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パルス振幅変調(PAM)
4レベルPAM (PAM4) マルチレベル信号伝送は、従来の2状態非ゼロ復帰 (NRZ) 変調からの進化です。PAM4は、信号対ノイズ比 (SNR) の低下を犠牲にして、リンク帯域幅のデータレートを実質的に2倍にします。PAM4は、400GE、800GE、1.6Tイーサネット、およびPCIe 6.0®やその他のシリアルデータ規格で使用されています。
PAM4 設計とシミュレーション
ジッタ、ノイズ、チャネル損失、符号間干渉（ISI）などの従来の信号劣化は、PAM4設計では異なる挙動を示します。プロトタイプ作成前に、最新のデータ規格の複雑な仕様を理解し、デバイスモデルとリファレンスチャネルを使用して設計をシミュレートし、その性能と規格への準拠を分析する必要があります。当社は、お客様が設計時間を大幅に節約し、予期せぬ劣化の影響を最小限に抑えるお手伝いをします。
PAM4送信機および受信機テスト
PAM4デザインは、2つの振幅スイングに4つの信号レベルが詰め込まれているため、NRZデザインよりもノイズの影響をはるかに受けやすくなっています。PAM4送信機デバイスを特性評価するには、信号対ノイズおよび歪み比(SNDR)や出力ジッタなどの新しい送信機(Tx)テスト測定を実行する必要があります。PAM4リンクのチャネルエラーを訂正するために前方誤り訂正(FEC)が使用され、PAM4受信機(Rx)テストで考慮する必要があります。当社は、お客様がこれらの新しいPAM4物理層テスト課題に対処し、デバイスが最新の業界標準に準拠していることを保証するお手伝いをします。
PAM4 チャネル特性評価
高データレートPAM4信号のこの高速な立ち上がり時間は、インピーダンス不連続点でより大きな反射を生成し、チャネル終端での信号品質を劣化させます。その結果、PAM4デバイスの性能をテストする際には、プリント基板トレース、コネクタ、ケーブル、集積回路（IC）パッケージなどの物理層コンポーネントによる信号劣化を考慮する必要があります。当社は、お客様の800G、1.6T、およびPCIe 6.0デバイスの信号完全性を確保するために、PAM4チャネル効果の特性評価を支援します。
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PAM4 – よくあるご質問
パルス振幅変調は、物理層のデジタル通信で使用されるマルチレベル信号方式であり、電圧インパルスの振幅を変化させることで、クロックサイクルごとに複数のビットを送信できます。これにより、データレートが向上します。PAM4は、4つの電圧レベルを使用してクロック信号ごとに2ビットを送信し、従来の非ゼロ復帰 (NRZ) 信号方式と比較してデータレートを2倍にします。
PAM4は、チャネルに追加の帯域幅を必要とせずに、クロックサイクルごとに2ビットをエンコードすることでデータレートを2倍にします。マルチレベル信号伝送は、帯域幅とスペクトル効率が高く、信号の伝送速度 (ボーレート) を上げることなく、最大限のデータを取得できます。
PAM4信号は、ノイズしきい値が低下するため、ノイズや歪みに対してより敏感です。電圧レベルが上昇すると、それらの間のしきい値（ビットを定義する）が小さくなります。信号速度と信号レベルが増加するにつれて、ノイズの多いチャネル全体で適切な信号完全性を維持することがさらに重要になり、さらなる等化と誤り訂正が必要となります。
PAM4は現在、IEEE 802.3およびOIF-CEIイーサネットの電気および光データセンターネットワーキング標準で使用されており、より高速なシリアル周辺通信のためのPCIe 6.0でも使用されています。また、無線基地局や車載ネットワーク (車載イーサネット) などの他のテクノロジーでも使用されています。
現在、400GE、800GE、および1.6Tイーサネットは、PAM4シグナリング（112 GBd、224 Gb/sレーン速度）を引き続き使用します。しかし、USB4バージョン2.0が80 Gbps伝送を実現するためにPAM3を使用するなど、他のテクノロジーは異なるPAM-Nレベルを使用しています。PAM6、PAM8、PAM16は将来のデータ標準として検討されており、コヒーレント光通信では、信号を2次元で変調するQAM（直交振幅変調）が使用されます。
帯域幅の増加とノイズに対する感度により発生する高いエラーレートのため、PAM4システムは、ビットエラー率 (BER) を許容レベルに保つために、しばしば前方誤り訂正 (FEC) によって補完されます。FECは、送信データに冗長情報を追加し、受信機が発生した可能性のあるエラーを検出および訂正できるようにします。PAM4とFECを組み合わせることで、高速デジタルシステムは高い帯域幅を維持しながら、BERを許容レベルに保つことができます。
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