為什么以太網傳輸不使用高階（類似QAM）的調制方式？而是采用PAM4？
為什么行業(yè)需要PAM4？因爲PAM4可以在大約一半的帶寬內有效地將吞吐量翻倍?。?！PAM4使用四個電壓級別每時鐘信號傳輸 2 比特，相比傳統(tǒng)的無歸零 (NRZ) 信號，數(shù)據(jù)速率翻倍。
PAM是什么意思？
PAM（Pulse Amplitude Modulation)脈沖幅度調制信號是下一代數(shù)據(jù)中心做高速信號互連的一種熱門信號傳輸技術，可以廣泛應用于200G/400G接口的電信號或光信號傳輸。脈沖幅度調制是一種在物理層使用的多電平信號方案，允許通過改變電壓脈沖的幅度來每時鐘周期傳輸多個比特。結果是數(shù)據(jù)速率增加。PAM4使用四個電壓級別每時鐘信號傳輸 2 比特，相比傳統(tǒng)的無歸零 (NRZ) 信號，數(shù)據(jù)速率翻倍。
高速接口的路線圖IEEE以太網已經在400G和800G以太網中使用PAM4調制方案。您還可以看到其他技術如計算機串行總線（包括 PCIe 6、7 和 USB 5）將利用脈沖幅度, 內存技術也將加入PAM4 潮流。
數(shù)據(jù)中心網絡交換機的架構
這裏突出顯示的是為數(shù)據(jù)中心互連子系統(tǒng)之間的傳輸而定義的技術標準。我們從左側的交換機 ASIC開始，它按照 CEI-56G 的定義傳輸?shù)胶谄矫妗Ｖ钡剿竭_主機 ASIC，CAUI 標準接管傳輸，也是在 56G PAM4 中。右側是傳輸變?yōu)楣鈱W的地方，也是在 PAM4 中。大多數(shù)傳輸都利用了 PAM-4 的各種速度等級。因此，很明顯，PAM4 已經廣泛部署用于數(shù)據(jù)中心互連。
PAM4的優(yōu)勢是什么？
PAM4 通過每時鐘周期編碼兩位比特，在不需要額外帶寬的情況下將數(shù)據(jù)速率翻倍。多電平信號更具帶寬和光譜效率，在不增加信號傳輸速度 (波特率) 的情況下傳輸最多的數(shù)據(jù)。
PAM4 如何影響信號完整性？
PAM4 信號由于噪聲閾值的降低，對噪聲和失真的敏感度更高。隨著電壓水平的增加，它們之間的閾值 (定義比特) 變得更小。隨著信號速度和信號級別的增加，保持跨噪聲信道的適當信號完整性變得更加重要，需要進一步的均衡和錯誤校正。
推薦白皮書：
信號完整性基礎知識
www.keysight.com.cn/cn/zh/assets/7018-06883/white-papers/5992-4324.pdf
"學習關于從仿真到測量的信號完整性基礎知識，幫助您設計出成本更低、可靠性高的高速數(shù)字設備。"
哪些技術使用 PAM4？
PAM4 目前用于 IEEE 802.3 和 OIF-CEI 以太網電氣和光學數(shù)據(jù)中心網絡標準，以及 PCIe 6.0 用于更快的串行外設通信。它還用于其他技術，如無線基站和車載網絡(汽車以太網)。
PAM4 的未來是什么？
目前，400GE、800GE 和 1.6T 以太網將繼續(xù)使用 PAM4 信號 (112 GBd、224 Gb/s 車道速度)。然而，其他技術使用不同的 PAM-N 級別，包括使用 PAM3 實現(xiàn) 80 Gbps 傳輸?shù)?USB4 版本 2.0。PAM6、PAM8 和 PAM16 被考慮用于未來的數(shù)據(jù)標準，而相干光學使用 QAM (正交幅度調制)，它在兩個維度上調制信號。
為什么行業(yè)需要 PAM-4，而不是NRZ？
NRZ和PAM4的區(qū)別
