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PAM4 歷史版本
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PAM4 (4 Pulse Amplitude Modulation) 信號作為下一代數據中心中高速信號互聯的熱門信號傳輸技術,被廣泛應用于200G/400G接口的電信號或光信號傳輸。
中文全稱
第四代脈沖幅度調制
英文全稱
4 Pulse Amplitude ModulaTIon
簡稱
PAM4

PAM4 (4 Pulse Amplitude Modulation) 信號作為下一代數據中心中高速信號互聯的熱門信號傳輸技術,被廣泛應用于200G/400G接口的電信號或光信號傳輸。


隨著我們社會對數據的渴望不斷增長 - 不僅數據越多,而且數據傳輸速度越快 - 基于NRZ類型編碼的舊調制方案越來越不充分。我們需要盡可能有效地從A點到B點獲取數據,無論是PC板上的芯片還是長途光纖的一端到另一端。在許多方面受到青睞的調制方案是PAM4。

PAM4信號其采用4個不同的信號電平來進行信號傳輸,每個符號周期可以表示2個bit的邏輯信息(0、1、2、3)。下圖是典型的NRZ信號的波形、眼圖與PAM4信號的對比。

由于PAM4信號每個符號周期可以傳輸2bit的信息,因此要實現同樣的信號傳輸能力,PAM4信號的符號速率只需要達到NRZ信號的一半即可,因此傳輸通道對其造成的損耗大大減小。隨著未來技術的發展,也不排除采用更多電平的PAM8甚至PAM16信號進行信息傳輸的可能性。


PAM4信號為4電平脈沖幅度調制,可以顯示比傳統數字信號更多的bit邏輯信息,但其實另一方面在PAM4信號設計測試過程中遇到的挑戰則尤為嚴峻:

· 比如PAM4信號對噪聲更敏感,同樣的系統噪聲,PAM4信號約有9.5dB的信噪比;

· 比如在PAM4信號有16種切換狀態,因此會導致上、下眼圖在垂直方向上的不對稱,進一步導致在交叉點處和眼高的中間處測得的眼寬并不一樣,眼圖的非線性問題也較易發生。

· 比如PAM4信號的雖然降低了信號的符號率,但10dB以上的通道損耗還是會使得接收端信號眼圖完全閉合,因此,對于PAM4信號,發送端的預加重和接收端的信號均衡很重要。

· 比如…………


在NRZ場景中,我們采用二進制模式,比如0011010,并將其編碼為一系列固定電壓電平,較低電壓為零,較高電壓為1(參見圖中的數據流M) 1的)。我們假設給定比特率為28 Gb/s。

圖1

PAM4加倍串行數據傳輸中的位數通過增加脈沖幅度調制的電平數來實現,但是以噪聲敏感性為代價。

如果我們將NRZ信號視為眼睛如圖所示,它將具有比特周期T和幅度A.該信號所需的帶寬與比特周期(1/T)有關。比特率越快,比特周期越短,帶寬越高。

還有一個信噪比(SNR)比要求,它與振幅有關。眼圖變得越垂直越小,維持SNR就越難以解釋鏈路接收端的信號。從根本上說,我們要做的是將數量增加一倍。我們從A點發送到B點的比特。實現這一目標的一種方法是添加第二個通道或通道。在這個通道中,我們可能希望發送一個不同的位模式,比如0101100(參見圖1中的數據流L)。但這種方法有一個缺點,那就是我們現在需要兩個發射器,兩個接收器和兩個通道。我們可能沒有額外的房地產或功耗,所以我們尋找另一種解決方案。

我們還可以做些什么來加倍比特率?一種方法是序列化兩個比特流。我們創建了一個56-Gb/s通道,而不是兩個28-Gb/s通道。結果,在我們以28 Gb/s傳輸一位的同一時段,我們現在有兩位以56 Gb/s傳輸。這看起來像圖1中的比特流ML。

信號ML的眼圖顯示振幅仍然與信號M和L的振幅相同,但現在是時期T/2。如果我們顛倒這個數字,我們得到帶寬,2/T.我們保留了與A相關的SNR要求,但信號所需的帶寬增加了一倍。因此,它分別是SNR和帶寬的好消息和壞消息。

我們需要一種方法來將通道中的比特率加倍,而不會使所需帶寬加倍,這就是PAM4進入圖像的地方。 PAM4取L(最低有效位)信號,將其除以一半,并將其加到M(最高有效位)信號。結果是四個信號電平而不是兩個,每個信號電平對應一個兩位符號。

PAM4信號在圖1中看起來像跡線M + L/2。最低級別為00,然后分別為01,10和11。 PAM4表示脈沖幅度調制,“4”表示四級脈沖調制PAM4信號的眼圖是不尋常的,有三個眼圖開口和四個垂直堆疊的電平,如圖所示。比特周期(或符號周期)是T.但是,這三只眼睛中的每一只眼睛的開口是A/3。對于帶寬要求,我們回滾到1/T.因此,該信號移動56 Gb/s,使用與移動28 Gb/s的ML信號相同的帶寬量。但是隨著與A/3相關的SNR,我們發現我們的M + L/2信號是三倍m。

實際上,我們已經將SNR換算為帶寬。許多串行鏈路受帶寬限制,因為在任何長度的銅線上移動都難以超過28 Gb/s。但是當你有一些SNR空間時,考慮使用PAM4調制方案可能會有所收獲。


關鍵詞:NRZRZ

參考信息

http://www.xelogw.tw/baike/content/3/1674.html

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最近更新:2019-10-29 11:00:28

創建者:王金祥

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