1、曼徹斯特碼1 曼徹斯特原理介及其編碼規則12 曼徹斯特碼的各方面應用33 曼徹斯特碼與差分曼徹斯特碼51 曼徹斯特原理介及其編碼規則manchester編碼是一種常用的基帶信號編碼。它具有內在的時鐘信息，因而能使網絡上的每一個系統保持同步。在manchester編碼中，時間被劃分為等間隔的小段，其中每小段代表一位數據。每一小段時間本身又分為兩半，前半個時間段所傳信號是該時間段傳送比特值的反碼，后半個時間段傳送的是比特值本身。可見在一個時間段內，其中間點總有一次信號電平的變化，因此攜帶有信號傳送的同步信息而不需另外傳送同步信號。manchester編碼采用電平由高到低變化的下降沿代表0，電平由低

2、到高變化的上升沿代表1；發送和接收的同步工作方式保證了信息傳遞的方便和可靠。為了減少控制器與位置反饋單元之間的連線數目，信息的傳遞可采用兩根線的串行方式。發送端和接收端的同步靠信息脈沖串之前的同步脈沖串來實現。圖1 二進制碼和曼徹斯特碼對比圖在電信領域，曼徹斯特碼,(也稱作相位碼或者pe）是一種數據通訊線性碼，它的每一個數據比特都是由至少一次電壓轉換的形式所表示的曼徹斯特編碼被因此被認為是一種自定時碼。自定時意味著數據流的精確同步是可行的。每一個比特都準確的在一預先定義時間時期的時間中被傳送。但是,今天有許許多多的復雜的編碼方法(例如8b/10b編碼）,在達到同等目的情況下只需要更少帶寬負荷并

3、且只有更少的同步信號相位模糊。二進制碼與曼徹斯特碼波形的對比關系如圖1所示。在曼徹斯特編碼中，用電壓跳變的相位不同來區分1和0，即用正的電壓跳變表示0，用負的電壓跳變表示1。因此，這種編碼也稱為相應編碼。由于跳變都發生在每一個碼元的中間，接收端可以方便地利用它作為位同步時鐘，因此，這種編碼也稱為自同步編碼。用于數字基帶傳輸的碼型種類較多，manchester碼是其中常用的一種。manchester碼是一種用跳變沿（而非電平）來表示要傳輸的二進制信息（0或1），一般規定在位元中間用下跳變表示“1”，用上跳變表示“0”. 曼徹斯特編碼被被認為是一種自定時碼自定時意味著數據流的精確同步是可行的。每一

4、個比特都準確的在一預先定義時間時期的時間中被傳送。在曼徹斯特編碼中，每一位的中間有一跳變，位中間的跳變既作時鐘信號，又作數據信號；從高到低跳變表示"1"，從低到高跳變表示"0"。還有一種是差分曼徹斯特編碼，每位中間的跳變僅提供時鐘定時，而用每位開始時有無跳變表示"0"或"1"，有跳變為"0"，無跳變為"1"。 曼徹斯特編碼提供了一種簡單的方法在長時間段內沒有電平跳變的情況下，仍然能夠對任意的二進制序列進行編碼，并且防止在這種情況下同步時鐘信號的丟失以及防止低通模擬電路中低頻直

5、流飄移所引起的比特錯誤。如果保證傳送的編碼交流信號的直流分量為零并且能夠防止中繼信號的基線漂移，那么很容易實現信號的恢復和防止能量的浪費。曼徹斯特碼具有豐富的位定時信息。在物理層的同步時鐘編碼技術用來將時鐘和數據編碼統一在一個同步比特數據流中。在這項技術中,在電纜上被傳送的真實二元數據不是以一連串的邏輯序列1或者0來表示的(這項技術也是一種不歸零碼nrz）。這些要傳送的數據比特被轉換成一個略微不同格式,比起直接用二進制碼(i.e. nrz)來有許多的優勢。在曼徹斯特編碼方案中,比特周期中間的0到1跳變表示邏輯0，比特周期中間的1到0的跳變表示邏輯1。注意信號跳變不一定在bitboundarie

