高速传输中的PAM3编码及仿真验证

一、PAM3的基本原理

PAM3（3-Level Pulse Amplitude Modulation，三级脉冲幅度调制）是一种多电平调制技术，通过三个不同的信号电平（例如+1、0、-1）传输数据。每个符号周期可携带约1.5比特信息，与其它PAM类似，通过增加电平数量来提升数据传输效率。在PAMn的选择上，一是需要提升数据传输效率，以满足越来越高的数据速率需要；二是需要平衡信号完整性问题与实现复杂度带来的挑战。

PAM3通过三个电平（如+1、0、-1）编码数据，每两个码元周期传输三比特数据：

因此，PAM3相较NRZ，带宽提升50%；同时相较PAM4，对于信噪比的要求更低，并且设计和制造上的成本、复杂度适中。

二、使用PAM3的协议

目前，PAM3技术已在多个领域实现商业化应用：

1、GDDR7

每两个周期传输3位数据，单通道速率可达32 Gbps，带宽较GDDR6提升近一倍。

使用PAM3接口，信噪比（SNR）较NRZ提升，应用于高性能显卡AI计算及车载GPU。

2、车载以太网（如100BASE-T1）

在车载短距离通信中，PAM3通过降低信号摆幅减少电磁干扰（EMI），适应严苛的车规环境。

支持高可靠性和低延迟，适用于自动驾驶传感器网络。

3、USB4 v2

与 PAM-4 相比，适用于 USB4 v2 的 PAM-3 可提供更大的眼图开度，且更容易实现。使用 PAM-3 时，波特率会从 20Gbps 提高到 25.6Gtps；并且可以复用现有的 USB-C 电缆和连接器做到这一点。对于USB4v2，PAM3的实现方式是使用11b/7t编码器进行传输，并使用相应的7t/11b解码器进行接收。

三、PAM3调制的信号完整性验证

在做通道分析验证时，可以使用巨霖SIDesigner的理想通道器件提供的PAM3调制功能，利用统计眼图仿真。原理图搭建如下（以USB4v2为例）：

使用均衡前:

接收端使用DFE单抽头自动均衡后:

工程师可以基于眼图测量结果，结合协议规定对设计进行评估、验证和可能的优化。

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