Código de Manchester

En telecomunicaciones y almacenamiento de datos, el código Manchester (también conocido como codificación de fase o PE) es un código de línea en el que la codificación de cada bit de datos es bajo y luego alto, o alto y luego bajo, durante el mismo tiempo. Es una señal de sincronización automática sin componente de CC. En consecuencia, las conexiones eléctricas que utilizan un código Manchester se aíslan galvánicamente fácilmente.

El código de Manchester deriva su nombre de su desarrollo en la Universidad de Manchester, donde la codificación se usó para almacenar datos en los tambores magnéticos de la computadora Manchester Mark 1.

El código Manchester se usaba mucho para la grabación magnética en cintas de computadora de 1600 bpi antes de la introducción de las cintas de 6250 bpi que usaban la grabación codificada por grupos más eficiente. El código Manchester se usó en los primeros estándares de capa física de Ethernet y todavía se usa en protocolos IR de consumo, RFID y comunicación de campo cercano.

Características

La codificación Manchester es un caso especial de modulación por desplazamiento de fase binaria (BPSK), donde los datos controlan la fase de una portadora de onda cuadrada cuya frecuencia es la tasa de datos. El código Manchester garantiza transiciones de voltaje de línea frecuentes, directamente proporcionales a la frecuencia del reloj; esto ayuda a la recuperación del reloj.

El componente de CC de la señal codificada no depende de los datos y, por lo tanto, no transporta información. Por lo tanto, las conexiones se pueden acoplar de forma inductiva o capacitiva, lo que permite que la señal se transmita convenientemente mediante medios aislados galvánicamente (p. ej., Ethernet) utilizando un aislador de red, un transformador de impulsos uno a uno simple que no puede transmitir un componente de CC.

Según Cisco, "la codificación Manchester presenta algunos problemas difíciles relacionados con la frecuencia que la hacen inadecuada para su uso a velocidades de datos más altas".

Existen códigos más complejos, como la codificación 8B/10B, que utilizan menos ancho de banda para lograr la misma velocidad de datos, pero pueden tolerar menos los errores de frecuencia y la fluctuación en los relojes de referencia del transmisor y el receptor.

Codificación y decodificación

Un ejemplo de codificación de Manchester que muestra ambas convenciones para la representación de datos

El código Manchester siempre tiene una transición en la mitad de cada período de bits y puede (dependiendo de la información que se transmita) tener una transición también al comienzo del período. La dirección de la transición de bit medio indica los datos. Las transiciones en los límites del período no contienen información. Existen solo para colocar la señal en el estado correcto para permitir la transición de bit medio.

Convenciones para la representación de datos

Hay dos convenciones opuestas para las representaciones de datos.

El primero de estos fue publicado por primera vez por G. E. Thomas en 1949 y es seguido por numerosos autores (p. ej., Andy Tanenbaum). Especifica que para un bit 0 los niveles de la señal serán de bajo a alto (suponiendo una codificación física de amplitud de los datos), con un nivel bajo en la primera mitad del período del bit y un nivel alto en la segunda mitad. Para 1 bit, los niveles de la señal serán altos-bajos. Esto también se conoce como código Manchester II o bifase-L.

La segunda convención también es seguida por numerosos autores (p. ej., William Stallings), así como por los estándares IEEE 802.4 (token bus) y versiones de menor velocidad de IEEE 802.3 (Ethernet). Establece que un 0 lógico está representado por una secuencia de señal alta-baja y un 1 lógico está representado por una secuencia de señal baja-alta.

Si una señal codificada en Manchester se invierte en la comunicación, se transforma de una convención a otra. Esta ambigüedad se puede superar utilizando la codificación Manchester diferencial.

Decodificación

La existencia de transiciones garantizadas permite que la señal sea automática y también permite que el receptor se alinee correctamente; el receptor puede identificar si está desalineado por medio período de bit, ya que no siempre habrá una transición durante cada período de bit. El precio de estos beneficios es duplicar el requisito de ancho de banda en comparación con los esquemas de codificación NRZ más simples.

Codificación

Las convenciones de codificación son las siguientes:

• Cada bit se transmite en un tiempo fijo (el "período").
• A 0 se expresa por una transición baja a alta, una 1 por alta a baja transición (según la convención de G. E. Thomas – en la convención IEEE 802.3, el revés es cierto).
• Las transiciones que significan 0 o 1 ocurre en el punto medio de un período.
• Las transiciones al comienzo de un período son generales y no significan datos.