PAM4 テクノロジーの概要

PAM4技術を理解する前に、変調技術とは何でしょうか?変調技術は、ベースバンド信号（生の電気信号）を送信信号に変換する技術です。通信効率を確保し、長距離信号伝送の問題を解決するには、信号スペクトルを変調して高周波チャネルに転送して伝送する必要があります。

PAM4 は、4 次パルス振幅変調 (PAM) 変調技術です。

PAM 信号は、NRZ (Non Return to Zero) に次いで普及している信号伝送技術です。

NRZ 信号は、ハイとローの 2 つの信号レベルを使用してデジタル論理信号の 1 と 0 を表し、クロック サイクルごとに 1 ビットの論理情報を送信できます。

PAM4 信号は信号伝送に 4 つの異なる信号レベルを使用し、各クロック サイクルで 2 ビットの論理情報、つまり 00、01、10、11 を伝送できます。
したがって、同じボーレート条件下では、PAM4 信号のビット レートは NRZ 信号の 2 倍となり、伝送効率が 2 倍になり、効果的にコストが削減されます。

PAM4 テクノロジーは、高速信号相互接続の分野で広く使用されています。現在、データセンター用のPAM4変調技術に基づく400G光トランシーバモジュールと、5G相互接続ネットワーク用のPAM4変調技術に基づく50G光トランシーバモジュールがあります。

PAM4 変調に基づく 400G DML 光トランシーバ モジュールの実装プロセスは次のとおりです。ユニット信号を送信する際、受信した 16 チャネルの 25G NRZ 電気信号が電気インターフェース ユニットから入力され、DSP プロセッサによって前処理され、PAM4 変調され、 8 チャネルの 25G PAM4 電気信号を出力し、ドライバー チップにロードされます。高速電気信号は、8チャネルのレーザーによって8チャネルの50Gbps高速光信号に変換され、波長分割多重化器によって結合され、1チャネルの400G高速光信号出力に合成されます。ユニット信号を受信する場合、受信した1チャンネル400Gの高速光信号は光インターフェースユニットを介して入力され、分波器を介して8チャンネル50Gbpsの高速光信号に変換され、光受信器で受信され、電気信号に変換されます。信号。 DSP 処理チップによるクロック回復、増幅、等化、および PAM4 復調の後、電気信号は 16 チャネルの 25G NRZ 電気信号に変換されます。

PAM4変調技術を400Gb/s光モジュールに適用。 PAM4 変調に基づく 400Gb/s 光モジュールは、NRZ と比較して高次の変調技術を使用するため、送信側で必要なレーザーの数を減らし、それに応じて受信側で必要な受信機の数も減らすことができます。 PAM4 変調により、光モジュール内の光コンポーネントの数が減り、組み立てコストの削減、消費電力の削減、パッケージ サイズの縮小などの利点がもたらされます。

5G 伝送およびバックホール ネットワークでは 50Gbit/s の光モジュールに対する需要があり、低コストで高帯域幅の要件を達成するために、25G 光デバイスをベースにし、PAM4 パルス振幅変調形式で補完されたソリューションが採用されています。

PAM-4 信号を説明するときは、ボー レートとビット レートの違いに注意することが重要です。従来の NRZ 信号の場合、1 つのシンボルが 1 ビットのデータを送信するため、ビット レートとボー レートは同じです。たとえば、100G イーサネットでは、送信に 4 つの 25.78125GBaud 信号を使用し、各信号のビット レートも 25.78125Gbps で、4 つの信号で 100Gbps の信号送信を実現します。 PAM-4信号の場合、1シンボルで2ビットのデータを送信するため、送信できるビットレートはボーレートの2倍になります。たとえば、200G イーサネットでの伝送に 26.5625GBaud 信号の 4 チャネルを使用すると、各チャネルのビット レートは 53.125Gbps となり、4 チャネルの信号で 200Gbps の信号伝送を実現できます。 400G イーサネットの場合、8 チャネルの 26.5625GBaud 信号で実現できます。