數(shù)據(jù)中心多年以來一直使用非歸零（NRZ）調制技術。但是，NRZ無法在維持低成本的同時滿足對更快數(shù)據(jù)吞吐量和更長距離通信的需求。網絡標準需要進一步演進以便克服 NRZ 的局限性。新一代標準將使用 PAM4調制，這種PAM調制方式在相同帶寬下能夠提供兩倍以上的吞吐量。根據(jù)香農-哈特利定理，在存在噪聲的情況下，在特定信道帶寬上，理論上無錯誤數(shù)據(jù)的最大數(shù)量是有限的。必須增加信道帶寬或信號電平數(shù)量，以提高數(shù)據(jù)速率或信道容量。非歸零 (NRZ) 和 PAM4是兩種可以實現(xiàn) 400GE 的調制技術。隨著 NRZ設計的速度增加到 28 千兆位/秒 (Gb/s) 以上，傳輸介質中的信道損耗是一個限制因素。建議使用 PAM4 來達到 400GE 速度。
PAM 代表脈沖幅度調制，這里顯示了它與不歸零信號或 NZ 之間的區(qū)別。NRZ信號有兩個級別，表示邏輯“1”或“0”。PAM 有 4 個級別，因此能夠表示 4 種邏輯狀態(tài)。換句話說，每個符號中有 2 位信息。對于 NRZ信號，比特率等于波特率。對于 PAM4信號，比特率等于波特率乘以符號數(shù)。每個符號有 4 種邏輯狀態(tài)，有 2 位信息。因此，PAM4 信號的比特率是波特率乘以 2。對于 56 Gbps 比特率，PAM4信號的波特率為 28 GBd。
如果我們檢查 NRZ 和 PAM4 信號的頻率內容，我們將能夠確定傳輸所需的帶寬量。讓我們舉個例子。對于相同的吞吐量，如果 NRZ 為 32 Gbps，則 PAM4 以 32 Gbps 或 16 GBd（每秒）的速度運行。從頻譜中，我們可以看到 PAM4 的奈奎斯特頻率為 32/4 = 8 GHz，而 NRZ 的奈奎斯特頻率為 32/2 = 16 GHz很明顯，通過使用脈沖幅度調制，它需要的帶寬對于相同的比特率更低。那么為什么行業(yè)需要 PAM4？而言之，它可以實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)吞吐量，而 PAM4 可以在大約一半的帶寬內有效地將吞吐量翻倍。這里的目標是繼續(xù)使用現(xiàn)有的信道技術，無論是我們今天使用的光纖還是印刷電路板，并實現(xiàn)更高的吞吐量。
脈沖幅度調制非常適合支持更高的吞吐量。但這是有代價的。PAM4確實存在較低的信噪比，因此設計更容易受到噪聲的影響。將4個級別打包成2個幅度擺動會影響信噪比，大約 10 dB 的 SNR 裕度。
為了解決這個問題，需要更復雜的發(fā)射器/接收器設計。將4個級別打包成2個幅度擺動會影響信噪比，大約 10 dB 的 SNR裕度。有限的上升時間會產生固有的DDJ，從而關閉單個 PAM4眼圖。要處理較小的眼圖，則需要更復雜的發(fā)射器/接收器技術，因此需要 FEC。時鐘恢復電路現(xiàn)在必須檢測4個不同的級別，而不是2個，這使得設計更加困難。
垂直眼圖開度小 33% 使PAM4 信號對噪聲更敏感，從而導致更高的誤碼率。然而，PAM4 之所以成為可能，是因為前向糾錯 (FEC) 可以幫助鏈接系統(tǒng)實現(xiàn)所需的 BER 誤碼率。
PAM4 與前向糾錯 (FEC) 有什么關系？由于帶寬增加和對噪聲敏感性帶來的高錯誤率，PAM4 系統(tǒng)通常輔以前向糾錯 (FEC) 以保持比特錯誤率 (BER) 在可接受的水平。FEC 向傳輸數(shù)據(jù)添加冗余信息，使接收器能夠檢測并糾正可能發(fā)生的任何錯誤。將 PAM4 與 FEC 結合使用，允許高速數(shù)字系統(tǒng)在保持高帶寬的同時保持 BER在可接受的水平。
FEC什么意思?
