Manchester-Code


Manchester-Code

Der Manchester-Code ist ein Leitungscode, der bei der Kodierung das Taktsignal erhält. Dabei moduliert eine Bitfolge binär die Phasenlage eines Taktsignals. Der Manchester-Code stellt damit eine Form der digitalen Phasenmodulation dar, welche auch als Phase Shift Keying bezeichnet wird.

Anders ausgedrückt tragen die Flanken des Signals, bezogen auf das Taktsignal, die Information.

Codierung des Bitstrings 10100111001 in den beiden möglichen Definitionen des Manchester-Codes

Inhaltsverzeichnis

Allgemeines

Es gibt für den Manchestercode zwei mögliche und gleichwertige Definitionen, wie auch in der nebenstehenden Abbildung dargestellt:

  1. Eine fallende Flanke bedeutet in der Codedefinition nach G.E. Thomas eine logische Eins, eine steigende Flanke eine logische Null. Diese Definition wird auch als Biphase-L oder Manchester-II bezeichnet [1].
  2. In der Codedefinition nach IEEE 802.3, wie sie bei 10-MBit/s-Ethernet verwendet wird, bedeutet eine fallende Flanke eine logische Null und eine steigende Flanke eine logische Eins.

In jedem Fall gibt es mindestens eine Flanke pro Bit, aus der das Taktsignal abgeleitet werden kann. Der Manchester-Code ist selbstsynchronisierend und unabhängig vom Gleichspannungspegel. Um dem Empfänger mitzuteilen, wie im Signal eine logische 1 codiert ist, wird zu Beginn einer Datenübertragung ein Header (Präambel) versendet.

Vorteile

Eine wesentliche Eigenschaft dieses Leitungscodes ist die Gleichanteilsfreiheit des resultierenden Signals. Dies bedeutet, dass der Gleichspannungsanteil genau null ist. Daher ist es möglich, die Signalfolge beispielsweise über Impulstransformatoren mit einer galvanischen Trennung zu übertragen.

Ein weiterer Vorteil ist, dass wie oben beschrieben, aus dem Code selbst das Taktsignal abgeleitet werden kann. Ein zusätzlicher Taktgeber wird nicht benötigt.

Nachteile

Ein Nachteil der Manchester-Codierung ist, dass bei der Datenübertragung die benötigte Bandbreite doppelt so hoch ist wie bei der einfachen Binärcodierung (z. B. Non Return to Zero, NRZ). Der Grund dafür liegt darin, dass für die Codierung eines Bits zwei Signale benötigt werden. Die Bitrate (im Fall eines zweiwertigen Signals) ist somit also nur halb so groß wie die Baudrate.

Weiteres

Praktisch kann die Kodierung und Dekodierung durch eine XOR-Verknüpfung des Trägers mit dem Nutzsignal erfolgen.

Neben dem Manchester-Code gibt es noch den differentiellen Manchester-Code. Bei diesem findet, im Gegensatz zur Manchester-Codierung, bei einem bestimmten Bit, meist ist es logisch Eins, ein Phasenwechsel statt. Bei logisch Null erfolgt kein Phasenwechsel. Dadurch geht die feste Zuordnung zwischen Richtung des Flankenwechsels und logischem Signalzustand verloren und es kann somit auch bei invertiertem Signal die Information richtig interpretiert werden.

Manchester-Code wird zum Beispiel beim AS-Interface und bei 10-MBit/s-Ethernet nach der Norm IEEE 802.3 verwendet; Differentielle Manchester-Codierung zum Beispiel bei Token Ring. Des Weiteren wird der Manchester-Code im Wasserzeichen der Euro-Geldscheine als Sicherheitsmerkmal eingesetzt.

Etymologie

Das Verfahren wurde ursprünglich an der Universität Manchester im Zusammenhang mit schnell rotierenden Platten entwickelt. [2]

Einzelnachweise

  1. Data Coding and Error Checking Techniques (engl.)
  2. http://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Manchester-_Codierung

Weblinks


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