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互連的熱門信號傳輸技術(shù)。

PAM是什么

簡介

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)信號轉(zhuǎn)化為離散信號進(jìn)行傳輸。

原理

轉(zhuǎn)化過程中，用窄脈沖信號對連續(xù)信號進(jìn)行采樣（相當(dāng)于用連續(xù)信號對它的振幅進(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)電壓等級表示信號幅度，每個(gè)周期可以傳輸1bit的邏輯信息。

PAM3

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

PAM4

用兩個(gè)符號，00、01、10、11四個(gè)電壓等級表示信號幅度，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)場景對傳輸速率、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)傳輸對速率和效率的要求更高，帶來了更加嚴(yán)格的技術(shù)挑戰(zhàn)。

PAM&Protocol

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

PAM

優(yōu)勢與挑戰(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)傳輸過程中的準(zhǔn)確性上有相對不錯(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)符號代表多個(gè)比特位，需要精確的時(shí)鐘和同步技術(shù)來保證正確解調(diào)信號。

D

/ 干擾更敏感 /

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

面對高速信號干擾敏感和高質(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. 通過軟件的通道仿真分析，在輸出端觀測統(tǒng)計(jì)眼圖波形，也可同步觀察計(jì)算過程中的信號響應(yīng)曲線，并且可以通過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