電話、タブレット、コンピューター、モノのインターネット(IoT)用デバイスで使用されるアプリケーションが増加しているため、データを配信するネットワークも継続的にアップグレードする必要があります。4値パルス振幅変調(PAM-4)信号は、56Gレーン・データ・レートを実装するための最有力候補で、400Gリンクを実現してネットワーク帯域幅をさらにアップグレードするための強力な手段です。

PAM-4は電気パックプレーンを結ぶ高速SerDesリンク用に勢いを増しており、56Gbps以上のスループットを伝送するためのデザインに特に威力を発揮します。従来のNRZ(non-return to zero)信号では、高周波で非常に大きい信号損失があるため、データレートを2倍にするのが技術的に困難です。PAM-4はNRZの代わりに用いられる信号技術で、28Gボーで送信しながら、各レベルが2ビットで表される4つの振幅レベルを用いて、効果的に56Gbpsのスループットを実現します。

 

システムデザインの課題

ジッター、ノイズ、チャネル損失、シンボル間干渉などの従来の劣化が、PAM-4環境でどのような特性を示すのかは予測できません。さらに、PAM-4向けのレシーバーアーキテクチャーには、システムデザイナーが考慮しなければならない、以下のような新しい概念が生じます。 

  • 時間変動する電圧しきい値をもつ3つのスライサー出力（どの振幅レベルを受信したのかを特定する目的）
  • 個々のスライサーのタイミングスキュー（各スライサーと他の2つのデシジョンポイントの時間的なオフセット）
  • マルチタップ・デシジョン・フィードバック・イコライゼーション(DFE)
  • クロック／データリカバリー

上記のような新しい概念によって複雑な相互作用が生じ、PAM-4特有のデザイントレードオフに影響を与えます。

ADSチャネルシミュレーションでは、PAM-4とNRZのテクノロジーを比較することができます。
この例では、PCBデザインの価格対性能のコンセプトをデモします。
損失が高くバイアスのバックドリルがない安価なPCB材料は、より高い周波数で共振が生じやすい傾向があります。
このチャネルはNRZでは56Gbpsまで対応できませんが、共振が生じる高周波がPAM-4信号を含む
主要なスペクトラム成分の領域より高ければ、PAM-4には容易に対応できます。

チャネル・シミュレーション・ソリューション

システムデザイナーがNRZとPAM-4のトレードオフを比較する際に、チャネルシミュレーション内でSerDes製造メーカーのPAM-4 IBIS-AMIモデルを使用するという緊急のニーズが生じます。キーサイト・テクノロジーがIBIS Open Forumで継続してリーダーシップを維持しているため、Keysight EEsof EDAは新しいIBIS v6.1仕様をサポートしています。業界最先端のPAM-4 SerDes IC製造メーカーと協調して開発されたADSチャネルシミュレータは、PAM-4向けに信頼できるビット・バイ・ビットのシミュレーションエンジンを提供しています。

詳細情報:

キーサイト・テクノロジーのPAM-4関連ソリューションについて詳細は、http://www.keysight.co.jp/find/pam4を参照してください。