5G發(fā)展需求

隨著5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，不斷擴(kuò)大的帶寬需求要求單位時(shí)間內(nèi)傳輸更多的邏輯信息，PAM4信號(hào)技術(shù)以其較高的傳輸效率和較低的建設(shè)成本成為下一代高速信號(hào)互連的熱門信號(hào)傳輸技術(shù)。

PAM是什么

簡(jiǎn)介

PAM（Pulse Amplitude Modulation）即脈沖幅度調(diào)制，是一種用于數(shù)字通信的編碼技術(shù)，可將連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)化為離散信號(hào)進(jìn)行傳輸。

原理

轉(zhuǎn)化過(guò)程中，用窄脈沖信號(hào)對(duì)連續(xù)信號(hào)進(jìn)行采樣（相當(dāng)于用連續(xù)信號(hào)對(duì)它的振幅進(jìn)行調(diào)制）后量化編碼，實(shí)現(xiàn)脈沖振幅調(diào)制(PAMx)。根據(jù)脈沖信號(hào)幅值量化編碼的位數(shù)x不同，目前常用的有PAM2，3，4等調(diào)制方式。

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PAM1

PAM

調(diào)制的類型和應(yīng)用

PAM2（NRZ不歸零）

用0和1兩個(gè)電壓等級(jí)表示信號(hào)幅度，每個(gè)周期可以傳輸1bit的邏輯信息。

PAM3

用三個(gè)電壓等級(jí)表示信號(hào)幅度，每周期傳遞log2(3)=1.58bit邏輯信息。

PAM4

用兩個(gè)符號(hào)，00、01、10、11四個(gè)電壓等級(jí)表示信號(hào)幅度，產(chǎn)生 3 個(gè)眼圖，每周期傳遞log2(4)=2bit邏輯信息。

考慮到業(yè)務(wù)場(chǎng)景對(duì)傳輸速率、誤碼率、技術(shù)難度等的要求，不同的傳輸協(xié)議版本選取了不同的PAM編碼方式，如下圖所示。隨著時(shí)代發(fā)展的需求變化，數(shù)據(jù)傳輸對(duì)速率和效率的要求更高，帶來(lái)了更加嚴(yán)格的技術(shù)挑戰(zhàn)。

PAM&Protocol

圖源：什么是 PAMx （x=2，3，4...）信號(hào)技術(shù)？| I-PEX

PAM

優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)

A

/ 高傳輸速率 /

PAM3、PAM4相比于傳統(tǒng)的二進(jìn)制脈沖調(diào)制NRZ，由于每個(gè)符號(hào)可以表示更多的信息，因此可以在相同的帶寬內(nèi)傳輸更多的數(shù)據(jù)，具有更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，迎合當(dāng)下技術(shù)發(fā)展需求。

B

/ 低建設(shè)成本 /

PAM3、PAM4的信號(hào)幅度差異較明顯，相較于PAM6及以上具有更好的抗干擾能力，從而在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的準(zhǔn)確性上有相對(duì)不錯(cuò)的表現(xiàn)。同時(shí)建設(shè)成本較低，具有很高的性價(jià)比。然而，PAM4技術(shù)也面臨一些挑戰(zhàn)。

C

/ 精確的時(shí)鐘同步 /

由于每個(gè)符號(hào)代表多個(gè)比特位，需要精確的時(shí)鐘和同步技術(shù)來(lái)保證正確解調(diào)信號(hào)。

D

/ 干擾更敏感 /

隨著每符號(hào)代表的比特位增加，各電平間差異縮小，對(duì)信號(hào)的質(zhì)量和噪聲較為敏感，解碼易出錯(cuò)，需要采取相應(yīng)的措施來(lái)降低噪聲和干擾的影響。

面對(duì)高速信號(hào)干擾敏感和高質(zhì)量要求的挑戰(zhàn)，高精度的仿真工具成為信號(hào)傳輸設(shè)計(jì)保質(zhì)保量、降本增效必不可少的抓手。下文將以PAM4信號(hào)SerDes傳輸為例，提供巨霖工具SIDesigner的設(shè)計(jì)流程演示。

SIDesigner仿真演示

1. 打開(kāi)SIDesigner，主要使用AMIContainer和S parameter器件搭建如下原理圖，導(dǎo)入所需文件，并按照需求，在頁(yè)簽上完成激勵(lì)源、AMI算法參數(shù)、封裝、編碼、抖動(dòng)等信息的設(shè)置：

2. 通過(guò)軟件的通道仿真分析，在輸出端觀測(cè)統(tǒng)計(jì)眼圖波形，也可同步觀察計(jì)算過(guò)程中的信號(hào)響應(yīng)曲線，并且可以通過(guò)波形顯示器包含的數(shù)據(jù)后處理功能進(jìn)行進(jìn)一步分析（如眼高、眼寬、bathtub、berc等）。

審核編輯：劉清