6、s比特邊界（一個比特和另外一個比特)之間的分界線，但是總是發生在每個比特的中間位置.曼徹斯特編碼的規則列出如下表1所示。表1初始數據發送的值邏輯11到0（比特中心向上跳變）邏輯00到1（比特中心向下跳變） manchester編碼的實現可以是硬件的也可以是軟件的，在本課題中主要采用的maxplus軟件，利用vhdl語言對程序進行編寫和仿真，對軟件實現的情況下，將程序下載到fpga平臺進行硬件實現。 曼徹斯特編碼的缺點在于為每一比特進行電平跳變的結果是曼徹斯特信號編碼所要求的帶寬相比異步通訊要高一倍，并且其頻譜也更寬。雖然曼徹斯特編碼是一種高度可靠的通信方式,帶寬要求被視為其不利之處，在達到的同

7、樣的目標的情況下，其更好的編碼表現和更小帶寬要求使得最現代化的通訊協議隨著更現化的線性編碼不斷發展。2 曼徹斯特碼的各方面應用曼徹斯特編碼已經被許多高效率且被廣泛使用的電信標準所采用，例如以太網電訊標準. 曼徹斯特編碼是一種超越傳統數字傳輸的信道編碼技術，由于其具有隱含時鐘、去除了零頻率信號的特性使得它在石油勘探測井中也得到廣泛的應用。在1949年第一次提出了的曼徹斯特編碼方案，是一個被應用在物理層的同步時鐘編碼技術用來將時鐘和數據編碼統一在一個同步比特數據流中。在這項技術中,在電纜上被傳送的真實二元數據不是以一連串的邏輯序列1或者0來表示的(這項技術也是一種不歸零碼nrz）。這些要傳送的數據

8、比特被轉換成一個略微不同格式,比起直接用二進制碼(i.e. nrz)來有許多的優勢。在曼徹斯特編碼方案中,比特周期中間的0到1跳變表示邏輯0，比特周期中間的1到0的跳變表示邏輯1。注意信號跳變不一定在bitboundaries比特邊界（一個比特和另外一個比特)之間的分界線，但是總是發生在每個比特的中間位置。曼徹斯特碼由于其特殊的性能，被廣泛應用于小功率無線傳輸系統中。曼徹斯特編碼是申行數據傳輸的一種重耍的編碼方式。曼徹斯特編碼最大的優點是:數據和同步時鐘統一編碼，曼碼中含有豐富的時鐘信號，直流分量基本為零，接收器能夠較容易恢復同步時鐘，并同步解調出數據，具有很好的抗干擾性能，這使它更適合于信道

9、傳輸。ieee802.4令牌總線標準采用了此種傳輸技術。曼徹斯特編碼被使用作一個以太網局域網的物理層,對于一個以太網局域網用同軸電纜作為傳輸介質，額外的帶寬不是重要的問題。cat5e纜線的帶寬有限，為了達到100 mbps的數據速率需要更高效率的編碼方法，必要使用一個4b/5b mlt編碼方案。它使用(代替曼徹斯特編碼使用的兩個電平值)三個信號電平值，因此可以實現100 mbps信號的數據速率且只需要占僅31 mhz的帶寬. ieee-802.3u規范采用三電平符號傳輸系統取代10baset的二電平曼徹斯特編碼，能實現快速以太網的兼容性。這種方案采用一種最初為fddi（光纖分布式數據接口）系統

10、開發的4b/5b編碼。這種編碼將4位數據半字節轉換為5位編碼，用以實現錯誤檢測和增加控制碼，例如數據流起始和終止定界符。將符號率提高到125 mbps，可補償4b/5b內在的20%數據傳輸效率，但是這種帶寬增加所產生的頻譜會被曼徹斯特編碼擴展到數百兆赫。衰減損耗和emc問題使這種方法無法使用，所以100basetx使用了mlt-3（多電平轉換三電平）載波。吉比特以太網使用五電平值和8b/10b編碼方案，在有限的電纜帶寬下更有效率，在100 mhz的帶寬以內提供1gbps的數據速率。曼徹斯特碼在測井方面也有廣泛應用。測井技術發展到今天，已經發生了很大的變化：一是由模擬測井技術發展到了數字測井技術