前向糾錯碼FEC和信道編碼是在傳輸信道可靠性不高、強噪聲干擾信道中進行數(shù)據(jù)傳輸時，用來控制接收數(shù)據(jù)包誤碼率（丟包、亂碼）的一項技術。
我們的世界充滿了噪聲。噪聲影響一切，包括數(shù)據(jù)傳輸和通信系統(tǒng)，無法擺脫。光通信系統(tǒng)的接收器直接受到噪聲的影響，這使得理解接收到的信息變得更加困難。從技術上講，當波通過光纖傳輸時，噪聲會對光強度產生影響，而在長距離傳輸時，光色散會在信號中產生明顯的缺陷。每當有噪聲或光色散失真的影響時，光脈沖就會退化并失去其作為0或1的意義，接收器將接收到的光脈沖轉換為電壓。當接收器這樣做時噪聲太大，它會錯誤地解釋數(shù)據(jù)，將0讀為1或將1讀為0。FEC前向糾錯在這一點上發(fā)揮作用，因為它減少了噪聲對光傳輸系統(tǒng)傳輸質量的影響。通過在傳輸之前將開銷信息添加到比特流中，該方法能夠檢測和糾正比特流中可能存在的部分錯誤。數(shù)據(jù)塊受專門函數(shù)的約束，這些函數(shù)的輸出是奇偶校驗位的生成。開銷由冗余位組成，其中還包含奇偶校驗位。之后，將初始數(shù)據(jù)塊和這些新數(shù)據(jù)拼接在一起，產生FEC碼字。之后，這個FEC碼字沿著傳輸線發(fā)送。需要在接收端的設備上配置相同的FEC模式，以便接收端的FEC解碼器機制知道對FEC碼字應用什么樣的功能。這允許接收器FEC解碼器機制選擇功能來重新生成數(shù)據(jù)并以高精度去除FEC開銷。結果，產生了初始數(shù)據(jù)比特流，然后將其發(fā)送到更高的網絡層。前向糾錯 (FEC) 或信道編碼是可以顯著減少這些數(shù)據(jù)傳輸錯誤的技術。前向糾錯的基本原理是添加冗余比特，使解碼器能夠確定來自發(fā)射機的真實消息。FEC技術可以應用于數(shù)字比特流，或者在對數(shù)字調制的載波進行解調的過程中使用。許多 FEC編碼器可以生成比特誤碼率 (BER) 信號，作為反饋信息對模擬接收電子設備進行微調。簡言之，發(fā)射機會對消息進行編碼，并且使用糾錯碼 (ECC) 添加附加比特（我們稱之為冗余）。這種冗余使接收機能夠檢測并糾正消息中任何地方可能出現(xiàn)的有限數(shù)量的 誤碼。更強的代碼需要更多的冗余和系統(tǒng)帶寬，以便降低有效比特率，同時提高接收的有效信噪比。
需要更多PAM4信息，請查閲資料：
FEC前向糾錯原理
利用某種算法將冗余比特添加到所發(fā)送的信息中，從而實現(xiàn)前向糾錯。冗余比特可以是許多原始比特的復合函數(shù)。FEC 的簡單示例是將每個數(shù)據(jù)比特發(fā)送三次。這被稱為 (3, 1) 重復代碼，如下面的圖 1 所示。接收機會收到八個版本的 3 位代碼的輸出。
三個采樣中任何一個的誤碼都可以通過叫做“多數(shù)投票”的功能來糾正。上面的這種三重模塊冗余的 方法得到了廣泛使用，但它是一種效率稍低的 FEC形式。有效的FEC編碼通常檢查接收的最后幾十或幾百個比特，然后確定如何解碼少量比特（通常以 2 到 8 比特的組合為單位）。
PAM4測量和應用
在詳細介紹特定的 PAM4測量之前，我想指出需要定義進行這些測量的測試設備的頻率響應。
如今，大多數(shù)標準都包括測試設備所需的頻率響應。原因是測試設備的不同頻率響應會影響測量眼圖的形狀。示波器等測試設備通常具有兩種不同的頻率響應：貝塞爾湯姆遜 (Bessel Thomson) 或磚墻。貝塞爾湯姆遜 (Bessel Thomson) 頻率響應的特點是 4dB/十倍頻程的平緩下降，而磚墻頻率響應的特點是響應在 -3dB 點急劇下降。
