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펄스 진폭 변조(PAM)
4레벨 PAM(PAM4) 다중 레벨 신호는 기존의 2상 NRZ(Non-Return-to-Zero) 변조 방식에서 진화한 형태입니다. PAM4는 신호 대 잡음비(SNR) 감소를 대가로 링크 대역폭에 대한 데이터 전송 속도를 효과적으로 두 배로 늘립니다. PAM4는 400GE, 800GE, 1.6T 이더넷은 물론 PCIe 6.0® 및 기타 직렬 데이터 표준에 사용됩니다.
PAM4 설계 및 시뮬레이션
지터, 노이즈, 채널 손실 및 심볼 간 간섭(ISI)과 같은 기존의 신호 손상은 PAM4 설계에서 다르게 나타납니다. 프로토타이핑 전에 최신 데이터 표준의 복잡한 사양을 이해하고 디바이스 모델 및 레퍼런스 채널을 사용하여 설계를 시뮬레이션하여 성능과 표준 준수 여부를 분석해야 합니다. 키사이트는 상당한 설계 시간을 절약하고 예상치 못한 손상의 영향을 최소화하는 데 도움을 드릴 수 있습니다.
PAM4 송신기 및 수신기 테스트
PAM4 설계는 4개의 신호 레벨이 2개의 진폭 스윙에 압축되기 때문에 NRZ 설계보다 노이즈에 훨씬 더 취약합니다. PAM4 송신기 디바이스를 특성화하려면 신호 대 노이즈 및 왜곡 비율(SNDR) 및 출력 지터와 같은 새로운 송신기(Tx) 테스트 측정을 수행해야 합니다. 순방향 오류 수정(FEC)은 PAM4 링크의 채널 오류를 수정하는 데 사용되며 PAM4 수신기(Rx) 테스트에서 고려되어야 합니다. 키사이트는 고객 디바이스가 최신 산업 표준을 준수하도록 이러한 새로운 PAM4 물리 계층 테스트 과제를 해결하는 데 도움을 드릴 수 있습니다.
PAM4 채널 특성화
고속 PAM4 신호의 이러한 더 빠른 상승 시간은 임피던스 불연속 지점에서 더 큰 반사를 생성하고 채널 끝에서 신호 품질을 저하시킵니다. 결과적으로 PAM4 디바이스의 성능을 테스트할 때 인쇄 회로 기판 트레이스, 커넥터, 케이블 및 집적 회로(IC) 패키지와 같은 물리 계층 구성 요소로 인한 신호 저하를 고려해야 합니다. 키사이트는 800G, 1.6T 및 PCIe 6.0 디바이스의 신호 무결성을 보장하기 위해 PAM4 채널 효과를 특성화하는 데 도움을 드릴 수 있습니다.
추가 자료
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자주 묻는 질문 - PAM4
펄스 진폭 변조는 물리 계층의 디지털 통신에 사용되는 다중 레벨 신호 방식으로, 전압 임펄스의 진폭을 변화시켜 클록 사이클당 여러 비트를 전송할 수 있습니다. 그 결과 데이터 전송 속도가 증가합니다. PAM4는 4가지 전압 레벨을 사용하여 클록 신호당 2비트를 전송함으로써 기존의 NRZ(Non-Return to Zero) 신호 방식에 비해 데이터 전송 속도를 두 배로 늘립니다.
PAM4는 채널에 추가 대역폭을 요구하지 않고 클록 사이클당 2비트를 인코딩하여 데이터 속도를 두 배로 늘립니다. 다중 레벨 신호는 대역폭 및 스펙트럼 효율성이 더 높아 신호 전송 속도(보드 속도)를 높이지 않고도 최대한의 데이터를 얻을 수 있습니다.
PAM4 신호는 노이즈 임계값이 감소하기 때문에 노이즈 및 왜곡에 더 민감합니다. 전압 레벨이 증가함에 따라 비트를 정의하는 임계값 사이의 간격이 작아집니다. 신호 속도와 신호 레벨이 증가함에 따라 노이즈가 많은 채널에서 적절한 신호 무결성을 유지하는 것이 더욱 중요해지며, 추가적인 이퀄라이제이션 및 오류 수정이 필요합니다.
PAM4는 현재 IEEE 802.3 및 OIF-CEI 이더넷 전기 및 광 데이터 센터 네트워킹 표준에 사용되고 있으며, 더 빠른 직렬 주변 통신을 위한 PCIe 6.0에도 사용됩니다. 또한 무선 기지국 및 차량 내 네트워크(자동차 이더넷)와 같은 다른 기술에도 사용됩니다.
현재 400GE, 800GE 및 1.6T 이더넷은 PAM4 신호(112GBd, 224Gb/s 레인 속도)를 계속 사용할 것입니다. 그러나 USB4 버전 2.0을 포함한 다른 기술은 80Gbps 전송을 달성하기 위해 PAM3를 사용하는 등 다른 PAM-N 레벨을 사용합니다. PAM6, PAM8 및 PAM16은 미래 데이터 표준에 고려되고 있으며, 코히어런트 광학은 신호를 2차원으로 변조하는 QAM(직교 진폭 변조)을 사용합니다.
증가된 대역폭과 노이즈에 대한 민감도로 인해 발생하는 높은 오류율 때문에 PAM4 시스템은 비트 오류율(BER)을 허용 가능한 수준으로 유지하기 위해 FEC(Forward Error Correction)로 보완되는 경우가 많습니다. FEC는 전송된 데이터에 중복 정보를 추가하여 수신기가 발생할 수 있는 오류를 감지하고 수정할 수 있도록 합니다. PAM4와 FEC를 결합하면 고속 디지털 시스템이 높은 대역폭을 유지하면서 BER을 허용 가능한 수준으로 유지할 수 있습니다.
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