11、；二是由數字測井技術發展到了數控測井技術。進入90年代，成像測井技術獲得了較大的發展，測井系統中需要傳送的數據信息量越來越大，為此必須解決數據的高速傳輸與正確接收兩個問題，如相關編碼技術、纜芯多路復用技術、基帶均衡技術等用以提高數據傳輸速率和降低誤碼率.在測井數據傳輸系統中，由于曼徹斯特碼既能提供足夠的定時分量，又無直流漂移，編碼過程相對簡單，因而曼徹斯特（manchester）碼是測井數據傳輸中常用的編碼方式之一。 目前，在實際的工程測井中，常采用manchester編譯碼器hd-15530把測井數據轉換為manchester碼及把manchester碼解碼為數據.由于hd-15530發送數

12、據輸入及接受數據輸出均為串行方式，并且manchester編碼、解碼是以16位數據為基本單位，邏輯上要求使用16位的并入串出移位寄存器和16位的串入并出移位寄存器與單片機接口，這樣硬件結構比較復雜，儀器成本較高.考慮到測井數據傳輸速率不高，可用單片機軟件來實現manchester編碼和解碼功能. 在油田測井中，井下儀在井下采集大量信息，并傳送給地面測井系統；但井下儀到地面段信道的傳輸性能并不好，常用的nrz碼不適合在這樣的信道里傳輸，而且nrz碼含有豐富的直流分量，容易引起滾筒的磁化，因而選用了另外一種編碼 曼徹斯特碼。曼徹斯特編碼串行數據傳輸的一種重要的編碼方式。和最常用的nrz碼相比，曼徹

13、斯特碼具有很多優點。例如，消除了nrz碼的直流成分，具有時鐘恢復和更好的抗干擾性能，這使它更適合于信道傳輸。3 曼徹斯特碼與差分曼徹斯特碼曼徹斯特編碼，常用于局域網傳輸。在曼徹斯特編碼中，每一位的中間有一跳變，位中間的跳變既作時鐘信號，又作數據信號；從高到低跳變表示"1"，從低到高跳變表示"0"。還有一種是差分曼徹斯特編碼，每位中間的跳變僅提供時鐘定時，而用每位開始時有無跳變表示"0"或"1"，有跳變為"0"，無跳變為"1"。兩種曼徹斯特編碼是將時鐘和數據包含在數據流中，在傳

14、輸代碼信息的同時，也將時鐘同步信號一起傳輸到對方，每位編碼中有一跳變，不存在直流分量，因此具有自同步能力和良好的抗干擾性能。但每一個碼元都被調成兩個電平，所以數據傳輸速率只有調制速率的1/2。就是說主要用在數據同步傳輸的一種編碼方式。在曼徹斯特編碼中，用電壓跳變的相位不同來區分1和0，即用正的電壓跳變表示0，用負的電壓跳變表示1。因此，這種編碼也稱為相應編碼。由于跳變都發生在每一個碼元的中間，接收端可以方便地利用它作為位同步時鐘，因此，這種編碼也稱為自同步編碼。曼徹斯特編碼的編碼規則是: 在信號位中電平從低到高跳變表示1 ，在信號位中電平從高到低跳變表示0 。差分曼徹斯特編碼的編碼規則是: 在信號位開始時不改變信號極性，表示輯"1" ，在信號位開始時改變信號極性，表示邏輯"0" 。曼切斯特和差分曼切斯特編碼是原理基本相同的兩種編碼，后者是前者的改進。他們的特征是在傳輸的每一位信息中都帶有位同步時鐘，因此一次傳輸可以允許有很長的數據位。 曼切斯特編碼的每個比特位在時鐘周期內只占