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펄스 진폭 변조(PAM)
4레벨 PAM(PAM4) 멀티레벨 시그널링은 기존의 2상태 NRZ(Non-Return-To-Zero) 변조에서 진화한 기술입니다. PAM4는 저하된 신호 대 잡음비(SNR)를 감수하면서 링크 대역폭에 대한 데이터 전송 속도를 효과적으로 두 배로 높입니다. PAM4는 400GE, 800GE, 1.6T 이더넷뿐만 아니라 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 통신에서 사용되는 다중 레벨 신호 방식이며, 전압 임펄스의 진폭을 변화시켜 클록 사이클당 여러 비트를 전송할 수 있습니다. 그 결과 데이터 전송률이 증가합니다. PAM4는 4가지 전압 레벨을 사용하여 클록 신호당 2비트를 전송함으로써 기존의 비제로 복귀(NRZ) 신호 방식에 비해 데이터 전송률을 두 배로 높입니다.
PAM4는 채널에 추가 대역폭을 요구하지 않고 클록 사이클당 2비트를 인코딩하여 데이터 전송률을 두 배로 높입니다. 다중 레벨 신호 방식은 대역폭 및 스펙트럼 효율이 높아 신호 전송 속도(보드 레이트)를 높이지 않고도 최대한의 데이터를 얻을 수 있습니다.
PAM4 신호는 노이즈 임계값이 감소하여 노이즈 및 왜곡에 더 민감합니다. 전압 레벨이 증가함에 따라 그 사이의 임계값(비트를 정의하는)이 작아집니다. 신호 속도와 신호 레벨이 증가함에 따라 노이즈가 많은 채널에서 적절한 신호 무결성을 유지하는 것이 더욱 중요해지며, 이는 추가적인 등화 및 오류 수정이 필요하게 만듭니다.
PAM4는 현재 IEEE 802.3 및 OIF-CEI 이더넷 전기 및 광 데이터 센터 네트워킹 표준과 더 빠른 직렬 주변 통신을 위한 PCIe 6.0에 사용됩니다. 또한 무선 기지국 및 차량 내 네트워크(오토모티브 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.
대역폭 증가 및 노이즈에 대한 민감도로 인해 발생하는 높은 오류율 때문에 PAM4 시스템은 종종 순방향 오류 정정(FEC)으로 보완되어 비트 오류율(BER)을 허용 가능한 수준으로 유지합니다. FEC는 전송된 데이터에 중복 정보를 추가하여 수신기가 발생할 수 있는 모든 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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