PAM4テクノロジーの紹介

PAM4テクノロジーを理解する前に、変調技術とは何ですか？変調技術は、ベースバンド信号（生の電気信号）を伝送信号に変換する手法です。コミュニケーションの有効性を確保し、長距離信号伝送の問題を克服するためには、伝送のための変調を介して信号スペクトルを高周波チャネルに伝達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後の一般的な信号伝送テクノロジー（ゼロへの復帰）です。

NRZ信号は、デジタルロジック信号の1と0を表すために、高と低い2つの信号レベルを使用し、クロックサイクルごとに1ビットのロジック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は2ビットのロジック情報、つまり00、01、10、および11を送信できます。
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倍の2倍であり、伝送効率を2倍にし、コストを効果的に削減します。

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、データセンターのPAM4変調技術に基づいた400G光トランシーバーモジュールと、5G相互接続ネットワークのPAM4変調技術に基づく50G光学トランシーバーモジュールがあります。

PAM4変調に基づいた400G DML光トランシーバー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場合、受信した25g NRZ電気信号の16チャネルは、DSPプロセッサ、PAM4変調、および25G PAM4電気の出力を使用したDSPプロセッサ、PAM4変調、および出力された電気信号の出力8チャネルによって前処理されます。高速電気信号は、8チャネルのレーザーを介して50gbps高速光信号の8チャネルに変換され、波長分割マルチプレクサで組み合わされ、400gの高速光信号出力の1チャネルに合成されます。受信ユニット信号の場合、受信した1チャンネル400gの高速光信号は、光界面ユニットを介して入力され、8チャンネル50Gbps高速光信号に変換され、光学受信機が受信し、電気信号に変換されます。 DSP処理チップによるクロック回復、増幅、均等化、およびPAM4復調後、電気信号は25G NRZ電気信号の16チャネルに変換されます。

PAM4変調技術を400GB/s光学モジュールに適用します。 PAM4変調に基づく400GB/s光学モジュールは、送信端で必要なレーザーの数を減らし、NRZと比較して高次変調技術を使用するため、受信端で必要な受信機の数を減らすことができます。 PAM4変調により、光モジュールの光学成分の数が減少し、アセンブリコストの削減、消費電力の削減、パッケージングのサイズが小さいなどの利点があります。

5Gトランスミッションとバックホールネットワークには50Gbit/s光学モジュールが需要があり、25G光学デバイスに基づいてPAM4パルス振幅変調形式を補完するソリューションが採用され、低コストおよび高い帯域幅の要件が得られます。

PAM-4信号を説明する場合、ボーレートとビットレートの違いに注意を払うことが重要です。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、伝送に4つの25.78125GBAUD信号を使用して100Gイーサネットでは、各信号のビットレートも25.78125Gbpsであり、4つの信号は100Gbps信号伝送を実現します。 PAM-4信号の場合、1つのシンボルが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倍です。たとえば、200gイーサネットの送信用の26.5625GBAUD信号の4つのチャネルを使用して、各チャネルのビットレートは53.125Gbpsであり、4つのチャネルの信号は200Gbps信号伝送を実現できます。 400gイーサネットの場合、26.5625GBAUD信号の8チャネルで達成できます。