如何克服PAM4调制的仿真挑战呢？

5G发展需求

随着5G网络的发展，不断扩大的带宽需求要求单位时间内传输更多的逻辑信息，PAM4信号技术以其较高的传输效率和较低的建设成本成为下一代高速信号互连的热门信号传输技术。

PAM是什么

简介

PAM（Pulse Amplitude Modulation）即脉冲幅度调制，是一种用于数字通信的编码技术，可将连续信号转化为离散信号进行传输。

原理

转化过程中，用窄脉冲信号对连续信号进行采样（相当于用连续信号对它的振幅进行调制）后量化编码，实现脉冲振幅调制(PAMx)。根据脉冲信号幅值量化编码的位数x不同，目前常用的有PAM2，3，4等调制方式。

   

PAM1

PAM

调制的类型和应用

PAM2（NRZ不归零）

用0和1两个电压等级表示信号幅度，每个周期可以传输1bit的逻辑信息。

PAM3

用三个电压等级表示信号幅度，每周期传递log2(3)=1.58bit逻辑信息。

PAM4

用两个符号，00、01、10、11四个电压等级表示信号幅度，产生 3 个眼图，每周期传递log2(4)=2bit逻辑信息。

考虑到业务场景对传输速率、误码率、技术难度等的要求，不同的传输协议版本选取了不同的PAM编码方式，如下图所示。随着时代发展的需求变化，数据传输对速率和效率的要求更高，带来了更加严格的技术挑战。

PAM&Protocol

图源：什么是 PAMx （x=2，3，4...）信号技术？| I-PEX

PAM

优势与挑战

A

/ 高传输速率 /

PAM3、PAM4相比于传统的二进制脉冲调制NRZ，由于每个符号可以表示更多的信息，因此可以在相同的带宽内传输更多的数据，具有更高的数据传输速率，迎合当下技术发展需求。

B

/ 低建设成本 /

PAM3、PAM4的信号幅度差异较明显，相较于PAM6及以上具有更好的抗干扰能力，从而在数据传输过程中的准确性上有相对不错的表现。同时建设成本较低，具有很高的性价比。然而，PAM4技术也面临一些挑战。

C

/ 精确的时钟同步 /

由于每个符号代表多个比特位，需要精确的时钟和同步技术来保证正确解调信号。

D

/ 干扰更敏感 /

随着每符号代表的比特位增加，各电平间差异缩小，对信号的质量和噪声较为敏感，解码易出错，需要采取相应的措施来降低噪声和干扰的影响。

面对高速信号干扰敏感和高质量要求的挑战，高精度的仿真工具成为信号传输设计保质保量、降本增效必不可少的抓手。下文将以PAM4信号SerDes传输为例，提供巨霖工具SIDesigner的设计流程演示。

SIDesigner仿真演示

1. 打开SIDesigner，主要使用AMIContainer和S parameter器件搭建如下原理图，导入所需文件，并按照需求，在页签上完成激励源、AMI算法参数、封装、编码、抖动等信息的设置：

2. 通过软件的通道仿真分析，在输出端观测统计眼图波形，也可同步观察计算过程中的信号响应曲线，并且可以通过波形显示器包含的数据后处理功能进行进一步分析（如眼高、眼宽、bathtub、berc等）。

审核编辑：刘清