Manchester-Kodierung: Definition und Unterschiede zu anderen Kodierungsverfahren
Manchester-Kodierung ist eine Form der digitalen Codierung von Daten, bei der der Zustand eines Datenbits – 0 oder 1 – durch den Übergang von einem Spannungspegel zu einem anderen dargestellt wird. Im Gegensatz zu anderen Kodierungsverfahren, bei denen der Zustand eines Bits durch den Spannungspegel selbst dargestellt wird, gibt es bei der Manchester-Kodierung eine festgelegte Bitlänge, bei der jeder Bitzeitraum die gleiche Dauer hat. Dies wird durch die Codierung des Taktsignals zusammen mit dem Datensignal in einen einzelnen Bitstrom erreicht – eine Technik, die als self-clocking bezeichnet wird. Der Zustand des Bits wird durch die Richtung des Übergangs von hohem zu niedrigem Spannungspegel oder von niedrigem zu hohem Spannungspegel bestimmt.
Es gibt zwei Methoden, um die Spannungsübergänge bei der Manchester-Kodierung zu interpretieren. Die erste Methode basiert auf dem ursprünglichen Manchester-Kodierungsverfahren, das Ende der 1940er Jahre entwickelt wurde. Die zweite Methode ist in der Veröffentlichung IEEE 802,3 des Institute of Electrical and Electronics Engineers definiert. Die ursprüngliche Methode wurde von G.E. Thomas und anderen Ingenieuren an der Universität von Manchester in Manchester, England entwickelt. In diesem System repräsentiert der Übergang von niedrigem zu hohem Spannungspegel die Logik 0, und der Übergang von hohem zu niedrigem Spannungspegel repräsentiert die Logik 1. Im IEEE 802.3 ist das Gegenteil der Fall – der Übergang von niedrigem zu hohem Spannungspegel repräsentiert die Logik 1 und der Übergang von hohem zu niedrigem Spannungspegel repräsentiert die Logik 0.
Andere Ansätze zur Datenkodierung basieren auf dem Spannungspegel anstelle des Übergangs von einem Pegel zum anderen. Zum Beispiel verwendet die Non-Return-to-Zero (NRZ)-Kodierung häufig den höheren Spannungspegel, um 1 darzustellen und den niedrigeren Spannungspegel, um 0 darzustellen. Die Taktungssignal hat eine konstante Frequenz und bleibt idealerweise kontinuierlich mit dem Datensignal synchronisiert. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, dies zu erreichen, aber eine der häufigsten ist die Übertragung des Taktsignals auf einer separaten Leitung, zusammen mit der Datenleitung. Leider erhöht die Trennung der beiden Signale das Risiko von Kodierungsfehlern, da die Signale nicht mehr synchronisiert sein können. Wenn der Bitstrom lange Sequenzen von aufeinanderfolgenden 1 oder 0 enthält, können Bits mit der geringsten Störung eines der Signale fallen oder zusätzliche Bits hinzugefügt werden.
Da die Manchester-Kodierung das Takt- und Datensignal in einen einzigen Bitstrom kombiniert, sind solche Fehler weniger wahrscheinlich. Das Signal synchronisiert sich selbst, was die Fehlerquote minimiert und eine zuverlässigere Möglichkeit bietet, Daten zu übertragen. Manchester-Kodierung wird häufig bei Radiofrequenz-Identifikation, Near-Field-Kommunikation und Infrarotprotokollen eingesetzt.
Der Hauptnachteil der Manchester-Kodierung besteht darin, dass mehr Bits übertragen werden müssen als bei einem Bitstrom, der das Taktsignal nicht enthält. Dies macht es weniger geeignet für Situationen, in denen die Bandbreite eingeschränkt ist. Manchester-Kodierung kann auch bei höheren Datenraten frequenzbezogene Probleme verursachen, was ihre potenzielle Verwendung weiter einschränkt. In geeigneten Umständen kann Manchester-Kodierung jedoch ein wertvolles Asset sein, insbesondere wenn Zuverlässigkeit entscheidend ist oder wenn ein separates Taktsignal nicht praktisch ist.
Insgesamt ist die Manchester-Kodierung ein wichtiger Aspekt der digitalen Datenübertragung. Sie ermöglicht die Übertragung von Daten in Echtzeit und verbessert die Zuverlässigkeit von Datenverbindungen.
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