Differentieller Manchester-Code
Der differentielle Manchester-Code (auch Conditioned Diphase) ist ein Leitungscode zur Übertragung von Bitfolgen als Digitalsignal. Wie beim Manchester-Code selbst ist das Signal bei symmetrischer Aussteuerung DC-frei und enthält in jeder Bitperiode mindestens eine Flanke zwecks einfacher und robuster Taktrückgewinnung. Zusätzlich ist es beständig gegenüber einer Verpolung, eine Folge der Differenzcodierung. Der differentielle Manchester-Code kommt in zwei Ausprägungen: Biphase–Mark (BP-M, auch Manchester I genannt), logische 1 codiert durch Anwesenheit einer zweiten Flanke, gewählt in AES-3 S/PDIF (digitale Audioübertragung) und ISO/IEC 7811 (Magnetstreifen). Biphase–Space (BP-S), logische 1 codiert durch Abwesenheit einer zweiten Flanke, gewählt im Token-Ring-Standard (IEEE 802.5). Die Bezeichnung differentieller Manchester-Code bedeutet nicht, dass der Sender die Bitfolge erst differenziert und dann Manchester-kodiert, sondern dass er (für BP-S) das Signal so aus den Manchester-II-Symbolen 01 und 10 zusammensetzt, dass die differenzierte Symbolfolge die Bitfolge ergibt: Sind zwei aufeinander folgende Symbole gleich (beide 01 oder beide 10), so ist eine 0 kodiert (01-01=0 bzw. 10-10=0), Sind zwei aufeinander folgende Symbole ungleich (10 01 oder 01 10), so ist eine 1 kodiert (binär: 10-01=1 bzw. 01-10=-1). Die Flanken innerhalb der Symbole sind die garantierten Taktflanken, während sich zwischen zwei Symbolen nur dann eine Flanke ergibt, wenn sie gleich sind, also 0 kodieren, siehe nebenstehende Abbildung. Dass der Code keinen Gleichspannungsanteil bewirkt, ergibt sich aus den verwendeten Symbolen 01 und 10, die jeweils beide Pegel enthalten. Das ermöglicht, die codierte Signalfolge zwecks galvanischer Trennung über Impulstransformatoren zu übertragen. Der wesentliche Vorteil der differentiellen Manchester-Kodierung besteht darin, dass die Polarität des codierten Signals für den korrekten Empfang und die Decodierung keine Rolle spielt. Bei einer üblichen symmetrischen Signalübertragung über Aderpaare hat die Vertauschung der Adern untereinander keine Auswirkung, was die Installation vereinfacht (welche Adern als Paar zusammengehören, sieht man an der Verdrillung). Ein Nachteil der zusätzlichen Signalflanke pro Bitperiode ist die hohe benötigte Bandbreite, doppelt so hoch wie bei der einfachen Binärcodierung (z. B. Non Return to Zero, NRZ), die jedoch ohne Lauflängenbegrenzung keine sichere Taktrückgewinnung bietet. Für verschiedene Kompromisse siehe Leitungscode. Formal kann man die Manchester-Kodierung (differentiell oder nicht) als Blockcode 1B2B kennzeichnen – ein Datenbit wird in zwei Code-Bits kodiert. Von den vier Symbolen (00 01 10 11) werden nur zwei benutzt (01 10). Die beiden anderen Symbole (00 11) haben keine Flanke, wo in der Manchester-Kodierung eigentlich eine Flanke garantiert ist. Sie werden im Token-Ring-Netzwerk eingesetzt, um Anfang und Ende eines Rahmens zu markieren, und heißen dort J (00) und K (11).
Der differentielle Manchester-Code (auch Conditioned Diphase[1]) ist ein Leitungscode zur Übertragung von Bitfolgen als Digitalsignal. Wie beim Manchester-Code selbst ist das Signal bei symmetrischer Aussteuerung DC-frei und enthält in jeder Bitperiode mindestens eine Flanke zwecks einfacher und robuster Taktrückgewinnung. Zusätzlich ist es beständig gegenüber einer Verpolung, eine Folge der Differenzcodierung.