右側的眼圖顯示了貝塞爾湯姆遜 (Bessel Thomson) 或磚墻頻率響應的影響。使用具有貝塞爾湯姆遜 (Bessel Thomson) 和磚墻頻率響應的測試設備獲取的眼圖。您可以看到眼圖形狀的明顯差異。這就是為什么當今大多數(shù)標準都包括測試設備的頻率響應，以便在測量中提供更高的一致性。
盡管 PAM4 以一半的帶寬將吞吐量翻倍，但信道損耗仍然很大，當走線長度為幾英寸時，情況更是如此。因此，發(fā)射器和接收器仍然需要一定程度的信號調節(jié)。
發(fā)射器通常在信號進入信道之前在其輸出端對信號進行去加重。如果我們查看信道末端信號的眼圖，通常會觀察到閉眼。接收器將在信號鎖定之前應用均衡以進一步打開眼圖。讓我們看看 PAM4 所需的一些新測量。
通常，發(fā)射機中非線性失真的可能來源是 1) DAC 位加權誤差和 2) 線性階段的增益壓縮/擴展。這些非線性或幅度壓縮會改變不同過渡眼的眼高，從而由于較低過渡的信噪比較低而導致線性誤差。
例如，右下角的眼圖說明了眼圖張開不對稱的情況。左側的第一幅圖顯示較小的中間眼圖，右側的眼圖顯示較小的頂部眼圖。如果判決閾值電壓電平如虛線紅線所示，那么由于線性誤差，您會預期出現(xiàn)誤差。用于計算眼線性的 OIF/CEI 標準采用最小眼幅度與最大眼幅度之比。對于 IEEE，計算需要信號中間的電壓電平以及可能電平的單個電壓。這兩項測試都將在 PRBS13Q 模式信號上執(zhí)行。
IEEE 和 OIF-CEI 都引入了一項概念，即用一種將發(fā)射器確定的實際平均脈沖響應與提取的線性模型進行比較的技術來取代許多歷史性的可補償符號間干擾 (ISI) 抖動分析方法。該技術使用線性擬合脈沖峰值，并利用提取的脈沖響應來執(zhí)行信噪比和失真比 (SNDR)。
SNDR 是理想信號與測量信號在指定次數(shù)的測量中的差異。
測量在 TX 輸出端執(zhí)行，所有通道均已啟用，并且所有通道均使用相同的均衡器設置。任何未使用的通道都需要傳輸 PRBS31Q。對于被測通道，使用 PRBS13Q 模式進行傳輸。獲取信號并將其導入數(shù)學程序以計算線性擬合脈沖響應 p(k) 并獲取 Pmax 值。然后計算線性擬合誤差波形 e(k) 以從其標準偏差中獲得 SigmaE。然后測量與平均電壓的 RMS 偏差以獲得 SigmaN。使用之前計算出的所有值，使用此處顯示的公式來計算 SNDR。
有不同的 TX 架構用于生成 PAM4信號。如果您擁有如圖所示的架構，其中有兩個由兩個時鐘緩沖器生成的 NRZ模式，則可能在不同的邊緣上出現(xiàn)不同的不相關抖動。
因此，與 NRZ信號相比，J3/J4 和奇偶抖動的測量方式不同。
對于 J3/J4 抖動，我們在 PRBS13Q 模式的 12 個特定邊緣上測量 RJ/PJ，組合這些邊緣并報告 J3u/J4u 抖動的結果。
對于奇偶抖動，我們使用相同的 PRBS13Q 模式并報告這 12 個邊緣中每個邊緣的最大奇偶抖動。
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為什么行業(yè)需要PAM4？因爲PAM4可以在大約一半的帶寬內有效地將吞吐量翻倍?。?！PAM4使用四個電壓級別每時鐘信號傳輸 2 比特，相比傳統(tǒng)的無歸零 (NRZ) 信號，數(shù)據(jù)速率翻倍。
