中间,单比特错误不会影响后续码元的解码
差分曼彻斯特编码(变种):通过比较当前码元与上一个码元的前半段是否相反来判断数据,进一步减少误码率
三、波形示例
| 码元 | 时序 | 电压变化 |
|------|------------|----------------|
| 0| 低-高跳变 | 0101|
| 1| 高-低跳变 | 1010|
四、应用场景
局域网传输:如以太网早期标准
数字通信系统:需要高可靠性的场景
通过上述规则和时序设计,曼彻斯特编码实现了数据传输与时钟同步的兼顾,是计算机网络中广泛应用的编码方式。