2-5 数据编码
曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码
曼彻斯特编码
曼彻斯特编码是一种双相码，常用于以太网中。[以太网指的是传统的10M速率的以太网，100M以太网称为快速以太网，1000M以太网称为Gbit以太网]
在每个比特中间均有一个跳变，第一个编码自定义，假如下图
- 由高电平向低电平跳变代表“0”
- 由低电平向高电平跳变代表”1”
差分曼彻斯特编码
差分曼彻斯特编码也是一种双相码，用在令牌环网中。
在每个比特中间均有一个跳变，其编码规则为【有0无1】
有跳变代表“0”
无跳变代表“1”
不是比较形状，比较起始电平 (上一个的终止与下一个起点)
这是差分曼彻斯特编码。如图所示，在每个码原时间的中间时刻，信号都会发生跳变。
与曼彻斯特编码不同，跳变仅表示时钟，而用码元开始处电平是否发生变化来表示数据
两种曼彻斯特编码特点
- 曼码和差分曼码是典型的双相码，双相码要求每一位都有一个电平转换，，一高一低，必须翻转。
- 曼码和差分曼码具有自定时和检测错误的功能。
- 两种曼彻斯特编码优点：将时钟和数据包含在信号数据流中，也称自同步码
- 编码效率低：编码效率都是50%，一般只用于最早的10M以太网编码。
- 两种曼码数据速率是码元速率的一半，这是因为每个码元都要调制为两个不同的电平(两个电平才表示一个码元)，因此调制速率是码元速率的两倍，这对信道的带宽提出了更高的要求，例如当数据传输速率为100Mbps时，码元速率为200Mbaud，即需要200MHz的脉冲
例题
例题1
例题2
其他编码
4B/5B：发送数据流每4bit，先转换成5bit，再转换为不归零码（NRZ-I），多1位用于解决同步问题。
各种编码效率及应用场景
| 编码方式 | 编码效率 | 应用场景 |
|---|---|---|
| 曼彻斯特编码 | 50% | 以太网 |
| 4B/5B编码 | 80% | 百兆以太网 |
| 8B/10B编码 | 80% | 千兆以太网 |
| 64B/66B编码 | 97% | 万兆以太网 |
例题
例题1
例题2
解析：
- 根据”有0无1“规则，从第2为开始应为101可以直接确定答案。
- 若需确定第1位：
- 根据”有0无1“规则，第2位为1，则曼彻斯特编码第2位波形表示1
- 曼彻斯特编码看形状即可，可以确定第1位波形表示的是0
- 从第1位开始前4位表示0101
扩展：通过差分曼彻斯特编码可以推出第2位到最后一位，根据曼彻斯特编码可以推出第1位。如下图示例
例题3
解析：根据”有0无1“规则，从第2为开始应为1001
例题4
解析：曼彻斯特编码用于10M以太网，差分曼彻斯特编码用于令牌环网。
引申：10BASE－T是双绞线以太网，1990年由IEEE新认可的，编号为IEEE802.3i，T表示采用双绞线，现10BASE－T 采用的是非屏蔽双绞线（UTP）。