PAM是什么意思？
PAM（Pulse Amplitude Modulation)脈沖幅度調制信號是下一代數(shù)據(jù)中心做高速信號互連的一種熱門信號傳輸技術，可以廣泛應用于200G/400G接口的電信號或光信號傳輸。脈沖幅度調制是一種在物理層使用的多電平信號方案，允許通過改變電壓脈沖的幅度來每時鐘周期傳輸多個比特。結果是數(shù)據(jù)速率增加。PAM4使用四個電壓級別每時鐘信號傳輸 2 比特，相比傳統(tǒng)的無歸零 (NRZ) 信號，數(shù)據(jù)速率翻倍。
高速接口的路線圖IEEE以太網已經在400G和800G以太網中使用PAM4調制方案。您還可以看到其他技術如計算機串行總線（包括 PCIe 6、7 和 USB 5）將利用脈沖幅度, 內存技術也將加入PAM4 潮流。
數(shù)據(jù)中心網絡交換機的架構
這裏突出顯示的是為數(shù)據(jù)中心互連子系統(tǒng)之間的傳輸而定義的技術標準。我們從左側的交換機 ASIC開始，它按照 CEI-56G 的定義傳輸?shù)胶谄矫妗Ｖ钡剿竭_主機 ASIC，CAUI 標準接管傳輸，也是在 56G PAM4 中。右側是傳輸變?yōu)楣鈱W的地方，也是在 PAM4 中。大多數(shù)傳輸都利用了 PAM-4 的各種速度等級。因此，很明顯，PAM4 已經廣泛部署用于數(shù)據(jù)中心互連。
PAM4的優(yōu)勢是什么？
PAM4 通過每時鐘周期編碼兩位比特，在不需要額外帶寬的情況下將數(shù)據(jù)速率翻倍。多電平信號更具帶寬和光譜效率，在不增加信號傳輸速度 (波特率) 的情況下傳輸最多的數(shù)據(jù)。
PAM4 如何影響信號完整性？
PAM4 信號由于噪聲閾值的降低，對噪聲和失真的敏感度更高。隨著電壓水平的增加，它們之間的閾值 (定義比特) 變得更小。隨著信號速度和信號級別的增加，保持跨噪聲信道的適當信號完整性變得更加重要，需要進一步的均衡和錯誤校正。
推薦白皮書：
信號完整性基礎知識
www.keysight.com.cn/cn/zh/assets/7018-06883/white-papers/5992-4324.pdf
"學習關于從仿真到測量的信號完整性基礎知識，幫助您設計出成本更低、可靠性高的高速數(shù)字設備。"
哪些技術使用 PAM4？
PAM4 目前用于 IEEE 802.3 和 OIF-CEI 以太網電氣和光學數(shù)據(jù)中心網絡標準，以及 PCIe 6.0 用于更快的串行外設通信。它還用于其他技術，如無線基站和車載網絡(汽車以太網)。
PAM4 的未來是什么？
目前，400GE、800GE 和 1.6T 以太網將繼續(xù)使用 PAM4 信號 (112 GBd、224 Gb/s 車道速度)。然而，其他技術使用不同的 PAM-N 級別，包括使用 PAM3 實現(xiàn) 80 Gbps 傳輸?shù)?USB4 版本 2.0。PAM6、PAM8 和 PAM16 被考慮用于未來的數(shù)據(jù)標準，而相干光學使用 QAM (正交幅度調制)，它在兩個維度上調制信號。
為什么行業(yè)需要 PAM-4，而不是NRZ？
NRZ和PAM4的區(qū)別
數(shù)據(jù)中心多年以來一直使用非歸零（NRZ）調制技術。但是，NRZ無法在維持低成本的同時滿足對更快數(shù)據(jù)吞吐量和更長距離通信的需求。網絡標準需要進一步演進以便克服 NRZ 的局限性。新一代標準將使用 PAM4調制，這種PAM調制方式在相同帶寬下能夠提供兩倍以上的吞吐量。根據(jù)香農-哈特利定理，在存在噪聲的情況下，在特定信道帶寬上，理論上無錯誤數(shù)據(jù)的最大數(shù)量是有限的。必須增加信道帶寬或信號電平數(shù)量，以提高數(shù)據(jù)速率或信道容量。非歸零 (NRZ) 和 PAM4是兩種可以實現(xiàn) 400GE 的調制技術。隨著 NRZ設計的速度增加到 28 千兆位/秒 (Gb/s) 以上，傳輸介質中的信道損耗是一個限制因素。建議使用 PAM4 來達到 400GE 速度。
PAM 代表脈沖幅度調制，這里顯示了它與不歸零信號或 NZ 之間的區(qū)別。NRZ信號有兩個級別，表示邏輯“1”或“0”。PAM 有 4 個級別，因此能夠表示 4 種邏輯狀態(tài)。換句話說，每個符號中有 2 位信息。對于 NRZ信號，比特率等于波特率。對于 PAM4信號，比特率等于波特率乘以符號數(shù)。每個符號有 4 種邏輯狀態(tài)，有 2 位信息。因此，PAM4 信號的比特率是波特率乘以 2。對于 56 Gbps 比特率，PAM4信號的波特率為 28 GBd。
如果我們檢查 NRZ 和 PAM4 信號的頻率內容，我們將能夠確定傳輸所需的帶寬量。讓我們舉個例子。對于相同的吞吐量，如果 NRZ 為 32 Gbps，則 PAM4 以 32 Gbps 或 16 GBd（每秒）的速度運行。從頻譜中，我們可以看到 PAM4 的奈奎斯特頻率為 32/4 = 8 GHz，而 NRZ 的奈奎斯特頻率為 32/2 = 16 GHz很明顯，通過使用脈沖幅度調制，它需要的帶寬對于相同的比特率更低。那么為什么行業(yè)需要 PAM4？而言之，它可以實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)吞吐量，而 PAM4 可以在大約一半的帶寬內有效地將吞吐量翻倍。這里的目標是繼續(xù)使用現(xiàn)有的信道技術，無論是我們今天使用的光纖還是印刷電路板，并實現(xiàn)更高的吞吐量。
脈沖幅度調制非常適合支持更高的吞吐量。但這是有代價的。PAM4確實存在較低的信噪比，因此設計更容易受到噪聲的影響。將4個級別打包成2個幅度擺動會影響信噪比，大約 10 dB 的 SNR 裕度。
為了解決這個問題，需要更復雜的發(fā)射器/接收器設計。將4個級別打包成2個幅度擺動會影響信噪比，大約 10 dB 的 SNR裕度。有限的上升時間會產生固有的DDJ，從而關閉單個 PAM4眼圖。要處理較小的眼圖，則需要更復雜的發(fā)射器/接收器技術，因此需要 FEC。時鐘恢復電路現(xiàn)在必須檢測4個不同的級別，而不是2個，這使得設計更加困難。
垂直眼圖開度小 33% 使PAM4 信號對噪聲更敏感，從而導致更高的誤碼率。然而，PAM4 之所以成為可能，是因為前向糾錯 (FEC) 可以幫助鏈接系統(tǒng)實現(xiàn)所需的 BER 誤碼率。
PAM4 與前向糾錯 (FEC) 有什么關系？由于帶寬增加和對噪聲敏感性帶來的高錯誤率，PAM4 系統(tǒng)通常輔以前向糾錯 (FEC) 以保持比特錯誤率 (BER) 在可接受的水平。FEC 向傳輸數(shù)據(jù)添加冗余信息，使接收器能夠檢測并糾正可能發(fā)生的任何錯誤。將 PAM4 與 FEC 結合使用，允許高速數(shù)字系統(tǒng)在保持高帶寬的同時保持 BER在可接受的水平。
FEC什么意思?
前向糾錯碼FEC和信道編碼是在傳輸信道可靠性不高、強噪聲干擾信道中進行數(shù)據(jù)傳輸時，用來控制接收數(shù)據(jù)包誤碼率（丟包、亂碼）的一項技術。
我們的世界充滿了噪聲。噪聲影響一切，包括數(shù)據(jù)傳輸和通信系統(tǒng)，無法擺脫。光通信系統(tǒng)的接收器直接受到噪聲的影響，這使得理解接收到的信息變得更加困難。從技術上講，當波通過光纖傳輸時，噪聲會對光強度產生影響，而在長距離傳輸時，光色散會在信號中產生明顯的缺陷。每當有噪聲或光色散失真的影響時，光脈沖就會退化并失去其作為0或1的意義，接收器將接收到的光脈沖轉換為電壓。當接收器這樣做時噪聲太大，它會錯誤地解釋數(shù)據(jù)，將0讀為1或將1讀為0。FEC前向糾錯在這一點上發(fā)揮作用，因為它減少了噪聲對光傳輸系統(tǒng)傳輸質量的影響。通過在傳輸之前將開銷信息添加到比特流中，該方法能夠檢測和糾正比特流中可能存在的部分錯誤。數(shù)據(jù)塊受專門函數(shù)的約束，這些函數(shù)的輸出是奇偶校驗位的生成。開銷由冗余位組成，其中還包含奇偶校驗位。之后，將初始數(shù)據(jù)塊和這些新數(shù)據(jù)拼接在一起，產生FEC碼字。之后，這個FEC碼字沿著傳輸線發(fā)送。需要在接收端的設備上配置相同的FEC模式，以便接收端的FEC解碼器機制知道對FEC碼字應用什么樣的功能。這允許接收器FEC解碼器機制選擇功能來重新生成數(shù)據(jù)并以高精度去除FEC開銷。結果，產生了初始數(shù)據(jù)比特流，然后將其發(fā)送到更高的網絡層。前向糾錯 (FEC) 或信道編碼是可以顯著減少這些數(shù)據(jù)傳輸錯誤的技術。前向糾錯的基本原理是添加冗余比特，使解碼器能夠確定來自發(fā)射機的真實消息。FEC技術可以應用于數(shù)字比特流，或者在對數(shù)字調制的載波進行解調的過程中使用。許多 FEC編碼器可以生成比特誤碼率 (BER) 信號，作為反饋信息對模擬接收電子設備進行微調。簡言之，發(fā)射機會對消息進行編碼，并且使用糾錯碼 (ECC) 添加附加比特（我們稱之為冗余）。這種冗余使接收機能夠檢測并糾正消息中任何地方可能出現(xiàn)的有限數(shù)量的 誤碼。更強的代碼需要更多的冗余和系統(tǒng)帶寬，以便降低有效比特率，同時提高接收的有效信噪比。
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FEC前向糾錯原理
利用某種算法將冗余比特添加到所發(fā)送的信息中，從而實現(xiàn)前向糾錯。冗余比特可以是許多原始比特的復合函數(shù)。FEC 的簡單示例是將每個數(shù)據(jù)比特發(fā)送三次。這被稱為 (3, 1) 重復代碼，如下面的圖 1 所示。接收機會收到八個版本的 3 位代碼的輸出。
三個采樣中任何一個的誤碼都可以通過叫做“多數(shù)投票”的功能來糾正。上面的這種三重模塊冗余的 方法得到了廣泛使用，但它是一種效率稍低的 FEC形式。有效的FEC編碼通常檢查接收的最后幾十或幾百個比特，然后確定如何解碼少量比特（通常以 2 到 8 比特的組合為單位）。
PAM4測量和應用
在詳細介紹特定的 PAM4測量之前，我想指出需要定義進行這些測量的測試設備的頻率響應。
如今，大多數(shù)標準都包括測試設備所需的頻率響應。原因是測試設備的不同頻率響應會影響測量眼圖的形狀。示波器等測試設備通常具有兩種不同的頻率響應：貝塞爾湯姆遜 (Bessel Thomson) 或磚墻。貝塞爾湯姆遜 (Bessel Thomson) 頻率響應的特點是 4dB/十倍頻程的平緩下降，而磚墻頻率響應的特點是響應在 -3dB 點急劇下降。
右側的眼圖顯示了貝塞爾湯姆遜 (Bessel Thomson) 或磚墻頻率響應的影響。使用具有貝塞爾湯姆遜 (Bessel Thomson) 和磚墻頻率響應的測試設備獲取的眼圖。您可以看到眼圖形狀的明顯差異。這就是為什么當今大多數(shù)標準都包括測試設備的頻率響應，以便在測量中提供更高的一致性。
盡管 PAM4 以一半的帶寬將吞吐量翻倍，但信道損耗仍然很大，當走線長度為幾英寸時，情況更是如此。因此，發(fā)射器和接收器仍然需要一定程度的信號調節(jié)。
發(fā)射器通常在信號進入信道之前在其輸出端對信號進行去加重。如果我們查看信道末端信號的眼圖，通常會觀察到閉眼。接收器將在信號鎖定之前應用均衡以進一步打開眼圖。讓我們看看 PAM4 所需的一些新測量。
通常，發(fā)射機中非線性失真的可能來源是 1) DAC 位加權誤差和 2) 線性階段的增益壓縮/擴展。這些非線性或幅度壓縮會改變不同過渡眼的眼高，從而由于較低過渡的信噪比較低而導致線性誤差。
例如，右下角的眼圖說明了眼圖張開不對稱的情況。左側的第一幅圖顯示較小的中間眼圖，右側的眼圖顯示較小的頂部眼圖。如果判決閾值電壓電平如虛線紅線所示，那么由于線性誤差，您會預期出現(xiàn)誤差。用于計算眼線性的 OIF/CEI 標準采用最小眼幅度與最大眼幅度之比。對于 IEEE，計算需要信號中間的電壓電平以及可能電平的單個電壓。這兩項測試都將在 PRBS13Q 模式信號上執(zhí)行。
IEEE 和 OIF-CEI 都引入了一項概念，即用一種將發(fā)射器確定的實際平均脈沖響應與提取的線性模型進行比較的技術來取代許多歷史性的可補償符號間干擾 (ISI) 抖動分析方法。該技術使用線性擬合脈沖峰值，并利用提取的脈沖響應來執(zhí)行信噪比和失真比 (SNDR)。
SNDR 是理想信號與測量信號在指定次數(shù)的測量中的差異。
測量在 TX 輸出端執(zhí)行，所有通道均已啟用，并且所有通道均使用相同的均衡器設置。任何未使用的通道都需要傳輸 PRBS31Q。對于被測通道，使用 PRBS13Q 模式進行傳輸。獲取信號并將其導入數(shù)學程序以計算線性擬合脈沖響應 p(k) 并獲取 Pmax 值。然后計算線性擬合誤差波形 e(k) 以從其標準偏差中獲得 SigmaE。然后測量與平均電壓的 RMS 偏差以獲得 SigmaN。使用之前計算出的所有值，使用此處顯示的公式來計算 SNDR。
有不同的 TX 架構用于生成 PAM4信號。如果您擁有如圖所示的架構，其中有兩個由兩個時鐘緩沖器生成的 NRZ模式，則可能在不同的邊緣上出現(xiàn)不同的不相關抖動。
因此，與 NRZ信號相比，J3/J4 和奇偶抖動的測量方式不同。
對于 J3/J4 抖動，我們在 PRBS13Q 模式的 12 個特定邊緣上測量 RJ/PJ，組合這些邊緣并報告 J3u/J4u 抖動的結果。
對于奇偶抖動，我們使用相同的 PRBS13Q 模式并報告這 12 個邊緣中每個邊緣的最大奇偶抖動。
原文地址：(28 封私信 / 99+ 條消息) 為什么以太網傳輸不使用高階（類似QAM）的調制方式？而是采用PAM4？ - 知乎 (zhihu.com)
