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// マンチェスタ符号化 - デジタル伝送のための自己クロック型ラインコード
クロック再生
各ビット期間で必ず遷移が発生するため、クロック同期が容易になります。
エラー検出
遷移の欠落から伝送エラーを即座に検出できます。
直流成分なし
高レベルと低レベルの時間が等しいため、伝送路の直流バイアスが抑えられます。
>> 技術情報
マンチェスタ符号化の仕組み:
マンチェスタ符号化では、各ビットをクロック周期内の遷移として表現します。IEEE の規格では、"0" はローからハイへの遷移 (01)、"1" はハイからローへの遷移 (10) として符号化されます。これにより各ビット周期で遷移が保証され、クロック再生が可能になります。
符号化方式:
IEEE 802.3 (Ethernet): 0 → 01 (立ち上がり遷移) 1 → 10 (立ち下がり遷移) Thomas (G.E. Thomas): 0 → 10 (立ち下がり遷移) 1 → 01 (立ち上がり遷移)
マンチェスタ符号化の用途:
- >Ethernet ネットワーク
- >RFID 通信
- >NFC プロトコル
- >磁気ストライプカード
- >赤外線リモコン
>> よくある質問
マンチェスタ符号化とは何ですか？
マンチェスタ符号化は、クロック信号とデータ信号を一つにまとめるライン符号方式です。各ビットはビット周期の中央にある遷移として表されるため、自己クロック性を持ちます。
IEEE 方式と Thomas 方式の違いは？
IEEE 802.3（Ethernet で使用）では、0 はローからハイ (01)、1 はハイからロー (10) の遷移として符号化されます。Thomas 方式はその逆で、多くの最新システムでは IEEE 方式が使われています。
差動マンチェスタとは？
差動マンチェスタ符号では、ビット境界での遷移の有無によってデータを表します。"0" には遷移がなく、"1" には遷移があります。そのため極性反転に対してより強靭です。
なぜマンチェスタ符号は 2 倍の帯域を必要とするのですか？
各データビットが 2 つのシンボルとして符号化されるため、マンチェスタ符号化には元の信号の約 2 倍の帯域幅が必要になります。これは自己クロック性とエラー検出能力を得るためのコストです。
// 比較
| Bit | IEEE 802.3 | G.E. Thomas |
|---|---|---|
| 0 | low → high | high → low |
| 1 | high → low | low → high |
// 計算例
Data 1 0 1 1 IEEE 802.3 (1 = low->high mid-bit): 01 10 01 01 G.E. Thomas (1 = high->low mid-bit): 10 01 10 10 Each bit = 2 half-bits, always one transition in the middle (self-clocking) Signal rate = 2 x bit rate (10 Mbit/s Ethernet -> 20 MHz on the wire) Diff. Manchester: a transition at bit START = 0, none = 1 (Token Ring)
>> その他の質問
Q: IEEE 802.3とG. E. Thomasのどちらの規約ですか？
A: 両方が使われ、互いに逆です。IEEE 802.3（10 Mbit/sイーサネット）は0を高→低、1を低→高で表し、G. E. Thomasはその逆です。送受信側で同じ規約を選ぶ必要があります。
Q: マンチェスター符号が自己クロックなのはなぜですか？
A: 各ビットの中央に必ず電位の遷移があり、受信側はそこからクロックを再生できます。別のクロック線が不要で、同じビットが続いても同期は失われません。
Q: 代償は何ですか？
A: 1ビットに2つの信号状態を使うため、シンボルレートが2倍になります。10 Mbit/sイーサネットは20 MHz必要です。高速な規格ではより効率的な線路符号が使われます。