Der differentielle Manchester-Code kommt in zwei Ausprägungen:
- Biphase–Mark (BP-M, auch Manchester I genannt[2]), logische 1 codiert durch Anwesenheit einer zweiten Flanke, gewählt in AES-3[3] S/PDIF[4] (digitale Audioübertragung) und ISO/IEC 7811 (Magnetstreifen).
- Biphase–Space (BP-S), logische 1 codiert durch Abwesenheit einer zweiten Flanke, gewählt im Token-Ring-Standard (IEEE 802.5)[5].
Die beiden Leitungssignale sind spiegelbildlich zueinander. Welches bei gegebener Bitfolge auftritt, hängt von der Vorgeschichte ab.
Die Bezeichnung differentieller Manchester-Code bedeutet nicht, dass der Sender die Bitfolge erst differenziert und dann Manchester-kodiert, sondern dass er (für BP-S) das Signal so aus den Manchester-II[6]-Symbolen 01 und 10 zusammensetzt, dass die differenzierte Symbolfolge die Bitfolge ergibt:
- Sind zwei aufeinander folgende Symbole gleich (beide 01 oder beide 10), so ist eine 0 kodiert (01-01=0 bzw. 10-10=0),
- Sind zwei aufeinander folgende Symbole ungleich (10 01 oder 01 10), so ist eine 1 kodiert (binär: 10-01=1 bzw. 01-10=-1).
Die Flanken innerhalb der Symbole sind die garantierten Taktflanken, während sich zwischen zwei Symbolen nur dann eine Flanke ergibt, wenn sie gleich sind, also 0 kodieren, siehe nebenstehende Abbildung.
Dass der Code keinen Gleichspannungsanteil bewirkt, ergibt sich aus den verwendeten Symbolen 01 und 10, die jeweils beide Pegel enthalten. Das ermöglicht, die codierte Signalfolge zwecks galvanischer Trennung über Impulstransformatoren zu übertragen.
Der wesentliche Vorteil der differentiellen Manchester-Kodierung besteht darin, dass die Polarität des codierten Signals für den korrekten Empfang und die Decodierung keine Rolle spielt. Bei einer üblichen symmetrischen Signalübertragung über Aderpaare hat die Vertauschung der Adern untereinander keine Auswirkung, was die Installation vereinfacht (welche Adern als Paar zusammengehören, sieht man an der Verdrillung).
Ein Nachteil der zusätzlichen Signalflanke pro Bitperiode ist die hohe benötigte Bandbreite, doppelt so hoch wie bei der einfachen Binärcodierung (z. B. Non Return to Zero, NRZ), die jedoch ohne Lauflängenbegrenzung keine sichere Taktrückgewinnung bietet. Für verschiedene Kompromisse siehe Leitungscode.
Formal kann man die Manchester-Kodierung (differentiell oder nicht) als Blockcode 1B2B kennzeichnen – ein Datenbit wird in zwei Code-Bits kodiert. Von den vier Symbolen (00 01 10 11) werden nur zwei benutzt (01 10). Die beiden anderen Symbole (00 11) haben keine Flanke, wo in der Manchester-Kodierung eigentlich eine Flanke garantiert ist. Sie werden im Token-Ring-Netzwerk eingesetzt, um Anfang und Ende eines Rahmens zu markieren, und heißen dort J (00) und K (11).[5]
Einzelnachweise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- ↑ Mark Wilson: The ARRL Handbook for the Radio Amateur. The League, 1987, eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche
- ↑ Jordan Isailović: Videodisc and Optical Memory Systems. Prentice Hall, 1985, eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche.
- ↑ Ulrich Reimers: DVB: The Family of International Standards for Digital Video Broadcasting. Springer, 2005, ISBN 3-540-43545-X, eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche.
- ↑ ePanorama.net (abgerufen 2016-12-24).
- ↑ a b Philip Miller, Michael Cummins: LAN Technologies Explained. Digital Press, 2000, ISBN 1-55558-234-6, eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche.
- ↑ M. Pieuchot: Seismic instrumentation. Geophysical Press, 1984, eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche.